KR102276330B1 - 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 서로 다른 타이밍을 갖는 적어도 두 개 이상의 외부스타트신호들을 이용하여, 게이트 라인들로 출력되는 스캔신호의 출력 타이밍을 제어할 수 있는, 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

Description

표시장치 및 그 구동방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRVING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 소비전력을 감소시킬 수 있는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
휴대전화, 테블릿PC, 노트북 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 장치(PDP: Plasma Display), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD: Electrophoretic Display)도 널리 이용되고 있다.
평판표시장치(간단히 '표시장치'라 함)들 중에서, 액정표시장치(LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있기 때문에, 널리 이용되고 있다. 자발광 소자를 이용하여 별도의 백라이트가 필요 없는 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display) 또한 빠른 응답속도, 높은 발광효율, 높은 휘도 및 큰 시야각과 같은 장점을 가지고 있기 때문에, 차세대 평판표시장치로 주목 받고 있다.
일반적으로 표시장치는 영상을 표시하는 패널, 상기 패널에 형성되어 있는 게이트 라인들에 순차적으로 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버, 상기 패널에 형성되어 있는 데이터 라인들에 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하고 있다.
게이트 드라이버가 각 픽셀의 스위칭 소자들을 액티브 매트릭스 방식으로 구동함으로써, 동적인 영상이 표시된다. 게이트 드라이버는 집적회로(Integrated Circuit, IC) 형태로 구성되어, 패널 또는 필름에 장착되거나, Gate-In-Panel 방식을 이용하여 패널에 직접 형성될 수 있다. 게이트 드라이버는 표시장치의 픽셀이 형성된 패널과 별도로 구비되어, 상기 패널과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 게이트 드라이버는, 별도의 기판에 Chip-On-Flex(COF) 방식, Chip-On-Glass(COG) 방식 또는 그 밖의 여러 가지 방식을 이용하여, 상기 패널과 전기적으로 연결될 수 있다.
게이트 드라이버는, 소정의 클록신호에 동기하여 패널에 형성된 게이트 라인에 게이트 구동전압을 출력하는, 복수의 스테이지들로 이루어진, 쉬프트 레지스터(shift register)이다. 일반적인 게이트 드라이버는, 첫 번째 스테이지로부터 마지막 스테이지까지, 동일한 주기에 따라, 순차적으로 스캔신호를 출력하는 동작을, 매 프레임마다 반복적으로 수행한다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 발명자들은, 일반적인 게이트 드라이버와 같이, 첫 번째 스테이지로부터 마지막 스테이지까지 동일한 주기에 따라 순차적으로 스캔신호를 출력하는 것은, 불필요한 스캔신호를 출력시켜, 소비전력을 낭비시킬 수 있으며, 또한, 영상을 디스플레이 하는 것 이외에, 터치인식 또는 지문인식과 같은 추가기능들의 수행을 어렵게 할 수 있다는 것을, 인식하였다.
본 발명은, 적어도 두 개 이상의 독립적인 외부스타트 신호들을 사용하여, 일부 게이트 라인의 스캔신호 출력 타이밍을, 다른 게이트 라인의 스캔신호 출력 타이밍과 다르게 가변하여, 상술한 문제점들을 개선할 수 있을뿐만 아니라, 다양한 구동 환경에 대응이 가능한, 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는, 게이트 라인들과 데이터 라인들이 형성되어 있는 패널; 상기 패널에 형성되어 있는 데이터 라인들로 데이터전압을 공급하는 데이터 드라이버; 및 독립적인 외부 스타트신호들에 의해 구동되어 스캔신호들을 출력 하는 스테이지그룹들로 구성된 게이트 드라이버를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 표시장치는, 패널; 및 상기 패널에 형성된 게이트 라인들로 스캔신호를 공급하기 위해, 복수의 스테이지그룹들로 구성된 게이트 드라이버를 포함하고, 상기 게이트 드라이버로는 독립적인 스타트신호들이 공급되고, 각각의 스테이지그룹은 적어도 하나의 상기 스타트신호를 공급받아 구동되고, 1프레임기간 동안, 상기 스테이지그룹들 중 적어도 하나의 스테이지그룹은 스타트신호를 공급받아 스캔신호를 출력하며, 나머지 스테이지그룹으로는 스타트신호가 공급되지 않는다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른 표시장치 구동방법은, 게이트 드라이버를 구성하는 복수의 스테이지그룹들 중, 제k스테이지그룹을 제k외부스타트신호를 이용해 구동하여, 상기 제k스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 제k스캔신호들을 출력하는 단계; 및 상기 제k외부스타트신호와 독립된 또 다른 외부스타트신호를 이용하여 또 다른 스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 또 다른 스캔신호들을 출력하는 단계를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 실시예에 따른 표시장치 구동방법은, 1프레임기간 동안, 게이트 드라이버를 구성하는 복수의 스테이지그룹들 중, 적어도 하나의 스테이지그룹으로 외부스타트신호를 공급하여, 상기 외부스타트신호가 공급된 스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 스캔신호들을 출력하는 단계; 및 상기 1프레임기간 동안, 적어도 하나의 스테이지그룹으로는 외부스타트신호를 공급하지 않는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 일부 실시예들에 따르면, 패널의 표시영역 중 일부영역이 구동되거나 또는 구동되지 않을 수 있다. 또한, 패널의 표시영역 중 일부 구동영역이 다른 구동영역과 상이한 구동속도로 동작될 수 있다. 본 발명에서는, 출력영상을 고려하여, 일부 구동영역이 다른 구동영역과 달리 더 빠르거나 느린 구동속도로 동작될 수 있다. 따라서, 표시영역 전체가 언제나 동일한 구동속도로 동작하는 종래의 방식과 비교할 때, 본 발명은 소비전력 낭비를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들에서는, 각각 개별적인 외부스타트신호에 의해 동작하는 구동영역들 중 어느 하나의 구동영역에서의 마지막 스테이지가 동작된 후, 다음 구동영역의 첫 스테이지가 동작되기 전까지의 구간에서, 터치감지 또는 그 밖의 여러 가지 작업들이 수행될 수 있다.
다시 말해서, 본 발명에 의하면, 영상의 한 프레임(frame)이 표시영역에 출력되는 동안, 스캔신호가 출력되지 않아 노이즈가 없는 구간이 더 많이 생성될 수 있다. 이로 인해, 터치감지뿐만 아니라 스캔신호의 출력이 멈춘 상태에서 수행하는 것이 유리한 여러 가지 작업들이, 기존보다 더 짧은 주기로 수행될 수 있고, 더 많은 횟수로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 작업에 관련된 기능이 향상될 수 있다.
예를 들어, 본 명세서에 기재된 일부 실시예들에 따르면, 스캔신호의 출력이 임의로 중단되어, 스캔신호에 의한 노이즈가 감소된 동안에 패널의 터치여부가 판단될 수 있고, 1프레임 동안 2회 이상의 터치여부가 판단될 수 있기 때문에, 터치감도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 외부스타트신호, 스탑신호, 리셋신호, 더미 스테이지 등을 다양한 방식으로 구성하고, 스캔신호의 출력을 다양하게 가변시킴으로써, 특정 구동조건에 국한되지 않고, 다양한 구동조건에 대응하여 구동이 가능한 표시장치가 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 셀프 캐퍼시턴스 방식의 터치인식기능이 적용된 표시장치의 평면도.
도 3은 뮤추얼 캐패시턴스 방식의 터치인식기능이 적용된 표시장치의 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 표시장치 구동방법을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 상술한 구동방법을 구현하기 위한 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도.
도 6은 도 5에 도시된 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 7은 도 5에 도시된 게이트 드라이버가 적용된 표시장치에서 터치여부를 판단하는 방법을 나타낸 예시도.
도 8은 도 5에 도시된 게이트 드라이버가 적용된 표시장치에서 데이터 전압이 출력되는 방법을 나타낸 예시도.
도 9는 표시영역을 복수의 구동영역들로 분할하여 구동할 수 있는 표시장치의 또 다른 게이트 드라이버 구성을 나타낸 예시도.
도 10은 도 9의 게이트 드라이버로부터 출력되는 스캔신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 11은 도 9의 게이트 드라이버에서 이용되는 리셋신호의 파형을 나타낸 예시도.
도 12는 스테이지그룹들에 더미스테이지가 추가된 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도.
도 13은 스테이지그룹들에 더미스테이지가 추가된 게이트 드라이버에서 스테이지들로부터 출력되는 스캔신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 14는 본 발명에 적용되는 신호들의 타이밍도들.
도 15a는 Simple Logic Circuit 구조의 스테이지의 일 예를 나타낸 예시도.
도 15b는 half Dual pull-down AC 구조의 스테이지의 일 예를 나타낸 예시도.
도 16a는 외부스타트신호라인의 수를 저감할 수 있도록 설계된 SLC기반의 스테이지의 일예를 나타낸 예시도.
도 16b는 일정한 파형의 스캔신호가 게이트 라인들로 출력될 수 있도록한 게이트 드라이버의 일 예를 나타낸 예시도.
도 17a는 본 발명에 일 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 예시도.
도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 적용되는 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도.
도 17c는 도 17b의 게이트 드라이버를 구성하는 스테이지들의 구조를 나타낸 예시도.
도 17d는 도 17b의 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 적용되는 게이트 드라이버의 예시도.
도 18b는 도 18a에 도시된 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도.
도 19는 본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 노드 제어부의 구성을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 명세서에서 실시예들은 액정표시장치를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 액정표시장치에 한정되지 않고 유기발광표시장치 등 게이트 드라이버가 구비된 모든 표시장치에 적용이 가능하다.
