KR100863502B1 - Shift register and liquid crystal display with the same - Google Patents
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Abstract
대화면, 고해상도의 a-Si TFT LCD에 적용이 가능한 쉬프트 레지스터와 이를 갖는 액정표시장치를 개시한다. 쉬프트 레지스터는 연결된 복수의 스테이지로 이루어지고, 각 스테이지는 풀업부와, 풀업구동부와, 풀다운부와, 풀다운구동부와, 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭을 다운 스테이지로의 전달을 제어하는 제1 캐리 버퍼와, 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되어 풀업부에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 캐리 전압의 레벨을 유지시키는 제2 캐리 버퍼로 이루어진다. 이에라, 대화면, 고해상도의 a-Si TFT LCD에 적용시 임계 전압에 둔감한 쉬프트 레지스터를 제공할 수 있다.
액정, 쉬프트 레지스터, 충전, 쉬프트 레지스터, 임계 전압, 대화면
Disclosed are a shift register and a liquid crystal display device having the same. The shift register is composed of a plurality of stages connected to each stage, and each stage is configured to control transfer of a corresponding clock among the first and second clocks to the down stage, the pull up unit, the pull down unit, the pull down unit, and the pull down unit. And a second carry buffer provided from the first carry buffer of the previous stage to maintain a level of a corresponding carry voltage among the first and second clocks applied to the pull-up unit. Accordingly, it is possible to provide a shift resistor insensitive to a threshold voltage when applied to a large screen, high resolution a-Si TFT LCD.
LCD, shift register, charge, shift register, threshold voltage, large screen
Description
도 1은 poly-TFT LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing the configuration of a TFT substrate of a poly-TFT LCD.
도 2는 종래의 a-Si LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing the structure of a TFT substrate of a conventional a-Si LCD.
도 3은 본 발명에 의한 a-Si TFT 액정 표시 장치의 분해 사시도를 나타낸다. 3 is an exploded perspective view of the a-Si TFT liquid crystal display device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 a-Si TFT LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the configuration of a TFT substrate of an a-Si TFT LCD according to the present invention.
도 5는 상기한 도 4의 데이터 구동회로의 쉬프트 레지스터의 블록도이다.5 is a block diagram of a shift register of the data driving circuit of FIG. 4 described above.
도 6은 상기한 도 4의 게이트 구동회로에 채용되는 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram for describing a shift register employed in the gate driving circuit of FIG. 4.
도 7은 상기한 도 6에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 나타낸 것이다.FIG. 7 shows a detailed circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG.
도 8은 상기한 도 7에 의한 출력 파형도이다.8 is an output waveform diagram according to FIG. 7 described above.
도 9는 상기한 도 6에 의한 구동 파형을 설명하기 위한 파형도이다.FIG. 9 is a waveform diagram illustrating the driving waveform shown in FIG. 6 described above.
도 10a 내지 도 10c는 상기한 도 7의 a-Si TFT 쉬프트 레지스터로부터 출력되는 게이트 신호 파형들에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.10A to 10C are diagrams for explaining simulation results of the gate signal waveforms output from the a-Si TFT shift register of FIG. 7 described above.
도 11은 상기한 도 4의 게이트 구동회로에 채용되는 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 블럭도이다. FIG. 11 is a block diagram for describing a shift register employed in the gate driving circuit of FIG. 4.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도이다.12 is a circuit diagram illustrating a shift register according to a first embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도이다.13 is a circuit diagram illustrating a shift register according to a second embodiment of the present invention.
도 14a 내지 도 14c는 상기한 도 13에 의한 출력 파형도이다.14A to 14C are output waveform diagrams according to FIG. 13 described above.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도이다.15 is a circuit diagram for describing a shift register according to a third embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도이다.16 is a circuit diagram illustrating a shift register according to a fourth embodiment of the present invention.
도 17은 상기한 도 16의 캐패시터 노드의 충전 전위를 나타낸 도면이다.FIG. 17 is a diagram illustrating the charging potential of the capacitor node of FIG. 16.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 액정표시패널 어셈블리 120: 백라이트 어셈블리110: liquid crystal display panel assembly 120: backlight assembly
130 : 샤시 140 : 커버130: chassis 140: cover
150 : 표시 셀 어레이 회로 160 : 데이터 구동회로150: display cell array circuit 160: data driving circuit
162, 163, 169 : 외부연결단자 170 : 게이트 구동회로162, 163, 169: external connection terminal 170: gate driving circuit
171 : 풀업부 172 : 풀다운부171: pull-up unit 172: pull-down unit
173 : 풀업구동부 174 : 풀다운구동부173: pull-up driving unit 174: pull-down driving unit
175, 176, 275, 276, 375, 376, 475, 476 : 캐리 버퍼Carry buffer: 175, 176, 275, 276, 375, 376, 475, 476
본 발명은 쉬프트 레지스터와 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대화면, 고해상도의 a-Si TFT LCD에 적용이 가능한 쉬프트 레지스터와 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a shift register and a liquid crystal display having the same, and more particularly, to a shift register and a liquid crystal display having the same, which can be applied to a large-screen, high-resolution a-Si TFT LCD.
최근 들어 정보 처리 기기는 다양한 형태, 다양한 기능, 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전되고 있다. 이러한 정보처리 장치에서 처리된 정보는 전기적인 신호 형태를 갖는다. 사용자가 정보처리 장치에서 처리된 정보를 육안으로 확인하기 위해서는 인터페이스 역할을 하는 디스플레이 장치를 필요로 한다.Recently, information processing devices have been rapidly developed to have various forms, various functions, and faster information processing speed. Information processed in such an information processing device has an electrical signal form. In order for the user to visually check the information processed by the information processing apparatus, a display apparatus that serves as an interface is required.
최근에 액정 표시 장치가 대표적인 CRT방식의 디스플레이 장치에 비하여, 경량, 소형이면서, 고해상도, 저전력 및 친환경적인 잇점을 가지며 풀 컬러화가 가능하여 차세대 디스플레이 장치로 부각되고 있다. Recently, a liquid crystal display device has a light weight, a small size, high resolution, low power, and an environment-friendly advantage compared to a typical CRT display device, and is capable of full color and is emerging as a next generation display device.
액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이이다.A liquid crystal display device applies voltage to a specific molecular array of a liquid crystal and converts it into another molecular array, and visually changes the optical properties such as birefringence, photoreactivity, dichroism, and light scattering characteristics of the liquid crystal cell that emit light by the molecular arrangement. It is a display using the modulation of the light by a liquid crystal cell by converting into.
액정 표시 장치는 크게 TN(Twisted Nematic) 방식과 STN(Super-Twisted Nematic)방식으로 나뉘고, 구동방식의 차이로 스위칭 소자 및 TN액정을 이용한 액티브 매트릭스(Active matrix)표시방식과 STN 액정을 이용한 패시브 매트릭스(passive matrix)표시 방식이 있다. The liquid crystal display is divided into TN (Twisted Nematic) and STN (Super-Twisted Nematic) methods, and the difference between the driving method is the active matrix display method using the switching element and the TN liquid crystal and the passive matrix using the STN liquid crystal. There is a passive matrix display method.
이 두 방식의 큰 차이점은 액티브 매트릭스 표시 방식은 TFT-LCD에 사용되며, 이것은 TFT를 스위치로 이용하여 LCD를 구동하는 방식이며, 패시브 매트릭스 표시방식은 트랜지스터를 사용하지 않기 때문에 이와 관련한 복잡한 회로를 필요로 하지 않는다. The big difference between these two methods is that the active matrix display method is used for TFT-LCD, which drives the LCD using the TFT as a switch, and the passive matrix display method does not use transistors, thus requiring a complicated circuit. Do not
TFT-LCD는 a-Si TFT LCD와, poly-Si TFT LCD로 구분된다. poly-Si TFT LCD는 소비전력이 작고, 가격이 저렴하지만 a-Si TFT와 비교하여 TFT 제조 공정이 복잡한 단점이 있다. 그래서, poly-Si TFT LCD는 IMT-2000 폰의 디스플레이와 같이 소형 디스플레이 장치에 주로 적용된다.TFT-LCD is divided into a-Si TFT LCD and poly-Si TFT LCD. Poly-Si TFT LCD has low power consumption and low price, but has a disadvantage of complicated TFT manufacturing process compared to a-Si TFT. Thus, poly-Si TFT LCDs are mainly applied to small display devices such as those of IMT-2000 phones.
a-Si TFT LCD는 대면적이 용이하고 수율이 높아서 주로 노트 북 PC, LCD 모니터, HDTV 등의 대화면 디스플레이 장치에 적용된다. The a-Si TFT LCD has large area and high yield, and is mainly applied to large screen display devices such as notebook PCs, LCD monitors, and HDTVs.
도 1은 poly-TFT LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래의 a-Si LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing the configuration of a TFT substrate of a poly-TFT LCD, and FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of a TFT substrate of a conventional a-Si LCD.
도 1에 도시한 바와 같이, poly-Si TFT LCD는 픽셀 어레이가 형성된 유리기판(10) 상에 데이터 구동회로(12) 및 게이트 구동회로(14)를 형성하고, 단자부(16)와 통합 인쇄 회로 기판(20)을 필름 케이블(18)로 연결한다. 이와 같은 구조는 제조 원가를 절감하고 구동회로의 일체화로 전력손실을 최소화할 수 있으며, 슬림한 표시장치를 제공할 수 있는 잇점을 갖는다. As shown in Fig. 1, a poly-Si TFT LCD forms a
그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, a-Si TFT LCD는 연성 인쇄회로기판(32) 상에 COF(Chip On Film)방식으로 데이터 구동칩(34)을 형성하고, 연성 인쇄 회로 기판(32)을 통하여 데이터 인쇄회로기판(36)과 픽셀 어레이의 데이터 라인 단자부 를 연결한다. 또한, 연성 인쇄 회로 기판(38) 상에 상기한 COF 방식으로 게이트 구동칩(40)을 형성하고, 연성 인쇄 회로 기판(40)을 통하여 게이트 인쇄 회로 기판(42)과 픽셀 어레이의 게이트 라인 단자부를 연결한다.However, as shown in FIG. 2, the a-Si TFT LCD forms the
즉, a-Si TFT LCD에서는 a-Si 공정의 장점인 높은 생산성에도 불구하고, poly Si-TFT LCD에서의 비용 측면과 슬림한 구조 측면에서 불리한 위치에 있다.That is, in the a-Si TFT LCD, despite the high productivity which is an advantage of the a-Si process, the poly Si-TFT LCD has a disadvantage in terms of cost and slim structure.
