KR20150027432A - 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터의 턴-오프시 발생되는 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있는 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 게이트 펄스 변조 회로는 제 1 스위칭 신호에 따라 입력되는 게이트 하이 전압과 동일한 전압 레벨의 게이트 하이 변조 전압을 출력 단자로 출력하는 제 1 스위칭 소자; 전류 싱크 방식을 통해 상기 출력 단자 상의 게이트 하이 변조 전압을 상기 게이트 하이 전압 레벨에서 선형적으로 감소시키는 전류 싱크부; 및 상기 제 1 스위칭 신호를 생성하여 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭을 제어하고, 기준 전압 또는 그라운드 전압을 상기 전류 싱크부에 공급하는 펄스 변조 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 박막 트랜지스터의 턴-오프시 발생되는 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있는 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 타입의 액정 디스플레이 장치 또는 유기 발광 디스플레이 장치는 복수의 데이터 라인과 복수의 게이트 라인의 교차 영역에 형성된 복수의 화소를 포함하여 이루어진다.
복수의 화소 각각은 게이트 라인에 공급되는 게이트 펄스의 게이트 하이 전압에 의해 선택되어 데이터 라인으로부터 공급되는 데이터 신호에 상응하는 영상을 표시하게 된다. 이러한, 복수의 화소 각각은 적어도 하나의 박막 트랜지스터와 적어도 하나의 커패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 각 화소의 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 게이트 펄스의 게이트 하이 전압(gate high voltage)에 따라 턴-온되어 데이터 라인에 공급되는 데이터 신호를 커패시터에 충전시키는 역할을 한다. 그리고, 각 화소의 커패시터는 게이트 라인에 게이트 펄스의 게이트 로우 전압(gate low voltage)이 공급되면, 충전된 전압으로 박막 트랜지스터의 턴-온 상태를 유지시킨다.
이와 같은, 각 화소의 커패시터에 충전되는 전압은 게이트 펄스의 폴링 에지, 즉 게이트 펄스의 게이트 하이 전압이 게이트 로우 전압으로 하강할 때, 박막 트랜지스터의 기생 정전 용량으로 인해 발생되는 킥-백 전압(kick-back voltage) 만큼 감소하게 된다. 이러한 킥-백 전압으로 인하여 커패시터의 전압이 변동되어 표시 영상에서 플리커, 잔상, 색편차 등의 화질 저하가 발생하게 된다.
상기 킥-백 전압을 줄이기 위하여, 게이트 펄스의 폴링 에지에서 게이트 하이 전압을 변조하는 게이트 펄스 변조(gate pulse modulation) 회로가 제안되었다.
도 1은 종래의 게이트 펄스 변조 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 게이트 펄스 변조 회로는 제 1 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2), 및 저항(RE)을 구비한다.
상기 제 1 스위칭 소자(SW1)는 스위칭 신호(SCS)에 따라 스위칭되어 입력되는 게이트 하이 전압(VGH)을 출력 노드(Tout)로 출력한다. 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)는 제 2 스위칭 신호(SCS2)에 따라 스위칭되어 상기 저항(RE)을 통해 출력 단자(Tout)의 게이트 하이 전압(VGH)을 그라운드(GND)로 방전시킨다. 상기 저항(RE)은 출력 노드(Tout) 상의 전압을 방전시키는 방전 시간을 제어한다. 이러한, 종래의 게이트 펄스 변조 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 기간(t1) 동안, 제 1 스위칭 소자(SW1)는 스위칭 신호(SCS)에 의해 턴-온되고, 제 2 스위칭 소자(SW2)는 제 2 스위칭 신호(SCS2)에 의해 턴-오프된다. 이에 따라, 제 1 기간(t1)에서는 게이트 하이 전압(VGH)이 턴-온된 제 1 스위칭 소자(SW1)를 통해 출력 단자(Tout)로 출력된다.
이어서, 제 2 기간(t2) 동안, 제 1 스위칭 소자(SW1)는 스위칭 신호(SCS)에 의해 턴-오프되고, 제 2 스위칭 소자(SW2)는 제 2 스위칭 신호(SCS2)에 의해 턴-온된다. 이에 따라, 제 2 기간(t2)에서는 출력 단자(Tout)가 저항(RE)을 통해 그라운드(GND)에 연결되어, 출력 단자(Tout)의 상의 전압이 턴-온된 제 2 스위칭 소자(SW2)와 저항(RE)을 통해 그라운드(GND)로 방전됨으로써 출력 단자(Tout)의 상의 전압이 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 그라운드(GND) 레벨까지 비선형적인 기울기로 하강하는 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)으로 변조된다.
