KR100206567B1 - 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)의 화면 지움회로와 그 구동 방법에 관한 것으로서, 한쪽 단이 외부 전원(VDD)에 연결된 커패시터(C1)와; 애노드가 상기한 커패시터(C1)의 다른 한쪽 단과 연결되고, 캐소드가 그라운드(GND;0V)에 연결된 다이오드(D1)와; 게이트 단자가 상기한 다이오드(D1)의 애노드와 상기한 커패시터(C1)의 한쪽단과 연결되고, 소스 단자가 그라운드(GND;0V)에 연결되며, 드레인 단자가 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터(Cst)의 한쪽 단과 연결된 PMOS 트랜지스터(M1)로 이루어져서, 외부 전원(VDD) 차단시, 화면표시가 잔존하는 불량을 제거하여 산뜻한 디스플레이 품질을 얻는 효과를 가진, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동 방법에 관한 것이다.

Description

박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동 방법
제1도는 종래에 사용한 프리비어스 케이트 설계구조의 전형적인 박막 트랜지스터 액정표시장치 등가 회로를 나타낸 도면이다.
제2도는 박막 트랜지스터 액정표시장치에서 박막 트랜지스터의 전압-전류 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
제3도는 박막 트랜지스터 액정표시장치에서 박막 트랜지스터를 턴온/오프시키기 위한 게이트 단자 인가 구동 파형을 나타낸 도면이다.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로를 나타낸 도면이다.
제5도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로의 동작 파형도이다.
제6도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로를 박막 트랜지스터 액정표시장치에 적용한 예를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
C1 : 커패시터 D1 : 다이오드
M1 : PMOS 트랜지스터 N1 : 제 1노드
N2 : 제2노드 Clc : 액정 용량 커패시터
Cst : 보조 용량 커패시터
이 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD)의 화면 지움 회로와 그 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 액정표시장치에 인가되는 전원이 차단되었을 때, 화면이 깨끗하게 지워지게 하는 화면 지움 회로와 그 구동 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 기술에 대하여 설명한다.
제1도는 종래에 사용한 프리비어스 케이트(Previous Gate) 설계구조의 전형적인 박막 트랜지스터 액정표시장치 등가 회로를 나타낸 도면이고,
제2도는 박막 트랜지스터 액정표시장치에서 박막 트랜지스터의 전압-전류 특성 곡선을 나타낸 그래프이고,
제3도는 박막 트랜지스터 액정표시장치에서 박막 트랜지스터를 턴온/오프시키기 위한 게이트 단자 인가 구동 파형을 나타낸 도면이다.
먼저, 박막 트랜지스터 액정표시장치 회소의 각 도트(Dot)들은 기본적으로 하나의 박막 트랜지스터(TFT;Thin Film Transistor)와 액정 용량 커패시터(Clc)로 구성되어 있다.
제1도에 도시되어 있듯이, 액정 용량 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터가 턴온(Turn On)되었을 때, 박막 트랜지스터의 소스(Source)단자에 이미 인가되어 있는 전압을 받아 계조를 표현하게 된다. 그리고, 액정 용량 커패시터(Clc)에 원하는 전압이 인가된 후에, 1프레임(Frame)동안 박막 트랜지스터를 턴오프(Turn Off)시켜 액정 용량 커패시터(Clc)에 충전되어 있는 전하가 박막 트랜지스터를 통해 빠져나가지 않도록 하므로써 계조 표시가 유지되도록 한다. 이때 보조 용량 커패시터(Cst)는 액정 용량 커패시터(Clc)와 같이 전하를 충전하여 박막 트랜지스터가 턴오프되었을 때, 누설되는 전하량에 의한 액정 용량 커패시터(Clc)의 양단간의 전압강하를 줄여서 1프레임 동안 안정된 계조 표현이 될 수 있도록 한다.
이를 위한 박막 트랜지스터의 전압-전류 특성은 제2도와 같다.
제2도에 도시되어 있듯이, 박막 트랜지스터의 게이크 단자에 Von 전압이 인가되었을 때, Ion 전류가 흐를 수 있는 상태가 되어, 이미 소스(Source) 단자에 인가된 전압이 액정 용량 커패시터(Clc)에 인가될 수 있도록 하고, Voff 전압이 게이트 단자에 인가되었을 때에는 Ioff수준으로 전류량을 극히 제한하여 Von시에 인가된 전압에 의하여 충전되었던 액정 용량 커패시터(Clc)의 전하가 빠져나가지 못하도록 하게 된다.