이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 대화면, 고해상도의 a-Si TFT LCD에 적용이 가능한 쉬프트 레지스터를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical and problem of the present invention have been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a shift register applicable to a large screen and a high-resolution a-Si TFT LCD.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기한 쉬프트 레지스터를 구비하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having the shift register.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 쉬프트 레지스터는, 복수의 스테이지들이 배치되고, 첫 번째 스테이지에는 개시신호가 입력단자에 결합되고, 각 스테이지들의 출력신호들을 순차적으로 출력하는 쉬프트 레지스터에 있어서, 상기 쉬프트 레지스터의 홀수번째 스테이지들에는 제1 클럭과, 상기 제1 클럭의 출력을 제거하기 위한 제1 제어신호가 제공되고, 짝수번째 스테이지들에는 상기 제1 클럭에 위상 반전된 제2 클럭과, 상기 제2 클럭의 출력을 제거하기 위한 제2 제어신호가 제공되며, 상기 각 스테이지는, According to one aspect of the present invention, a shift register includes a plurality of stages, a first stage of which a start signal is coupled to an input terminal, and a shift for sequentially outputting output signals of the stages. In the register, odd-numbered stages of the shift register are provided with a first clock and a first control signal for removing an output of the first clock, and even-numbered stages are phase-inverted with respect to the first clock. Two clocks and a second control signal for removing the output of the second clock are provided;
다음 스테이지에 상기 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭의 전달을 제어하는 제1 캐리 버퍼; 출력단자에 상기 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭을 제공하는 풀업부; 상기 출력단자에 제1 전원전압을 제공하는 풀다운부; 상기 풀업부의 입력노드에 연결되고, 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되는 캐리 전압에 응답하여 상기 풀업부를 턴-온시키고, 다음 스테이지로부터 제공되는 상기 제1 또는 제2 제어신호의 선단에 응답하여 상기 풀업부를 턴-오프시키는 풀업구동부; 상기 풀다운부의 입력노드에 연결되고, 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되는 클럭에 응답하여 상기 풀다운부를 턴-오프시키고, 상기 제1 또는 제2 제어신호의 선단에 응답하여 상기 풀다운부를 턴-온시키는 풀다운구동부; 및 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되어 상기 풀업부에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 캐리 전압의 레벨을 유지시키는 제2 캐리 버퍼를 포함하여 이루어진다.A first carry buffer controlling the transfer of a corresponding one of the first and second clocks to a next stage; A pull-up unit configured to provide a corresponding clock among the first and second clocks to an output terminal; A pull-down unit providing a first power supply voltage to the output terminal; Connected to an input node of the pull-up part, the pull-up part is turned on in response to a carry voltage provided from a first carry buffer of a previous stage, and in response to a leading end of the first or second control signal provided from a next stage; A pull-up driving unit which turns off the pull-up unit; The pull-down unit is connected to an input node of the pull-down unit, and the pull-down unit is turned off in response to a clock provided from a first carry buffer of a previous stage, and the pull-down unit is turned on in response to a leading end of the first or second control signal. To pull down driving unit; And a second carry buffer provided from the first carry buffer of the previous stage to maintain a level of a corresponding carry voltage among the first and second clocks applied to the pull-up unit.
또한 상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 액정 표시 장치는, 투명기판 상에 형성된 표시 셀 어레이 회로, 데이터 구동회로, 게이트 구동회로를 포함하고, 상기 표시 셀 어레이 회로는 복수의 데이터 라인들과 복수의 게이트 라인을 포함하고, 각 표시 셀회로는 대응하는 데이터 및 게이트 라인 쌍에 연결된 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트 구동회로는 복수의 스테이지들이 배치되고, 첫 번째 스테이지에는 개시신호가 입력단자에 결합되고, 각 스테이지들의 출력신호에 의해 상기 복수의 게이트 라인들을 순차적으로 선택하는 쉬프트 레지스터로 구성하고, 상기 쉬프트 레지스터의 홀수번째 스테이지들에는 상기 쉬프트 레지스터의 홀수번째 스테이지들에는 제1 클럭과, 상기 제1 클럭의 출력을 제거하기 위한 제1 제어신호가 제공되고, 짝수번째 스테이지들에는 상기 제1 클럭에 위상 반전된 제2 클럭과, 상기 제2 클럭의 출력을 제거하기 위한 제2 제어신호가 제공되며, 상기 각 스테이지는, According to another aspect of the present invention, a liquid crystal display device includes a display cell array circuit, a data driving circuit, and a gate driving circuit formed on a transparent substrate, and the display cell array circuit includes a plurality of display cell array circuits. And a plurality of gate lines, each display cell circuit being connected to a corresponding data and gate line pair, wherein the gate driving circuit includes a plurality of stages, and starts at the first stage. A signal is coupled to an input terminal, and comprises a shift register that sequentially selects the plurality of gate lines according to output signals of respective stages, wherein odd-numbered stages of the shift register are provided to odd-numbered stages of the shift register. A first control for removing one clock and the output of the first clock The call is provided, and the even-numbered stages is provided with a second control signal to remove the phase shift of the second clock and an output of the second clock to the first clock, wherein said each stage,
다음 스테이지에 상기 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭의 전달을 제어하는 제1 캐리 버퍼; 출력단자에 상기 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭을 제공하는 풀업부; 상기 출력단자에 제1 전원전압을 제공하는 풀다운부; 상기 풀업부의 입력노드에 연결되고, 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되는 클럭에 응답하여 상기 풀업부를 턴-온시키고, 다음 스테이지로부터 제공되는 상기 제1 또는 제2 제어신호의 선단에 응답하여 상기 풀업부를 턴-오프시키는 풀업구동부; 상기 풀다운부의 입력노드에 연결되고, 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되는 캐리 전압에 응답하여 상기 풀다운부를 턴-오프시키고, 상기 제1 또는 제2 제어신호의 선단에 응답하여 상기 풀다운부를 턴-온시키는 풀다운구동부; 및 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼로부터 제공되어 상기 풀업부에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 캐리 전압의 레벨을 유지시키는 제2 캐리 버퍼를 포함하여 이루어진다.A first carry buffer controlling the transfer of a corresponding one of the first and second clocks to a next stage; A pull-up unit configured to provide a corresponding clock among the first and second clocks to an output terminal; A pull-down unit providing a first power supply voltage to the output terminal; A pull-up unit connected to an input node of the pull-up unit and turning on the pull-up unit in response to a clock provided from a first carry buffer of a previous stage, and responsive to a tip of the first or second control signal provided from a next stage; A pull-up driving unit which turns off the pull-up unit; A pull-down part connected to an input node of the pull-down part, the pull-down part being turned off in response to a carry voltage provided from a first carry buffer of a previous stage, and the pull-down part being turned in response to a leading end of the first or second control signal; Pull down driving unit to turn on; And a second carry buffer provided from the first carry buffer of the previous stage to maintain a level of a corresponding carry voltage among the first and second clocks applied to the pull-up unit.
이러한 쉬프트 레지스터 및 이를 갖는 액정 표시 장치에 의하면, 쉬프트 레지스터를 구성하는 각 스테이지 중간에 독립적으로 캐리 전압을 발생하는 캐리 버퍼를 내장하므로써, 대화면, 고해상도의 a-Si TFT LCD에 적용시 임계 전압에 둔감한 쉬프트 레지스터를 제공할 수 있다.According to such a shift register and a liquid crystal display having the same, a carry buffer which generates a carry voltage independently in the middle of each stage constituting the shift register is insensitive to a threshold voltage when applied to a large screen and a high-resolution a-Si TFT LCD. One shift register can be provided.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 a-Si TFT 액정 표시 장치의 분해 사시도를 나타낸다. 3 is an exploded perspective view of the a-Si TFT liquid crystal display device according to the present invention.
도 3을 참조하면, 액정 표시장치(100)는 크게 액정표시패널 어셈블리(110), 백라이트 어셈블리(120), 샤시(130) 및 커버(140)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
액정표시패널 어셈블리(110)는 액정표시패널(112), 연성 인쇄회로기판(116), 통합 제어 및 데이터 구동칩(118)을 포함한다. 액정표시패널(112)은 TFT 기판(112a)과 칼라필터기판(112b)을 포함한다. TFT 기판(112a)에는 a-Si TFT 공정에 의해 표시셀 어레이 회로, 데이터 구동회로, 게이트 구동회로 및 외부연결단자들이 형성된다. 칼라필터기판(112b)에는 칼라필터 및 투명공통전극들이 형성된다. TFT 기판(112a)과 칼라필터기판(112b)은 서로 대향되고 이들 사이에 액정이 주입된 다음에 봉입된다. The liquid crystal
연성 인쇄회로기판(116)에 설치된 통합 제어 및 데이터 구동칩(118)과 TFT 기판(112a)의 회로들은 연성 인쇄회로기판(116)에 의해 전기적으로 연결된다. 연성인쇄회로기판(116)은 데이터신호, 데이터 타이밍신호, 게이트 타이밍신호 및 게이트 구동전압들을 TFT 기판(112a)의 데이터 구동회로 및 게이트 구동회로에 제공한다. The integrated control and
백라이트 어셈블리(120)는 램프 어셈블리(122), 도광판(124), 광학시트들(126), 반사판(128) 및 몰드 프레임(129)을 포함하여 이루어진다. The
도 4는 본 발명에 의한 a-Si TFT LCD의 TFT 기판의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the configuration of a TFT substrate of an a-Si TFT LCD according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 TFT 기판(112a) 위에는 표시 셀 어레이 회로(150), 데이터 구동회로(160), 게이트 구동회로(170), 데이터 구동회로 외부연결단자(162, 163), 게이트 구동회로 외부연결단자부(169)가 TFT 공정시 함께 형성된다.
Referring to FIG. 4, the display
표시 셀 어레이 회로(150)는 컬럼 방향으로 연장된 m 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)과 로우방향으로 연장된 n 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 포함한다. The display
본 발명의 실시예는 2인치 액정표시패널에서 데이터 라인 및 게이트 라인의 수는 525(즉, 176×3)×192 해상도를 가진다. In the exemplary embodiment of the present invention, the number of data lines and gate lines in the 2-inch liquid crystal display panel has a resolution of 525 (ie, 176 × 3) × 192.
