KR20070082145A - 액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시장치 - Google Patents

액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시장치 Download PDF

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KR20070082145A
KR20070082145A KR1020060014574A KR20060014574A KR20070082145A KR 20070082145 A KR20070082145 A KR 20070082145A KR 1020060014574 A KR1020060014574 A KR 1020060014574A KR 20060014574 A KR20060014574 A KR 20060014574A KR 20070082145 A KR20070082145 A KR 20070082145A
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문승환
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
복수의 화소에 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치는, 게이트 신호를 생성하여 상기 게이트선에 인가하는 게이트 구동부, 데이터 전압을 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 각각 생성하는 제1 및 제2 전하 펌프를 포함하는 DC/DC 컨버터를 포함하고,
상기 제2 전하 펌프는 제1 내지 제5 다이오드 및 제1 내지 제5 축전기를 포함하며, 상기 제2 축전기는 상기 제2 다이오드와 상기 제3 다이오드 사이의 접점과 상기 제4 다이오드의 일단 사이에 연결되어 있다.
이와 같이, 회로의 변경을 최소화하면서도 화소 전압의 방전 시간을 크게 줄일 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 전원 스위치를 껐을 때 생길 수 있는 화면의 불량을 방지할 수 있다.
액정표시장치, 화소, 충전, 방전, 전하펌프, DC/DC 컨버터

Description

액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 {DRIVING APPARATUS FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 등가 회로의 관점에서 간략화한 것이다.
도 4는 도 3에 도시한 등가 회로에서 전원 스위치를 차단할 때 방전 경로를 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시한 DC/DC 컨버터의 전하 펌프 중 게이트 오프 전압을 생성하는 회로의 한 예이다.
도 6은 두 게이트 오프 전압의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 5에 도시한 회로에서 전원 스위치를 차단할 때의 동작을 설명하기 위한 시뮬레이션 회로도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 DC/DC 컨버터의 전하 펌프를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에와 종래 기술에 따른 화소 전압과 게이트 전압의 차이를 비교한 도면이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: DC/DC 컨버터 710: 전하 펌프
800: 계조 전압 생성부
R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT: 디지털 영상 신호
Clc: 액정 축전기 Cst: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자
본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판, 그리고 표시 신호선 중 게이트선에 게이트 신호를 내보내어 화소의 스위칭 소자를 턴온/오프시키는 게이트 구동부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 계조 전압 중 영상 데이터에 해당하는 전압을 데이터 전압으로 선택하여 표시 신호선 중 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.
이때, 액정 표시 장치는 전원 스위치를 끄는 순간 화소 내의 액정 축전기 및 유지 축전기에 충전되어 있던 전하가 방전되는데, 방전에는 약간의 시간이 걸리면서 영상이 잠시 흐릿하게 유지되는 이른바 방전 불량 현상이 생긴다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라 복수의 화소에 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치는, 게이트 신호를 생성하여 상기 게이트선에 인가하는 게이트 구동부, 데이터 전압을 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 각각 생성하는 제1 및 제2 전하 펌프를 포함하는 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 전하 펌프는 제1 내지 제5 다이오드 및 제1 내지 제5 축전기를 포함하며, 상기 제2 축전기는 상기 제2 다이오드와 상기 제3 다이오드 사이의 접점과 상기 제4 다이오드의 일단 사이에 연결되어 있다.
이때, 상기 제2 펌프 회로는 상기 게이트 오프 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 다이오드 내지 상기 제4 다이오드 사이에는 제1 내지 제3 노드가 각각 위치하며, 상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에는 상기 제5 다이오드와 상기 제5 축전기가 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제4 다이오드의 일단은 상기 제3 노드에, 타단은 제4 노드에 연결되어 있고, 상기 제2 노드와 상기 제4 노드는 물리적으로 연결이 차단되어 있을 수 있다.