또한, 본 명세서의 일부 실시예들은 인셀 타입 터치패널을 기초로 설명되었으나, 본 발명은 인셀 타입 터치패널 이외에도 온셀 타입 터치패널, 하이브리드 타입 터치패널 및 애드온 타입 터치패널에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다. 도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 복수의 화소(P)가 형성되어 화상을 표시하는 표시영역(A/A) 및 표시영역(A/A)의 외곽에 비표시영역(N/A)을 가진 패널(110)을 포함한다. 또한, 표시장치(100)는 게이트 라인들(GL1 to GLg)을 통해 화소(P)에 스캔신호를 출력하는 게이트 드라이버(120)와 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 화소(P)에 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(130)를 포함한다. 게이트 드라이버(120)와 데이터 드라이버(130)는 패널(110)상에 구비될 수 있다. 상기 게이트 드라이버(120)와 데이터 드라이버(130)를 제어하는 시그널은 타이밍 컨트롤러(140)로부터 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치(100)에는 터치인식기능이 포함되거나 포함되지 않을 수 있다. 터치인식기능이 포함된 경우, 상기 패널(110)에는 복수의 터치전극들이 구비될 수 있으며, 표시장치(100)에는 상기 터치전극들로 터치 전압을 공급하여 터치여부를 판단하는 터치드라이버(150)가 구비된다. 터치인식 기능이 포함되지 않은 경우, 상기 터치전극 및 상기 터치드라이버(150)는 생략될 수 있다.
우선, 상기 패널(110)은 영상을 출력하는 기능을 수행한다. 상기 패널(110)은 상기 표시장치의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 특히, 상기 표시장치가 액정표시장치(LCD)인 경우에는, 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성되어 있는 액정패널이 될 수 있다. 이 경우, 상기 액정패널을 구성하는 기판 중 하나의 기판에는, 다수의 데이터 라인들(DL1 to DLd), 다수의 게이트 라인들(GL1 to GLg), 상기 데이터 라인들과 상기 게이트 라인들과 전기적으로 연결되어 픽셀들을 구동하는 다수의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)들이 구비된다. 상기 패널(110)은 데이터 전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극들(미도시) 및 상기 픽셀전극들과 함께 액정층에 충전된 액정을 구동하기 위한 공통전극이 구비된다. 상기 패널(110)에는, 상기 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되고, 픽셀들의 구조에 따라 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터가 배치된다.
상술하였듯이 상기 패널(110)은 유기발광패널로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 패널(110)에 구비된 각각의 픽셀에는, 유기발광다이오드(Organic Light-Emitting Diode: OLED), 상기 데이터 라인(DL)들과 상기 게이트 라인(GL)들에 접속되어 상기 유기발광다이오드를 제어하기 위한 복수의 박막트랜지스터들 및 스토리지 커패시터 등이 포함될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에서 설명하는 모든 실시예들은, 액정패널과 유기발광패널 이외에 다른 종류의 패널을 이용하는 표시장치에도 적용될 수 있다.
상기 게이트 드라이버(120)는, 상기 타이밍 컨트롤러(140)로부터 전송되는 게이트 제어신호(GCS)들을 이용하여, 상기 게이트 라인들에 스캔신호를 공급한다. 본 명세서에서, 스캔신호는 상기 게이트 라인에 연결되어 있는 스위칭용 박막트랜지스터를 턴온시킬 수 있는 신호를 의미한다. 또한, 상기 스위칭용 박막트랜지스터를 턴오프시킬 수 있는 신호는 게이트 오프 신호라 한다. 상기 스캔신호와 상기 게이트 오프 신호를 총칭하여 게이트 신호라 한다. 상기 스위칭용 박막트랜지스터가 N타입인 경우, 상기 스캔신호는 하이레벨의 전압이며, 상기 게이트 오프 신호는 로우레벨의 전압이다. 반대로, 상기 박막트랜지스터가 P타입인 경우, 상기 스캔신호는 로우레벨의 전압이며, 상기 게이트 오프 신호는 하이레벨의 전압이다.
상기 게이트 드라이버(120)는, 상기 패널(110)과 독립되게 형성되어, 테이프 캐리어 패키지(TCP) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB) 등을 통해 상기 패널(110)에 연결될 수 있다. 하지만, 본 명세서에서는, 상기 게이트 드라이버(120)가 상기 패널(110)의 적어도 하나의 비표시영역(N/A)에 실장되고, 그 출력단은 표시영역(A/A)에 형성된 복수의 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 게이트 인 패널(Gate-In-Panel: GIP) 방식으로 구성된 것으로 설명된다. 게이트 드라이버(120)는 패널(110)의 일 측에 구비되거나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 패널(110)의 양 측에 구비될 수도 있다. 이러한 경우에, 한쪽의 게이트 드라이버(120)는 홀수 라인들의 픽셀들에 스캔신호를 인가하고 다른 쪽의 게이트 드라이버(120)는 짝수 라인들의 픽셀들에 스캔신호를 인가하는 인터레이스 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서는, 한쪽의 게이트 드라이버는 패널의 일부 영역의 픽셀들에 스캔신호를 인가하고 다른 쪽의 게이트 드라이버는 다른 영역에 포함된 픽셀들에 스캔신호를 인가하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들에서, 게이트 드라이버(120)는, 첫 번째 외부스타트신호에 의해 구동이 시작되도록 구성된 스테이지그룹과, 또 다른 외부 스타트신호들에 의해 구동이 시작되도록 구성된 N개의 스테이지그룹들로 구성될 수 있다. 각 스테이지그룹은 복수의 스테이지들를 포함하며, 스테이지그룹에 속한 스테이지들은, 표시영역의 특정 구동영역으로 순차적으로 스캔신호를 출력한다. 더 상세히 설명하면, 제1구동영역에 속한 픽셀들은 제1스테이지그룹에 속한 스테이지들로부터 출력되는 스캔신호들에 따라 구동되고, 제2구동영역에 속한 픽셀들은 제2스테이지그룹에 속한 스테이지들로부터 순차적으로 출력되는 스캔신호에 따라 구동된다.
다음으로, 상기 데이터 드라이버(130)는, 상기 타이밍 컨트롤러(140)로부터 전송되어온 디지털 영상데이터를 기준전압을 이용하여 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, 상기 게이트 라인에 상기 스캔신호가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 데이터 전압들을 상기 데이터 라인들에 공급한다. 상기 데이터 드라이버(130)는 칩온필름(COF) 형태로 상기 패널(110)에 연결되거나, 상기 패널(110) 상에 직접 장착되거나, 또는 상기 패널(110) 상에 박막트랜지스터들로 구성될 수 있다.
상기 게이트 드라이버(120) 또는 데이터 드라이버(130)는, 상기 타이밍 컨트롤러(140)와 함께 하나의 집적회로(IC)로 형성될 수도 있다.
다음으로, 상기 타이밍 컨트롤러(140)는 여러 가지 타이밍 제어신호들 (e.g., 수직동기신호, 수평동기신호 및 데이터 인에이블 신호, etc.) 등을 이용하여, 상기 데이터 드라이버(130)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS) 및 상기 게이트 드라이버(120)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 전송하고, 상기 데이터 드라이버(130)로 영상데이터를 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 드라이버(120)의 구동을 위한 클록(CLK)를 공급할 수 있다.
상기 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE), 게이트 클럭(GCLK) 등이 포함 될 수 있다. 상기 데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 등이 포함될 수 있다.
또한, 상기 타이밍 컨트롤러(140)는 표시영역을 복수의 구동영역으로 분할하여 구동하기 위한 복수의 외부스타트신호들 및 복수의 리셋신호들을 상기 게이트 드라이버(120)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 패널(110)에 터치감지기능이 추가되는 경우, 상기 터치드라이버(150)를 제어하기 위한 터치 제어신호도 상기 타이밍 컨트롤러(140)에서부터 전송될 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(140)는 위에서 설명한 제어신호들을 생성하는 기능 이외에, 외부 시스템으로부터 입력되는 입력 영상데이터를 본 명세서의 실시예들의 구성에 적합하게 재정렬하여 상기 데이터 드라이버(130)로 전송하는 기능을 수행 할 수도 있다. 예를 들면, 제1외부스타트신호에 의해 제1구동영역에 대응되는 게이트 라인들 각각에 스캔신호가 순차적으로 출력된 후, 제2외부스타트신호에 의해 제2구동영역에 대응되는 게이트 라인들로 스캔신호의 출력이 시작되기 전까지, 상기 타이밍 컨트롤러(140)는, 상기 데이터 라인들로 데이터 전압이 출력되지 않도록 하고, 입력영상 데이터들을 재정렬시킨 후, 상기 제2구동영역의 게이트 라인들로 스캔신호가 출력되는 시점에 맞춰, 상기 데이터 드라이버(130)로 영상데이터들을 전송할 수 있다.
스캔신호가 게이트 라인들로 출력되지 않는 구동영역에서는, 새로운 데이터 전압이 데이터 라인에 인가 되더라도, 픽셀들은 새로운 데이터 전압에 의해 구동되지 못한다. 따라서, 특정 구동영역으로 스캔신호가 인가되었는지의 여부에 상관없이, 데이터 전압이 데이터 라인으로 출력될 수 있다. 하지만, 일부 실시예에서, 타이밍 콘트롤러(140)는 스캔신호가 공급되는 구동영역들에 대응되는 영상데이터만을 데이터 드라이버로 전송할 수도 있다.
