KR100205427B1

KR100205427B1 - 액정표시장치의 데이터샘플링 홀더회로 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR100205427B1
Application number: KR1019960037847A
Authority: KR
Inventors: 김준희
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1999-07-01
Also published as: KR19980019646A

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 구동방법에 관한 것으로 Vcom의 피크-투-피크전압(Vcpp)을 감소시켜 드라이버의 구동능력을 향상시키며 누설전류를 감소시켜 화질을 개선시키기 위한 것이다.

이를 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법은 게이트신호를 인가하여 데이터라인을 통해 영상신호를 데이터 드라이버에 인가하는 스텝, 입력되는 영상신호를 샘플링하는데 필요한 전압을 인가하는 전원단자에 상기 입력되는 영상신호의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전압을 인가하는 스텝을 포함하여 구비된다.

Description

액정표시장치의 구동방법

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 데이터 드라이버의 구동능력을 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 두장의 유리기판을 마주보도록 부착시켜 그 사이에 액정을 봉입한 것으로서 하판(Bottom Plate)은 메트릭스상에 배치된 데이터라인과 주사라인 및 각각의 교차점에 배치된 TFT와 화소전극이 배치되고, 상판(Top Plate)은 공통전극과 R(적), G(녹), B(청)의 칼라필터가 배치되며, 하판과 상판 사이에 액정을 주입하고 이를 편광판에 끼워 입사시키면 투과형의 액정표시장치가 된다.

도1은 일반적인 LCD 판넬의 등가회로도이고, 도2는 도1에 따른 신호타이밍도이다.

먼저, 도1에 도시한 바와 같이 일반적인 LCD 판넬은 데이터 드라이버, 게이트 드라이버, 그리고 복수개의 박막 트랜지스터들로 이루어진 픽셀들을 포함하여 구비된다.

즉, 게이트라인을 게이트전극으로 하고 데이터라인을 소오스전극으로 하여 게이트 드라이버(1)로부터 출력되는 게이트신호(Vg)에 따라 데이터 드라이버(2)에서 인가되는 데이터신호(Vd)를 각각의 픽셀들로 인가한다.

이때 각각의 박막 트랜지스터들의 드레인과 스토리지 캐패시터의 일측단자 사이에 액정 캐패시터가 분기 접속되어 일측단자가 연결된다. 그리고 액정 캐패시터의 또다른 일측단자에는 공통전극 전압(Vcom)이 인가된다.

여기서 다음번의 데이터를 인가할 때 까지 현재의 영상데이터를 유지하기 위해 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor)(Cs)를 부가용량 방식 또는 축적용량 방식으로 구성한다.

이에 따른 신호타이밍도를 도2에 도시하였다.

데이터신호(Vd)와 Vcom의 극성이 1수평동기(Hsync) 구간마다 반전되는 라인 인버젼(Inversion)인 경우, 다시 말해서 Vcom을 교류(AC)로 인가하는 경우는 직류(DC)로 인가하는 경우보다 데이터 드라이버의 스윙(Swing) 폭이 작다.

하지만 Vcom의 피크-투-피크(peek-to-peek) 전압이 커지게 되면 픽셀의 박막 트랜지스터가 오프(off)된 이후에 드레인전극의 전압 변동이 Vcom의 피크-투-피트전압(Vcpp)만큼 이루어지고 피크-투-피크전압(Vcpp)이 커지면 커질수록 누설전류(leakage current)가 커지게 된다.

상기와 같은 종래 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 피크-투-피크전압(Vcpp)의 증가에 따른 누설전류의 증가는 화질의 저하를 초래할 뿐만 아니라 플리커를 유발한다.

둘째, 누설전류를 감소시키기 위해 캐패시턴스를 크게 하면 개구율이 감소하게 되고 게이트 펄스의 딜레이 및 왜곡이 심해지게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 Vcom의 피크-투-피크전압(Vcpp)을 감소시키면서 드라이버의 구동능력을 향상시키고 누설전류를 감소시켜 화질을 개선시키는데 적당한 액정표시장치의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는일반적인 액정판넬의 등가회로도.

제2도는 종래 액정표시장치의 구동방법에 따른 신호타이밍도.

제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 데이터 드라이버의 구성도.

