KR100193413B1 - 액정 디스플레이 구동을 위한 구동 회로 - Google Patents

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가네꼬 히사시
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Abstract

전압 극성을 역전하여 디스플레이를 구동시키는 구동 회로는 감소된 전력 소비로 동작한다. 구동 회로는 교대로 배치된 양 및 네가티브 구동 전압 셀렉터 회로를 포함한 구동 전압 셀렉터 회로와, 양 및 네가티브 구동 전압 셀렉터 회로로부터의 각각의 신호가 제1수평 단계에서 제1 및 제2 단자로 각각이 출력되는 상태와 양과 네가티브 구동 전압 셀렉터 회로로부터의 각각의 신호가 제2수평 단계에서 제1 및 제2단자로 각각 전달되는 상태 사이의 체인지오버 동작을 하는 회로를 구비한다.

Description

액정 디스플레이 구동을 위한 구동 회로
제1도는 종래의 구동 회로를 도시하는 개략적 블록 다이어그램.
제2도는 구동 회로에서 출력 신호의 종래의 예를 도시하는 도표.
제3도는 종래의 구동 회로에서 사용된 m-계조 전압 발생기를 도시하는 개략적 다이어그램.
제4도는 디스플레이부의 양쪽 측면에 구동 회로를 포함한 회로 배치를 도시하는 다이어그램.
제5도는 디스플레이부의 한쪽 측면에만 구동 회로를 포함한 회로 배치를 도시하는 다이어그램.
제6도는 도트 극성반전에 의해 스크린을 제어하는 동작의 한 예를 설명하기 위한 다이어그램.
제7도는 도트 극성반전에 의해 스크린을 제어하는 동작의 또다른 예를 설명하기 위한 다이어그램.
제8도는 본 발명에 의한 구동 회로의 제1실시예를 도시하는 개략적 블록 다이어그램.
제9도는 제1실시예의 동작을 도시하는 신호 타이밍 차트.
제10도는 본 발명에 의한 제1실시예의 스위칭부의 동작을 설명하기 위한 도표.
제11도는 본 발명에 의한 구동 회로의 제2실시예를 도시하는 블록 다이어그램.
제12도는 제2실시예의 신호의 타이밍 차트.
제13도는 제2실시예의 스위칭부의 동작을 설명하기 위한 도표.
제14도는 본 발명의 구동 회로에서 사용된 m-계조 전압 발생기를 도시하는 다이어그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3, 4 : 스위칭부 5 : 구동 전압 셀렉터 회로
6 : 균형 회로 7 : 비디오 입력 데이터
14a,14b,14k : 셀렉터 회로 15a,15b,15k : n-비트 레지스터
16a,16b,16k : n-비트 레지스터 31 : 스위칭 회로
32 : 디스플레이 34 : 구동 회로
51 : 포지티브 구동 전압 셀렉터 회로
52 : 네가티브 구동 전압 셀렉터 회로
본 발명은 구동 회로에 관한 것이며, 특히 액정 디스플레이(LCD) 구동을 위한 구동 회로에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 현재 노트북 개인용 컴퓨터 등의 여러 컴퓨터에 사용되어 왔으며 그 크기와 수행면에서 매년 현저하게 향상되고 있다. 상기 디스플레이는 매우 정확한 이미지를 위해 다수의 계조를 출력하고 디스플레이의 긴 수명을 위해 교대의 전류 드라이브를 가지고 디스플레이를 구동하는 구동 회로를 포함한다. 구동 회로의 한 예가 일본 특허 공개 공보 제 4-149591 호에 제시되어 있다. 상기 구동 회로의 구성을 제1도 및 제4도를 참조하여 이하에 상세히 설명한다.