전술하였듯이, 상기 패널(110)은 인셀 타입, 온셀 타입, 하이브리드 타입 또는 애드온 타입 등 여러 가지 구조로 형성될 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의상 인셀 타입 구조가 적용된 패널이 본 발명의 일예로서 설명된다. 별도의 터치패널에 구비된 터치전극을 이용하는 애드온 타입과는 달리, 인셀 타입 구조를 이용하는 패널에서는, 터치 인식을 위한 터치전극들이 상기 패널(110)에 직접 구비된다. 예를 들어, 인셀 타입 구조를 이용하는 패널에서는, 공통전극이 터치전극으로 이용된다. 인셀 타입 구조를 이용하는 터치패널은, 셀프 캐퍼시턴스(Self Capacitance) 방식 또는 뮤츄얼 캐퍼시턴스(Mutual Capacitance) 방식을 이용하여 구성 될 수 있다.
도 2는 셀프 캐퍼시턴스 (Self-Capacitance) 방식의 터치인식기능이 적용된 표시장치의 평면도이며, 도 3은 뮤추얼 캐패시턴스 방식의 터치인식기능이 적용된 표시장치의 평면도이다.
표시장치(100)가 액정패널로 구성될 경우, 픽셀전극과 전계를 형성하여 액정을 구동하기 위한 공통전극들은 터치전극(210)들의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.
터치전극라인(220)들(TL1 to TL(pxq))의 갯수는, 상기 패널(110)의 가로 방향에 배치되어 있는 터치전극(210)들의 갯수(q) 및 상기 패널(110)의 세로 방향에 배치되어 있는 터치전극(210)들의 갯수(p)의 곱에 대응된다. 복수의 상기 터치전극(210)들 각각은 상기 패널(110)에 형성된 복수의 픽셀들에 걸쳐 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 터치전극(210)은 터치전극라인(220)을 통해 터치드라이버(150)와 연결되어 구동전극과 수신전극의 역할을 수행할 수 있다. 터치전극라인(220)들이 픽셀전극 또는 공통전극과 너무 가깝게 위치함에 따라 발생할 수 있는 문제점들을 완화하기 위해, 터치전극라인(220)들은 픽셀들을 구동하는 박막트랜지스터들을 덮는 평탄화막 내부에 위치할 수 있다. 또는 터치전극라인(220)들은 박막트랜지스터들의 하부에 배치되고, 픽셀전극과 공통전극은 박막트랜지스터의 상부에 배치되어, 터치전극라인(220)들은 콘택트 홀을 통해 터치전극들과 연결될 수 있다. 박막트랜지스터가 구비된 층을 사이에 두고 터치전극라인(220)들이 픽셀전극 및 터치전극과 반대측에 구비된 경우, 박막트랜지스터가 형성된 층의 상부와 하부 모두에 평탄화막이 구비될 수 있다. 여기서, 박막트랜지스터가 형성되기 이전에 형성되는 평탄화막은, 박막트랜지스터를 형성하는 공정에 따른 불량을 최소화 할 수 있는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 터치전극라인(220)들이 패널(110)의 상부에 형성되고, 그 상부에 박막트랜지스터가 형성된 구조에서, 터치전극라인(220)과 박막트랜지스터층 사이의 평탄화막은 실리콘 계열의 SOG로 형성될 수 있다.
뮤츄얼(Mutual-Capacitance) 방식을 이용할 시에는, 터치패널은, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극들(TX1 내지 TXk) 및 복수의 수신전극들(RX1 내지 RXs)로 구성될 수 있다. 영상출력 기간에서는 상기 구동전극들 및 수신전극들로 공통전압이 공급되어 상기 패널(110)로부터 영상이 출력된다. 터치센싱기간에서는 상기 구동전극들로 순차적으로 터치전압이 공급되며, 상기 수신전극들로부터 수신되는 센싱 신호들을 이용하여 상기 패널(110)에서의 터치여부가 판단될 수 있다.
상기 터치 드라이버(150)는, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 독립적으로 구성될 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(140) 또는 데이터 드라이버(130)에 통합되어 구비될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 표시장치 구동방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 4a와 도 4b는 본 명세서의 일부 실시예들을 적용하여 표시장치(100)를 구동하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 본 발명에 따른 표시장치(100)는, 패널의 표시영역을 복수의 구동영역들로 분할하여 각각의 분할영역을 개별적으로 구동할 수 있다. 도 4a와 도 4b에서는 5개의 구동영역들로 분할된 표시영역이 도시되어 있으나, 구동영역들의 갯수는 이에 한정되지 않고, 더 많거나 적을 수 있다. 또한 각 구동영역의 크기도 스테이지 그룹의 구성에 따라 더 크거나 작게 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 게이트 드라이버(120)는 복수의 구동영역들을 개별적으로 구동하도록 구성되어있다. 패널을 각 구동영역 별로 구동하기 위해, 상기 게이트 드라이버는 구동영역들의 개수만큼의 스테이지 그룹들로 구성된다. 다시 말하면, 게이트 드라이버(120)는 분할된 구동영역들에 대응되는 스테이지그룹들로 이루어 진다. 각 구동영역이 개별적으로 구동되도록 하기 위해, 각 스테이지그룹의 첫 번째 스테이지는, 다른 스테이지그룹에 속한 스테이지의 출력을 스타트신호로 이용하지 않고, 외부스타트신호라인에서 인가되는 외부스타트신호를 이용한다.
본 발명에서는, 게이트 드라이버(120)의 최상단 스테이지의 구동을 시작하기 위한 기본 외부스타트신호가 인가되는 외부스타트신호라인 이외에, 구동영역들 각각에 외부스타트신호를 인가 시킬 수 있는 별도의 외부스타트신호 라인이 구비되며, 이에 따라, 표시영역의 분할구동이 가능해 진다. 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 상기 패널(110)의 표시영역이 총 5개의 구동영역들로 구분된 경우, 기본 외부스타트신호(Start1)를 제공하는 외부스타트라인 이외에 총 4개의 외부 스타트신호라인들(Start2 - Start5)이 더 추가된다.
상기 패널(110)의 표시영역은, 다양한 개수의 구동영역들로 분할될 수 있으며, 구동영역들의 사이즈들은 서로 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 구동영역들 각각에는, 외부스타트신호들(Start2 to Start5) 및 리셋신호에 의해 동작하는 스테이지가 적어도 하나 이상 포함될 수 있다. 구동영역들의 개수가 증가 할수록, 외부스타트신호라인이 추가될 수 있다.
본 발명에서, 상기 구동영역들은, 도 4b에 도시된 방법 이외에도 다양한 방법으로 구동될 수 있다.
예를 들어, 도 4b에서는, 제2 내지 제4구동영역들을 통해, 동영상이 재생되고, 있으나, 동영상이 재생되는 구동영역의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 상술한 구동방법을 구현하기 위한 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도이고, 도 7은 도 5에 도시된 게이트 드라이버가 적용된 표시장치에서 터치여부를 판단하는 방법을 나타낸 예시도이며, 도 8은 도 5에 도시된 게이트 드라이버가 적용된 표시장치에서 데이터 전압이 출력되는 방법을 나타낸 예시도이다.
제1스테이지그룹이 표시영역의 최상단에 위치한 구동영역에 대응된 경우, 제1스테이지그룹은 기본 외부스타트신호(Start1)에 의해 구동이 시작된다. 외부 스타트신호들은 각각 제1스테이지그룹 내지 상기 제5스테이지그룹 각각에 포함되어 있는 스테이지들 중 화면이 분할되는 영역의 첫 번째 스테이지의 VST단으로 공급된다. 각 스테이지 그룹에서 외부스타트신호라인으로부터 외부스타트신호를 인가 받는 스테이지 이외에 다른 스테이지들은, 자신이 포함된 스테이지그룹의 다른 스테이지에서 출력된 스캔신호를 스타트신호로 인가 받고, 후단에 위치한 스테이지의 스캔신호를 리셋신호로 인가 받아 구동될 수 있다.
도 5를 참조하여 설명하면, K-2 스테이지에서부터 출력된 스캔신호는 제1스테이지그룹의 K-1 스테이지의 VST단에 스타트신호로 인가되고, K-1 스테이지로부터 출력된 스캔신호는 K-2 스테이지의 리셋단자(RST)로 입력되어 K-2스테이지를 리셋한다. 다시 말해서, 제1스테이지그룹의 스테이지들 중, 외부스타트신호를 공급받아 구동되는 스테이지 이외의 스테이지들은 자신보다 먼저 구동된 스테이지의 출력을 VST단으로 공급받아 구동된다. 이에 따라 제1스테이지그룹의 스테이지들로부터 스캔신호가 순차적으로 출력된다.
하지만, 제1스테이지그룹에 속한 K스테이지의 출력은 제2스테이지그룹에 속한 K+1 스테이지의 스타트신호로 인가되지 않는다. 따라서, 제2스테이지그룹은 별도의 외부스타트신호라인으로부터 외부스타트신호가 인가되기 전까지 구동을 시작하지 않는다. 이 경우, K+1 스테이지로부터 스캔신호가 출력되지 않기 때문에, 제1스테이지그룹의 마지막 스테이지인 K스테이지는 외부리셋신호라인에서부터 인가되는 외부리셋신호에 의해 리셋된다. 즉, 각 스테이지그룹에는 외부스타트신호라인으로부터 공급되는 외부스타트신호에 의해 구동되는 스테이지와 외부리셋신호라인으로부터 공급되는 외부리셋신호에 의해 리셋되는 스테이지가 각각 적어도 하나 이상 구비된다.
제2외부스타트신호가 제2스테이지그룹으로 입력되면, 제2외부스타트신호를 공급받아 구동되는 스테이지의 출력은 제2스테이지그룹 내의 다른 스테이지의 VST단으로 공급되며, 이에 따라, 제2스테이지그룹의 스테이지들이 순차적으로 구동된다. 게이트 드라이버의 다른 스테이지그룹들도 제1스테이지그룹 및 제2스테이지그룹과 같이 각각 독립적인 구조로 구비된다.