데이터 라인들과 게이트 라인들의 각 교차점들에는 스위칭 트랜지스터(ST)가 형성된다. 스위칭 트랜지스터(STi)의 드레인은 데이터 라인(DLi)에 연결되고, 게이트는 게이트 라인(GLi)에 연결된다. 스위칭 트랜지스터(STi)의 소오스는 투명화소전극(PE)에 연결된다. 투명화소전극(PE)과 칼라필터 기판(112b)에 형성된 투명공통전극(CE)의 사이에 액정(LC)이 위치하게 된다.At each intersection of the data lines and the gate lines, a switching transistor ST is formed. The drain of the switching transistor STi is connected to the data line DLi, and the gate is connected to the gate line GLi. The source of the switching transistor STi is connected to the transparent pixel electrode PE. The liquid crystal LC is positioned between the transparent pixel electrode PE and the transparent common electrode CE formed on the
그러므로, 투명화소전극(PE)과 투명공통전극(CE) 사이에 인가된 전압에 의해 액정배열이 제어되어 통과되는 광량을 제어하여 각 픽셀의 계조 표시를 하게 된다.Therefore, the liquid crystal array is controlled by the voltage applied between the transparent pixel electrode PE and the transparent common electrode CE, thereby controlling the amount of light passing through to display the gray level of each pixel.
데이터 구동회로(160)는 쉬프트 레지스터(164)와 528개의 스위칭 트랜지스터들(SWT)을 포함한다. 528개의 스위칭 트랜지스터들(SWT)은 66개씩 8개의 데이터 라인블록(BL1~BL8)을 형성한다. The
각 데이터 라인블록(BLi)은 66개의 데이터 입력단자로 구성된 외부입력단자(163)에 66개의 입력단자들이 공통으로 연결되고, 대응하는 66개의 데이터 라인들에 66개의 출력단자들이 연결된다. 또한, 쉬프트 레지스터(164)의 8개의 출력단자들 중 대응하는 하나의 출력단자에 블록선택단자가 연결된다. Each data line block BLi has 66 input terminals commonly connected to the
528개의 스위칭 트랜지스터들(SWT) 각각은 대응하는 데이터 라인에 소오스가 연결되고, 66개의 데이터 입력단자들 중 대응하는 입력단자에 드레인이 연결되고, 게이트에 블록선택단자에 연결된 a-Si TFT MOS 트랜지스터로 구성된다.Each of the 528 switching transistors SWT has a source connected to a corresponding data line, a drain connected to a corresponding input terminal of 66 data input terminals, and an a-Si TFT MOS transistor connected to a block selection terminal at a gate thereof. It consists of.
따라서, 528개의 데이터 라인들은 66개씩 8개의 블록으로 분할되고, 쉬프트 레지스터(164)의 8개의 블록선택신호에 의해 순차적으로 각 블록들이 선택된다. Accordingly, the 528 data lines are divided into eight blocks of 66 pieces, and each block is sequentially selected by the eight block selection signals of the
쉬프트 레지스터(164)는 3단자의 외부연결단자(162)를 통하여 제1 클럭(CKH), 제2 클럭(CKHB), 블록선택 개시신호(STH)를 제공받는다. 쉬프트 레지스터(164)의 출력단자들은 각각 대응하는 라인 블록들의 블록선택단자에 연결된다. The
도 5는 상기한 도 4의 데이터 구동회로의 쉬프트 레지스터의 블록도이다.5 is a block diagram of a shift register of the data driving circuit of FIG. 4 described above.
도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 쉬프트 레지스터(164)는 9개의 스테이지(SRH1~SRH9)들이 연결된다. 즉, 각 스테이지의 출력단자(OUT)가 다음 스테이지의 입력단자(IN)에 연결된다. 스테이지들의 수는 데이터 라인 블록들에 대응하는 8개의 스테이지(SRH1~SRH8)와 하나의 더미 스테이지(SRH9)로 구성된다. 각 스테이지는 입력단자(IN), 출력단자(OUT), 제어단자(CT), 클럭 입력단자(CK), 제1 전원전압단자(VSS), 제2 전원전압단자(VDD)를 가진다. 8개의 스테이지들(SRH1~SRH8)은 각 데이터 라인 블록들(BL1~BL8)의 블록선택단자에 블록선택 개시신호(DE1~DE8)들을 각각 제공한다. 블록선택 개시신호는 각 라인 블록들의 인에이블 신호이다.Referring to FIG. 5, in the
홀수번째 스테이지들(SRH1, SRH3, SRH5, SRH7, SRH9)에는 제1 클럭(CKH)이 제공되고, 짝수번째 스테이지들(SRC2, SRC4, SRH6, SRH8)에는 제2 클럭(CKHB)이 제공된다. 제1 클럭(CKH)과 제2 클럭(CKHB)은 서로 반대되는 위상을 가진다. 클럭 CKH, CKHB의 듀티 기간은 1/66ms 이하로 한다. The first clock CKH is provided to the odd-numbered stages SRH1, SRH3, SRH5, SRH7, and SRH9, and the second clock CKHB is provided to the even-numbered stages SRC2, SRC4, SRH6, and SRH8. The first clock CKH and the second clock CKHB have phases opposite to each other. The duty periods of the clocks CKH and CKHB are 1/66 ms or less.
각 스테이지들의 각 제어단자(CT)에는 다음 스테이지의 출력신호가 제어신호로 제어단자(CT)에 입력된다. 즉, 제어단자(CT)에 입력되는 제어신호는 자신의 출력신호의 듀티 기간만큼 지연된 신호가 된다. The output signal of the next stage is input to the control terminal CT as a control signal to each control terminal CT of each stage. That is, the control signal input to the control terminal CT becomes a signal delayed by the duty period of its output signal.
따라서, 각 스테이지의 출력신호들이 순차적으로 액티브 구간(즉, 하이 상태)을 가지고 발생되므로, 각 출력신호의 액티브 구간에서 대응되는 데이터 라인 블록들이 선택되어 인에이블되게 된다. Therefore, since output signals of each stage are sequentially generated with an active period (that is, a high state), corresponding data line blocks are selected and enabled in the active period of each output signal.
더미 스테이지(SRH9)는 이전 스테이지(SRH8)의 제어단자(CT)에 제어신호를 제공하기 위한 것이다. The dummy stage SRH9 is for providing a control signal to the control terminal CT of the previous stage SRH8.
도 6은 상기한 도 4의 게이트 구동회로에 채용되는 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram for describing a shift register employed in the gate driving circuit of FIG. 4.
도 6을 참조하면, 상기한 도 4의 게이트 구동회로(170)는 하나의 쉬프트 레지스터로 구성되고, 상기한 쉬프트 레지스터는 복수의 스테이지들(SRC1~SRC193)이 연결된다. 즉, 각 스테이지의 출력단자(OUT)가 다음 스테이지의 입력단자(IN)에 연결된다. 스테이지들은 게이트 라인들에 대응하는 192개의 스테이지들(SRC1~SRC192)과 하나의 더미 스테이지(SRC193)로 구성된다. 각 스테이지는 입력단자(IN), 출력단자(OUT), 제어단자(CT), 클럭 입력단자(CK), 제1 전원전압단자(VSS), 제2 전원전압단자(VDD)를 가진다. Referring to FIG. 6, the
첫 번째 스테이지(SRC1)의 입력단자(IN)에는 스캔개시신호(STV)가 입력된다. 여기서 스캔개시신호(STV)는 수직동기신호(Vsync)에 동기된 펄스이다. The scan start signal STV is input to the input terminal IN of the first stage SRC1. The scan start signal STV is a pulse synchronized with the vertical synchronization signal Vsync.
각 스테이지의 출력신호(GOUT1~GOUT192)는 대응되는 각 게이트 라인에 연결 된다. 홀수번째 스테이지들(SRC1, SRC3, ...)에는 제1 클럭(CKV)이 제공되고, 짝수번째 스테이지들(SRC2, SRC4, ...)에는 제2 클럭(CKVB)이 제공된다. 여기서, 제1 클럭(CKV)과 제2 클럭(CKVB)은 서로 반대되는 위상을 가진다. 또한 제1 클럭(CKV)과 제2 클럭(CKVB)의 듀티 기간은 16.6/192ms의 기간이 될 것이다. The output signals GOUT1 to GOUT192 of each stage are connected to the corresponding gate lines. The odd clock stages SRC1, SRC3,... Are provided with a first clock CKV, and the even stages SRC2, SRC4, ... are provided with a second clock CKVB. Here, the first clock CKV and the second clock CKVB have phases opposite to each other. In addition, the duty period of the first clock CKV and the second clock CKVB may be a period of 16.6 / 192 ms.
그러므로, 데이터 구동회로의 쉬프트 레지스터(164)의 클럭의 듀티기간에 비하여 게이트 구동회로의 쉬프트 레지스터(170)의 클럭의 듀티기간이 약 8배 이상이 된다. Therefore, the duty period of the clock of the
각 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, ...)의 각 제어단자(CT)에는 다음 스테이지(SRC2, SRC3, SRC4, ...)의 출력신호(GOUT2, GOUT3, GOUT4)가 제어신호로 제어단자(CT)에 입력된다. 즉, 제어단자(CT)에 입력되는 제어신호는 자신의 출력신호의 듀티 기간만큼 지연된 신호가 된다. In each control terminal CT of each stage SRC1, SRC2, SRC3, ..., output signals GOUT2, GOUT3, GOUT4 of the next stage SRC2, SRC3, SRC4, ... are used as control signals. It is input to (CT). That is, the control signal input to the control terminal CT becomes a signal delayed by the duty period of its output signal.
따라서, 각 스테이지의 출력신호들이 순차적으로 액티브 구간(하이 상태)을 가지고 발생되므로, 각 출력신호의 액티브 구간에서 대응되는 수평라인이 선택되게 된다. Therefore, since the output signals of each stage are sequentially generated with an active period (high state), the corresponding horizontal line is selected in the active period of each output signal.
도 7은 상기한 도 6에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 나타낸 것이고, 도 8은 상기한 도 7에 의한 출력 파형도이다.FIG. 7 shows a detailed circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG. 6, and FIG. 8 is an output waveform diagram according to FIG.
도 7을 참조하면, 쉬프트 레지스터(170)의 각 스테이지는 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173) 및 풀다운구동부(174)를 포함한다.Referring to FIG. 7, each stage of the
풀업부(171)는 파워 클럭 입력단자(CKV)에 드레인이 연결되고, 제3 노드(N3)에 게이트가 연결되고, 출력단자(GOUT[N])에 소오스가 연결된 제1 NMOS 트랜지스터(M1)로 구성된다. The first NMOS transistor M1 having a drain connected to a power clock input terminal CKV, a gate connected to a third node N3, and a source connected to an output terminal GOUT [N] is connected to the pull-up
풀다운부(172)는 출력단자(GOUT[N])에 드레인이 연결되고, 제4 노드(N4)에 게이트가 연결되고, 소오스가 제1 전원전압(VSS)에 연결된 제2 NMOS 트랜지스터(M2)로 구성된다. The second NMOS transistor M2 having a drain connected to an output terminal GOUT [N], a gate connected to a fourth node N4, and a source connected to a first power voltage VSS. It consists of.