한편, 상기 제1 축전기는 상기 제1 노드와 스위칭 전압 사이에 연결되어 있 고, 상기 제3 축전기는 상기 제3 노드와 상기 스위칭 전압 사이에 연결되어 있으며, 상기 제4 축전기는 상기 제4 노드와 접지 전압 사이에 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 출력단과 접지 전압 사이에는 방전 회로가 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 액정 표시 장치의 전원 스위치를 차단할 때, 상기 데이터 구동부는 상기 화소에 충전된 전압이 방전되는 경로를 구비하고 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 복수의 화소, 상기 화소에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선, 게이트 신호를 생성하여 상기 게이트선에 인가하는 게이트 구동부, 데이터 전압을 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 각각 생성하는 제1 및 제2 전하 펌프를 포함하는 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 제2 전하 펌프는 제1 내지 제5 다이오드 및 제1 내지 제5 축전기를 포함하며, 상기 제2 축전기는 상기 제2 다이오드와 상기 제3 다이오드 사이의 접점과 상기 제4 다이오드의 일단 사이에 연결되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제2 펌프 회로는 상기 게이트 오프 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 다이오드 내지 상기 제4 다이오드 사이에는 제1 내지 제3 노드가 각각 위치하며, 상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에는 상기 제5 다이오드와 상기 제5 축전기가 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제4 다이오드의 일단은 상기 제3 노드에, 타단은 제4 노드에 연결되어 있고, 상기 제2 노드와 상기 제4 노드는 물리적으로 연결이 차단되어 있을 수 있다.
한편, 상기 제1 축전기는 상기 제1 노드와 스위칭 전압 사이에 연결되어 있고, 상기 제3 축전기는 상기 제3 노드와 상기 스위칭 전압 사이에 연결되어 있으며, 상기 제4 축전기는 상기 제4 노드와 접지 전압 사이에 연결되어 있을 수 있다.
또한, 상기 출력단과 접지 전압 사이에는 방전 회로가 배치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 액정 표시 장치의 전원 스위치를 차단할 때, 상기 데이터 구동부는 상기 화소에 충전된 전압이 방전되는 경로를 구비하고 있을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400)에 연결되어 있는 DC/DC 컨버터(700), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 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(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(Cst)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 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 색 상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 각각 연결되어 있는 복수의 스테이지(stage)를 포함하여 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
DC/DC 컨버터(700)는 게이트 전압(Von, Voff)을 생성하여 게이트 구동부(400)에 제공한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 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(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 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 액정 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 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 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(DAT)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 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK), 그리고 스위칭 제어 신호(VSW)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 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 행[묶음]의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 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 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
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(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 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 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도 3 내지 도 9를 참고로 하여 좀더 상세히 설명한다.
도 3은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 등가 회로의 관점에서 간략화한 것이며, 도 4는 도 3에 도시한 등가 회로에서 전원 스위치를 차단할 때 방전 경로를 도시한 것이다. 도 5는 도 1에 도시한 DC/DC 컨버터의 전하 펌프 중 게이트 오프 전압을 생성하는 회로도이며, 도 6은 두 게이트 오프 전압의 차이를 나타내는 그래프이고, 도 7은 도 5에 도시한 회로에서 전원 스위치를 차단할 때의 동작을 설명하기 위한 시뮬레이션 회로도이다. 또한, 도 8은 종래 기술에 따른 DC/DC 컨버터의 전하 펌프를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에와 종래 기술에 따른 화소 전압과 게이트 전압의 차이를 비교한 도면이다.
도 3에는 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 등가 회로의 개략적으로 나타내었다.
즉, 스위칭 소자(Q)의 입력 단자는 내부 저항(Rd)을 갖는 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 데이터선(DL)은 데이터 구동부(500) 내의 접지 전압에 연결되어 있다. 스위칭 소자(Q)의 제어 단자는 내부 저항(Rg)을 갖는 게이트선(GL)에 연결되어 있으며, 게이트선(GL)은 게이트 구동부(400)를 거쳐 DC/DC 컨버터(700)에 연결되어 있다.