분할구동을 위해, 각 스테이지그룹은 독립적인 스타트신호라인으로부터 스타트신호를 받는다. 그러나, 스테이지그룹들로 공급되는 외부리셋신호는 공유된 외부리셋신호라인을 통해 인가 받을 수 있다.
게이트 드라이버(120)가 도 5에 도시된 바와 같이 구성된 경우, 표시장치는 도 6에 도시된 것과 같은 파형들에 의해 구동될 수 있다. 도 6의 (a)는, 상기 제1구동영역 내지 제5구동영역이 상기 외부스타트신호들에 의해 모두 구동되는 경우에, 상기 외부스타트신호들 및 상기 외부리셋신호의 파형을 나타낸 것으로서, 도 6의 (a)에 도시된 파형들에 의해, 패널의 모든 구동영역들이 순차적으로 구동될 수 있다.
상세히 설명하면, 한 프레임기간 동안 제1 내지 제5외부스타트신호들(Start1 to Start5)이 순차적으로 제1 내지 제5스테이지그룹으로 공급되면, 스캔신호가 5개의 모든 구동영역들의 게이트 라인들에 순차적으로 출력된다. 즉, 화면의 분할 구동이 필요하지 않은 경우, 6의 a에 도시되었던 것과 같이, 각 스테이지그룹들로 인가되는 외부스타트신호의 타이밍을 조절하여 게이트 드라이버의 모든 스테이지들이 하나의 외부스타트신호에 의해 구동된 것과 같이 구동할 수 있다. 다시 말하면, 외부스타트신호가 각 스테이지그룹들로 인가되는 시점이, 마치 이전 스테이지의 출력이 순차적으로 스타트신호로 입력되는 것과 같도록 타이밍이 조절되면, 표시영역 전체가 구동될 수 있다. 이에 따라, 모든 구동영역들의 픽셀들이 데이터 라인으로부터 인가되는 데이터로 충전된다.
도 6의 (b)는, 새로운 데이터 전압의 충전이 필요한 픽셀들을 포함하는 구동영역에 대응하는 스테이지그룹들만 구동되고, 그 이외의 스테이지그룹들은 구동되지 않는 경우의 외부스타트신호들 및 외부리셋신호의 파형을 나타낸다. 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 일 프레임기간 중, 제1스테이지그룹 및 제5스테이지그룹으로는 외부스타트신호가 공급되지 않고, 제2스테이지그룹 내지 제4스테이지그룹으로는 외부스타트신호가 공급되면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2구동영역 내지 제4구동영역만이 구동된다. 이에 따라, 제2구동영역 내지 제4구동영역을 통해서만 영상이 출력된다. 즉, 일부 스테이지그룹들로만 외부스타트신호를 공급함에 따라, 영상이 출력되는 구동영역은 다양하게 변경될 수 있다.
빠른 영상출력이 불필요한 구동영역은 다른 구동영역보다 더 낮은 속도로 구동하는 방법이 적용될 경우, 패널의 소비전력이 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (b)에 도시된 5개의 구동영역들 중, 영상이 출력되는 세 개의 구동영역들은 15, 30, 60, 120, 240Hz 등의 속도로 구동되고, 영상이 출력되지 않는 나머지 두 개의 구동영역들은 상기 세 개의 구동영역들보다 더 낮은 속도로 구동될 수 있다. 즉, 제1구동영역에 형성되어 있는 제1스테이지그룹 및 제5구동영역에 형성되어 있는 제5스테이지그룹에 포함된 스테이지들은, 제2구동영역의 제2스테이지그룹 내지 제4구동영역의 제4스테이지그룹에 포함된 스테이지들보다 더 낮은 주파수로 구동될 수 있다. 결국 제1구동영역 및 제5구동영역으로 출력되는 스캔신호들의 주파수는, 다른 구동영역들에 비해 더 낮아진다. 스캔신호가 출력되지 않는 제1구동영역과 제5구동영역의 픽셀들은 새로운 데이터 전압으로 충전되지 못한다.
그러나, 제2구동영역에 형성되어 있는 제2스테이지그룹 내지 제4구동영역에 형성되어 있는 제4스테이지그룹으로는 제2외부스타트신호(Start2) 내지 제4외부스타트신호(Start4)가 순차적으로 설정된 타이밍에 맞추어서 공급되기 때문에, 제2구동영역 내지 제4구동영역에 형성되어 있는 게이트 라인들로는 스캔신호가 출력될 수 있다. 이에 따라 제2구동영역 내지 제4구동영역에서는 영상이 정상적으로 출력될 수 있다. 이와 같이, 하나의 패널(110) 중 제2구동영역 내지 제4구동영역만 구동되면, 상기 게이트 드라이버(120)의 스테이지들 중 약 60%만 구동될 수 있기 때문에, 약 40%의 스테이지들이 불필요하게 빠른 속도로 구동될 필요가 없으며, 이에 따라, 전력 소비가 감소될 수 있다.
표시장치에 적용되는 여러 가지의 신호들 중, 상기 스캔신호의 출력 파형은 다른 신호들에 비해 전압범위가 크다. 이에 따라 상기 스캔신호가 출력될 때, 기생 캐패시턴스에 의해 커플링이 발생될 수 있다. 커플링 및 스캔신호의 출력에 따라 발생되는 다른 노이즈들은 표시장치에서 터치인식률 또는 지문인식률을 저감시킬 수 있다. 종래에는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 스캔신호에 의한 노이즈가 없는, 프레임과 프레임 사이의 휴지기간(Blank Time) 동안에 터치를 감지하는 방법이 이용되었다. 이 경우, 일 프레임당 일회의 터치여부만이 감지될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 본 발명을 이용하면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 스캔신호가 출력되지 않는 기간들(T1, T2, T3, T4, blank time)에서 터치여부를 판단하는 작업이 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 패널(110)이 5개의 구동영역들로 구분되어 구동될 경우, 각 구동영역에 대응하는 스테이지그룹들은 서로 다른 외부스타트신호에 의해 개별적으로 구동된다. 따라서, 어느 한 스테이지그룹의 스테이지들로부터 스캔신호가 출력된 후, 다음 스테이지그룹의 스테이지들로부터 스캔신호가 출력되기 전까지의 기간 동안 터치여부를 판단하는 작업이 수행될 수 있다. 다시 말해서, 일 프레임기간 중, 외부스타트신호의 인가 타이밍에 따라, 스캔신호의 출력이 멈춰진 구간에서, 터치센싱 작업이 수행될 수 있다.
게이트 드라이버가 5개의 스테이지그룹들로 구성된 경우, 일 프레임에서 그 다음 프레임 전까지, 휴지기간(Blank Time)을 포함해서, 총 5번(T1 to T4 및 Blank Time)의 스캔신호 출력이 정지되는 구간이 생성될 수 있다. 즉, 일 프레임기간 중에도 터치센싱 작업이 여러 번 수행될 수 있기 때문에 터치인식 감도가 향상될 수 있다.
스캔신호의 출력이 정지되는 구간의 길이는 외부스타트신호들이 스테이지그룹으로 입력되는 타이밍에 따라 다양하게 변경될 수 있고, 터치입력 인식 이외에도, 스캔신호의 출력이 없는 구간에서 수행하기에 유리한 작업들이, 스캔신호의 출력이 정지되는 구간에서 수행될 수 있다.
도 8은, 각각 독립적인 외부 스타트신호들을 이용하여 게이트 드라이버(120)의 스테이지그룹들이 구동될 때, 데이터 라인에 데이터 신호가 인가되는 데이터 타이밍(Data timing)을 나타내고 있다. 스캔신호가 게이트 라인들로 출력되지 않는 구동영역의 픽셀들은 데이터 라인을 통해 새로운 데이터 전압이 공급되더라도 새로운 데이터 전압에 따라 작동하지 못한다. 따라서, 게이트 드라이버에 포함된 스테이지그룹들의 스캔신호를 제어하는 것만으로도 표시영역을 분할하여 구동하는 것이 가능하다. 따라서, 일부 실시예에서, 데이터 드라이버(130)는, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 특정 구동영역에 게이트 라인들에 스캔신호의 출력여부에 관여하지 않고 데이터 전압을 출력할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 8의 (b)에 도시된 것과 같이, 데이터 드라이버(130)는 스캔신호를 인가 받아 새로운 데이터 전압을 받아야 하는 구동영역(들)에 해당하는 데이터 전압만을 출력하도록 설정 될 수도 있다. 이를 위해, 타이밍 컨트롤러(140)가 상기 영상데이터를 홀딩 하였다가 데이터 드라이버로 전송할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는, 외부 시스템으로부터 입력되는 입력 영상데이터를 스테이지그룹들의 구동여부에 따라 재정렬하여 데이터 드라이버(130)로 전송하는 기능을 수행 할 수도 있다.
상기한 바와 같은 데이터 타이밍의 조절은, FPGA와 같은 Memory를 사용하여, 스캔신호가 출력되지 않는 stop 구간 동안, 영상데이터를 저장하고, 게이트 드라이버가 다시 동작할 때, memory로부터 영상데이터를 불러오는 것에 의해 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 타이밍 컨트롤러(140)와 상기 게이트 드라이버(120) 간의 동기화가 이루어져야 한다.