풀업구동부(173)는 캐패시터(C), 제3 내지 제5 NMOS 트랜지스터(M3~M5)로 구성된다. 캐패시터(C)는 제3 노드(N3)와 출력단자(GOUT[N]) 사이에 연결된다. 제3 트랜지스터(M3)는 드레인이 제2 전원 전압(VON)에 연결되고, 게이트가 입력단자(IN), 즉 이전 스테이지의 출력 신호(GOUT[N-1])에 연결되며, 소오스가 제3 노드(N3)에 연결된다. 제4 트랜지스터(M4)는 드레인이 제3 노드(N3)에 연결되고, 게이트가 제4 노드(N4)에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압(VOFF)에 연결된다. 제5 트랜지스터(NT5)는 드레인이 제3 노드(N3)에 연결되고, 게이트가 제4 노드(N4)에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압(VOFF)에 연결된다. 이때, 제3 트랜지스터(M3)의 사이즈는 제5 트랜지스터(M5)의 사이즈보다 2배정도 크게 형성된다.The pull-up
풀다운구동부(174)는 제6 및 제7 NMOS 트랜지스터들(M6, M7)로 구성된다. 제6 트랜지스터(M6)는 드레인과 게이트가 공통되어 제2 전원전압(VON)에 연결되고, 소오스가 제4 노드(N4)에 연결된다. 제7 트랜지스터(M7)는 드레인이 제4 노드(N4)에 연결되고, 게이트가 제3 노드(N3)에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압(VOFF)에 연결된다. 이때, 제6 트랜지스터(M6)의 사이즈는 제7 트랜지스터(M7)의 사이즈보다 16배정도 크게 형성된다.The pull-down
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 파워 클럭(CKV, CKVB)과 스캔개시신호(ST)가 쉬프트 레지스터에 공급되면, 첫 번째 스테이지(SRC1)에서는 스캔개시신호(ST)의 선단에 응답하여 제1 파워 클럭(CKV)의 하이레벨구간을 소정 시간(Tdr1) 지연시켜서 출력단자(OUT)에 출력신호(GOUT1)로 발생한다. As shown in FIG. 8, when the first and second power clocks CKV and CKVB and the scan start signal ST are supplied to the shift register, the first stage SRC1 is provided at the leading end of the scan start signal ST. In response, the high level section of the first power clock CKV is delayed by a predetermined time Tdr1 to generate an output signal GOUT1 at the output terminal OUT.
이상에서 설명한 바와 같이, 어레이 기판이 배치되는 글라스상의 쉬프트 레지스터에는 스캔개시신호(STV)와 함께 제1 및 제2 파워 클럭(CKV, CKVB)이 공급되어 게이트 구동 회로로서 동작을 수행한다.As described above, the first and second power clocks CKV and CKVB are supplied to the glassy shift register on which the array substrate is disposed together with the scan start signal STV to perform an operation as a gate driving circuit.
도 9는 상기한 도 6에 의한 구동 파형을 설명하기 위한 파형도이다.FIG. 9 is a waveform diagram illustrating the driving waveform shown in FIG. 6 described above.
도 9를 참조하면, 상기한 쉬프트 레지스터는 입력되는 2H를 1주기로 하여 제1 파워 클럭(CKV) 또는 상기 제1 파워 클럭(CKV)에 위상이 반전하는 제2 파워 클럭(CKVB) 중 어느 하나를 인가받아 복수의 게이트 신호(GOUT1, GOUT2, GOUT3, ...)를 TFT-LCD 게이트 라인에 순차적으로 출력한다. 이때 상기한 제1 및 제2 파워 클럭(CKV, CKVB)은 a-TFT를 구동하기 위해 타이밍 컨트롤러(미도시)의 출력인 0 내지 3V 진폭의 신호를, 예를 들어, -8 내지 24V 진폭의 신호로 증폭된 신호이다.Referring to FIG. 9, the shift register selects either one of the first power clock CKV or the second power clock CKVB in which the phase is inverted with respect to the first power clock CKV. When applied, the gate signals GOUT1, GOUT2, GOUT3, ... are sequentially output to the TFT-LCD gate line. In this case, the first and second power clocks CKV and CKVB may output a signal having an amplitude of 0 to 3 V, which is an output of a timing controller (not shown), to drive a-TFT. Amplified signal.
하지만, 상기한 쉬프트 레지스터를 게이트 구동회로로 이용하는 경우에는 525(176 ×3) ×192 해상도를 갖는 액정표시패널에 대해서 설명한 바와 같이, 소형 또는 중소형 화면에는 적합하나 고해상도를 갖는 대화면에는 적합하지 않다. However, when the shift register is used as a gate driving circuit, as described with respect to a liquid crystal display panel having a resolution of 525 (176 × 3) × 192, it is suitable for a small or small screen, but not for a large screen having a high resolution.
왜냐하면, 대화면에 해당하는 게이트 라인을 감당하기 위해 풀업/풀다운 기능을 수행하는 각 트랜지스터(M1/M2) 크기를 증가시켜야하나, 쉬프트 레지스터를 일정 공간에 집적하여 설계하기에는 부담스러운 크기가 된다.This is because the size of each transistor M1 / M2 performing the pull up / pull function must be increased to cover the gate line corresponding to the large screen, but it is a burdensome size to design the integrated shift register in a predetermined space.
따라서, 게이트 라인을 충분히 구동하지 못하는 풀업/풀다운 트랜지스터(M1/M2)의 크기와 아몰퍼스 특성상 온도 및 공정적으로 TFT의 임계 전압(Vth)이 변화가 다결정 실리콘(POLY-Si) 또는 단결정 실리콘 소자에 비해 무척 커서 신뢰성 및 수율에 문제가 된다.Therefore, due to the size and amorphous characteristics of the pull-up / pull-down transistors M1 / M2 that do not sufficiently drive the gate line, the temperature and the threshold voltage Vth of the TFT are changed in a polycrystalline silicon (POLY-Si) or a single crystal silicon device. It is very large compared to the problem of reliability and yield.
도 10a 내지 도 10c는 상기한 도 7의 a-Si TFT 쉬프트 레지스터로부터 출력되는 게이트 신호 파형들에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 도면이다.10A to 10C are diagrams for explaining simulation results of the gate signal waveforms output from the a-Si TFT shift register of FIG. 7 described above.
도 10a를 참조하면, 상온 및 정상적인 임계 전압에서 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUT1, GOUT2, GOUT3, ...)들은 구형파의 기울기에 근접한 기울기와 함께 대략 25볼트의 동일 레벨을 갖는다.Referring to FIG. 10A, at room temperature and normal threshold voltage, the gate signals GOUT1, GOUT2, GOUT3, ... output from each stage of the a-Si TFT shift register are approximately 25 volts with a slope close to that of a square wave. Have the same level.
한편, 도 10b를 참조하면, 온도가 증가함에 따라 임계 전압이 작아지므로 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUT1', GOUT2', GOUT3', ...)들은 구형파의 기울기에 근접한 기울기를 갖으나, 첫 번째 게이트 신호(GOUT1')가 대략 20볼트 레벨을 갖고, 두 번째 게이트 신호(GOUT2')부터는 순차적으로 줄어드는 전압 레벨을 갖는다. Meanwhile, referring to FIG. 10B, since the threshold voltage decreases as the temperature increases, the gate signals GOUT1 ', GOUT2', GOUT3 ', ... outputted from the respective stages of the a-Si TFT shift registers are inclined by the square wave. While having a slope close to, the first gate signal GOUT1 ′ has a level of approximately 20 volts, and the second gate signal GOUT2 ′ has a voltage level that decreases sequentially.
특히, 특정 게이트 라인에는 게이트 신호가 인가되기 이전에 스파크성 파형인 오버라이드(Override)가 인가되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 오버라이드로 인하여 순차적으로 게이트 신호들의 레벨이 줄어들게 되어 각 스테이지의 출력 파형에는 오동작이 발생하게 된다.In particular, it can be seen that a spark-like override is applied to a specific gate line before the gate signal is applied. This override causes the levels of the gate signals to sequentially decrease, causing malfunctions in the output waveform of each stage.
한편, 도 10c를 참조하면, 온도가 감소함에 따라 임계 전압이 커지므로 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUT1", GOUT2", GOUT3", ...)들은 완만한 기울기를 갖고, 또한 첫 번째 게이트 신호(GOUT1")가 대 략 22볼트 레벨을 갖고, 두 번째 게이트 신호(GOUT2")부터는 순차적으로 줄어드는 전압 레벨을 갖는다.Meanwhile, referring to FIG. 10C, since the threshold voltage increases as the temperature decreases, the gate signals GOUT1 ", GOUT2", GOUT3 ", ... outputted from each stage of the a-Si TFT shift register have a gentle slope. Also, the first gate signal GOUT1 ″ has a level of about 22 volts, and the second gate signal GOUT2 ″ has a voltage level that decreases sequentially.
이상의 파형도들에서 설명한 바와 같이, 상온 및 정상적인 임계 전압(Vth)에서는 쉬프트 레지스터가 정상적으로 동작하고, 쉬프트레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호들은 균일한 전압 레벨로서 출력된다. 하지만, 온도가 증가 또는 감소함에 따라 임계 전압(Vth)이 변화하면 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호들은 비정상적인 파형을 갖는다. 이러한 비정상적인 파형들은 결국 액정표시패널에 구비되는 스위칭 소자를 정상적으로 턴-온시키지 못하게 되어 정상적인 화면을 디스플레이하지 못하는 요인이 된다.As described in the waveform diagrams above, the shift register operates normally at room temperature and the normal threshold voltage Vth, and gate signals output from each stage of the shift register are output as uniform voltage levels. However, when the threshold voltage Vth changes as the temperature increases or decreases, the gate signals output from each stage of the shift register have an abnormal waveform. These abnormal waveforms do not normally turn on the switching elements included in the liquid crystal display panel, thereby causing a failure to display a normal screen.
특히, 상기한 결과는 도 6에서 도시한 바와 같이, 전단 스테이지에서 출력되는 게이트 신호가 캐리가 되어 현재 스테이지에서 출력되는 게이트 신호에 악영향을 미치게 되는 회로 구조로부터 기인한 것으로 임계 전압(Vth)의 변동이 발생하고 연속적으로 각 스테이지가 구동되는 경우 게이트 신호를 출력하지 못하는 스테이지가 존재함을 확인할 수 있다.In particular, the above results are caused by a circuit structure in which the gate signal output from the front stage becomes a carry and adversely affects the gate signal output from the current stage, as shown in FIG. 6. When this occurs and each stage is driven continuously, it can be seen that there are stages that fail to output a gate signal.
