KR100235589B1 - 박막트랜지스터 액정표시장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

일반적인 액정표시장치는 복수개의 주사선과 복수개의 신호선이 매트릭스 형태로 구성되어 있는 교차점에 TFT와 화소가 형성된 구조로 된 액정패널과 상기 주사선과 신호선에 전압을 인가하는 구동회로로 구성되어 있다. 그리고, 상기 TFT의 게이트는 주사선에 연결되어 있고, 상기 TFT의 소스는 상기 신호선에 연결되어 있다. 상기 구동회로는 상기 액정패널의 주사선에 신호를 인가하는 주사선선택구동회로와 상기 액정패널의 소스에 신호를 인가하는 신호선구동회로로 나뉘어진다.

상기 액정표시장치는 상기 주사선선택구동회로가 주사선에 신호를 차례로 인가하여 상기 신호가 인가된 주사선에 연결된 TFT를 통하여 신호선으로부터 화소로 전압이 인가되는 방식으로 동작한다.

그런데, 종래의 주사선선택구동회로는 신호로서 인가되는 클럭신호가 복잡하여 제어가 어렵고, 상기 주사선선택구동회로의 구조가 복잡하여 제조단가가 높다는 단점이 있다. 뿐만 아니라 외부로 신호를 인가하는 리드선 수가 많아 접속이 어렵고, 액정패널에 실장시키는 데에 공정이 복잡하여 공정단가가 높다는 단점도 있다.

본 발명은 상기 주사선선택구동회로를 제조하는 데 있어서, 각 스테이지마다 사용되는 TFT의 개수가 종래보다 적어 구조가 간단하여 제조단가를 낮출 수 있고, 클럭신호가 종래보다 간단하여 액정패널을 제어하기가 용이하며, 외부로 신호를 인가하는 리드선 수가 적어 접속이 쉽다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 주사선선택구동회로는 a-Si과 poly-Si으로도 모두 제조될 수 있으므로 액정패널의 TFT어레이를 형성하는 공정에서 동시에 형성될 수 있어 종래보다 액정표시장치의 구조가 간단해지고, 공정 수를 줄이는 효과도 있다.

Description

박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 구동방법.

본 발명은 액정표시장치를 구동하는 데 사용되는 주사선선택구동회로의 구조를 간단히 하고, 아몰퍼스 실리콘(이하 a-Si)으로 제작하여 액정패널과 주사선구동회로를 동시에 제조함으로써 안정적인 주사신호를 인가하는 주사선선택구동회로의 제조단가를 절감시키는 데에 목적이 있다.

현재 표시장치로써 가장 많이 사용되고 있는 CRT 브라운관은 색상구현이 쉽고, 동작속도가 빨라 TV와 컴퓨터모니터를 포함한 디스플레이 장치로서 각광을 받아 왔다. 그러나, CRT 브라운관은 전자총과 화면 사이의 거리를 어느정도 확보해야 하는 구조적 특성으로 인하여 두께가 두꺼울 뿐만 아니라, 전력소비가 크고, 게다가 무게도 상당히 무거워 휴대성이 떨어지는 단점이 있다.

상술한 CRT 브라운관의 단점을 극복하고자 여러 가지 다양한 표시장치가 고안되고 있는데, 그 중 가장 실용화 되어 있는 장치가 바로 액정표시장치이다.

액정표시장치는 CRT 브라운관에 비해 화면이 어둡고 동작속도가 다소 느리지만, 전자총과 같은 장치를 갖추지 않아도 각각의 화소를 평면 상에서 주사되는 신호에 따라 동작시킬 수 있으므로, 얇은 두께로 제작될 수 있어 장차 벽걸이 TV와 같은 초박형 표시장치로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 액정표시장치는 무게가 가볍고, 전력소비도 CRT 브라운관에 비해 상당히 적어 배터리로 동작하는 노트북 컴퓨터의 디스플레이로 사용되는 등, 휴대용 표시장치로서 가장 적합하다는 평도 받고 있다.