상기에서, 도 6, 도 7 및 도8을 참조하여 설명된 내용들은, 제1실시예 뿐만 아니라, 이하에서 설명되는 본 발명의 다양한 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9는 표시영역을 복수의 구동영역들로 분할하여 구동할 수 있는 표시장치의 또 다른 게이트 드라이버 구성을 나타낸 예시도이다. 도 9에서는 설명의 편의를 위해 게이트 드라이버(120)의 스테이지들 중에서 제1구동영역과 제2구동영역의 경계부의 일부 스테이지들만이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 게이트 드라이버(120)에서, 외부스타트신호들은 각 스테이지그룹들의 첫 번째 스테이지의 구동을 시작하는 용도로 사용되었다. 이 경우, 외부스타트신호에 의해 스테이지가 구동되어 스캔신호가 출력되는 시간을 고려하여, 외부스타트신호 인가 타이밍이 결정된다. 더욱 간단하게 스테이지그룹의 구동을 시작하기 위해, 외부스타트신호는 분할된 구동영역의 첫 게이트 라인과 연결된 스테이지의 출력단에 직접 공급될 수 있다. 다시 말해, 인접한 두 스테이지그룹들 사이에서, 제2외부스타트신호라인은 두 번째 스테이지그룹의 첫 번째 스테이지의 출력단과 연결된다.
도 9를 참조하면, 제2외부스타트신호(Start2)는 제2스테이지그룹에 포함되어 있는 스테이지들 중 첫 번째 스테이지(Stage K+1)와 연결되어 있는 게이트 라인을 통해 스캔신호로 직접 출력 되도록 설정되어 있다. 이렇게 출력된 스캔신호는 제2스테이지그룹의 다른 스테이지(Stage K+2)의 스타트신호로 인가된다. 결국, 외부스타트신호는 제2스테이지그룹 중 첫 번째 스테이지의 스캔신호, 그리고 두 번째 스테이지의 스타트신호로 입력될 수 있다. 이 경우, 더욱 간편하게 스테이지그룹들이 동작하는 타이밍이 조절될 수 있다.
도 10은 도 9의 게이트 드라이버로부터 출력되는 스캔신호들의 파형을 나타낸 예시도며, 도 11은 도 9의 게이트 드라이버에서 이용되는 리셋신호의 파형을 나타낸 예시도이다. 외부스타트신호가 스테이지의 출력단으로 직접 공급되는 경우, 그 스테이지의 스캔신호는 다른 스테이지들의 스캔신호와는 다른 파형을 가질 수 있다. 또한, 각 스테이지그룹 내에서, 각 스테이지들의 스캔신호 출력은 다른 스테이지들로 리셋신호로서 인가된다. 하지만, 도 5 및 도 9에 도시된 구조와 같이 외부리셋신호라인에서부터 직접 인가되는 외부리셋신호의 파형은, 도 11에 도시된 것과 같이, 다른 스테이지들로부터 인가 받는 리셋신호(스캔신호)의 파형과는 다를 수 있다. 스캔신호들 및 리셋신호들의 파형을 일정하게 하기 위해 각 스테이지그룹들에는 더미스테이지가 구비될 수 있다.
도 12는 스테이지그룹들에 더미스테이지가 추가된 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 13은 스테이지그룹들에 더미스테이지가 추가된 게이트 드라이버에서 스테이지들로부터 출력되는 스캔신호들의 파형을 나타낸 예시도이며, 도 14는 본 발명에 적용되는 신호들의 타이밍도들이다.
도 12를 참조하면, 각 스테이지그룹에서 외부리셋신호라인으로부터 외부리셋신호를 인가받는 스테이지는 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하지 않는 더미스테이지로 구성된다. 더미스테이지의 출력은 게이트 라인 상에 스캔신호로 인가되지는 않지만, 자신 보다 이전 스테이지의 리셋신호로 공급되도록 설정되어 있다. 따라서, 스캔신호를 출력하는 모든 스테이지들이 동일한 형태의 리셋신호에 의해 리셋될 수 있다.
부연하여 설명하면, 도 13의 (b)에 도시된 것과 같이 더미스테이지로 입력되는 외부리셋신호의 형태는 다른 스테이지들의 리셋신호로 입력되는 스캔신호들의 파형과는 다르다. 하지만, 더미스테이지는 스캔신호를 출력하지 않기 때문에, 파형이 다른 외부리셋신호를 인가 받아도 영상을 출력하는 것과는 무관하다. 또한, 더미스테이지로부터의 출력을 리셋신호를 공급받는 스테이지는, 다른 스테이지들과 유사한 파형의 리셋신호를 공급받게 된다.
도 12에는 각 스테이지그룹에 하나의 더미스테이지가 포함되어 있는 게이트 드라이버가 도시되어 있다. 그러나, 각 스테이지그룹에 구비되는 더미스테이지의 수는 이에 한정되지 않고, 필요에 따라서 더 추가될 수 있다.
예를 들어, 각 스테이지그룹에 세 개의 더미스테이지들이 포함될 때, 각 스테이지그룹은 도 14와 같은 타이밍의 신호들로 동작할 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 게이트 드라이버는 SLC(Simple Logic Circuit) 기반의 스테이지들 또는 HDAC(half Dual pull-down AC) 기반의 스테이지들로 구성될 수도 있다. 도 15a는 본 명세서에서 설명된 게이트 드라이버에 적용될 수 있는, Simple Logic Circuit (SLC) 구조의 스테이지의 일 예를 나타낸 예시도이며, 도 15b는 Half Dual Pull-down AC (HDAC) 구조의 스테이지의 일 예를 나타낸 예시도이다.
우선, 도 15a를 참조하여 SLC(Simple Logic Circuit) 기반의 스테이지를 간단히 설명하면 다음과 같다. SLC 기반의 스테이지에서는, 별도의 QB-node가 없다. QB-node는 상기 게이트 오프 신호의 출력을 제어하는 노드이다.
SLC 기반의 스테이지는, 예를 들어, 7개의 TFT 및 1개의 캐패시터로 구성될 수 있다. SLC 기반의 스테이지에서는 레이아웃이 단순화될 수 있고, 베젤(Bezel)의 면적이 감소될 수 있다. 특히, 상기 캐패시터(CB)에 의해, 커플링 전압이 저감될 수 있고, 부스트랩(Boostrap) 전압이 증가될 수 있으며, Q 노드의 전압 Holding 특성이 향상될 수 있다. SLC 기반의 스테이지에서, 문턱전압(Vth)의 마진 확보를 위해 상기 커패시터(CB)가 형성되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
SLC 구조의 스테이지는 2개의 스타트 신호에 의해 구동이 시작된다. 예를 들어, 도 15a의 SLC 구조에서는, GOUT(N-1) 단으로부터 인가되는 신호와 GOUT(N-2)단으로부터 인가되는 스타트신호에 대응하여 구동이 시작된다. 따라서, 게이트 드라이버가 SLC 기반의 스테이지들로 구성되어있을 경우, 전술한 게이트 드라이버 구동방식들을 구현하기 위해, 각 스테이지그룹으로는 두 개의 외부스타트신호라인으로부터 외부스타트신호가 인가될 수 있다. 예를 들어, 외부스타트신호라인들 (예를 들어, Start1 to Start5) 각각은 두 개의 신호라인들로 구성될 수 있다.
다음, 도 15b를 참조하여 HDAC(half Dual pull-down AC) 기반의 스테이지를 간단히 설명하면 다음과 같다. HDAC 기반의 스테이지는, 두 개의 QB-node를 갖고 있으며, 각 QB-node를 교번구동하기 위한 두 개의 전원을 포함한다. HDAC 기반의 스테이지에서는, pull-down TFT가 열화 및 회복을 반복하게 되므로, 회로의 신뢰성이 향상될 수 있다.
특히, HDAC 기반의 스테이지들로 구성된 게이트 드라이버에서는, 인접한 2개의 스테이지들끼리 QB-node들을 공유하고 있다. 따라서, TFT의 개수 및 회로의 사이즈가 저감될 수 있다. HDAC 기반의 스테이지에서는, 회로의 안정성이 향상될 수 있고, 회로의 신뢰성이 향상될 수 있다.
HDAC 기반의 스테이지는 SLC기반의 스테이지와는 달리, 하나의 스타트신호에 의해 구동이 시작된다. 예를 들어, 도 15b를 참조하면, 스타트신호는 Vgout(N-2)단 및 Vgout(N)단으로 인가되어, 스테이지의 구동을 시작한다.
전술한 구동방법들을 구현하는데 있어서, 게이트 드라이버가 SLC 기반의 스테이지들로 구성된 경우에는, HDAC 기반의 스테이지들로 구성된 게이트 드라이버 대비 두 배로 많은 수의 외부스타트신호가 필요하다. 예를 들어, 화면을 5개의 구동영역으로 분할하여 구동할 경우, SLC구조에서는 10개의 외부스타트신호라인들이 구비될 수 있다.
도 16a는 본 명세서에서 설명하고 있는 구동방법들을 구현하기 위해 필요한 외부스타트신호라인의 수를 저감할 수 있도록 설계된 SLC기반의 스테이지의 일예를 나타낸 예시도이다. 도 16a를 참조하면, 도 15의 (a)에서 각각 따로 스타트신호를 인가 받던 단자들이 서로 연결됨으로써, 스테이지는 하나의 외부스타트신호라인에서부터 외부스타트신호를 인가 받는다.
도 16a의 (a)에 도시된 바와 같은 스테이지로는 도 16a의 (b)에 도시된 바와 같은 파형들이 입출력될 수 있다. 부연하여 설명하면, 일반적인 SLC 구조는 2개의 스타트신호를 필요로 한다. 그러나, 하나의 스타트신호만을 사용해서 SLC 기반의 스테이지를 구동하기 위해, 도 16a의 (a)에 도시된 바와 같이, T1 트랜지스터의 게이트와 T3c 트랜지스터의 소스에 공통으로 시그널이 들어가도록 스테이지가 구성될 수 있으며, 이에 따라, 도 16a의 (b)에 도시된 것과 같이 스타트신호의 width가 증가될 수 있다.