상기의 결과는 게이트 라인의 길이에 비해 게이트 신호를 출력하는 풀업부(142)와 풀다운부(144)의 용량이 부족해지고, 스테이지 수가 많게되는 대화면, 고해상도의 액정표시패널에서 더욱 두드러지게 된다.The above results are more prominent in the large-screen, high-resolution liquid crystal display panel in which the capacity of the pull-up unit 142 and the pull-down unit 144 for outputting the gate signal is insufficient compared to the length of the gate line, and the number of stages is increased.
그러면, 대화면, 고해상도의 액정표시패널에 적용시 필수적인 임계 전압(Vth)에 대해 둔감한 a-Si TFT 쉬프트 레지스터를 첨부하는 도면들을 참조하여 설명한다. Next, a description will be given with reference to the accompanying drawings in which a-Si TFT shift registers are insensitive to the threshold voltage Vth essential for application to a large screen, high-resolution liquid crystal display panel.
도 11은 상기한 도 4의 게이트 구동회로에 채용되는 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 블럭도이다.FIG. 11 is a block diagram for describing a shift register employed in the gate driving circuit of FIG. 4.
도 11을 참조하면, 상기한 도 4의 게이트 구동회로(170)는 하나의 쉬프트 레지스터로 구성되고, 상기한 쉬프트 레지스터는 복수의 스테이지들(SRC1, SRC2, SRC3, ..., SRCg, SRC(g+1))이 연결되고, 스테이지간에는 복수의 캐리 버퍼(CB1, CB2, ..., CBg)가 구비된다. 즉, 각 스테이지의 출력단자(GOUT)는 이전 스테이지의 제어단자(CT)에 연결된다. 여기서, 스테이지들은 게이트 라인들에 대응하는 g개의 스테이지들(SRC1~SRCg)과 하나의 더미 스테이지(SRC(g+1))로 구성된다. 각 스테이지는 입력단자(IN), 출력단자(OUT), 제어단자(CT), 클럭 입력단자(CK), 제1 전원전압단자(VSS), 제2 전원전압단자(VDD) 및 캐리출력단자(CRR)를 갖는다. Referring to FIG. 11, the
첫 번째 스테이지(SRC1)의 입력단자(IN)에는 스캔개시신호(STV)가 입력된다. 여기서 스캔개시신호(STV)는 외부의 그래픽 콘트롤러 등으로부터 제공되는 수직동기신호(Vsync)에 동기된 펄스이다. The scan start signal STV is input to the input terminal IN of the first stage SRC1. The scan start signal STV is a pulse synchronized with the vertical synchronization signal Vsync provided from an external graphic controller.
두 번째 이후 스테이지(SRC2, SRC3, SRC4, ...)들의 입력단자(IN)에는 이전 스테이지의 캐리출력단자(CRR)로부터 제공되는 캐리 전압을 캐리 버퍼를 경유하여 제공받는다.The input terminal IN of the second and subsequent stages SRC2, SRC3, SRC4, ... receives the carry voltage provided from the carry output terminal CRR of the previous stage via the carry buffer.
각 스테이지의 출력신호(GOUT1~GOUTg)는 대응되는 각 게이트 라인에 연결된다. 홀수번째 스테이지들(SRC1, SRC3, ...)에는 제1 클럭(CKV)이 제공되고, 짝수번째 스테이지들(SRC2, SRC4, ...)에는 제2 클럭(CKVB)이 제공된다. 여기서, 제1 클럭(CKV)과 제2 클럭(CKVB)은 서로 반대되는 위상을 가진다. 또한 제1 클럭(CKV)과 제2 클럭(CKVB)의 듀티 기간은 대략 16.6/g[ms]의 기간이 될 것이다. Output signals GOUT1 to GOUTg of each stage are connected to corresponding gate lines. The odd clock stages SRC1, SRC3,... Are provided with a first clock CKV, and the even stages SRC2, SRC4, ... are provided with a second clock CKVB. Here, the first clock CKV and the second clock CKVB have phases opposite to each other. In addition, the duty period of the first clock CKV and the second clock CKVB may be approximately 16.6 / g [ms].
각 스테이지(SRC1, SRC2, SRC3, ...)의 각 제어단자(CT)에는 다음 스테이지(SRC2, SRC3, SRC4, ...)의 출력신호(GOUT2, GOUT3, GOUT4)가 제어신호로 제어단자(CT)에 입력된다. 즉, 제어단자(CT)에 입력되는 제어신호는 자신의 출력신호의 듀티 기간만큼 지연된 신호가 된다.In each control terminal CT of each stage SRC1, SRC2, SRC3, ..., output signals GOUT2, GOUT3, GOUT4 of the next stage SRC2, SRC3, SRC4, ... are used as control signals. It is input to (CT). That is, the control signal input to the control terminal CT becomes a signal delayed by the duty period of its output signal.
따라서, 각 스테이지의 출력신호들이 순차적으로 액티브 구간(하이 상태)을 가지고 발생되므로, 각 출력신호의 액티브 구간에서 대응되는 수평라인이 선택되게 된다.Therefore, since the output signals of each stage are sequentially generated with an active period (high state), the corresponding horizontal line is selected in the active period of each output signal.
이처럼, 스테이지간에 구비되는 캐리 버퍼(CB1, CB2, ..., CBg)는 로드가 걸리는 게이트 신호 대신에 외부에서 직접 입력되는 클럭전압을 캐리(Carry)로 사용한다. 상기한 캐리 버퍼(CB1, CB2, ..., CBg)들은 각 스테이지들내에 구비하는 것이 바람직한데, 첨부하는 도면을 참조하여 스테이지내에 구비되는 캐리 버퍼에 대해서 설명한다.As described above, the carry buffers CB1, CB2, ..., CBg provided between stages use a clock voltage directly input from the outside as a carry instead of a gate signal to be loaded. The carry buffers CB1, CB2, ..., CBg are preferably provided in the respective stages. The carry buffers provided in the stage will be described with reference to the accompanying drawings.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도로서, 특히, 상기한 도 11에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면상에서는 설명의 편의를 위해 2개의 스테이지만을 도시한다.FIG. 12 is a circuit diagram for explaining a shift register according to a first embodiment of the present invention. In particular, FIG. 12 is a diagram for explaining a specific circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG. In the drawings, only two stages are shown for convenience of description.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173), 풀다운구동부(174), 제1 캐리 버퍼(175) 및 제2 캐리 버퍼(176)를 포함한다. 상기한 도 7과 비교할 때 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173) 및 풀다운구동부(174)는 동일하므로 동일한 도면 번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.12, each stage of the shift register according to the first embodiment of the present invention may include a pull-up
제1 캐리 버퍼(175)는 제1 트랜지스터(TR1)로 이루어져, 다음 스테이지에 제1 및 제2 클럭(CKV/CKVB) 중 대응되는 클럭의 전달을 제어한다. The
보다 상세히는, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 풀다운구동부(174)의 입력단에 연결되고, 드레인은 외부로부터 입력되는 클럭단에 연결되며, 소오스는 다음 스테이지의 제2 캐리 버퍼(176)에 연결된다.More specifically, the gate of the first transistor TR1 is connected to the input terminal of the pull-down
제2 캐리 버퍼(176)는 인버팅 기능을 수행하는 풀다운구동부(174)에 의해 제어받는 제2 트랜지스터(TR2)로 이루어져, 턴-온 상태로 있다가 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼(175)로부터 제공되어 풀업부(171)에 인가되는 제1 및 제2 클럭중 대응되는 클럭에 의해 버퍼 트랜지스터(M3)가 동작하여 풀다운구동부(174)가 반전되는 순간 턴-오프되어, 캐리 전압이 전달되는 시간동안 캐리 레벨이 저하되는 것을 방지한다. The
여기서, 제2 트랜지스터(TR2)의 드레인은 이전 스테이지의 제1 트랜지스터(TR1)의 소오스 및 현재 스테이지의 풀업구동부(173)의 입력단에 각각 연결되고, 게이트는 풀다운부(172), 즉 트랜지스터(M2)의 게이트에 연결되고, 소오스는 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다.Here, the drain of the second transistor TR2 is connected to the source of the first transistor TR1 of the previous stage and the input terminal of the pull-up
또한, 제2 캐리 버퍼(176)는 1H 시간 후에 다시 풀다운구동부(174)의 동작에 의해 턴-온 상태를 유지하여 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프시키는 제1 전원전압(VOFF)을 인가한다. 여기서, 제1 전원전압단자(VOFF)는 상기한 도 5에서 설명한 제1 전원전압단자(VSS)와 동일하다.In addition, the
이처럼, 게이트 신호들을 출력하는 각각의 스테이지에 로드가 걸리는 이전 스테이지의 출력신호를 캐리로 사용하지 않고, 외부에서 입력되는 클럭을 캐리로 이용하므로써 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호들에는 이전 스테이지의 출력신호와 무관한 게이트 신호들을 얻을 수 있다.As such, instead of using the output signal of the previous stage that is loaded on each stage outputting the gate signals as a carry, the gate signals output from each stage are output to the output signals of the previous stage by using an external clock as a carry. It is possible to obtain gate signals irrelevant to.
그러면, 도 12에 도시한 스테이지들 중 상단 스테이지를 이전 스테이지로 하고, 하단 스테이지를 현재 스테이지로 정의하고, 각 스테이지에 구비되는 구성 요소의 도면 번호를 동일하게 부여하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 동작을 설명한다.Then, the upper stage among the stages shown in FIG. 12 is defined as the previous stage, the lower stage is defined as the current stage, and the same reference numerals are applied to the first embodiment of the present invention. The operation of the shift register will be described.
이전 스테이지에 구비된 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 신호(GOUT[N])를 활성화시키는 신호, 즉 풀업 트랜지스터(M1)의 제어신호인 클럭(CKV)을 샘플링하고, 샘플링된 신호를 캐리 전압으로 하여 현재 스테이지에 전달한다. 즉, 항상 일정한 클럭 레벨을 캐리 전압으로 사용하게 되므로 스테이지 출력 전압 저하시 발생할 수 있었던 연쇄 반응을 제거할 수 있다.The first transistor TR1 provided in the previous stage samples a signal for activating the gate signal GOUT [N], that is, a clock CKV, which is a control signal of the pull-up transistor M1, and converts the sampled signal into a carry voltage. To the current stage. In other words, the constant clock level is always used as the carry voltage, thereby eliminating the chain reaction that may occur when the stage output voltage drops.