이와 같은, 종래의 게이트 펄스 변조 회로의 출력 전압(Vout)은 게이트 구동부에 공급되고, 게이트 구동부는 게이트 펄스 변조 회로의 출력 전압(Vout)을 이용하여 게이트 펄스를 생성해 박막 트랜지스터의 스위칭을 제어한다. 이에 따라, 게이트 펄스의 폴링 에지는 상기 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)에 의해 비선형적인 기울기로 변조되고, 이로 인해 박막 트랜지스터가 서서히 턴-오프되므로 상기 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 개선하게 된다.
그러나, 종래의 게이트 펄스 변조 회로에 따르면, 게이트 펄스의 폴링 에지가 비선형적인 기울기를 가지므로 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 개선하는데 한계가 있으며, 게이트 펄스의 폴링 에지의 기울기를 재조정할 경우 저항(RE)을 교체해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 박막 트랜지스터의 턴-오프시 발생되는 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있는 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 게이트 펄스 변조 회로는 제 1 스위칭 신호에 따라 입력되는 게이트 하이 전압과 동일한 전압 레벨의 게이트 하이 변조 전압을 출력 단자로 출력하는 제 1 스위칭 소자; 전류 싱크 방식을 통해 상기 출력 단자 상의 게이트 하이 변조 전압을 상기 게이트 하이 전압 레벨에서 선형적으로 감소시키는 전류 싱크부; 및 상기 제 1 스위칭 신호를 생성하여 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭을 제어하고, 기준 전압 또는 그라운드 전압을 상기 전류 싱크부에 공급하는 펄스 변조 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 화소를 포함하는 디스플레이 패널; 입력 전원을 이용하여 게이트 하이 전압과 게이트 로우 전압을 각각 생성하는 전압 생성부; 상기 전압 생성부로부터 공급되는 게이트 하이 전압을 변조하여 게이트 하이 변조 전압을 출력하는 게이트 하이 전압 변조부; 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 상기 게이트 하이 변조 전압과 상기 게이트 로우 전압을 이용해 게이트 펄스를 생성하여 상기 복수의 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 및 상기 게이트 하이 전압 변조부와 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부 각각을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하며, 상기 게이트 하이 전압 변조부는 상기 게이트 펄스 변조 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 펄스의 폴링 에지는 상기 게이트 하이 변조 전압에 따라 게이트 하이 전압 레벨에서 상기 기준 전압 레벨까지 선형적인 기울기로 감소한 후, 상기 게이트 로우 전압 레벨까지 더 감소하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부는 상기 타이밍 제어부로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 클럭 펄스를 순차적으로 출력하는 쉬프트 레지스터부; 및 상기 게이트 하이 변조 전압과 상기 게이트 로우 전압을 이용해 상기 클럭 펄스를 레벨 쉬프팅시켜 상기 게이트 펄스를 생성하여 상기 복수의 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 레벨 쉬프터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 타이밍 제어부는 상기 기준 전압의 전압 레벨을 설정하기 위한 기준 전압 설정 데이터를 상기 게이트 하이 전압 변조부에 공급하고, 상기 게이트 하이 전압 변조부의 상기 펄스 변조 제어부는 상기 기준 전압 설정 데이터를 디지털-아날로그 변환하여 상기 기준 전압을 생성해 상기 전류 싱크부에 공급한다.
본 발명의 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치에 따르면, 게이트 펄스의 폴링 에지가 선형적인 기울기를 가짐으로써 박막 트랜지스터의 턴-오프시 발생되는 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있으며, 저항을 교체하지 않고도 게이트 펄스의 폴링 에지의 기울기를 설정할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 게이트 펄스 변조 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 게이트 하이 변조 전압의 폴링 기울기를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로의 구동 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 게이트 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 펄스의 파형도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 게이트 하이 변조 전압의 폴링 기울기를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로의 구동 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 게이트 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 펄스의 파형도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 게이트 펄스 변조 회로와 이를 포함하는 디스플레이 장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로를 설명하기 위한 회로도이고, 도 3은 본 발명에 따른 게이트 하이 변조 전압의 폴링 기울기를 설명하기 위한 파형도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로의 구동 파형도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로(10)는 외부로부터 공급되는 게이트 클럭 신호(GCLK)와 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 기초하여, 입력되는 게이트 하이 전압(VGH)을 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)으로 변조하여 출력한다. 이를 위해, 상기 게이트 펄스 변조 회로(10)는 펄스 변조 제어부(12), 제 1 스위칭 소자(SW1), 및 전류 싱크부(14)를 포함하여 구성된다.