제4도에서, 구동 회로(34)는, 클럭 펄스(Vc)에 응답하여 각각 비디오 입력 데이터(7)를 얻는 k개의 n-비트 쉬프트 레지스터(15), 래치 펄스(Vr)에 응답하여 각각 입력 데이터를 얻는 k개의 n-비트 래치(16), 얻은 데이터에 따라 각각 선택신호를 발생시키는 k개의 셀렉터 회로(14), 및 k개의 셀렉터 회로(14)로부터 각각의 선택 신호에 따라 전압이 공급되는 트랜지스터를 선택하고 전도상태로 설정하기 위한 스위칭부(3)를 포함한다. 제1 n-비트 쉬프트 레지스터(15)는 클럭 펄스(Vc)에 응답하여 n-비트의 데이터를 수신한다. 다른 k-1개의 n-비트 쉬프트 레지스터(15) 각각은 전술한 그에 선행하는 n-비트 쉬프트 레지스터(15)로부터 출력된 데이터를 다음 클럭 펄스(Vc)에 응답하여 얻는다. 픽셀 데이터(Vi)가 쉬프트 레지스터(15)에 수신될 때, k개의 클럭 펄스(Vc)가 카운트된다. 이에 응답하여, 래치 펄스(Vr)가 발생된다. 스위칭 부(3)은 k개의 셀렉터 회로에 상응하는 각각의 k개의 스위칭 회로(31)를 포함한다. 각각의 스위칭 회로(31)는 m 계조 레벨에서 상을 형성하는 m개의 트랜지스터를 포함한다. 스위칭 회로(31)는 결합 셀렉터(14)로부터의 선택 신호에 응답하여 그 선택 신호에 상응하는 트랜지스터를 전도시킨 다음 선택적으로 m-계조 전압(V1)을 (Vm)에 접속하는데, 이는 출력 단자(T1 내지 Tk) 각각에, m-계조 전압 입력 단자(8a 내지 8m)를 각각 접속시킴으로써, 구동 출력 전압(V1 내지 Vm)을 제공하는 것이다. 제3도는 m-계조 레벨에서 전압(V1 내지 Vm)을 발생시키는 m-계조 전압 발생회로를 도시한다. 이 회로에서, 스위칭부(3)에 공급된 각각의 전압(V1 내지 Vm)의 극성은 체인지-오버 스위치 신호(SW)에 의해 반전된다. 제4도의 상부와 하부에 각각 도시된 것처럼, 구동회로(34)에 극성이 서로 다른 m-계조 전압(V1 내지 Vm)을 공급함으로써, 소스 라인(36)은 하나의 수평 단계의 기간동안 반전되어 구동된다. 제2도는, 스위칭부(3), 전도 상태인 트랜지스터 세트 및 비디오 입력 데이터로부터의 구동 출력 전압과 비디오 입력 데이터 사이의 관계를 도시한다. 이와 관련하여, 제6도와 제7도는 하나의 수평 단계에서의 LCD 극성 상태와 그후의 수평 단계에서의 LCD극성 상태를 도시한다.
또한, 구동부(34)가 디스플레이부(32)의 양쪽 측면에 배치된 제4도의 LCD와 비교했을 때, 전체 표면적을 변화시키지 않으면서 디스플레이 영역을 증가시키기 위해서, 디스플레이부(32)의 한쪽 측면 상에만 구동부(35)를 포함하고 있는 제5도의 디스플레이에 대해 더 많은 주목을 끌고 있다. 그러나, 이러한 구성에서는, 각 구동 회로(35)는 하나의 수평 단계 기간동안 인접 소스라인에 공급될 구동 전압의 극성을 바꾸기 위해 양극성과 음극성을 각각 가진 구동 전압을 각각의 인접 소스라인에 제공할 필요가 있다. 결국, 제1도에 도시된 구동부(34)에서 처럼, m-계조 전압 발생기(100)로부터 발생된 m-계조 전압의 극성은 체인지-오버 스위치에 바뀌어져 상기된 극성 변환 동작이 수행된다.
m-계조 전압 발생기로부터의 m-계조 전압은 하나의 수평 단계의 기간동안 극성이 반전되기 때문에, 각각의 트랜지스터의 접합 커패시터뿐 아니라 스위칭부(3)의 전압 발생기로부터 각각의 트랜지스터까지의 배선의 배선 커패시터는 극성 반전에 따라 전기적으로 충전되거나 극성 변환에 따라 방전될 필요가 있는데, 이는 소비전력을 증가시키는 결과를 낳는다. 게다가, LCD 각각의 인접 픽셀들은 어떤 상태에서는 다른 극성을 갖고 각 픽셀의 극성은 다음 수평 단계에서 바뀐다.