일반적으로, Von 전압은 20V 이상이고, Voff 전압은 -2V 이하의 전압이 된다.
그러나 상기한 종래의 기술은 박막 트랜지스터 액정표시장치를 구동하고나서 구동 전원을 차단하였을 때, 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 구동 전원을 외부에서 차단하기 바로전에, 대부분의 박막 트랜지스터 게이트 단자에는 Voff 전압이 인가되어 있게 되고, 프리비어스 게이트 구조의 박막 트랜지스터 액정표시장치에서는 이 전압이 보조 용량 커패시터(Cst)에 충전되어 있게 된다. 따라서, 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압이 방전되기전까지는 박막 트랜지스터에 Voff 전압이 항상 인가되게 되어 전원을 차단하였더라도 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면은 꺼지지 않게 되는 것이다. 그리고, 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압이 방전되기 위해서는 박막 트랜지스터가 Voff 상태를 벗어나야 하는 데 보조 용량 커패시터(Cst)가 Voff 전압을 유지하고 있으므로 리커시브(recursive)한 상태가 되어 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압은 방전되기 어렵다. 이러한 이유로 종래의 프리비어스 게이트 구조의 박막 트랜지스터 액정표시장치는 전원 차단시에도 화면이 빨리 사라지지 않는 이상 화면이 발생하였다. 이는 액정 용량 커패시터(Clc)에 직류 바이어스(DCBias)로 작용하여 잔상 문제를 유발시키고, 화면이 지저분하게 되어 제품 품질에 나쁜 인상을 주게 된다는 문제점이 있다.
따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전원 차단시에 화면을 깨끗하게 지울 수 있는, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 구성은,
한쪽단이 외부전원에 연결된 커패시터와;
한쪽단이 상기한 커패시터의 다른 한쪽단과 연결되고, 남은 한쪽단이 그라운드에 연결되어, 특정 단자의 기준전압을 설정하는 기준전압설정수단과;
기준전압이 설정되는 제1단자가 상기한 기준전압설정수단의 한쪽단 및 상기한 커패시터의 한쪽단과 연결되고, 제2단자가 그라운드에 연결되며, 제3단자가 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터의 한쪽단과 연결되어, 외부전원이 끊어지면 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터의 전위를 그라운드 레벨로 만드는 스위칭수단을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 또 다른 구성은, 외부 전원이 차단되었는지를 감지하는 단계와;
외부 전원이 차단되지 않았으면, 커패시터에 전하를 충전하고, 외부 전원이 차단되었는지를 감지하기 위해 돌아가는 단계와;
외부 전원이 차단되었으면, 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압을 방전시키고, 외부 전원이 차단되었는지를 감지하기 위해 돌아가는 단계를 포함한다.
상기한 구성에 의하여, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로(40)를 나타낸 도면이다.
제4도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로(40)의 구성은,
한쪽단이 외부 전원(VDD)에 연결된 커패시터(C1)와;
애노드가 상기한 커패시터(C1)의 다른 한쪽단과 연결되고, 캐소드가 그라운드(GND;0V)에 연결된 다이오드(D1)와;
게이트 단자가 상기한 다이오드(D1)의 애노드 및 상기한 커패시터(C1)의 한쪽단과 연결되고, 소스 단자가 그라운드(GND;0V)에 연결되며, 드레인 단자가 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터(Cst)의 한쪽단과 연결되어, 외부전원이 끊어지면 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터(Cst)의 전위를 그라운드 레벨로 만드는 PMOS트랜지스터(M1, 42)로 이루어진다.
상기 다이오드(D1)는 상기 PMOS 트랜지스터(M1, 42)의 게이트 전위의 기준전위를 설정하기 위한 수단으로써, 상기 PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 게이트 전위를 플로팅(floating)시키지 않고, 저항등을 통해서 목적을 달성할 수도 있다.(reference 수단)
또, 상기 실시예에서는 스위칭 수단으로 PMOS 트랜지스터(M1, 42)를 사용하였으나, 이에 한정된 것은 아니고 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경가능하다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 다른 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 프리비어스 게이트 구조의 박막 트랜지스터 액정표시장치에 있어서 외부 전원 차단시, 신속하게 액정 용량 커패시터(Clc)에 충전되어 있던 전하량을 방전시키기 위해서는 박막 트랜지스터가 턴오프 상태를 벗어나야 하고 이를 위해서는 박막 트랜지스터에 Voff 전압을 인가하고 있는 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압을 방전시켜야 한다.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로(40)를 나타낸 도면이고,
제5도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로(40)의 동작 파형도이다.