DC/DC 컨버터(700)는 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하는 전하 펌프(CP)(710), 그리고 전하 펌프(710)와 접지 전압 사이에 병렬로 연결되어 있는 저항(Ro)과 축전기(Co)를 포함한다.
또한, 스위칭 소자(Q)의 출력 단자는 액정 축전기(Clc)와 유지 축전기(Cst)의 등가 용량으로 나타낼 수 있는 화소 축전기(Cp)에 연결되어 있다.
여기서, 하나의 게이트선(GL)을 기준으로 볼 때, 게이트 전압(Von, Voff) 중에서 게이트 온 전압(Von)이 인가되는 시간은 1H에 불과하고, 나머지 시간은 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다. 따라서, 아래에서는 게이트선(GL)에 걸려 전압은 게이트 오프 전압(Voff)으로 보고 설명한다.
액정 표시 장치의 전원 스위치를 차단하면, 도 4에 나타낸 것처럼, 화소 축전기(Cp)에 충전되어 있던 화소 전압은 경로(a)를 따라 방전되며, 게이트선(GL)에 걸려 있던 게이트 오프 전압(Voff)은 경로(b)를 따라 접지 전압인 0V로 방전된다.
이때, 게이트 오프 전압(Voff)은 저항(Ro)과 축전기(Co)의 곱으로 정해지는 시정수(time constant)에 의하여 방전 시간이 결정된다. 그런데, 화소 전압은 스위칭 소자(Q)가 턴오프된 상태에서 누설 전류(leakage current)에 의하여 방전 시간이 결정되므로 방전 시간이 많이 걸리고 이로 인해 잔류 전압에 의한 화면 불량, 즉 방전 불량이 생기는데 이러한 방전 불량을 해결하기 위한 본 발명에 관하여 좀더 상세히 설명한다.
전하 펌프(710)는 앞서 설명한 것처럼 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하며, 도 5에는 특히 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하는 부분을 나타낸 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 DC/DC 컨버터(700)의 전하 펌프(710)는 복수의 다이오드(d1-d5)와 축전기(C1-C5)를 포함한다.
접점(N4)과 접지 전압 사이에 차례로 다이오드(d4, d3, d2, d1)가 연결되어 있다.
축전기(C1, C3)는 각각 두 접점(N1, N3)과 스위칭 전압(SW) 사이에 연결되어 있고, 축전기(C2)는 접점(N2, N4) 사이에 연결되어 있고, 축전기(C4)는 접점(N4)과 접지 전압 사이에 연결되어 있다.
또한 접점(N2)과 접점(N5) 사이에는 축전기(C5)와 다이오드(d5)가 병렬로 연결되어 있다.
이때, 스위칭 전압(SW)은 0V와 7.5V를 사용하여 도 6에 도시한 것처럼 게이트 오프 전압(Voff1)은 -12V, 게이트 오프 전압(Voff2)은 -6V를 나타낸다.
한편, 도 7은 스위칭 소자(Q)의 게이트 전압(Vgt)에 직접적으로 영향을 미치는 접점(N2)의 전압(VN2)을 분석하기 위한 스파이스 시뮬레이션(spice simulation) 회로도이다.
즉, 도 5에 도시한 전하 펌프(710)에서 게이트 오프 전압(Voff)의 출력단(OUT)은 게이트선(GL)에 연결되어 있고, 접점(N5)의 전압은 접점(N2)의 전압에서 다이오드(d5)의 문턱 전압만큼 더한 전압이 되므로, 결국 접점(VN2)의 전압에 관하여 시뮬레이션을 행하면 게이트 전압(Vgt)도 알 수 있다.
따라서, 이러한 관점에서 시뮬레이션을 위한 등가 회로를 도 7과 같이 구성할 수 있으며, 이러한 시뮬레이션 회로의 동작에 관하여 도 9와 함께 설명한다.