상기 펄스 변조 제어부(12)는 외부로부터 공급되는 게이트 클럭 신호(GCLK)와 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 기초하여 상기 제 1 스위칭 소자(SW1)와 상기 전류 싱크부(14) 각각의 동작을 제어함으로써 상기 출력 단자(Tout)로 출력되는 출력 전압(Vout)을 제어한다. 이를 위해, 상기 펄스 변조 제어부(12)는 신호 제어부(12a), 기준 전압 공급부(12b), 및 전압 선택부(12c)를 포함하여 구성된다.
상기 신호 제어부(12a)는 외부, 즉 디스플레이 장치의 타이밍 제어부(미도시)로부터 공급되는 게이트 펄스 변조 신호(FLK)와 게이트 클럭 신호(GCLK)에 기초하여 상기 제 1 기간(t1) 동안에만 제 1 스위칭 소자(SW)의 스위칭을 제어하기 위한 제 1 스위칭 신호(SCS1)를 생성한다. 예를 들어, 상기 신호 제어부(12a)는 상기 게이트 클럭 신호(GCLK)의 라이징 에지에 동기되는 폴링 에지와 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)의 폴링 에지에 동기되는 라이징 에지를 가지는 제 1 스위칭 신호(SCS1)를 생성할 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 스위칭 신호(SCS1)는 상기 제 1 기간(t1) 동안 로우(Low) 상태의 전압 레벨을 가지며, 제 1 기간(t1) 이외의 기간에는 하이(High) 상태의 전압 레벨을 갖는다.
상기 기준 전압 공급부(12b)는 타이밍 제어부로부터 공급되는 기준 전압 설정 데이터(RVSD)를 디지털-아날로그 변환하여 기준 전압 설정 데이터(RVSD)에 상응하는 기준 전압(Vref)을 생성해 전압 선택부(12c)에 공급한다. 여기서, 기준 전압 설정 데이터(RVSD)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 선형적인 기울기로 감소하는 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)의 폴링 기울기(FS)를 설정하거나 가변하기 위한 것이다. 이에 따라, 본 발명은 종래와 같이 저항(RE)을 교체하지 않고도, 기준 전압 설정 데이터(RVSD)의 변경을 통해 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)의 폴링 기울기(FS)와 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)의 최저 전압 레벨(Vgpm)을 조정할 수 있다.
한편, 상기 기준 전압 공급부(12b)는 상기 펄스 변조 제어부(12)에 내장되지 않고, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 외부에서 상기 기준 전압(Vref)을 생성하여 전압 선택부(12c)에 공급할 수도 있다.
상기 전압 선택부(12c)는 타이밍 제어부로부터 공급되는 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 따라 그라운드 전압(GND) 또는 상기 기준 전압 공급부(12b)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 상기 전류 싱크부(14)에 공급한다. 즉, 상기 전압 선택부(12c)는, 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)가 하이(High) 상태이면, 상기 기준 전압(Vref)을 선택하여 상기 전류 싱크부(14)에 공급하고, 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)가 로우(Low) 상태이면, 상기 그라운드 전압(GND)을 선택하여 상기 전류 싱크부(14)에 공급한다.
상기 제 1 스위칭 소자(SW1)는 제 1 기간(t1) 동안에만 펄스 변조 제어부(12)의 신호 제어부(12a)로부터 공급되는 스위치 온 전압의 제 1 스위칭 신호(SCS1)에 따라 턴-온됨으로써 게이트 하이 전압(VGH) 라인에 공급되는 게이트 하이 전압(VGH)과 동일한 전압 레벨의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)을 출력 단자(Tout)로 출력한다. 이에 따라, 상기 출력 단자(Tout)에 연결되어 있는 부하 커패시터(Cpanel)에는 게이트 하이 전압(VGH)이 충전된다. 예를 들어, 상기 제 1 스위칭 소자(SW1)는 P 타입 트랜지스터로서, 게이트 하이 전압(VGH) 라인에 접속된 소스 단자, 출력 단자(Tout)에 접속된 드레인 단자, 및 펄스 변조 제어부(12)로부터 제 1 스위칭 신호(SCS1)가 공급되는 게이트 단자를 포함한다.