도 15의 (a)와는 다른 구조를 가진 SLC기반의 스테이지에서도, 복수의 외부스타트신호 입력단자들을 서로 연결시켜, 분할구동을 위한 스타트신호라인의 수를 저감시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, SLC기반의 스테이지에 연결된 외부스타트신호라인의 갯수를 감소시키기 위해, 외부스타트신호가 공급되는 스테이지는 도 16a에 도시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 외부스타트신호가 공급되지 않는 스테이지들은 도 15a에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
따라서, 외부스타트신호가 입력되는 스테이지와, 외부스타트신호가 입력되지 않는 스테이지는 서로 다른 형태로 구성되며, 이에 따라, 서로 스캔신호의 출력파형이 다를 수 있다.
도 16b는, 각각 개별적인 단자로 스타트신호를 입력받는 스테이지와 (예: 도 15a) 외부스타트신호가 입력되는 단자들이 서로 연결된 구조의 스테이지 (예: 도 16a)를 포함하는 스테이지그룹에서, 일정한 파형의 스캔신호가 게이트 라인들로 출력될 수 있도록 구성된 게이트 드라이버의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 16b에 도시된 게이트 드라이버는, SLC를 기반으로 구성된 스테이지들을 포함하고, 특히, 도 16b와 같이 외부스타트신호가 입력되는 단자들이 연결된 스테이지는 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하지 않는 더미스테이지로 구성된다.
외부스타트신호의 입력에 의해 구동되는 더미스테이지들의 출력은 자신이 포함된 스테이지그룹의 다른 스테이지의 스타트 신호들 중 하나로 입력된다. 하지만, 더미스테이지의 출력은 실재로 게이트 라인에 스캔신호로 인가되지 않는다. 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하는 스테이지들은 다른 스테이지들에서부터 스타트신호들을 인가 받는 스테이지들이다.
부연 설명하면, 각 구동영역에서 상기 더미스테이지를 제외한 스테이지들은 도 15a에 도시된 바와 같이 스타트 신호들을 인가 받는 단자가 분리된 스테이지로 구성될 수 있다. 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하는 첫 번째 스테이지는 더미스테이지의 출력 신호를 이용하여 Q노드의 noise를 제거하고, 더미스테이지의 출력 신호를 이용하여 Q노드를 Charging한다. 각 스테이지들의 T3r 트랜지스터를 동작시키는 이니셜(Initial) 신호는 외부스타트신호라인과 연결되어있지 않고, 독립적인 신호라인을 통해 인가될 수 있다.
따라서, SLC 기반의 스테이지들을 이용하여 화면을 복수의 구동영역으로 분할하여 구동하기 위해 구비되어야 하는 스타트신호의 수가 저감될 수 있으며, 실재로 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하는 스테이지들이 모두 같은 구조로 설계될 수 있다. 예를 들어, 각 스테이지그룹의 더미스테이지들은 도 16a에 도시된 구조를 가지고, 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하는 스테이지들은 각각 도 15a에 도시된 구조를 가질 수 있다. 스테이지그룹의 구동을 시작하기 위해 구비되는 더미스테이지의 개수는, 게이트 드라이버의 기능에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 16b와 같이 각 스테이지그룹들에 더미스테이지를 추가하는 경우, 구동영역의 개수가 증가됨에 따라, 게이트 드라이버에 추가될 더미스테이지의 개수가 증가된다. 그러나, 도 16b에 도시된 게이트 드라이버에서는, 화면을 복수의 구동영역으로 분할하여 구동하기 위해 증가되는 외부스타트라인들의 개수가, 더미스테이지가 없이 구성된 게이트 드라이버에서의 개수보다 작다는 장점이 있다. 이와 같이 외부스타트신호라인의 수를 감소시킴에 따라, 표시장치의 베젤 사이즈가 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 표시장치의 검사공정이 간소화될 수 있다. 또한 분할구동 기능을 위해 필요한 신호의 수를 감소시킴에 따라, 외부회로기판에 추가로 구비되어야 하는 채널의 수가 감소될 수 있다.
또한 각 구동영역에서 스캔신호를 출력하는 스테이지들은 모두 동일한 회로 구조로 설계되기 때문에, 표시장치 구동 시에 스테이지들의 스트레스 조건이 평준화될 수 있다. 이에 따라 스테이지들 간의 열화 편차에 따른 스캔신호의 출력 편차가 감소될 수 있으며, 또한, 게이트 라인의 Dim 또는 구동영역 사이에 생길 수 있는 화상적 불량이 예방될 수 있다.
도 17a는 본 발명에 일 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 적용되는 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 17c는 본 발명의 도 17b의 게이트 드라이버를 구성하는 스테이지들의 구조를 나타낸 예시도이며, 도 17d는 본 발명의 도 17b의 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 따른 표시장치에 의하면, 도 17a에 도시된 바와 같이, 각 구동영역 내부에, 영상이 출력되는 영역과 영상이 출력되지 않는 영역이 존재할 수 있다.
이러한 동작을 수행하기 위해, 본 발명의 일부 실시예에서는, 스캔신호로 출력될 클럭을 제어하는 방법을 통해, 게이트 드라이버의 스캔신호 출력을 제어하여, 터치스캔을 수행할 구간을 생성하거나 다양한 형태로 표시영역을 분할하여 구동할 수 있다.
도 17b는 상술한 클럭 제어를 통해 분할 구동을 수행할 수 있는 게이트 드라이버의 구성을 나타낸다. 각각의 스테이지그룹은, 스탑신호에 의해 스캔신호를 출력하지 않으며, 이후, 입력되는 외부스타트신호에 의해 다시 스캔신호를 출력할 수 있다. 상기 스탑신호와 상기 스타트신호의 타이밍을 제어하는 것에 의해, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 패널(110)의 전체 영역이 연속적으로 구동될 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 특정 구동영역 만이 구동될 수도 있으며, 도 17a에 도시된 바와 같이, 하나의 구동영역에서 영상이 출력되는 영역과 영상이 출력되지 않는 영역이 존재할 수 있다.
상기에서 설명된 다른 실시예들과는 달리, 도 17b에 도시된 구조를 가진 게이트 드라이버는, 일반적인 구동 시에는 하나의 외부스타트신호로 모든 스테이지들을 순차적으로 구동시켜 스캔신호를 출력할 수 있으며, 터치감지 또는 분활구동이 필요한 경우에는, 클럭을 제어하는 방법으로 스캔신호의 출력을 제어 할 수 있다. 예를 들어, 스캔신호를 출력시키지 않기 위해서, 스탑신호가 스테이지로 공급될 수 있으며, 다시 스캔신호를 출력시키기 위해, 외부스타트신호가 스테이지로 공급될 수 있다.
이 경우, 스탑신호가 공급된 스테이지가 포함되어 있는 스테이지그룹과 외부스타트신호가 공급되는 스테이지가 포함된 스테이지그룹은 다르다. 이에 따라, 도 17a에 도시된 바와 같은 형태로 패널이 구동될 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 스테이지그룹이 외부스타트신호에 의해 구동되어 스캔신호를 순차적으로 출력할 때, 스캔신호의 출력이 요구되지 않는 스테이지로 상기 스탑신호가 공급되면, 상기 스탑신호가 공급된 스테이지는 스캔신호를 출력하지 않는다. 이후, 또 다른 스테이지그룹에서 다시 스캔신호를 다시 출력시키고자 하는 경우에는, 상기 또 다른 스테이지그룹으로 외부스타트신호가 입력되며, 이에 따라, 상기 또 다른 스테이지그룹은 순차적으로 스캔신호를 출력한다.
즉, 본 실시예에서의 게이트 드라이버에서는, 하나의 스테이지그룹이 외부스타트신호에 의해 구동되어 순차적으로 스캔신호를 출력할 때, 상기 스탑신호가 입력되면, 스캔신호를 출력하지 않을 수 있으며, 이후, 다른 스테이지그룹으로 외부스타트신호가 입력되면, 상기 다른 스테이지가 순차적으로 스캔신호를 출력할 수 있다.
도 17b 및 도 17c를 참조하여, 더 상세히 구동방법을 설명하면, 제n스테이지가, 제n-2스테이지로부터 출력된 스캔신호에 따라 구동되며, 제n스테이지가 제n+2스테이지로부터 출력된 스캔신호에 의해 리셋된다.
따라서, 도 17b에 도시된 게이트 드라이버에서, 상기 스탑신호에 의해 스캔신호의 출력이 차단되기 위해서는, 도 17b에 도시된 바와 같이, 스탑신호가 적어도 두 개의 인접된 스테이지들로 공급되어야 하며, 외부스타트신호가, 서로 인접되어 있는 스테이지그룹들의 마지막 스테이지와 첫 번째 스테이지에 공급되어야 한다.
예를 들어, 제7스캔신호(Vg_out9)를 출력하는 스테이지, 제9스캔신호(Vg-out9)를 출력하는 스테이지 및 제11스캔신호(Vg_out11)를 출력하는 스테이지로 스탑신호가 공급되면, 상기 스테이지들에서는, 상기 스테이지들로 입력되는 클럭이 스캔신호로 출력되지 않는다.
이 경우, 제7스캔신호(Vg_out9)를 출력하는 스테이지와, 제9스캔신호(Vg-out9)를 출력하는 스테이지는 제1스테이지그룹에 포함되며, 제11스캔신호(Vg_out11)를 출력하는 스테이지는 제2스테이지그룹에 포함된다.
이 후, 상기 제2스테이지그룹을 통해 스캔신호를 출력시키기 위해서, 제9스캔신호(Vg-out9)를 출력하는 스테이지와 제11스캔신호(Vg_out11)를 출력하는 스테이지로 외부스타트신호가 공급된다. 이에 따라, 제2스테이지그룹에 포함된 스테이지들은 순차적으로 스캔신호를 출력할 수 있다.