여기서, 축전기(C)는 축전기(C1-C4) 중에서 전원 스위치를 끈 이후의 동작에 관여하는 것, 즉 두 접점 사이(N2, N4)에 연결된 것만을 도시하였다. 또한, 두 전 압원(V1, V2)은 접점(N2, N4)의 전압을 만들어 주는 것으로서 교류 전압원이다.
먼저, 액정 표시 장치의 전원 스위치를 끄기 전, 접점(N2)의 전압은 앞에서 예를 든 -6V이고, 접점(N4)의 전압은 -12V이다. 이를 위해, 두 전원 전압(V1, V2)의 값을 적절히 정할 수 있다. 예를 들어, 전원 전압(V1)은 -12V로, 전원 전압(V2)은 다이오드의 문턱 전압인 0.7V를 감안하여 -7.4V로 정할 수 있다.
이때, 두 다이오드(d3, d4)는 역방향으로 연결된 상태여서 턴오프 상태이고, 접점의 전압(VN2)은 다이오드(d5)를 거치면서 다이오드(d5)의 문턱 전압만큼, 예를 들어 문턱 전압이 0.7V인 경우, 대략 -5.3V가 안정적으로 공급된다.
한편, 시간(t1)에 액정 표시 장치의 전원 스위치를 끄면, 두 전원 전압(V1, V2)은 접지 전압인 0V로 바뀐다.
이에 따라, 접점(N4)의 전압은 0V로 바뀌고, 접점(N2)은 도 5와 같이 두 다이오드(d1, d2)를 거쳐 접지 전압에 연결된다.
이때, 축전기(C2) 양단에 걸린 전압은 6V이며 순간적으로 변화하지 않으므로, 접점(N4)의 전압이 -12V에서 0V로 바뀌면, 접점(N2)의 전압도 -6V에서 6V로 바뀐다(경로 c). 이때, 다이오드(d5)를 거치면서 0.7V가 더해진 전압이 게이트 전압(Vgt)으로 인가되고, 화소 전압(Vp)은 방전을 시작한다(경로 d).
한편, 접점(N2)과 접지 전압 사이에 연결되어 있는 두 다이오드(d1, d2)는 순방향으로 연결되고, 접점(N2)의 전압은 경로(e)를 따라 방전이 되면서 서서히 전압이 감소한다. 이때, 접점(N2)과 접지 전압 사이에는 두 개의 다이오드가 있으므로 1.4V까지 감소하며, 이 전압에 다시 다이오드(d5)의 문턱 전압을 더한 전압이 게이트 전압(Vgt)으로 인가된다.
한편, 도 8은 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 전하 펌프(710)를 나타낸 것이다.
도 5에 도시한 본 발명에 따른 전하 펌프(710)와 비교하면, 도 8의 부분(A')에 나타낸 저항(R1)은 도 5의 부분(A)으로 나타낸 것처럼 단락되어 있고, 도 8의 부분(B')에 나타낸 저항(R2)은 도 5의 부분(B)으로 나타낸 것처럼 개방되어 있다. 또한, 도 8의 부분(C')으로 나타낸 부분, 즉, 축전기(C2)의 일단이 접지 전압에 연결되어 있는 반면, 도 5에는 축전기(C2)의 일단이 접점에 연결되어 있다.
도 9에는 전원 스위치를 껐을 때 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 전하 펌프(710)에서 생성되는 게이트 전압(Vgt1)과 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 전하 펌프(710)에서 생성되는 게이트 전압(Vgt2)을 각각 나타내었다.
앞서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 전하 펌프와 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 전하 펌프는 세 가지 정도의 차이에 불과하다. 하지만, 도 9에 도시한 것처럼, 화소 전압(Vp)이 방전되는 시간은 시간(Tf)만큼 줄일 수 있으며, 실제로 60% 이상 개선됨을 확인하였다.