제2 트랜지스터(TR2)는 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 캐패시터가 충전되면 하이 임피던스(즉, 턴-오프) 상태가 되며, 현재 스테이지가 아이들 상태일 때에는 제2 트랜지스터(TR2)에 걸리는 전압(VOFF)이 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되어 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프 상태로 유지시킨다.The second transistor TR2 is in a high impedance (that is, turn-off) state when the capacitor provided in the pull-up
보다 상세히는, 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 트랜지스터(M3)는 턴-오프 상태를 유지하다가 이전 스테이지의 제1 트랜지스터(TR1)를 경유하여 캐리 전압이 입력될 때, 아이들 상태로 천이된다. 이때 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전압은 제1 트랜지스터(TR1)의 저항치와 제2 트랜지스터(TR2)의 저항치와 아직 턴-온 상태인 제2 트랜지스터(TR2)의 저항치에 의해 전압 분할된 클럭전압이다.More specifically, the transistor M3 included in the pull-up
이어 일정 시간이 경과하여 제2 트랜지스터(TR2)가 턴-오프되고, 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 클럭과 같은 캐리 전압이 인가되면 드레인을 통해 인가되는 전압(VON)에 따르는 전압이 캐패시터에 충전되도록 경로를 형성한다. Subsequently, when a predetermined time passes, the second transistor TR2 is turned off, and when a carry voltage such as a clock is applied to the gate of the buffer transistor M3, a voltage corresponding to the voltage VON applied through the drain is charged to the capacitor. Form a path if possible.
이어 일정 시간이 경과하여 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 로우 레벨의 클럭 전압, 예를 들어, VOFF 레벨의 클럭 전압이 인가되는 경우에는 턴-오프된다. Subsequently, when a predetermined time has elapsed and a low level clock voltage, for example, a VOFF level clock voltage is applied to the gate of the buffer transistor M3, it is turned off.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도로서, 특히, 상기한 도 11에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면상에서는 설명의 편의를 위해 2개의 스테이지만을 도시한다.FIG. 13 is a circuit diagram for explaining a shift register according to a second embodiment of the present invention. In particular, FIG. 13 is a diagram for explaining a specific circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG. In the drawings, only two stages are shown for convenience of description.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173), 풀다운구동부(174), 제1 캐리 버퍼(275) 및 제2 캐리 버퍼(276)를 포함한다. 상기한 도 7과 비교할 때 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173) 및 풀다운구동부(174)는 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 13, each stage of the shift register according to the second embodiment of the present invention may include a pull-up
제1 캐리 버퍼(275)는 제1 트랜지스터(TR1)로 이루어져, 제1 및 제2 클럭(CKV/CKVB) 중 대응되는 클럭이 다음 스테이지에 전달되도록 제어한다.
The
보다 상세히는, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 풀다운구동부(174)의 입력단에 연결되고, 드레인은 외부로부터 입력되는 클럭단(CKV 또는 CKVB)에 연결되며, 소오스는 다음 스테이지의 제2 캐리 버퍼(176)에 연결된다.More specifically, the gate of the first transistor TR1 is connected to the input terminal of the pull-down
제2 캐리 버퍼(276)는 제2 및 제3 트랜지스터(TR2, TR3)로 이루어져, 초기에 턴-온 상태로 있다가 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼(175)로부터 제공되어 풀업부(171)에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭에 의해 버퍼 트랜지스터(M3)가 동작하여 인버팅 동작을 수행하는 풀다운구동부(174)가 반전되는 순간 턴-오프되어 캐리 전압이 전달되는 시간동안 캐리 레벨이 저하되는 것을 방지하고, 1H 시간 후에 다시 풀다운구동부(174)의 동작에 의해 턴-온 상태를 유지하여 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프시키는 전압을 인가한다. The
여기서, 제2 트랜지스터(TR2)의 드레인은 이전 스테이지의 제1 트랜지스터(TR1)의 소오스 및 현재 스테이지의 풀업구동부(173)의 입력단에 각각 연결되고, 게이트는 풀다운부(172), 즉 트랜지스터(M2)의 게이트에 연결되고, 소오스는 제3 트랜지스터(TR3)에 연결된다. 이때, 제1 전원전압단자(VOFF)는 상기한 도 5에서 설명한 제1 전원전압단자(VSS)와 동일하다.Here, the drain of the second transistor TR2 is connected to the source of the first transistor TR1 of the previous stage and the input terminal of the pull-up
또한, 제3 트랜지스터(TR3)의 드레인과 게이트는 공통되어 제2 트랜지스터(TR2)의 소오스에 연결되고, 소오스는 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다. In addition, the drain and the gate of the third transistor TR3 are commonly connected to the source of the second transistor TR2, and the source is connected to the first power supply voltage through the first power supply voltage terminal VOFF.
그러면, 도 13에 도시한 스테이지중 상단 스테이지를 이전 스테이지로 하고, 하단 스테이지를 현재 스테이지로 정의하고, 각 스테이지에 구비되는 구성 요소의 도면 번호를 동일하게 부여하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 동작을 설명한다.Then, the upper stage among the stages shown in FIG. 13 is defined as the previous stage, the lower stage is defined as the current stage, and the same reference numerals are used for the components provided in each stage, according to the second embodiment of the present invention. The operation of the shift register is described.
이전 스테이지에 구비된 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 신호(GOUT[N])를 활성화시키는 신호, 즉 풀업 트랜지스터(M1)의 제어신호인 클럭(CKV)을 샘플링하고, 샘플링된 신호를 캐리 전압으로 하여 현재 스테이지에 전달한다. 즉, 항상 일정한 클럭 레벨을 캐리 전압으로 사용하게 되므로 스테이지 출력 전압 저하시 발생할 수 있었던 연쇄 반응을 제거할 수 있다.The first transistor TR1 provided in the previous stage samples a signal for activating the gate signal GOUT [N], that is, a clock CKV, which is a control signal of the pull-up transistor M1, and converts the sampled signal into a carry voltage. To the current stage. In other words, the constant clock level is always used as the carry voltage, thereby eliminating the chain reaction that may occur when the stage output voltage drops.
제2 트랜지스터(TR2)는 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 캐패시터가 충전되면 하이 임피던스(즉, 턴-오프) 상태가 되며, 현재 스테이지가 아이들 상태일 때에는 제3 트랜지스터(TR3)에 걸리는 전압(VOFF+Vth)이 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되어 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프 상태로 유지시킨다.The second transistor TR2 is in a high impedance (that is, turn-off) state when the capacitor provided in the pull-up
보다 상세히는, 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 트랜지스터(M3)는 턴-오프 상태를 유지하다가 이전 스테이지의 제1 트랜지스터(TR1)를 경유하여 캐리 전압이 입력될 때 아이들 상태로 천이한다. 이때 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전압은 제1 트랜지스터의 저항치와 아직 턴-온 상태인 제2 트랜지스터(TR2)의 저항치, 그리고 제3 트랜지스터(TR3)의 문턱전압에 의해 전압 분할된 클럭전압이다.More specifically, the transistor M3 included in the pull-up
이어 일정 시간이 경과하여 제2 트랜지스터(TR2)가 아이들 상태에서 턴-오프 상태로 천이되고, 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 제일 높은 캐리 전압이 인가되 면 드레인을 통해 인가되는 전압(VON)에 따른 전압이 캐패시터에 충전되도록 경로를 형성한다. Subsequently, when a predetermined time elapses, the second transistor TR2 transitions from the idle state to the turn-off state. When the highest carry voltage is applied to the gate of the buffer transistor M3, the second transistor TR2 is applied to the voltage VON applied through the drain. Paths are formed such that the resulting voltage is charged to the capacitor.
이어 일정 시간이 경과하여 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 로우 레벨의 클럭 전압, 예를 들어 VOFF 레벨의 클럭 전압이 인가되는 경우에는 턴-오프된다. 이때, 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전압레벨에 따라 버퍼 트랜지스터(M3)의 턴-온/오프 시점이 달라진다.Subsequently, when a predetermined time has elapsed and a low level clock voltage, for example, a VOFF level clock voltage is applied to the gate of the buffer transistor M3, the signal is turned off. At this time, the turn-on / off timing of the buffer transistor M3 varies according to the voltage level applied to the gate of the buffer transistor M3 provided in the pull-up
이러한 턴-온/오프 시점은 해당 버퍼 트랜지스터(M3)의 문턱전압에 반비례한다. 즉, 주변 온도 등이 상승하여 문턱전압치가 떨어지는 경우에는 턴-온시점이 정상 온도 구동 시점보다 당겨지고, 주변 온도 등이 하강하여 문턱전압치가 올라가는 경우에는 턴-온시점이 정상 온도 구동 시점보다 지연되므로 온도 변화에 따라 캐패시터 충전량이 달라지고, 이에 따른 게이트 신호가 출력될 수 있다.The turn-on / off timing is inversely proportional to the threshold voltage of the buffer transistor M3. In other words, when the threshold voltage drops due to an increase in the ambient temperature, the turn-on time point is pulled out from the normal temperature driving time, and when the threshold voltage rises due to the ambient temperature dropping, the turn-on time is delayed from the normal temperature driving time. Therefore, the capacitor charge amount is changed according to the temperature change, and thus the gate signal may be output.
이는 제2 트랜지스터(TR2)가 충분히 턴-오프 상태가 아닌 천이 과정에서, 임계 전압(Vth)이 낮아지는 경우에 발생하는 오버라이드(Override) 현상을 방지할 수 있다. 여기서, 상기한 오버라이드 현상은 상기한 도 10b에서 설명한 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 각 스테이지 출력 파형이 발생되기 이전에 작은 스파크성 파형이다. 상기한 스파크성 파형은 전단 스테이지의 방전 트랜지스터를 동작시켜서 캐패시터 전위인 풀업기능을 수행하는 트랜지스터의 컨트롤 전압을 낮추어 전단 스테이지의 출력전압이 낮아지는 원인을 제공한다.This may prevent an override phenomenon that occurs when the threshold voltage Vth is lowered during the transition process where the second transistor TR2 is not sufficiently turned off. Here, the override phenomenon is a small spark waveform before each stage output waveform is generated, as shown in the simulation result described with reference to FIG. 10B. The spark waveforms cause the output voltage of the front stage to be lowered by lowering the control voltage of the transistor which performs the pull-up function of the capacitor potential by operating the discharge transistor of the front stage.
이상에서 설명한 본 발명의 제2 실시예에서는 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전압은 제2 및 제3 트랜지스터(TR2, TR3)에 의한 저항치와 문턱 전압, 그리고 제1 트랜지스터(TR1)에 의한 저항치에 의해 분할된 클럭이 인가되므로 온도 보상 동작을 수행할 수 있다. 즉, 버퍼 트랜지스터(M3)가 온도에 따라 문턱 전압이 변경되더라도 제3 트랜지스터(TR3)도 역시 온도에 따라 문턱 전압이 변경되고, 온도에 연동하는 캐리 전압이 버퍼 트랜지스터의 게이트에 인가되어 서로 상쇄되므로 온도에 따라 게이트 신호의 출력이 변경되는 문제점을 해결할 수 있다.In the second exemplary embodiment of the present invention described above, the voltage applied to the gate of the buffer transistor M3 is determined by the resistance and threshold voltages of the second and third transistors TR2 and TR3, and by the first transistor TR1. Since the clock divided by the resistance is applied, the temperature compensation operation may be performed. That is, even though the threshold voltage of the buffer transistor M3 changes with temperature, the threshold voltage of the third transistor TR3 also changes with temperature, and a carry voltage interlocked with the temperature is applied to the gate of the buffer transistor to cancel each other. The problem that the output of the gate signal changes with temperature can be solved.