상기 전류 싱크부(14)는 상기 펄스 변조 제어부(12)의 전압 선택부(12c)로부터 공급되는 상기 기준 전압(Vref)에 기초한 전류 싱크 방식에 따라 상기 출력 단자(Tout) 상의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)을 그라운드(GND)로 방전시킴으로써 상기 게이트 하이 전압(VGH)의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)을 선형적인 기울기로 감소시킨다. 이를 위해, 상기 전류 싱크부(14)는 제 2 스위칭 소자(SW2), 저항(RE), 및 연산 증폭기(OA)를 포함한다.
상기 제 2 스위칭 소자(SW2)는 연산 증폭기(OA)로부터 공급되는 제 2 스위칭 신호(SCS2)에 따라 스위칭됨으로써 출력 단자(Tout)로부터 저항(RE)을 통해 그라운드(GND)로 흐르는 전류 량을 조절한다. 이와 같은, 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)는 N 타입 트랜지스터로서, 출력 단자(Tout)에 접속된 드레인 단자, 및 저항(RE)에 접속된 소스 단자, 및 연산 증폭기(OA)로부터 제 2 스위칭 신호(SCS)가 공급되는 게이트 단자를 포함한다.
상기 저항(RE)은 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)의 소스 단자와 그라운드(GND) 사이에 접속된다. 이러한, 상기 저항(RE)은 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)를 통해 상기 출력 단자(Tout)로부터 공급되는 전류를 그라운드(GND)로 방전시킴으로써 게이트 하이 전압(VGH)에서 선형적으로 감소하는 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)의 폴링 기울기(FS)를 설정한다. 여기서, 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)의 폴링 기울기(FS)는 상기 부하 커패시터(Cpanel)의 커패시턴스와 상기 저항(RE)의 저항 값, 상기 기준 전압(Vref)의 전압 레벨에 의해 결정되게 된다.
상기 연산 증폭기(OA)는 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)와 상기 저항(RE) 사이의 피드백 노드(Nf)로부터 피드백 전압(Vfb)이 피드백되는 반전 입력 단자(-), 및 상기 펄스 변조 제어부(12)의 전압 선택부(12c)로부터 상기 기준 전압(Vref) 또는 상기 그라운드 전압(GND)이 공급되는 비반전 입력 단자(+)를 포함한다. 이러한 상기 연산 증폭기(OA)는 반전 입력 단자(-)와 비반전 입력 단자(+)에 각각 공급되는 전압에 따라 제 2 스위칭 신호(SCS2)를 출력하여 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)의 스위칭을 제어한다.
구체적으로, 상기 연산 증폭기(OA)는, 비반전 입력 단자(+)에 그라운드 전압(GND)이 공급될 경우, 스위치 오프 전압의 제 2 스위칭 신호(SCS2)를 출력하여 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)를 턴-오프시킴으로써 반전 입력 단자(-)에 입력되는 피드백 전압(Vfb)이 상기 그라운드 전압(GND)과 동일해지도록 한다.