제4도는 본 발명의 제1실시예에 따른 신호타이밍도.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 데이터 드라이버의 구성도.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 신호타이밍도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 제1트랜지스터 32 : 제2트랜지스터

33 : 샘플링 캐패시터 34 : 버퍼

35 : 홀딩 캐패시터

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치의 구동방법은 게이트신호를 인가하여 데이터라인을 통해 영상신호를 데이터 드라이버에 인가하는 스텝, 입력되는 영상신호를 샘플링하는데 필요한 전압을 샘플링 캐패시터에 인가하는 전원단자의 전압을 상기 입력되는 영상신호의 극성과 반대되는 극성을 갖도록 변화시키는 스텝을 포함하여 구비된다.

이하 본 발명의 액정표시장치의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 데이터 드라이버의 구성도이고 도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 신호타이밍도이다.

먼저 본 발명의 제1실시예는 도3에 도시한 바와 같이 제1트랜지스터(31), 제2트랜지스터(32), 상기 제1트랜지스터(31)의 드레인과 제2트랜지스터(32)의 소오스 사이에 분기 접속된 샘플링 캐패시터(33), 상기 제2트랜지스터(32)의 드레인에 연결된 버퍼(34) 그리고 제2트랜지스터(32)의 드레인과 버퍼(34) 사이에 분기 접속된 홀딩 캐패시터(35)로 구비된다.

이때 샘플링 캐패시터(33)의 일측단자에는 상기 샘플링 캐패시터(33)에 전압을 인가하기 위한 Vcoms 단자가 연결된다.

따라서 샘플링되는 영상신호와 인가되는 Vcoms와의 전압차(Vcs)가 샘플링 캐패시터(33)에 유기된다.

그리고 1수평동기구간에 해당하는 데이터가 샘플링된 후 다음 1수평동기신호가 발생되면 데이터를 출력한다.

따라서 샘플링 캐패시터(33)의 양단에 유기되는 영상 데이터신호와 Vcoms에 인가되는 전압과의 차이는 1수평동기구간 후에 홀딩 캐패시터(35)에 의해 다시 유지되기 때문에 판넬(Panel)로 인가해 주는 영상 데이터를 보다 안정하게 할 수 있다.

즉, Vcoms를 홀딩 캐패시터(35)에 인가하여 데이터를 출력하는 시점에서 데이터와 Vcoms의 차이를 판넬로 출력하는 것 보다는 상기 홀딩 캐패시터(35)로부터 이미 영상 데이터 Vcoms와의 차이에 의해 유기된 전압(Vcs)을 판넬로 출력하는 것이 데이터의 안정성을 높일 수 있다.

이때 홀딩 캐패시터(35)로부터 영상 데이터 Vcoms와의 차이에 의해 생성된 전압(Vcs)을 판넬로 출력하는 시점은 샘플링 캐패시터(33)로부터 Vcs를 출력하는 시점과 동일하다.

도4에서와 같이 입력되는 영상신호에 따라 Vcoms의 전압은 가변된다.

즉 Vcom의 전압을 가변시키는 대신에 샘플링 캐패시터(33)의 일측전극(데이터가 인가되지 않는 전극)의 전압(Vcoms)을 가변시켜 결과적으로 Vcom의 가변전압의 크기를 최소화한다.

이를 위해서는 입력되는 영상신호가 포지티브신호이면 Vcoms에서는 네가티브전압을 인가하고 입력되는 영상신호가 네가티브신호이면 Vcoms에서는 포지티브전압을 인가한다.

한편 도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 데이터 드라이버의 구성도이고 도6은 본 발명의 제2실시예에 따른 신호타이밍도를 나타내었다.

먼저 본 발명의 제2실시예는 샘플링 캐패시터 및 홀딩 캐패시터를 각각 복수개로 구성하고 입력되는 신호에 따라 선택적으로 구동시키는 방법이다.