그러므로, LCD를 구동시키기 위해 전압이 공급된 소스라인은 후속하는 수평 단계에서의 극성 반전에 따라 전기적으로 충전되거나 방전되어 소비 전력을 증가시키는 문제가 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 감소된 전력 소비를 가지고 액정 디스플레이를 구동시키는 구동 회로를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 입력된 데이터에 따라 각각의 제1출력 단자와 제2출력 단자 각각에 구동 전압을 각각 인가하기 위한 제1구동 전압 셀렉터 회로와 제2구동 전압 셀렉터 회로를 구비한 구동 회로가 제공되는데, 제1출력 단자에 인가된 구동 전압은 제2출력 단자에 전달된 구동 전압의 극성과 다른 극성을 갖는다. 또한, 그 구동 회로는, 제1출력 단자와 제2출력 단자에 각각 접속하여 배치된 스위칭 수단, 제1구동 출력 단자와 제2구동 출력단자 사이에 배치된 스위칭 수단 및 제1출력 단자와 제2출력 단자 사이와 제1구동 출력 단자와 제2구동 출력 단자 사이에 각각 배치된 스위칭 수단을 포함한다.
출력 단자와 구동 출력 단자 사이의 스위칭 소자를 적절하게 동작시킴으로써, 각각의 구동 전압 셀렉터 회로는 단지 포지티브 m-계조 전압 내지 네가티브 m-계조 전압을 수신하므로 m-계조 전압 발생기는 배선 커패시터와 접합 커패시터를 전기적으로 충전하거나 방전할 필요가 없다. 그러므로, 전력 소비는 감소된다.
도면을 참조로 본 발명에 의한 구동 회로의 실시예가 제공된다. 제8도는 본 발명의 구동 회로의 제1실시예를 도시한다. 이 구성에서, 제1도에 도시된 종래의 LCD의 구성요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 명기하고 그 설명은 생략한다. 제5도의 구성과 마찬가지로, 제8도의 구동 회로도 이 실시예의 디스플레이부의 한쪽 측면 상에만 제공된다.
제8도에 도시되었듯이, 2k 스테이지의 소스 라인을 구동시키기위해, 2k+1개의 n-비트 쉬프트 레지스터(15), 2k+1개의 n-비트 래치(16), 2k+1개의 셀렉터 회로(14), k개의 포지티브 구동 전압 셀렉터 회로(51)와 k+1개의 네가티브 구동 전압 셀렉터 회로(52)를 포함한 구동 전압 셀렉터 회로부(5) 및, 스위칭부(4)가 배치된다. 부분(4)은 구동 출력 단자(T), 셀렉터 회로부(5)의 출력 단자(O)와 그에 대응하는 구동 출력 단자(T) 사이에 각각 배치된 각각의 스위치(SWs) 및, 출력 단자(O)를 인접한 구동 출력 단자(T)에 접속시키는 각각의 스위치(SWoe)를 포함한다. 스위치(SWs)와 스위치(SWoe)는 단자(20)를 경유하여 수신된 극성 스위치 신호(V+/-)에 따라 상보적으로 제어된다. 예를 들면, 스위치 신호(V+/-)는 스위치(SW)에 직접 공급된다. 반면에, 신호(V+/-)가 스위치(SWoe)에 전달되기 전에 신호(V+/-)는 인버터 등에 의해 반전될 필요가 있다. 구동 전압 셀렉터(5)에서는, 포지티브 구동 전압(+V1 내지 +Vm)은 홀수번호의 스테이지에 인가되고, 네가티브 구동 전압(-V1 내지 -Vm)은 짝수번호의 스테이지에 인가된다. 제14도는 m-계조 전압 발생기가 셀렉터 회로부(5)에 포지티브 m-계조 전압 및 네가티브 m-계조 전압을 공급하는 것을 도시한다.