그리고, 상기 연산 증폭기(OA)는, 비반전 입력 단자(+)에 기준 전압(Vref)이 공급될 경우, 상기 저항(RE)에 흐르는 전류에 따라 피드백 노드(Nf)로부터 반전 입력 단자(-)로 공급되는 피드백 전압(Vfb)이 상기 기준 전압(Vref)과 동일하도록 스위치 온 전압의 제 2 스위칭 신호(SCS2)를 출력하여 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)의 스위칭을 제어함으로써 상기 제 2 저항(RE)에 흐르는 전류를 일정하게 한다. 이에 따라, 상기 출력 단자(Tout) 상의 전류가 턴-온된 제 2 스위칭 소자(SW2)를 통해 그라운드(GND)로 방전됨에 따라 상기 출력 단자(Tout) 상의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)은 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 선형적인 기울기로 감소하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 기간(t1)에서는, 제 1 스위칭 소자(SW1)가 턴-온되고, 제 2 스위칭 소자(SW2)가 턴-오프됨으로써 게이트 하이 전압(VGH) 라인에 공급되는 게이트 하이 전압(VGH)과 동일한 전압 레벨의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)이 출력 단자(Tout)로 출력된다. 즉, 제 1 기간(t1)에서, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 신호 제어부(12a)는 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)와 게이트 클럭 신호(GCLK)에 기초하여 상기 로우(Low) 상태의 제 1 스위칭 신호(SCS1)를 생성해 제 1 스위칭 소자(SW1)를 턴-온시킨다. 이와 동시에, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 전압 선택부(12c)는 로우(Low) 상태의 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 따라 그라운드 전압(GND)을 상기 전류 싱크부(14)의 연산 증폭기(OA)의 비반전 입력 단자(+)에 공급하고, 상기 연산 증폭기(OA)는 비반전 입력 단자(+)에 공급되는 그라운드 전압(GND)에 따라 스위치 오프 전압의 제 2 스위칭 신호(SCS2)를 생성해 제 2 스위칭 소자(SW2)를 턴-오프시킨다.
이어서, 제 2 기간(t2)에서는, 제 1 스위칭 소자(SW1)가 턴-오프되고, 제 2 스위칭 소자(SW2)가 턴-온됨으로써 출력 단자(Tout) 상의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)이 상기 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 선형적인 기울기로 감소한다. 즉, 제 2 기간(t2)에서, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 신호 제어부(12a)는 로우(Low) 상태의 게이트 펄스 변조 신호(FLK)가 하이(High) 상태로 변화됨에 따라 하이(High) 상태의 제 1 스위칭 신호(SCS1)를 생성해 제 1 스위칭 소자(SW1)를 턴-오프시킨다. 이와 동시에, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 전압 선택부(12c)는 하이(Low) 상태의 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 따라 상기 기준 전압(Vref)을 선택하여 상기 전류 싱크부(14)의 연산 증폭기(OA)의 비반전 입력 단자(+)에 공급하고, 상기 연산 증폭기(OA)는 저항(RE)에 흐르는 전류에 따라 피드백 노드(Nf)로부터 반전 입력 단자(-)로 피드백되는 피드백 전압(Vfb)이 비반전 입력 단자(+)에 공급되는 상기 기준 전압(Vref)과 동일하도록 상기 제 2 스위칭 소자(SW2)의 스위칭을 제어한다. 이에 따라, 상기 출력 단자(Tout) 상의 전류는 상기 출력 단자(Tout)와 제 2 스위칭 소자(SW2), 저항(RE), 및 그라운드(GND)로 이어지는 전류 패스를 통해 그라운드(GND)로 방전됨으로써 상기 출력 단자(Tout) 상의 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)은 상기 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 선형적인 기울기로 감소하게 된다.
그런 다음, 하이(High) 상태의 게이트 펄스 변조 신호(FLK)가 로우(Low) 상태의 변화되면, 상기 펄스 변조 제어부(12)의 전압 선택부(12c)가 로우(Low) 상태의 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 따라 그라운드 전압(GND)을 선택하여 전류 싱크부(14)의 연산 증폭기(OA)의 비반전 입력 단자(+)에 공급하고, 이로 인하여 상기 연산 증폭기(OA)가 비반전 입력 단자(+)에 공급되는 그라운드 전압(GND)에 따라 제 2 스위칭 소자(SW2)를 턴-오프시킨다. 이에 따라, 선형적인 기울기로 감소하는 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)은 게이트 펄스 변조 신호(FLK)의 폴링 시점의 폴링 전압(Vgpm)으로 유지된다. 여기서, 상기 폴링 전압(Vgpm)은 상기 부하 커패시터(Cpanel)의 커패시턴스와 상기 저항(RE)의 저항 값, 상기 기준 전압(Vref)의 전압 레벨, 및 게이트 펄스 변조 신호(FLK)의 펄스 폭에 의해 결정되게 된다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 펄스 변조 회로는 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)와 게이트 클럭 신호(GCLK)에 기초하여 상기와 같은 동작을 반복한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 게이트 구동부를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 5에 도시된 게이트 구동부에서 출력되는 게이트 펄스의 파형도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(110), 전압 생성부(120), 타이밍 제어부(130), 데이터 구동부(140), 게이트 하이 전압 변조부(150), 및 게이트 구동부(160)를 포함한다.