그리하여 입력되는 영상신호에 따른 Vcoms의 변화시간을 단축시키고자 하였다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 데이터 드라이버는 복수개의 데이터라인들, 상기 데이터라인에 각각 드레인전극이 연결되고 입력되는 게이트신호에 따라 데이터를 스위칭하는 제1, 제2트랜지스터(51, 52), 상기 제1, 제2트랜지스터(51, 52)의 소오스전극에 각각 드레인전극이 연결된 제 3, 제4트랜지스터(53, 54), 상기 제1트랜지스터(51)와 제3트랜지스터(53) 사이에 분기접속된 제1샘플링 캐패시터(55), 상기 제2트랜지스터(52)와 제4트랜지스터(54) 사이에 분기접속된 제2샘플링 캐패시터(56), 상기 제3트랜지스터(53)의 소오스전극과 제4트랜지스터(54)의 소오스전극에서 분기접속된 제 1, 제2홀딩 캐패시터(57, 58), 그리고 제1, 제2트랜지스터(51, 52)의 각각의 게이트전극과 연결되고 입력되는 샘플링 클럭신호에 따라 선택적으로 스위칭되는 제1, 제2스위치 (59, 60)와 상기 제 3, 제4트랜지스터(53, 54)의 각각의 게이트전극과 연결되고 입력되는 출력 인에이블 신호에 따라 선택적으로 스위칭되는 제3, 제4스위치(61, 62)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 데이터 드라이버의 동작설명을 도5 및 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도5에 도시한 바와 같이 입력되는 샘플링 클럭신호가 하이(high)구간 동안에는 제1스위치(59)가 온(on)되어 제1트랜지스터(51)의 게이트단자에 동작전원을 인가하면 제1트랜지스터(51)는 턴-온(turn-on)된다.

따라서 데이터라인을 통해 영상데이터가 제1샘플링 캐패시터(55)에 충전된다.

이때 제1샘플링 캐패시터(55)에 샘플링 전압을 인가하는 Vcoms1 단자에는 입력되는 영상신호의 극성과 반대극성의 전압을 인가한다.

이어 입력되는 샘플링 클럭신호가 하이(high)구간에서 로우(low)구간으로 바뀌면 제2스위치(60)가 온(on)되어 제2트랜지스터(52)가 턴온되고 영상데이터가 제2트랜지스터(52)를 통해 제2샘플링 캐패시터(56)에 충전되며 동시에 제3스위치(61)가 온(on)상태가 된다.

따라서 상기 제3스위치(61)가 온(on)됨에 따라 제3트랜지스터(53)가 턴온된다.

이때, 제1수평동기구간 이후에는 상기 제1샘플링 캐패시터(55)에 충전된 영상 데이터가 제3트랜지스터(53)를 통해 제1홀딩 캐패시터(57)에 유기되는데 상기 제1샘플링 캐패시터(55)에 충전된 영상 데이터를 전부 제1홀딩 캐패시터(57)로 전달하기 위해서는 제1샘플링 캐패시터(55)와 제1홀딩 캐패시터(57)간의 전위가 동일해야 한다.

즉, 제1샘플링 캐패시터(55)의 양단에 유기된 전압이 5V이라 하면(예를 들어 Vcoms1측의 단자에는 -1V 이고 다른 일측단자에는 4V 인 경우), 제1홀딩 캐패시터(57)는 한 쪽의 단자가 그라운드에 연결되어 있기 때문에 상기 제1샘플링 캐패시터(55)의 일측단자(4V가 인가되는 단자)와 제1홀딩 캐패시터(57)의 일측단자(그라운드와 연결된 단자)가 서로 전압레벨이 동일하지 않으므로 상기 제1샘플링 캐패시터(55)의 양단에 유기된 전압이 제1홀딩 캐패시터(57)로 모두 인가되지 못한다.

즉, 1 샘플링 캐패시터(55)의 양단간의 전압과 제1홀딩 캐패시터(57)의 양단간의 전압이 서로 같지 않게 된다.

이는 상기 제1샘플링 캐패시터(55)에 충전된 영상데이터가 제1홀딩 캐패시터(57)로 충전됨에 있어서 완전한 충전이 이루어지지 않게 하는 장애가 된다.

따라서 도6의 타이밍도에 나타낸 바와 같이 Vcoms1 단자에 인가되는 전압을 제1홀딩 캐패시터(57)의 일측단자와 연결된 그라운드(GND)전압과 동일해지도록 조절한다.

한편 입력되는 영상신호가 부(-)전위를 갖는 구간에서는 즉, 제2스위치(60)가 온(on)상태가 되는 구간에서는 전술한 바와 같이 영상데이터가 제2샘플링 캐패시터(56)에 충전된다. 이때 제2샘플링 캐패시터(56)에 샘플링 전압을 인가하는 Vcoms2 단자에는 입력되는 영상신호의 극성과 반대극성의 전압을 인가한다.