본 실시예에 구동의 동작이 제9도와 제10도를 참조로 상세히 기술된다. 홀수번호의 구동 출력 단자(To)에 각각 연결된 홀수번호의 소스 라인과 짝수번호의 구동 출력 단자(Te)에 각각 이어진 짝수번호의 소스 라인이 구동 회로(34)로부터의 포지티브 구동 전압과 네가티브 구동 전압에 의해 각각 구동된다고 가정한다. 먼저, 2k개의 클럭 펄스(Vc)가 카운트될 때, 래치 펄스(Vr)가 발생되어 2k-번째 n-비트의 쉬프트 레지스터에 인가된 픽셀 데이터(Vi)는 각각의 대응하는 n-비트 래치(16)에 인가된다. n-비트 래치 내에 저장된 픽셀 데이터(Vi)에 의해, 각 홀수번호 셀렉터 회로(51)는 포지티브 전압을 출력 단자(Oo)에 전달하고 각 짝수번호 셀렉터 회로(52)는 네가티브 전압을 출력 단자(Oe)에 출력한다. 그후에 극성 스위치 신호(V+/-)가 1로 설정될 때, 스위치(SWs)와 스위치(SWoe)는 각각 전도되거나 비전도된다. 그 결과, 픽셀 데이터(Vi)에 따라 발생된 구동 신호는, 포지티브 구동 전압과 네가티브 구동 전압이 홀수번호 소스 라인과 짝수번호 소스 라인에 인가되어 각각 구동 출력 단자(To)와 (Te)에 공급되어 간단히 말해서, 홀수번호 셀렉터 회로(51)로 부터의 신호는 홀수번호 구동 출력 단자(To)에 인가되고 짝수번호 셀렉터 회로(52)로부터의 신호는 짝수번호 구동 출력 단자(Te)에 인가된다.
홀수번호 및 짝수번호 소스 라인이 제2수평 단계에서 각각 양 및 네가티브 구동 전압에 의해 구동되는 동작에 대한 설명이 제공된다. 펄스가 제2k-1 클럭 펄스(Vc)까지 카운트업되었을 때, 제 2k+1 n-비트 쉬프트 레지스터에 두 번째로 저장된 픽셀 데이터(Vi)는 각각 결합된 n-비트 래치(16)에 전달되고, 래치 펄스(Vr)가 발생된다. n-비트 래치(16)내에 정렬된 픽셀 데이터(Vi)에 따라, 각각의 홀수번호 셀렉터 회로(51)는 출력 단자(Oo)에 포지티브 전압을 전달하고 각 짝수번호 셀렉터 회로(52)는 출력 단자 (Oe)에 네가티브 전압을 전달한다. 그후에, 극성 스위치 신호(V+/-)가 0으로 설정될 때, 스위치(SWs)와 (SWoe)는 각각 전도되거나 비전도된다. 그러므로, 픽셀 데이터(Vi)에 의해 발생된 구동 신호는 네가티브 구동 전압과 포지티브 구동 전압이 홀수번호 소스 라인과 짝수 번호 소스 라인에 각각 인가되어, 구동 출력 단자(T)에 공급된다. 즉, 홀수번호 셀렉터 회로(51)로부터 출력된 신호는 짝수번호 구동 출력 단자(Te)에 공급되고 짝수번호 셀렉터 회로(52)로부터 출력된 신호는 홀수번호 구동 출력 단자(To)로 전송된다. 이 실시예에서, 단자(Te)에 인가된 구동 전압과 다른 구동 출력 단자들에 결합된 구동 전압사이의 지연시간의 차를 최소화하기위해, 제 2k+1 n-비트 쉬프트 레지스터(15), 제 2k+1 n-비트 래치(16), 제 2k+1 셀렉터 회로, 및 제 2k+1 구동 전압 셀렉터 회로(5)가 사용되어 제 2k+1 구동 전압 셀렉터 회로(5)로부터의 신호는 스위치(SWoe)를 경유하여 구동 출력 단자(Te)에 공급된다. 이 상태에서, 딜지연시간이 무시할 수 있을 정도로 작거나 고려할 필요가 없을 때, 제1 셀렉터 회로(51)로부터의 출력(Oo1)은 스위치(SWoe)를 경유하여 구동 출력 단자(Tek)에 연결되어 회로 구성의 크기가 소형화되는 이점을 갖게 된다. 그러나, 이 경우에, n-비트 쉬프트 레지스터(15)에 입력되는 데이터의 시퀀스를 바꾸기 위한 수단이 요구된다.