도 17d는 상기한 바와 같은 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다. 즉, 도 17d에 도시된 바와 같이, 두 개의 스탑신호들이, 인접되어 있는 두 개의 스테이지들로 공급되면, 상기 스테이지들로부터 스캔신호가 출력되지 않는다. 이후, 스캔신호의 출력이 중단된 스테이지그룹의 마지막 스테이지와, 상기 스테이지그룹에 인접되어 있는 또 다른 스테이지그룹의 첫 번째 스테이지로 외부스타트신호가 공급되면, 상기 또 다른 스테이지그룹은 순차적으로 스캔신호를 출력할 수 있다.
도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 적용되는 게이트 드라이버의 예시도이며, 도 18b는 도 18a에 도시된 게이트 드라이버에 적용되는 신호들의 파형을 나타낸 예시도이다.
즉, 도 18a는 표시장치의 터치 감도를 향상시키기 위해 표시장치에 적용될 수 있는 또 다른 게이트 드라이버의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 18b는 도 18a의 게이트 드라이버에서 출력되는 스캔신호들의 파형을 나타낸 예시도이다.
게이트 드라이버(120)의 하나의 스테이지그룹에는, 도 18a에 도시된 바와 같이, 기 설정된 더미 스테이지들이 형성될 수 있고, 각 더미 스테이지들에서 더미 신호들이 출력되는 기간만큼 Delay 구간이 형성될 수 있다. 전술한 실시예들과는 달리, 본 실시예에서 각 구동영역에 해당하는 스테이지그룹의 구동시간은, 상기 더미스테이지의 개수 및 더미신호가 출력되는 시간에 의해 제어된다.
도 18a를 참조하면, 하나의 스테이지그룹에 2개의 더미 스테이지가 형성되어 있고, 각각의 더미 스테이지에서는 네 개의 더미신호들(Dummy1, Dummy2 및 Dummy3, Dummy4)이 출력된다. 이 경우, 도 18b에 도시된 바와 같이, 15번째 스캔신호가 출력된 후, 17번째 스캔신호가 출력될 때 까지는, 네 개의 더미신호들이 출력되는 기간만큼의 Delay 구간이 형성될 수 있다. 이 경우, 스테이지그룹들 간의 Delay 간격은, 상기 더미신호의 숫자에 의해 설정될 수 있다.
이 경우, 스캔신호가 출력되지 않는 기간은, 기 설정된 더미 스테이지의 위치 및 개수, 그리고 각 더미 스테이지에서 출력되는 더미 신호의 개수에 따라 결정되기 때문에, 영상의 구동 중에 delay가 생기는 구간과, 그 구간의 기간이 Fix 되어, 변경이 힘들어 질 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는 각 영역의 출력타이밍을 제어하기 위해, 전술한 실시예들과 같이 추가 외부스타트신호라인이 요구되지 않고, 많은 더미스테이지를 사용하지 않고도, 터치 인식을 실행하기에 충분한 delay 구간이 확보될 수 있다는 장점이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 적용되는 게이트 드라이버를 구성하는 TFT들은 산화물 TFT, 예를 들어, Indium Gallium Zinc Oxide(IGZO)로 구현될 수 있다. 산화물(Oxide) TFT는 아몰포스 실리콘(a-Si) TFT 보다 전류의 이동 특성이 우수하기 때문에, 산화물 TFT가 적용되는 경우, 회로의 크기가 축소될 수 있다. 또한, 산화물(Oxide) TFT의 누설전류는, a-Si TFT와 LTPS TFT 보다 낮다. 따라서, 표시장치(100)의 일부 구동영역이 다른 구동영역보다 더 낮은 프레임 속도 (Frame Rate)로 구동되도록 하는 게이트 드라이버, 또는 본 발명에 따른 표시장치에서와 같이, 일시적으로 스캔신호를 출력하지 않도록 구동되는 게이트 드라이버에, 산화물 TFT가 적용되면, 게이트 드라이버가 보다 더 안정적으로 구동될 수 있다.
그러나, 본 명세서에서 설명된 실시예들을 구현하는 게이트 드라이버는 산화물 TFT뿐만 아니라, a-Si TFT 또는 LTPS TFT로 구현될 수 있다. 또한, a-Si TFT, LTPS TFT, Oxide TFT가 혼용되어 게이트 드라이버가 또는 TFT 기판이 구현될 수도 있다.
도 19는 본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 노드 제어부의 구성을 나타낸 예시도이다.
게이트 구동부는 상기에서 설명된 바와 같이, 복수의 스테이지를 구비하며, 스테이지들 각각은 복수의 TFT들로 구성된다. 스테이지는 자신과 접속된 게이트 라인의 전압을 안정적으로 유지해야 한다. 그러나, 게이트 드라이버가 구동되는 중에, 스테이지 내의 일부 노드(node)들은 플로팅 상태가 될 수 있고, 이러한 노드들은 외부 노이즈에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이에 따라, 게이트 라인의 전압이 변화되는 등의 비정상적인 구동이 초래될 수 있다.
특히, 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 일부 구동영역의 구동을 일시적으로 멈췄다가 다시 시작하는 구동방식이 적용된 경우, 스테이지에 포함된 TFT들은 플로팅 상태의 노드들에 남아있는 잔류 전하에 의한 스트레스로 인해 수명이 단축될 수 있다. 특히, 산화물 반도체를 사용하는 TFT의 경우 오프 전류(off current)가 매우 낮기 때문에, 잔류 전하가 자연적으로 방전되기 까지 매우 긴 시간이 필요하다. 따라서, 산화물 반도체를 사용하는 TFT가 잔류 전하에 의한 스트레스를 받는 시간 또한 길어진다.
따라서, 본 발명은, 도 19에 도시된 바와 같이, 각 스테이지에 노드 제어부(24)를 추가하여, 플로팅 노드를 특정 상태로 제어함과 동시에 잔류 전하를 최소화한다. 이로 인해, 게이트 드라이버가 더욱 안정적으로 구동될 수 있으며, 게이트 드라이버를 구성하는 트랜지스터들의 수명과 신뢰성이 증가될 수 있다. 이 경우, 도 19에 도시된 구동부(22)는, 풀업트랜지스터(Tpu) 또는 풀다운 트랜지스터(Tpd)를 구동하는 신호를 생성하는 기능을 수행하며, 예를 들어, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같은 영역을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 게이트 드라이버는, 노드 제어부(24)를 이용하여 플로팅 노드를 특정 상태로 제어하고, 이에 따라 노이즈와 무관하게 게이트 라인의 전압이 안정화될 수 있다. 또한, 본 발명은 노드 제어부(24)를 이용하여 풀업 트랜지스터 및 풀다운 트랜지스터를 일정시간 동안 턴-오프시킬 수 있고, 이에 따라 TFT의 수명과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 파워 공급이 중단될 때 노드 제어부(24)를 이용하여 잔류 전하를 제거함으로써 TFT의 수명을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 노드 제어부(24)에 의해, 게이트 라인의 전압이 안정화될 수 있기 때문에, 상기한 바와 같은 실시예들에서, 스캔신호가 게이트 라인으로 출력되지 않는 기간에도, 게이트 라인의 전압이 안정화될 수 있다.
부연하여 설명하면, 이하에서 설명되는 노드 제어부(24)는, 상기에서 설명된 본 발명에 적용되는 각각의 스테이지에 적용될 수 있으며, 이에 따라, 스캔신호가 게이트 라인으로 출력되지 않는 기간에도, 게이트 라인의 전압을 안정화 시킬 수 있으며, 잔류전하에 의해 트랜지스터들이 열화되는 것을 저감시킬 수 있다.
상기 노드 제어부(24)로 입력되는 제어신호(CS)는 상기 스테이지의 구조 및 기능에 따라, 다양한 타이밍에 상기 노드 제어부(24)로 입력될 수 있다. 특히, 제어신호는, 상술한 게이트 드라이버 구동방식들에서와 같이 일부 스테이지그룹의 구동이 멈춘 경우, 구동이 멈춘 스테이지그룹의 스테이지들의 노드 제어부로 인가될 수 있다.
우선, 도 19를 참조하면, 본 발명에 적용되는 스테이지는 풀업 트랜지스터(Tpu), 풀다운 트랜지스터(Tpd), 구동부(22) 및 노드제어부(24)를 포함한다. 풀업 트랜지스터(Tpu)는 제1신호라인과 출력단자(20) 사이에 접속된다. 여기서, 제1신호라인으로는 클럭(CLK)이 공급될 수도 있다. 풀업 트랜지스터(Tpu)의 게이트는 제1노드(N1), 즉, Q노드에 접속된다. 풀업 트랜지스터(Tpu)는 제1노드(N1)의 전압에 따라, 클럭(CLK)을 스캔신호로써 출력단자(20)로 공급한다.
풀다운 트랜지스터(Tpd)는 저전위 전압(VSS)을 공급하는 제2신호라인과 출력단자(20) 사이에 접속된다. 그리고, 풀다운 트랜지스터(Tpd)의 게이트는 제2노드(N2), 즉, QB노드에 접속된다. 풀다운 트랜지스터(Tpd)는 제2노드(N2)의 전압에 따라, 저전위 전압(VSS)을 출력단자(20)로 공급한다.
구동부(22)는 하나 이상의 신호라인들(미도시)로부터 공급되는 신호들에 따라, 제1노드(N1) 및 제2노드(N2)의 전압을 제어한다. 구동부(22)는 제1노드(N1) 및 제2노드(N2)의 전압을 제어하면서 풀업 트랜지스터(Tpu) 및 풀다운 트랜지스터(Tpd)를 교번적으로 턴-온 및 턴-오프할 수 있다.