여기서 입력되는 영상신호가 부(-)의 극성을 갖는 신호이므로 상기 Vcoms2 단자에 인가하는 전압은 정(+)극성을 갖는다.

이어 입력되는 샘플링 클럭신호가 로우(low)구간에서 하이(High)구간으로 바뀌고 동시에 제4스위치(62)가 온(on)되면 제4트랜지스터(54)가 턴온되어 제2샘플링 캐패시터(56)에 충전되었던 영상데이터가 제4트랜지스터(54)를 통해 제2홀딩 캐패시터(58)에 충전된다.

이때에도 상기와 마찬가지로 제2홀딩 캐패시터(58)의 그라운드 전압(GND)과 동일해지도록 제2샘플링 캐패시터(56)에 인가되는 Vcoms2 단자의 전압을 조절한다.

따라서 제2샘플링 캐패시터(56)와 제2홀딩 캐패시터(58)간의 전위가 동일하여 제2샘플링 캐패시터(56)에 충전된 영상데이터 전부가 제2홀딩 캐패시터(58)로 충전된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 액정표시장치의 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, Vcom의 피크 투 피크 전압을 크게 하지 않고도드라이버의 구동능력을 향상시킨다.

둘째, Vcom의 피크 투 피크 전압을 작게 하여 누설전류를 감소시키고 플리커 등에 의한 화질의 저하를 방지한다.

Claims

일단에 제1전압이 인가된 보조홀딩 캐패시터의 다른 단에 영상신호를 보조샘플링 스위치를 통해 인가하는 단계와, 일단에 제2전압이 인가된 주홀딩 캐패시터의 다른 단에 상기 보조홀딩 캐패시터의 중전전압을 주샘플링 스위치를 통해 인가하는 단계와, 상기 주홀딩 캐패시터의 충전전압을 버퍼를 통해 액정판넬로 인가하는 단계를 포함하며, 상기 제1전압은 상기 제2전압을 기준으로 상기 영상신호와 극성이 반대이며, 주기적으로 변동하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 샘플링 홀드회로의 구동방법.
영상신호 입력단과, 영상신호 출력단과, 상기 영상신호 입력단과 상기 영상신호 출력단 사이에 직렬로 연결된 보조샘플링 스위치 및 주샘플링 스위치와, 일측단자에는 상기 보조샘플링 스위치의 출력전압이 인가되고, 또다른 단자에는 상기 영상신호와 반대극성을 갖으며 주기적으로 변하는 전압이 인가되는 보조홀딩 캐패시터와, 상기 주샘플링 스위치의 출력단과 상기 영상신호 출력단 사이에 병렬 접속된 주홀딩 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 샘플링 홀드회로.
제1항에 있어서, 상기 제1전압의 주기는 수평동기신호와 같게 하는 것을 특징을으로 하는 액정표시장치의 데이터 샘플링 홀드회로의 구동방법.
직렬연결된 제1보조샘플링 스위치 및 제1주샘플링 스위치와, 상기 제1보조샘플링 스위치의 출력단과 제1전압단 사이에 연결된 제1보조홀딩 캐패시터 및 상기 주샘플링 스위치와 제2전압단 사이에 연결된 제1주홀딩 캐패시터를 구비한 제1샘플링 홀드회로와, 직렬연결된 제2보조샘플링 스위치 및 제2주샘플링 스위치와, 상기 제2보조샘플링 스위치의 출력단과 제1전압단 사이에 연결된 제2보조홀딩 캐패시터 및 상기 제2주샘플링 스위치와 제2전압단 사이에 연결된 제2주홀딩 캐패시터를 구비한 제2샘플링 홀드회로와, 상기 제1보조샘플링 스위치와 상기 제2보조샘플링 스위치의 입력단에 공통으로 연결된 영상신호 입력단과, 상기 제1주샘플링 스위치와 상기 제2주샘플링 스위치의 출력단에 공통으로 연결된 출력버퍼를 포함하며, 상기 제1전압은 상기 제2전압을 기준으로 영상신호와 반대되는 극성을 가지고 주기적으로 변동하며 상기 제1보조샘플링 스위치와 상기 제2보조샘플링 스위치는 교대로 동작하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 샘플링 홀드회로.