즉, 이 수단은, 제1수평 단계에서 n-비트 쉬프트 레지스터(15)에 직접 공급된 1, 2, . . . . ,2k 순서로 순차적으로 수신된 데이터 항목이 제2수평 단계에서 2k, 1, 2, . . . , 2k-1의 시퀀스로 n-비트 쉬프트 레지스터에 공급되도록 하는 기능을 한다.
구동 전압이 하나의 수평 단계의 기간에 극성이 반전되기 때문에, 구동 전압 셀렉터 회로부(5)에 인가된 전압은 바뀔 필요가 없다.
이는 셀렉터 회로 회로(5)와 m-계조 전압 발생기 사이의 커패시터가 각각의 극성 반전을 위해 충전되거나 방전될 필요가 없으므로, 전력 소비가 감소되고 동작 속도가 증가된다는 것을 의미한다.
제11도를 참조로, 본 발명에 의한 구동 회로의 제2실시예가 설명된다. 제2실시예의 구성은 스위칭부(4)를 제외하면 제1실시예의 구성과 거의 동일하다. 그러므로, 스위칭부(4)에 대해서만 설명한다.
제2실시예의 스위칭부(4)는 균형 회로(6), 각각의 출력 단자(Oo)를 인접 구동 출력 단자(T)에 접속시키기 위한 각각의 스위치(SWoe), 및 홀수번호 구동 출력 단자를 짝수번호 구동 출력 단자에 접속시키기 위한 각각의 스위치(SW)를 포함한다. 균형 회로(6)은 구동 전압 셀렉터 회로부(5)의 출력 단자(O) 및 그에 대응하는 결합 구동 출력 단자(T) 사이에 각각 정렬된 다수의 스위치(SWD)를 포함한다.
스위칭부(4)의 동작이 제12도와 제13도를 참조로 설명된다. 스위치(SWD)는 래치 신호(Vr)에 따라 발생된 신호(Vs)에 응답하여, 홀수번호 구동 출력 단자에 접속된 소스라인상의 전기충전과 동등하게 하여, 소스라인이 실제적으로 네가티브 전압과 포지티브 전압 사이의 중간 전압으로 바이어스된다. 한편, 스위치(SW)와 (SWoe)는 다음에 의해 제어된다. 신호(Vs)가 상승한 상태에서, 스위치(SW)와 (SWoe)는 비전도가 된다. 신호(Vs)가 하강한 후에, 스위치(SW)와 (SWoe) 중 하나는 전도상태로 설정되어 구동 출력 단자(T)에 픽셀 데이터와 접속된 구동 전압을 인가한다.
상기된 바와같이, 구동 전압이 구동 출력 단자(T)에 인가되기 전에, 적절한 구동 전압 단자에 각각 접속된 소스라인은 음 전압과 양 전압 사이의 중간 전압으로 바이어스된다. 결국, 중간 전압에서 양 또는 음 전압까지의 각 구동 출력 단자를 전기적으로 충전 또는 방전시키는 것만이 필요하다. 이는 전압 변동 범위를 감소시키고 그럼으로써 전력 소비를 줄이는 이점이 있다.