상기 디스플레이 패널(110)은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소(P)를 포함하여 이루어진다. 복수의 화소(P) 각각은 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 펄스(GP)에 의해 선택되어 데이터 라인(DL)으로부터 공급되는 데이터 신호(Vdata)에 상응하는 영상을 표시하게 된다. 이러한, 복수의 화소(P) 각각은 적어도 하나의 박막 트랜지스터(미도시)와 적어도 하나의 커패시터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 각 화소의 박막 트랜지스터는 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 펄스(GP)의 게이트 하이 전압(VGH)에 따라 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 신호를 커패시터에 충전시키는 역할을 한다. 그리고, 각 화소(P)의 커패시터는 게이트 라인(GL)에 게이트 펄스(GP)의 게이트 로우 전압(VGL)이 공급되면, 충전된 전압으로 박막 트랜지스터의 턴-온 상태를 유지시킨다. 이와 같은, 복수의 화소(P)는 데이터 전압(Vdata)에 따라 액정을 구동하는 액정셀 또는 데이터 전압(Vdata)에 대응되는 데이터 전류에 따라 유기 발광 소자를 발광시키는 발광셀이 될 수 있다.
상기 전압 생성부(120)는 외부로부터 입력되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 상기 박막 트랜지스터를 턴-온시키기 위한 상기 게이트 하이 전압(VGH)과 상기 박막 트랜지스터를 턴-오프시키기 위한 상기 게이트 로우 전압(VGL)을 각각 생성하여 출력한다.
상기 타이밍 제어부(130)는 외부의 시스템 본체(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)에 기초하여 데이터 제어 신호(DCS)와 게이트 제어 신호(GCS) 각각을 생성하고, 데이터 제어 신호(DCS)를 통해 데이터 구동부(140)를 제어하고, 이와 동기되도록 게이트 제어 신호(GCS)를 통해 게이트 구동부(160)를 제어한다. 여기서, 상기 데이터 제어 신호는 소스 스타트 펄스, 소스 쉬프트 클럭, 및 소스 출력 인에이블 등을 포함할 수 있다. 상기 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Vst), 복수의 게이트 클럭 신호(GSC), 및 게이트 펄스 변조 신호(FLK) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 타이밍 제어부(130)는 외부의 시스템 본체(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 입력되는 디지털 입력 데이터(RGB)를 디스플레이 패널(110)의 구동에 알맞도록 표시 데이터(DATA)로 정렬하여 데이터 구동부(140)에 공급한다. 그리고, 타이밍 제어부(130)는 메모리(미도시)에 저장되어 있는 기준 전압 설정 데이터(RVSD)를 게이트 하이 전압 변조부(150)에 공급한다.
상기 데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(130)로부터 공급되는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 입력되는 표시 데이터(DATA)를 샘플링하고, 복수의 계조 전압 중 샘플링된 데이터에 대응되는 계조 전압을 데이터 전압(Vdata)으로 선택하여 디스플레이 패널(110)의 수평 기간 단위로 해당 데이터 라인(DL)에 공급한다.
상기 게이트 하이 전압 변조부(150)는 상기 타이밍 제어부(130)로부터 공급되는 상기 게이트 클럭 신호(GSC)와 상기 게이트 펄스 변조 신호(FLK)에 따라, 전원 생성부(120)로부터 공급되는 상기 게이트 하이 전압(VGH)을 상기 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)으로 변조하여 게이트 구동부(160)에 공급한다. 이러한 상기 게이트 하이 전압 변조부(150)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 본 발명에 따른 게이트 펄스 변조 회로(10)이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 게이트 구동부(160)는 상기 타이밍 제어부(130)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 순차적으로 쉬프트되는 클럭 펄스(CP1 내지 CPm)를 생성하고, 상기 게이트 하이 전압 변조부(150)로부터 공급되는 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)과 상기 전원 생성부(120)로부터 공급되는 게이트 로우 전압(VGL)을 이용하여 상기 클럭 펄스(CP1 내지 CPm)를 상기 게이트 펄스(GP1 내지 GPm)로 레벨 쉬프팅시켜 게이트 라인(GL)에 공급한다. 이를 위해, 상기 게이트 구동부(160)는 쉬프트 레지스터부(162), 및 레벨 쉬프터부(164)를 포함하여 구성된다.