제4도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움회로(40)는 외부 전원(VDD)이 인가되고 있는 경우에는 동작하지 않고 있다가, 외부 전원(VDD)이 차단되는 경우에 동작하여 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압을 방전시키게 된다.
제4도에서 다이오드(D1)의 캐소드는 그라운드(GND)(0V)에 연결되어 있고, 애노드는 제1노드(Node)(N1)를 통해 커패시터(C1)의 한쪽단과 연결되어 있고, 또 다른 한쪽단은 외부 전원(VDD)과 연결되어 있다. PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 소스 단자는 그라운드(GND)(0V)와 연결되고, 드레인(Drain) 단자는 보조 용량 커패시터(Cst)의 한쪽 단과 연결되는 데, 이 보조 용량 커패시터(Cst)의 한쪽 단은 박막 트랜지스터 액정표시장치의 박막 트랜지스터의 게이트 단자와 연결되어 있다. 또, PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 게이트 단자는 제1노드와 연결되어 있다. 외부 전원(VDD)이 인가되고 있을 때, 제1노드(N1)에는 다이오드(D1)를 통해 그라운드(GND)(0V) 레벨을 나타내게 되고 이 때 커패시터(C1)에는 다음과 같은 전하량이 충전되게 된다.
Q1 = C1*(GND-VDD) ·····(1)
이 때 VDD = 5V라고 한다면 Q1 = C1*(-5V)이다.
이 후 외부 전원(VDD)을 차단했을 때, 외부 전원(VDD)은 그라운드(0V)가 되고, 제1노드(N1)에는 다음과 같은 전압이 나타나게 된다.
V1 = Q1/C1 + GND = -5V ·····(2)
PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 게이트와 연결되어 있는 제1노드(N1)의 전위가 0V일 때에는 PMOS 트랜지스터(M1)가 턴오프될 조건인 VgsVth를 만족하므로 보조 용량 커패시터(Cst)에 영향을 주지 못하고 있다가, 외부 전원(VDD)이 차단되었을 때, 제1노드에 -5V가 나타나게 되고, 이는 PMOS 트랜지스터(M1)(42)가 턴온되는 조건인 VgsVth를 만족하므로 PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 드레인과 연결되어 있는 보조용량 커패시터(Cst)의 전압이 PMOS 트랜지스터(M1)(42)의 소스 단자를 통해 그라운드(GND)(0V) 레벨로 방전된다. 이때 박막 트랜지스터의 게이트에는 Voff 레벨에서 그라운드(GND) 레벨이 인가되어 턴오프 상태를 벗어나 액정 용량 커패시터(Clc)의 전압을 방전시킬 수 있는 채널을 제공하게 되어, 액정 용량 커패시터(Clc)에 의한 계조 표시가 사라지게 된다.
여기에서, 커패시터(C1)와 다이오드(D1)는 전원 차단 감지 회로(41)를 구성하여, 전원 차단 여부를 감지하는 역할을 하고, 전원이 공급될 때에는 두 소자(C1,D1)(41)의 접점인 제1노드(N1)가 그라운드 레벨을 나타내며, 전원이 차단되었을 때에는 두 소자(C1,D1)(41)의 접점인 제1노드(N1)가 공급되던 전원(예; +5V)의 반대 극성(-5V)을 나타낸다.
PMOS 트랜지스터(M1, 42)는 외부 전원(VDD) 차단시에 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압을 방전시키는 역할을 한다. 즉, 외부 전원이 끊어지면 상기 스위칭 소자(M1, 42)가 작동하여 상기 보조 용량 커패시터(Cst)의 전위를 그라운드 레벨로 만들어 주므로써 액정표시장치의 잔류화상을 제거한다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 그동안 문제시 되어오던 외부 전원(VDD) 차단시, 화면표시가 잔존하는 불량을 제거하여 산뜻한 디스플레이 품질을 얻는 효과를 가진, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로와 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
한편, 제6도는 이 발명의 실시예에 따른 화면 지움 회로를 박막 트랜지스터 액정표시장치에 적용한 예를 나타낸 도면이다.