상기된 제1 및 제2실시예의 설명에서, 구동 회로의 출력 스테이지는 출력 스테이지의 홀수번호와 짝수번호 스테이지를 경유하여 구동 신호를 선택적으로 공급하는 스위치를 포함한다. 그러나, 동일하게 유리한 효과를 얻기 위해, n-비트 래치와 셀렉터 회로 사이, 셀렉터 회로와 구동 전압 선택회로 사이, 및 n-비트 레지스터와 래치 사이에서 유사한 스위칭 회로가 각각 배치될 수 있다.
더 나아가, 본 실시예의 실명에서는, 구동회로에서 인접 소스라인에 인가된 전압이 서로 다른 극성을 갖도록 하여 극성을 반전시킨 효과를 주는 스위치가 사용된다. 그러나, 본 발명은 각 픽셀이 독립적으로 제어되는 능동 매트리스 구동 방법과 극성이 몇몇 라인 단계에서 반전되는 방법과 같은 구동 방법들에 적용될 수 있다.
상기된 바와 같은 본 발명에 의하여, 구동 전압 셀렉터 회로는 포지티브 구동 전압을 발생시키는 부분과 네가티브 구동 전압을 발생시키는 부분을 포함한다. 구동 전압 셀렉터 회로로부터의 출력은 하나의 수평 단계 기간에서 홀수번호 및 짝수번호 소스라인에 교대로 접속된다. 이에 대해, 소스라인은 m-계조 전압을 발생시키기 위해 배치된 m-계조 전압 발생기로부터의 각각의 전압의 극성을 하나의 수평 단계 기간에서 반전시키지 않고 구동될 수 있다. 이는 전력 소비가 감소되는 결과를 낳는다. 또한, 소스라인은 인접 라인들 사이를 접속하여 포지티브 전압과 네가티브 전압 사이의 중간 전압으로 설정될 수 있으므로, 포지티브 또는 네가티브 전압이 인가될 때, 그 전압내의 변동을 줄이는 것이 가능한데 이는 또한 전력 소비의 감소에 기여한다.
본 발명이 개별적으로 설명된 실시예로 기술되었지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 제한되는 것이 아니라 부가된 청구범위에 의해서만 제한된다. 본 기술에 숙련된 사람들이 본 발명의 범위와 이론에서 벗어나지 않고 본 실시예를 변화시키거나 변경할 수 있음은 분명하다.

Claims (2)

  1. 입력된 데이터에 따라 각각의 제1출력 단자와 제2출력 단자에 각각의 구동 전압을 인가하기 위한 제1구동 전압 셀렉터 회로와 제2구동 전압 셀렉터 회로로서, 상기 제1출력 단자에 인가된 상기 구동 전압은 항상 제1극성을 가지며, 상기 제2출력 단자에 인가된 상기 구동 전압은 항상 상기 제1극성과 다른 제2극성을 가지는 제1구동 전압 셀렉터 회로와 제2구동 전압 셀렉터 회로; 상기 제1 및 상기제2출력 단자에 각각 결합되어 배치된 제1구동 출력 단자와 제2구동 출력 단자; 및 상기 제1출력 단자와 상기 제1구동 출력 단자의 사이에 각각 배치된 제1스위칭 수단, 상기 제2출력 단자와 상기 제2구동 출력 단자의 사이에 각각 배치된 제2스위칭 수단, 및 상기 제1출력 단자와 상기 제2구동 출력 단자의 사이에와 상기 제2출력 단자와 상기 제1구동 출력 단자의 사이에 각각 배치된 제3스위칭 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 및 제3스위칭 수단은 제어 신호에 의해 제어되고, 상기 제어 신호가 제1레벨에 있을 때, 상기 제1스위칭 수단은 상기 제1출력 단자를 상기 제1구동 출력 단자에 접속하고, 상기 제2스위칭 수단은 상기 제2출력 단자를 상기 제2구동 출력 단자에 접속하며, 상기 제어 신호가 제2레벨에 있을 때, 상기 제3스위칭 수단은 상기 제1출력 단자를 상기 제2구동 출력 단자에 접속하고 상기 제2출력 단자를 상기 제1구동 출력 단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
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