상기 쉬프트 레지스터부(162)는 상기 게이트 제어 신호(GCS), 즉 게이트 스타트 펄스(Vst)에 구동 개시되어 복수의 게이트 쉬프트 클럭(GSC)을 순차적으로 선택하여 클럭 펄스(CP1 내지 CPm)로 출력한다. 이를 위해, 상기 쉬프트 레지스터부(162)는 복수의 스테이지(ST1 내지 STm)를 포함하여 구성된다. 복수의 스테이지(ST1 내지 STm) 각각은 게이트 스타트 펄스(Vst) 또는 전단 스테이지(ST1 내지 STm-1)의 출력 신호에 따라 복수의 게이트 쉬프트 클럭(GSC) 중 어느 하나를 클럭 펄스(CP1 내지 CPm)로 선택하여 출력한다.
상기 레벨 쉬프터부(164)는 상기 게이트 로우 전압(VGL)과 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)을 이용하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 쉬프트 레지스터부(162)로부터 순차적으로 쉬프트되어 입력되는 클럭 펄스(CP1 내지 CPm) 각각을 상기 게이트 펄스(GP1 내지 GPm)로 레벨 쉬프팅시켜 게이트 라인(GL)에 공급한다. 이를 위해, 상기 레벨 쉬프터부(164)는 복수의 레벨 쉬프터(LS1 내지 LSm)를 포함하여 구성된다. 상기 복수의 레벨 쉬프터(LS1 내지 LSm) 각각에는 상기 게이트 로우 전압(VGL)과 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)이 각각 공급된다. 이에 따라, 상기 복수의 레벨 쉬프터(LS1 내지 LSm) 각각은, 입력되는 클럭 펄스(CP1 내지 CPm)의 하이(High) 레벨을 상기 게이트 하이 변조 전압(VGH_GPM)으로, 로우(Low) 레벨을 상기 게이트 로우 전압(VGL)으로 각각 레벨 쉬프팅시킨다. 따라서, 상기 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 펄스(GP)의 폴링 에지 전압은 게이트 하이 전압(VGH) 레벨에서 게이트 펄스 제어 신호(FLK)의 펄스 폭에 대응되는 폴링 시간 동안 선형적인 기울기로 감소한 후, 상기 게이트 로우 전압(VGL) 레벨까지 더 감소하게 된다.
전술한 바와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에 따르면, 게이트 펄스의 폴링 에지가 선형적인 기울기를 가짐으로써 박막 트랜지스터의 턴-오프시 발생되는 킥-백 전압으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있고, 저항(RE)을 교체하지 않고도 게이트 펄스의 폴링 에지 기울기 및 전압을 가변할 수 있다.
한편, 본 발명의 디스플레이 장치는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 게이트라인(또는 스캔 라인)들에 순차적으로 공급하는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치, 또는 전기 영동 디스플레이 장치일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 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.