제6도에 도시되어 있듯이, PC 본체로부터 수신된 화상 데이터(90)를 콘트롤러(30)가 제어하여 게이트 구동회로(10)를 각 게이트 라인(71) 1, 2, 3, ··· n-1, n, ··· 순서로 순차적으로 게이트 온 전위를 박막 트랜지스터(70)에 인가하고, 해당 게이트 라인(71)에 온 전위가 인가되면 한 라인(72)씩, 소스 구동회로(20)에서 생성된 해당 데이터 전위를 화소전극에 인가하므로써 액정이 재배열하여 화상을 표현하도록 한다. 이때, 제1도의 종래기술에서 설명된 바와 같이 프리비어스 게이트 방식으로 구성된 보조 용량 커패시터(Cst, 80)는 전단의 게이트와 연결되므로써, 실질적으로 게이트 온 전위가 인가된 게이트 라인(71)을 제외하고 다른 모든 게이트 라인은 게이트 오프 전위가 인가되어 있다. 따라서, 제6도에서와 같이 게이트의 온/오프 전위를 생성하여 주는 게이트 온/오프 제너레이터(Generator, 50)의 Voff 단자에 화면 지움회로(40)의 제2노드(N2)를 접속하면 실질적으로 보조 용량 커패시터(Cst)에 화면 지움 회로(40)를 연결한 것과 동일한 작용을 한다. 즉, 외부 전원(VDD)이 차단되어 오프 상태가 되면 화면 지움 회로(40)의 스위칭 소자(PMOS 트랜지스터)가 작동하여 보조 용량 커패시터(Cst, 80)즉 Voff 전위가 인가된 모든 게이트 라인(71)에 충전되어 있던 전위를 방전하게 되는 것이다. 실질적으로 특정 시각에는 하나의 게이트 라인(71)에만 게이트 온 전위가 인가되고 나머지 모든 게이트 라인은 오프 전위가 인가되어 있다.
이 발명은 보조 용량 커패시터(Cst)로 게이트 라인을 공유하는 프리비어스 게이트 방식 이외에 게이트 별도의 보조 용량 커패시터(Cst)를 두는 방법일 경우에도 보조 용량 커패시터(Cst)에 상기 화면 지움 회로(40)를 두는 경우에도 적용될 수 있으며, 화면 지움회로(40)의 스위칭 방법도 한정하는 것은 아니다.
이 발명의 이러한 효과는 노트 피씨(NOTE PC)용 디스플레이 장치등의 분야에 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 한쪽단이 외부전원에 연결된 커패시터와;
    한쪽단이 상기한 커패시터의 다른 한쪽단과 연결되고, 남은 한쪽단이 그라운드에 연결되어, 특정 단자의 기준전압을 설정하는 기준전압설정수단과;
    기준전압이 설정되는 제1단자가 상기한 기준전압설정수단의 한쪽단 및 상기한 커패시터의 한쪽단과 연결되고, 제2단자가 그라운드에 연결되며, 제3단자가 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터의 한쪽단과 연결되어, 외부전원이 끊어지면 박막 트랜지스터 액정표시장치의 보조 용량 커패시터의 전위를 그라운드 레벨로 만드는 스위칭수단을 포함하는 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기한 기준전압설정수단은 다이오드(D1)인 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기한 스위칭 수단은 PMOS 트랜지스터(M1)인 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기한 커패시터(C1)와 상기한 다이오드(D1)는 전원 차단 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로.
  5. 기판상에 형성된 보조 용량 커패시터와
    스위칭 소자의 한 단자는 상기 보조 용량 커패시터와 전기적으로 연결되고,
    상기 스위칭 소자의 또 다른 한 단자는 커패시터를 통하여 외부 전원 단자에 연결되고 또한 상기 스위칭 소자의 한 단자의 기준 전압을 설정하기 위한 수단을 통하여 그라운드 단자에 연결되고, 또 다른 단자는 그라운드 전위에 연결되어, 상기의 외부전원이 끊어지면 상기 스위칭 소자가 작동하여 상기 보조 용량 커패시터의 전위를 그라운드 레벨로 만들어 주므로써 잔류화상을 제거함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PMOS 트랜지스터의 게이트와 연결된 기준 전압을 설정하는 수단은 다이오드 또는 저항임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보조 용량 커패시터는 전단의 게이트와 공유하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 PMOS 트랜지스터임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PMOS 트랜지스터의 게이트와 연결된 기준 전압을 설정하는 수단은 다이오드 또는 저항임을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 외부 전원이 차단되었는지를 감지하는 단계와;
    외부 전원이 차단되지 않았으면, 커패시터에 전하를 충전하고, 외부 전원이 차단되었는지를 감지하기 위해 돌아가는 단계와;
    외부 전원이 차단되었으면, 보조 용량 커패시터(Cst)의 전압을 방전시키고, 외부 전원이 차단되었는지를 감지하기 위해 돌아가는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화면 지움 회로의 구동 방법.
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