도 14a 내지 도 14c는 상기한 도 13에 의한 출력 파형도이다.14A to 14C are output waveform diagrams according to FIG. 13 described above.
도 14a를 참조하면, 상온 및 정상적인 임계 전압에서 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUTn1, GOUTn2, GOUTn3, ...)들은 구형파에 근접한 동일 기울기를 갖고서, 대략 25볼트의 동일 레벨을 갖는다. 여기서, 상기한 도 14a에서 도시한 게이트 신호(GOUTn1, GOUTn2, GOUTn3, ...)들의 파형과 상기한 도 10a에서 도시한 게이트 신호(GOUT1, GOUT2, GOUT3, ...)들의 파형은 동일함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 14A, at room temperature and normal threshold voltage, the gate signals GOUTn1, GOUTn2, GOUTn3, ... outputted from each stage of the a-Si TFT shift register have approximately the same slope close to the square wave, Have the same level. Here, the waveforms of the gate signals GOUTn1, GOUTn2, GOUTn3, ... shown in FIG. 14A and the waveforms of the gate signals GOUT1, GOUT2, GOUT3, ... shown in FIG. 10A are the same. can confirm.
한편, 도 14b를 참조하면, 온도가 증가함에 따라 임계 전압이 작아지므로 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUTn1', GOUTn2', GOUTn3', ...)들은 구형파에 근접한 동일 기울기를 갖고서, 대략 25볼트의 동일 레벨을 갖는다. 여기서, 임의의 게이트 라인에는 임의의 게이트 신호가 출력되기 이전에 스파크성 파형인 오버라이드(Override)가 발생하나, 상기한 도 10b에 도시한 오버라이드보다는 훨씬 줄어든 레벨의 파형임을 확인할 수 있다. 이처럼, 줄어든 레벨의 오버라이드로 인하여 게이트 신호들의 레벨은 줄어들지 않게 된다. Meanwhile, referring to FIG. 14B, since the threshold voltage decreases as the temperature increases, the gate signals GOUTn1 ', GOUTn2', GOUTn3 ', ... outputted from each stage of the a-Si TFT shift register are close to the square wave. With the same slope, it has the same level of approximately 25 volts. Here, an override, which is a spark waveform, occurs before an arbitrary gate signal is output to an arbitrary gate line, but it can be confirmed that the waveform has a much reduced level than the override shown in FIG. 10B. As such, the level of the gate signals does not decrease due to the reduced level of override.
한편, 도 14c를 참조하면, 온도가 감소함에 따라 임계 전압이 커지므로 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 각 스테이지로부터 출력되는 게이트 신호(GOUTn1", GOUTn2", GOUTn3", ...)들은 구형파의 기울기에 비해 완만한 기울기를 갖으나, 대략 25볼트의 동일 레벨을 갖는다. 상기한 도 10c와 비교할 때 파형의 기울기는 구형파의 기울기에 가깝고, 레벨 역시 줄어들지 않음을 확인할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 14C, since the threshold voltage increases as the temperature decreases, the gate signals GOUTn1 ", GOUTn2", GOUTn3 ", ... outputted from each stage of the a-Si TFT shift register are inclined to the square wave. Compared to Fig. 10c, the slope of the waveform is close to the slope of the square wave, and the level does not decrease.
이상의 파형도들에서 알 수 있듯이, a-Si TFT 쉬프트 레지스터를 구성하는 스테이지내에 캐리 버퍼를 구현하므로써, a-Si TFT의 임계 전압(Vth)이 정상적일 때는 물론 온도가 변동하여 오동작을 유발하는 임계 전압이 변동하더라도 a-Si TFT 쉬프트 레지스터는 정상적으로 동작함을 알 수 있다.As can be seen from the waveform diagrams above, by implementing the carry buffer in the stage constituting the a-Si TFT shift register, the threshold that causes malfunction due to temperature fluctuations as well as the threshold voltage Vth of the a-Si TFT is normal. It can be seen that the a-Si TFT shift register operates normally even if the voltage changes.
이상에서 설명한 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 시프트 레지스터를 구성하는 각 스테이지에 제1 내지 제3 트랜지스터(TR1, TR2, TR3)로 구성되는 캐리 버퍼를 구성하므로써, 일정한 제1 또는 제2 클럭전압(CKV 또는 CKVB)을 다음 스테이지에 전달할 수 있음은 물론 a-Si TFT의 임계 전압(Vth) 변동에 따라 보상되는 캐리 전압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라 대화면 및 고해상도 TFT LCD에 적용시, 신뢰성 및 생산성 측면에서 수율이 좋게되는 임계 전압(Vth)에 둔감한 a-Si TFT 쉬프트 레지스터를 구현할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention described above, by configuring a carry buffer composed of the first to third transistors TR1, TR2, and TR3 in each stage constituting the shift register, a constant first or second clock is provided. The voltage CKV or CKVB can be transferred to the next stage as well as to generate a carry voltage which is compensated by the variation of the threshold voltage Vth of the a-Si TFT. As a result, when applied to a large screen and a high resolution TFT LCD, it is possible to implement an a-Si TFT shift register insensitive to the threshold voltage (Vth) which yields good yield in terms of reliability and productivity.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도로서, 특히 상기한 도 11에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면상에서는 설명의 편의를 위해 2개의 스테이지만을 도시한다. FIG. 15 is a circuit diagram for explaining a shift register according to a third embodiment of the present invention. In particular, FIG. 15 is a view for explaining a specific circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG. In the drawings, only two stages are shown for convenience of description.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173), 풀다운구동부(174), 제1 캐리 버퍼(375) 및 제2 캐리 버퍼(376)를 포함한다. 상기한 도 7, 14 및 15와 비교할 때 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173) 및 풀다운구동부(174)는 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다. Referring to FIG. 15, each stage of the shift register according to the third embodiment of the present invention may include a pull-up
또한, 제1 캐리 버퍼(375)는 상기한 도 12 및 도 13에서 각각 설명한 제1 캐리 버퍼(175, 275)와 도면 번호만 상이할 뿐 동일한 동작을 수행하므로 그 상세 설명을 생략한다.In addition, since the
제2 캐리 버퍼(376)는 제2 트랜지스터(TR2)와 제4 트랜지스터(TR4)로 이루어져, 초기에 턴-온 상태를 유지하고 있다가 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼(375)로부터 제공되어 풀업부(171)에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭에 의해 버퍼 트랜지스터(M3)가 동작하여 인버팅 동작을 수행하는 풀다운구동부(174)가 반전되는 순간 턴-오프되어 캐리 전압이 전달되는 시간 동안 캐리 레벨이 저하되는 것을 방지하고, 1H 시간 후에 다시 인버팅 동작에 의해 턴-온 상태를 유지하여 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프시키는 전압을 인가하게 된다.The
여기서, 제2 트랜지스터(TR2)는 드레인이 제1 트랜지스터(TR1)의 소오스에 연결되고, 게이트가 풀업구동부(173)에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다. 이때, 제1 전원전압단자(VOFF)는 상기한 도 5에서 설명한 제1 전원전압단자(VOFF)와 동일하다.
Here, the second transistor TR2 has a drain connected to the source of the first transistor TR1, a gate connected to the pull-up
또한, 제4 트랜지스터(TR4)는 드레인이 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 연결되고, 게이트가 제2 트랜지스터의 드레인에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다.In addition, the fourth transistor TR4 has a drain connected to the gate of the second transistor TR2, a gate connected to the drain of the second transistor, and a source connected to the first power voltage terminal VOFF. Connected with
그러면, 도 15에 도시한 스테이지중 상단 스테이지를 이전 스테이지로 하고, 하단 스테이지를 현재 스테이지로 정의하며, 각 스테이지에 구비되는 구성 요소의 도면 번호를 동일하게 부여하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 동작을 설명한다.Then, among the stages shown in FIG. 15, the upper stage is defined as the previous stage, the lower stage is defined as the current stage, and the same reference numerals are used for the components provided in each stage, according to the third embodiment of the present invention. The operation of the shift register is described.
이전 스테이지에 구비된 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 신호(GOUT[N])를 활성화시키는 신호, 즉 풀업 트랜지스터(M1)의 제어신호인 클럭(CKV)을 샘플링하고, 샘플링된 신호를 캐리 전압으로 하여 현재 스테이지에 전달한다. 즉, 모든 스테이지에 항상 일정한 클럭 레벨을 캐리 전압으로서 사용하게 되므로 스테이지 출력 전압 저하시 발생할 수 있었던 연쇄 반응을 제거할 수 있다.The first transistor TR1 provided in the previous stage samples a signal for activating the gate signal GOUT [N], that is, a clock CKV, which is a control signal of the pull-up transistor M1, and converts the sampled signal into a carry voltage. To the current stage. That is, since a constant clock level is always used as a carry voltage for all stages, it is possible to eliminate the chain reaction that may occur when the stage output voltage drops.
제2 트랜지스터(TR2)는 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 캐패시터가 충전되면 하이 임피던스(즉, 턴-오프) 상태가 되며, 현재 스테이지가 아이들 상태일 때에는 제2 트랜지스터(TR2)에 걸리는 전압(VOFF)이 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되어 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프 상태로 유지시킨다.The second transistor TR2 is in a high impedance (that is, turn-off) state when the capacitor provided in the pull-up
보다 상세히는, 현재 스테이지의 풀업구동부(173)에 구비되는 트랜지스터(M3)는 턴-오프 상태를 유지하다가 이전 스테이지의 제1 트랜지스터(TR1)를 경유하여 캐리 전압이 입력될 때, 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전압은 제1 트랜지스터(TR1)의 저항치와 제2 트랜지스터(TR2)의 저항치와 아직 턴-온 상태인 제2 트랜지스터(TR2)의 저항치에 의해 전압 분할된 클럭 전압이다.More specifically, when the carry voltage is input through the first transistor TR1 of the previous stage while the transistor M3 of the pull-up
이어 일정 시간이 경과하여 제2 트랜지스터(TR2)가 턴-오프되고, 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 클럭과 같은 캐리 전압이 인가되면 드레인을 통해 인가되는 전압(VON)에 따르는 전압이 캐패시터에 충전되도록 경로를 형성한다. Subsequently, when a predetermined time passes, the second transistor TR2 is turned off, and when a carry voltage such as a clock is applied to the gate of the buffer transistor M3, a voltage corresponding to the voltage VON applied through the drain is charged to the capacitor. Form a path if possible.