10: 게이트 펄스 변조 회로 12: 펄스 변조 제어부
12a: 신호 제어부 12b: 기준 전압 공급부
12c: 전압 선택부 14: 전류 싱크부
SW1: 제 1 스위칭 소자 SW2: 제 2 스위칭 소자
OA: 연산 증폭기 RE: 저항
110: 디스플레이 패널 120: 전압 생성부
130: 타이밍 제어부 140: 데이터 구동부
150: 게이트 하이 전압 변조부 160: 게이트 구동부
162: 쉬프트 레지스터부 164: 레벨 쉬프터부
12a: 신호 제어부 12b: 기준 전압 공급부
12c: 전압 선택부 14: 전류 싱크부
SW1: 제 1 스위칭 소자 SW2: 제 2 스위칭 소자
OA: 연산 증폭기 RE: 저항
110: 디스플레이 패널 120: 전압 생성부
130: 타이밍 제어부 140: 데이터 구동부
150: 게이트 하이 전압 변조부 160: 게이트 구동부
162: 쉬프트 레지스터부 164: 레벨 쉬프터부
Claims (10)
- 제 1 스위칭 신호에 따라 입력되는 게이트 하이 전압과 동일한 전압 레벨의 게이트 하이 변조 전압을 출력 단자로 출력하는 제 1 스위칭 소자;
전류 싱크 방식을 통해 상기 출력 단자 상의 게이트 하이 변조 전압을 상기 게이트 하이 전압 레벨에서 선형적으로 감소시키는 전류 싱크부; 및
상기 제 1 스위칭 신호를 생성하여 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭을 제어하고, 기준 전압 또는 그라운드 전압을 상기 전류 싱크부에 공급하는 펄스 변조 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 펄스 변조 제어부는,
게이트 클럭 신호와 게이트 펄스 변조 신호에 따라 상기 제 1 스위칭 신호를 생성하는 신호 제어부; 및
상기 게이트 펄스 변조 신호에 따라 상기 기준 전압 및 상기 그라운드 전압 중 어느 하나의 전압을 선택하여 상기 전류 싱크부에 공급하는 전압 선택부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 제 2 항에 있어서,
상기 기준 전압은 상기 게이트 하이 전압과 상기 그라운드 전압 사이의 전압 레벨로 가변되는 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 제 2 항에 있어서,
상기 펄스 변조 제어부는 외부로부터 공급되는 기준 전압 설정 데이터를 디지털-아날로그 변환하여 상기 기준 전압을 생성해 상기 전압 선택부에 공급하는 기준 전압 생성부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 제 2 항에 있어서,
상기 전류 싱크부는,
상기 출력 단자와 상기 그라운드 사이에 접속된 제 2 스위칭 소자;
상기 제 2 스위칭 소자와 상기 그라운드 사이에 접속된 저항; 및
상기 저항에 흐르는 전류에 상응하는 피드백 전압과 상기 전압 선택부로부터 공급되는 전압에 따라 제 2 스위칭 신호를 생성하여 상기 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 연산 증폭기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 제 5 항에 있어서,
상기 연산 증폭기는,
상기 전압 선택부로부터 그라운드 전압이 공급될 경우, 상기 제 2 스위칭 소자를 턴-오프시키고,
상기 전압 선택부로부터 기준 전압이 공급될 경우, 상기 피드백 전압과 상기 기준 전압이 서로 동일하도록 상기 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 게이트 펄스 변조 회로. - 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 형성된 화소를 포함하는 디스플레이 패널;
입력 전원을 이용하여 게이트 하이 전압과 게이트 로우 전압을 각각 생성하는 전압 생성부;
게이트 클럭 신호와 게이트 펄스 변조 신호에 따라 상기 전압 생성부로부터 공급되는 게이트 하이 전압을 변조하여 게이트 하이 변조 전압을 출력하는 게이트 하이 전압 변조부;
상기 데이터 라인에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
상기 게이트 하이 변조 전압과 상기 게이트 로우 전압을 이용해 게이트 펄스를 생성하여 상기 복수의 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 및
상기 게이트 하이 전압 변조부와 상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부 각각을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하며,
상기 게이트 하이 전압 변조부는 청구항 제 1 항 내지 청구항 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 게이트 펄스 변조 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 게이트 펄스의 폴링 에지는 상기 게이트 하이 변조 전압에 따라 게이트 하이 전압 레벨에서 상기 게이트 펄스 제어 신호의 펄스 폭에 대응되는 폴링 시간 동안 선형적인 기울기로 감소한 후, 상기 게이트 로우 전압 레벨까지 더 감소하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 게이트 구동부는,
상기 타이밍 제어부로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 클럭 펄스를 순차적으로 출력하는 쉬프트 레지스터부; 및
상기 게이트 하이 변조 전압과 상기 게이트 로우 전압을 이용해 상기 클럭 펄스를 레벨 쉬프팅시켜 상기 게이트 펄스를 생성하여 상기 복수의 게이트 라인에 순차적으로 공급하는 레벨 쉬프터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 타이밍 제어부는 상기 기준 전압의 전압 레벨을 설정하기 위한 기준 전압 설정 데이터를 상기 게이트 하이 전압 변조부에 공급하고,
상기 게이트 하이 전압 변조부의 상기 펄스 변조 제어부는 상기 기준 전압 설정 데이터를 디지털-아날로그 변환하여 상기 기준 전압을 생성해 상기 전류 싱크부에 공급하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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