구동부(22)와는 별개로, 노드 제어부(24)도 제1노드(N1), 제2노드(N2) 및 출력단자(20)의 전압을 제어한다. 예를 들어, 노드제어부(24)는 제어신호(CS)에 따라, 제1노드(N1), 제2노드(N2) 및 출력단자(20)로 소정의 전압, 예를 들어 저전위 전압(VSS)을 공급할 수 있다.
제1노드(N1), 제2노드(N2)로 저전위 전압(VSS)이 공급되면, 풀업 트랜지스터(Tpu) 및 풀다운 트랜지스터(Tpd)가 턴-오프 상태로 설정된다. 그리고, 출력단자(20)로 저전위 전압원의 전압이 공급되면 출력단자(20)는 저전위 전압(VSS)을 유지하게 된다.
상기 노드 제어부(24)는 제1트랜지스터(T1) 내지 제3트랜지스터(T3)를 구비한다.
제1트랜지스터(T1)는 제1노드(N1)와 저전위 전압원 사이에 접속되고, 제2트랜지스터(T2)는 제2노드(N2)와 저전위 전압원 사이에 접속된다. 제3트랜지스터(T3)는 출력단자(20)와 저전위 전압원 사이에 접속된다. 노드제어부(24)의 제1트랜지스터(T1), 제2트랜지스터(T2) 및 제3트랜지스터(T3)는 제어신호(CS)에 따라 턴-온 또는 턴-오프된다.
제어신호(CS)는, 저전위 전압(VSS), 클럭의 하이전압(VGH), 클럭의 하이전압(VGH) 이상의 전압 또는 저전위 전압(VSS)과 클럭의 하이전압(VGH) 사이의 소정의 전압으로 설정될 수 있다.
부연하여 설명하면, 상기 노드 제어부(24)가 제어신호(CS)에 따라, 플로팅 상태의 상기 제1노드 또는 상기 제2노드로 저전위 전압(VSS)을 공급함으로써, 상기 제1노드 또는 상기 제2노드로 비정상적인 신호가 공급되는 현상이 방지될 수 있다. 이에 따라, 상기에서 설명된 본 발명에서, 영상이 출력되지 않는 Delay 구간에서도, 상기 게이트 라인의 전압이 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 제1노드 및 제2노드로 잔류저하를 방전시켜, 각 노드에 연결된 트랜지스터들의 열화를 막을 수 있다.
상기 설명에서는, 상기 노드 제어부(24)가 상기 풀업 트랜지스터(Tpu)와 연결된 제1노드(N1) 또는 상기 풀다운 트랜지스터(Tpd)와 연결된 제2노드(N2)에 연결된 것으로 설명되었다. 그러나, 상기 노드 제어부(24)는 상기 제1노드 및 상기 제2노드 이외에도, 플로팅 상태로 유지되는 노드들에 연결되어, 플로팅된 노드에 특정 전압을 공급할 수 있으며, 이에 따라, 스테이지를 구성하는 노드들 중, 플로팅된 노드로 비정상적인 신호가 공급되는 현상이 방지되어 게이트 라인의 전압이 안정적으로 유지될 수 있고, 플로팅된 노드들에 연결된 트랜지스터들의 열화가 방지될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 패널 120: 게이트 드라이버
130: 데이터 드라이버 140: 타이밍 컨트롤러

Claims (20)

  1. 게이트 라인들과 데이터 라인들이 형성되어 있는 패널;
    상기 패널에 형성되어 있는 데이터 라인들로 데이터전압을 공급하는 데이터 드라이버;
    독립적인 외부 스타트신호들에 의해 구동되어 스캔신호들을 출력 하는 스테이지그룹들로 구성된 게이트 드라이버;
    터치전극들; 및
    상기 외부 스타트신호들 중 제k외부 스타트신호에 의해 제k스테이지그룹으로부터 제k스캔신호들이 모두 출력된 후, 제k+1외부 스타트신호에 의해 제k+1스테이지그룹으로부터 제k+1스캔신호가 출력되기 전까지, 상기 터치전극들로 터치전압을 공급하여, 상기 패널에서의 터치 여부를 판단하는 터치드라이버를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지그룹들 각각에 구비된 스테이지들 중 제1스테이지는, 적어도 하나의 상기 외부 스타트신호를 공급받아 구동되어, 스캔신호를 출력하며,
    상기 스테이지그룹들 각각에서, 상기 제1스테이지를 제외한 스테이지들은, 상기 제1스테이지가 구비된 스테이지그룹에 포함된 다른 스테이지의 스캔신호를 스타트신호로 공급받아 구동되어, 스캔신호를 출력하는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이지그룹들 각각에 구비된 스테이지들 중 마지막 스테이지는 스캔신호를 출력한 후 외부리셋신호에 의해 리셋되는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외부 스타트신호는, 상기 스테이지그룹들 각각에 구비된 스테이지들 중 제1스테이지와 연결되어 있는 게이트 라인의 스캔신호 및 제2스테이지의 스타트신호로 공급되는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지그룹들 각각은 적어도 하나의 더미스테이지를 포함하고,
    상기 더미스테이지는 상기 더미스테이지가 구비된 스테이지그룹에 구비된 다른 스테이지를 리셋시키며, 외부리셋신호에 의해 리셋되는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 QB-node가 없는 스테이지들로 구성된 Simple Logic Circuit(SLC)을 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테이지그룹의 스테이지들 중 상기 외부 스타트신호를 공급받도록 설정된 스테이지는, 적어도 두 개의 외부 스타트라인들과 연결된 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스테이지그룹의 스테이지들 중 상기 외부 스타트신호를 공급받는 스테이지는, 하나의 외부 스타트라인과 연결된 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나의 외부 스타트라인과 연결된 스테이지는 더미스테이지이며,
    상기 더미스테이지는, 상기 더미스테이지가 구비된 스테이지그룹을 구성하는 다른 스테이지로 스타트 신호를 출력하며, 게이트 라인으로 스캔신호를 출력하지 않는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서
    상기 스테이지그룹들 각각에 구비된 스테이지들 중 인접되어 있는 두 개의 스테이지들은 QB-node를 공유하는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지그룹들 각각은, 스탑신호를 이용하여 클럭이 스캔신호로 출력되지 않도록 하는 스테이지를 포함하는 표시장치.
  12. 삭제
  13. 패널;
    상기 패널에 형성된 게이트 라인들로 스캔신호를 공급하기 위해, 복수의 스테이지그룹들로 구성된 게이트 드라이버; 및
    터치드라이버를 포함하고,
    상기 게이트 드라이버로는 독립적인 스타트신호들이 공급되고,
    각각의 스테이지그룹은 적어도 하나의 상기 스타트신호를 공급받아 구동되고,
    1프레임기간 동안, 상기 스테이지그룹들 중 적어도 하나의 스테이지그룹은 스타트신호를 공급받아 스캔신호를 출력하며, 나머지 스테이지그룹으로는 스타트신호가 공급되지 않고,
    상기 터치드라이버는 상기 스테이지그룹들 중 어느 하나의 스테이지그룹으로 상기 스타트신호가 공급되어 상기 스테이지그룹에 구비된 스테이지들로부터 스캔신호들이 출력된 후, 또 다른 스테이지그룹으로 또 다른 상기 스타트신호가 공급되기 전까지, 상기 패널에서의 터치 여부를 판단하는 표시장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서
    상기 스테이지그룹들 각각에 구비된 스테이지들 각각은 노드 제어부를 포함하고,
    상기 노드 제어부는 상기 노드 제어부가 구비된 스테이지에서 플로팅되는 노드로, 상기 노드에 연결된 트랜지스터를 오프시키는 전압을 공급하는 표시장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지그룹들 중 어느 하나의 스테이지그룹으로 상기 외부 스타트신호가 공급되어 상기 스테이지그룹에 구비된 스테이지들로부터 스캔신호들이 출력된 후, 또 다른 스테이지그룹으로 또 다른 상기 외부 스타트신호가 공급되기 전까지, 상기 데이터 라인들로 데이터 전압이 출력되지 않도록, 상기 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 표시장치.
  17. 게이트 드라이버를 구성하는 복수의 스테이지그룹들 중, 제k스테이지그룹을 제k외부 스타트신호를 이용해 구동하여, 상기 제k스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 제k스캔신호들을 출력하는 단계;
    상기 제k외부 스타트신호와 독립된 또 다른 외부 스타트신호를 이용하여 또 다른 스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 또 다른 스캔신호들을 출력하는 단계; 및
    상기 제k스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 제k스캔신호들을 출력한 후, 또 다른 스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 스캔신호들을 출력하기 이전 기간에 터치 여부를 판단하는 단계를 포함하는 표시장치 구동방법.
  18. 1프레임기간 동안, 게이트 드라이버를 구성하는 복수의 스테이지그룹들 중, 적어도 하나의 스테이지그룹으로 외부 스타트신호를 공급하여, 상기 외부 스타트신호가 공급된 스테이지그룹에 포함된 스테이지들로부터 스캔신호들을 출력하는 단계;
    상기 1프레임기간 동안, 적어도 하나의 스테이지그룹으로는 외부 스타트신호를 공급하지 않는 단계; 및
    상기 스테이지그룹들 중 어느 하나의 스테이지그룹으로 상기 외부 스타트신호가 공급되어 상기 스테이지그룹에 구비된 스테이지들로부터 스캔신호들이 출력된 후, 또 다른 스테이지그룹으로 또 다른 상기 외부 스타트신호가 공급되기 전까지, 터치 여부를 판단하는 단계를 포함하는 표시장치 구동방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 1프레임기간 동안, 적어도 두 개의 스테이지그룹들로부터 스캔신호들이 출력될 때, 상기 스테이지그룹들 각각으로는 독립적인 외부 스타트신호가 공급되는 표시장치 구동방법.
  20. 삭제
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