이어 일정 시간이 경과하여 버퍼 트랜지스터(M3)의 게이트에 로우 레벨의 클럭 전압, 예를 들어 VOFF 레벨의 클럭 전압이 인가되는 경우에는 턴-오프된다. Subsequently, when a predetermined time has elapsed and a low level clock voltage, for example, a VOFF level clock voltage is applied to the gate of the buffer transistor M3, the signal is turned off.
제4 트랜지스터(TR4)는 전단 스테이지로부터 캐리 전압이 발생되어 게이트에 인가됨에 따라 턴-온되어 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트 전압을 보다 빨리 낮추게 하여 제2 트랜지스터(TR2)가 턴-온에서 턴-오프로 절환하는 스위칭 속도를 증가시키는 가속 스위치 역할을 수행한다. 이러한 가속 스위치를 통해 캐리 버퍼의 속도를 고속화할 수 있다. The fourth transistor TR4 is turned on as a carry voltage is generated from the front end stage and applied to the gate, thereby lowering the gate voltage of the second transistor TR2 more quickly, thereby turning on the second transistor TR2 at turn-on. Acts as an acceleration switch to increase the switching speed to switch off-off. This acceleration switch speeds up the carry buffer.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 쉬프트 레지스터를 설명하기 위한 회로도로서, 특히 상기한 도 11에 도시된 쉬프트 레지스터의 각 스테이지의 구체적인 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도면상에서는 설명의 편의를 위해 2개의 스테이지만을 도시한다.FIG. 16 is a circuit diagram for explaining a shift register according to a fourth embodiment of the present invention. In particular, FIG. 16 is a view for explaining a specific circuit configuration of each stage of the shift register shown in FIG. In the drawings, only two stages are shown for convenience of description.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173), 풀다운구동부(174), 제1 캐리 버퍼(375) 및 제2 캐리 버퍼(376)를 포함한다. 상기한 도 7과 비교할 때 풀업부(171), 풀다운부(172), 풀업구동부(173) 및 풀다운구동부(174)는 동일하므로 동일한 도면번호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 16, each stage of the shift register according to the fourth embodiment of the present invention may include a pull-up
제1 캐리 버퍼(375)는 제1 트랜지스터(TR1)로 이루어져, 다음 스테이지에 제1 및 제2 클럭(CKV/CKVB) 중 대응되는 클럭의 전달을 제어한다. 보다 상세히는, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 풀다운구동부(174)의 입력단에 연결되고, 드레인은 외부로부터 입력되는 클럭단(CKV 또는 CKVB)에 연결되며, 소오스는 다음 스테이지의 제2 캐리 버퍼(476)에 연결된다.The
제2 캐리 버퍼(476)는 제2 내지 제4 트랜지스터(TR2, TR3, TR4)로 이루어져, 초기에 턴-온 상태로 있다가 이전 스테이지의 제1 캐리 버퍼(475)로부터 제공되어 풀업부(171)에 인가되는 제1 및 제2 클럭 중 대응되는 클럭에 의해 버퍼 트랜지스터(M3)가 동작하여 풀다운구동부(174)가 반전되는 순간 턴-오프되어 캐리 전압이 전달되는 시간동안 캐리 레벨이 저하되는 것을 방지하고 1H 시간 후에 다시 풀다운구동부(174)의 동작에 의해 턴-온 상태를 유지하여 버퍼 트랜지스터(M3)를 턴-오프시키는 전압을 인가한다.The
여기서, 제2 트랜지스터(TR2)는 드레인이 제1 트랜지스터(TR1)의 소오스에 연결되고, 게이트가 풀업구동부(173)에 연결되며, 소오스가 제3 트랜지스터(TR3)에 연결된다.Here, the drain of the second transistor TR2 is connected to the source of the first transistor TR1, the gate is connected to the pull-up
또한, 제3 트랜지스터(TR3)의 드레인과 게이트는 공통되어 제2 트랜지스터(TR2)의 소오스에 연결되고, 소오스는 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다. 이때, 제1 전원전압단자(VOFF)는 상기한 도 5에서 설명한 제1 전원전압단자(VSS)와 동일하다. In addition, the drain and the gate of the third transistor TR3 are commonly connected to the source of the second transistor TR2, and the source is connected to the first power supply voltage through the first power supply voltage terminal VOFF. In this case, the first power supply voltage terminal VOFF is the same as the first power supply voltage terminal VSS described with reference to FIG. 5.
또한, 제4 트랜지스터(TR4)는 드레인이 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트에 연결되고, 게이트가 제2 트랜지스터(TR2)의 드레인에 연결되며, 소오스가 제1 전원전압단자(VOFF)를 통해 제1 전원전압과 연결된다. 동작시, 제4 트랜지스터(TR4)는 전단 스테이지로부터 캐리 전압이 발생되어 게이트에 인가됨에 따라 턴-온되어 제2 트랜지스터(TR2)의 게이트 전압을 보다 빨리 낮추게 하여 제2 트랜지스터(TR2)가 턴-온에서 턴-오프로 절환하는 스위칭 속도를 증가시키는 가속 스위치 역할을 수행한다. 이러한 가속 스위치를 통해 캐리 버퍼의 속도를 고속화할 수 있다.In addition, the fourth transistor TR4 has a drain connected to the gate of the second transistor TR2, a gate connected to the drain of the second transistor TR2, and a source of the fourth transistor TR4 formed through the first power voltage terminal VOFF. 1 It is connected to the power supply voltage. In operation, the fourth transistor TR4 is turned on as a carry voltage is generated from the front end stage and applied to the gate to lower the gate voltage of the second transistor TR2 more quickly, thereby turning on the second transistor TR2. It acts as an acceleration switch to increase the switching speed of switching from on to turn-off. This acceleration switch speeds up the carry buffer.
이상에서 설명한 본 발명의 제4 실시예에 의하면, 제2 트랜지스터(TR2)의 턴-온/오프를 제어할 수 있는 제4 트랜지스터(TR4)를 장착하므로써 제2 트랜지스터(TR2)의 턴-온에서 턴-오프하는 스위칭 속도를 증가시킬 수 있는 가속 스위치를 추가하여 캐리 버퍼의 속도를 올릴 수 있다.According to the fourth embodiment of the present invention described above, by mounting the fourth transistor TR4 capable of controlling the turn-on / off of the second transistor TR2, the second transistor TR2 is turned on. You can speed up the carry buffer by adding an acceleration switch that can increase the turn-off switching speed.
도 17은 상기한 도 16의 캐패시터 노드의 충전 전위를 나타낸 도면으로, 특히, A는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 같이 가속 스위치인 제4 트랜지스터(TR4)가 없을 때, B는 본 발명의 제3 및 제4 실시예와 같이 가속 스위치인 제4 트랜지스터(TR4)를 추가했을 때 각 캐패시터 노드의 충전 전위의 변화를 나타낸 파형도이다. FIG. 17 illustrates the charging potential of the capacitor node of FIG. 16 described above. Particularly, when A does not have the fourth transistor TR4 which is an acceleration switch as in the first and second embodiments of the present invention, B is viewed. As shown in the third and fourth embodiments of the present invention, when the fourth transistor TR4, which is an acceleration switch, is added, it is a waveform diagram showing a change in the charging potential of each capacitor node.
상기한 도 17에서 확인할 수 있듯이, 제4 트랜지스터(TR4)를 추가함으로써 제2 트랜지스터(TR2)의 턴-오프 시간을 단축시켜 버퍼 트랜지스터(M3)를 보다 빨리 구동할 수 있기 때문에 캐패시터 노드의 충전 전위를 상대적으로 높일 수 있다. 이는 충전 시간이 부족해지는 고해상도 구동시에 유리하고, 또한 버퍼 트랜지스터(M3)를 최대한의 컨트롤 전압으로 구동할 수 있어 a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 성능을 향상시킬 수 있다.As can be seen from FIG. 17, since the fourth transistor TR4 is added, the turn-off time of the second transistor TR2 can be shortened so that the buffer transistor M3 can be driven faster, so that the charge potential of the capacitor node is increased. Can be increased relatively. This is advantageous when driving a high resolution in which charging time is insufficient, and the buffer transistor M3 can be driven at the maximum control voltage, thereby improving the performance of the a-Si TFT shift register.
이상의 다양한 실시예들에서 설명한 바와 같이, 전단 스테이지의 출력을 다음 스테이지의 캐리로 사용하는 방법 대신에 전단 스테이지에서 독립적으로 캐리를 발생하는 캐리 버퍼를 매 스테이지에 별도로 내장하므로써, a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 임계 전압(Vth) 산포에 따른 오동작을 방지할 수 있다. 이러한 오동작 방지에 따라 상대적으로 넓은 온도 환경에서 신뢰성이 높고, 생산시 임계 전압(Vth) 산포에 대해서도 둔감하게 되어 수율높은 a-Si TFT 쉬프트 레지스터를 장착한 액정표시모듈을 제공할 수 있다.As described in the various embodiments above, instead of using the output of the front stage as the carry of the next stage, by separately embedding a carry buffer in each stage, the a-Si TFT shift register The malfunction due to the distribution of the threshold voltage (Vth) of can be prevented. By preventing such a malfunction, the LCD is highly reliable in a relatively wide temperature environment and insensitive to the distribution of threshold voltage (Vth) during production, thereby providing a liquid crystal display module equipped with a-Si TFT shift register having high yield.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 쉬프트 레지스터를 구성하는 각 스테이지에 독립적으로 캐리를 발생하는 캐리 버퍼를 내장하므로써, 대화면, 고해상도의 TFT LCD에 적용시 임계 전압(Vth)에 둔감한 쉬프트 레지스터를 제공한다. 즉, a-Si TFT 쉬프트 레지스터의 임계 전압(Vth) 산포에 따른 오동작을 방지할 수 있어서 상대적으로 넓은 온도 환경에서 신뢰성을 높일 수 있다.As described above, according to the present invention, by implementing a carry buffer independently for each stage constituting the shift register, a shift register insensitive to a threshold voltage (Vth) when applied to a large screen and a high resolution TFT LCD is provided. to provide. That is, a malfunction due to the distribution of the threshold voltage (Vth) of the a-Si TFT shift resistor can be prevented, thereby improving reliability in a relatively wide temperature environment.
또한, 생산시 임계 전압(Vth) 산포에 대해서도 둔감하게 되어 수율높은 a-Si TFT 쉬프트 레지스터를 장착한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a liquid crystal display device equipped with a-Si TFT shift register having high yield since it is insensitive to the threshold voltage Vth distribution during production.
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