즉, 게이트 전압(Vgt1)이 게이트 전압(Vgt2)보다 높아 더욱 방전하기 쉬운 경로를 만들어 주는 한편, 전원 스위치를 꺼는 시점(t1)에 아주 높은 게이트 전압(Vgt1)이 인가됨으로써 방전 시간을 훨씬 줄임을 알 수 있다.
이와 같이, 회로의 변경을 최소화하면서도 화소 전압(Vp)의 방전 시간을 크 게 줄일 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 전원 스위치를 껐을 때 생길 수 있는 화면의 불량을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 복수의 화소에 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치로서,
    게이트 신호를 생성하여 상기 게이트선에 인가하는 게이트 구동부,
    데이터 전압을 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 각각 생성하는 제1 및 제2 전하 펌프를 포함하는 DC/DC 컨버터
    를 포함하고,
    상기 제2 전하 펌프는 제1 내지 제5 다이오드 및 제1 내지 제5 축전기를 포함하며,
    상기 제2 축전기는 상기 제2 다이오드와 상기 제3 다이오드 사이의 접점과 상기 제4 다이오드의 일단 사이에 연결되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 펌프 회로는 상기 게이트 오프 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 다이오드 내지 상기 제4 다이오드 사이에는 제1 내지 제3 노드가 각각 위치하며,
    상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에는 상기 제5 다이오드와 상기 제5 축전기가 병렬로 연결되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제4 다이오드의 일단은 상기 제3 노드에, 타단은 제4 노드에 연결되어 있고,
    상기 제2 노드와 상기 제4 노드는 물리적으로 연결이 차단되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 축전기는 상기 제1 노드와 스위칭 전압 사이에 연결되어 있고,
    상기 제3 축전기는 상기 제3 노드와 상기 스위칭 전압 사이에 연결되어 있으며,
    상기 제4 축전기는 상기 제4 노드와 접지 전압 사이에 연결되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 출력단과 접지 전압 사이에는 방전 회로가 배치되어 있는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 액정 표시 장치의 전원 스위치를 차단할 때, 상기 데이터 구동부는 상기 화소에 충전된 전압이 방전되는 경로를 구비하고 있는 액정 표시 장치의 구동 장치.
  7. 복수의 화소,
    상기 화소에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선,
    게이트 신호를 생성하여 상기 게이트선에 인가하는 게이트 구동부,
    데이터 전압을 생성하여 상기 데이터선에 인가하는 데이터 구동부, 그리고
    게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압을 각각 생성하는 제1 및 제2 전하 펌프를 포함하는 DC/DC 컨버터
    를 포함하고,
    상기 제2 전하 펌프는 제1 내지 제5 다이오드 및 제1 내지 제5 축전기를 포함하며,
    상기 제2 축전기는 상기 제2 다이오드와 상기 제3 다이오드 사이의 접점과 상기 제4 다이오드의 일단 사이에 연결되어 있는
    액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제2 펌프 회로는 상기 게이트 오프 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 다이오드 내지 상기 제4 다이오드 사이에는 제1 내지 제3 노드가 각각 위치하며,
    상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에는 상기 제5 다이오드와 상기 제5 축전기가 병렬로 연결되어 있는
    액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제4 다이오드의 일단은 상기 제3 노드에, 타단은 제4 노드에 연결되어 있고,
    상기 제2 노드와 상기 제4 노드는 물리적으로 연결이 차단되어 있는
    액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 축전기는 상기 제1 노드와 스위칭 전압 사이에 연결되어 있고,
    상기 제3 축전기는 상기 제3 노드와 상기 스위칭 전압 사이에 연결되어 있으며,
    상기 제4 축전기는 상기 제4 노드와 접지 전압 사이에 연결되어 있는
    액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 출력단과 접지 전압 사이에는 방전 회로가 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 액정 표시 장치의 전원 스위치를 차단할 때, 상기 데이터 구동부는 상기 화소에 충전된 전압이 방전되는 경로를 구비하고 있는 액정 표시 장치의 구동 장치.
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