상술한 바와 같이 차세대 표시장치로서 각광받고 있는 액정표시장치는 도1과 같이 액정패널과 상기 액정패널을 구동할 수 있는 주사선구동회로 및 신호선구동회로로 구성되어 있다. 그런데, 상기 액정패널은 기판에 복수개의 주사선(11)과 복수개의 신호선(12)이 매트릭스형태로 교차하여 설치되어 있고, 그 교차부에는 박막트랜지스터(14)(이하 TFT라고 한다.)와 화소가 설치된 구조로 되어 있다. 그리고, 상기 주사선선택구동회로는 상기 박막트랜지스터의 게이트에 온(on)신호를 인가하는 주사신호를 상기 주사선에 순차적으로 인가하고, 상기 신호선구동회로는 상기 주사신호에 의해 구동된 TFT를 통하여 영상신호가 화소에 전달될 수 있도록 영상신호를 신호선에 인가한다. 상기 액정표시장치는 상기 주사선선택구동회로에서 주사신호를 상기 액정패널의 주사선에 순차적으로 인가해서 상기 주사신호를 인가받은 상기 주사선에 연결된 모든 TFT가 도통하게(on) 되면, 상기 액정패널의 신호선에 인가된 신호가 상기 도통된 TFT의 소스와 드레인을 통하여 화소로 전달되는 원리로 작동한다.

상기 액정표시장치에서 사용되는 종래의 주사선선택구동회로는 도2와 같이 쉬프트입력신호를 인가받는 SIn단자에 접속된 게이트전극과 제1공통전압 Vss1에 연결된 드레인전극으로 이루어진 M2트랜지스터와, 상기 SIn단자에 접속된 게이트전극과 두 번째 클럭신호를 인가받는 S2o단자에 연결된 소스전극으로 이루어진 M4트랜지스터, 첫 번째 클럭신호를 인가받는 S1o단자에 접속된 게이트와 외부전압 Vcc와 연결된 소스전극과 상기 M2트랜지스터의 소스전극에 연결된 드레인전극으로 이루어진 M1트랜지스터와 그리고, 상기 M1의 드레인전극과 상기 M2의 소스전극 사이의 접점 a2에 게이트전극이 접속된 M3, M5, M7의 세 개의 트랜지스터와, 상기 M4의 드레인전극에 접속된 게이트전극와 세 번째 클럭신호 S3o신호에 소스전극이 연결된 구조로 이루어진 M6트랜지스터와, 상기 SIn 단자에 접속된 게이트와 상기 Vss1에 연결된 소스전극으로 이루어진 M11트랜지스터와, 상기 S1o의 2배의 주기를 갖는 네 번째 클럭신호 S4가 접속된 게이트와 인접한 열에 위치한 구동회로의 출력에 연결된 소스전극으로 이루어진 M9트랜지스터와, 상기 M9의 드레인전극에 연결된 게이트전극과 상기 M11트랜지스터의 드레인전극에 연결된 소스전극으로 이루어진 M10트랜지스터와, 상기 M10의 소스전극과 상기 M11의 드레인전극 사이의 접점 d2에 연결된 게이트전극과 상기 M7의 소스전극과 상기 M6의 드레인전극 사이의 접점에 연결된 드레인전극이 상기 M7의 드레인전극과 제2공통전압 Vss에 공통으로 접속된 M8트랜지스터가 설치된 홀수번째 스테이지와; 상기 구동회로의 출력에 연결되어 쉬프트입력신호를 인가받는 SIn+1단자에 접속된 게이트전극과 제1공통전압 Vss1에 연결된 드레인전극으로 이루어진 M2트랜지스터와, 상기 SIn+1단자에 접속된 게이트전극과 두 번째 클럭신호를 인가받는 S2e단자에 연결된 소스전극으로 이루어진 M4트랜지스터, 첫 번째 클럭신호를 인가받는 S1e단자에 접속된 게이트와 외부전압 Vcc와 연결된 소스전극과 상기 M2트랜지스터의 소스전극에 연결된 드레인전극으로 이루어진 M1트랜지스터와 그리고, 상기 M1의 드레인전극과 상기 M2의 소스전극 사이의 접점 a3에 게이트전극이 접속된 M3, M5, M7의 세 개의 트랜지스터와, 상기 M4의 드레인전극에 접속된 게이트전극와 세 번째 클럭신호 S3e신호에 소스전극이 연결된 구조로 이루어진 M6트랜지스터와, 상기 SIn+1 단자에 접속된 게이트와 상기 Vss1에 연결된 소스전극으로 이루어진 M11트랜지스터와, 상기 S1e의 2배의 주기를 갖는 네 번째 클럭신호 S4가 접속된 게이트와 인접한 열에 위치한 구동회로의 출력에 연결된 소스전극으로 이루어진 M9트랜지스터와, 상기 M9의 드레인전극에 연결된 게이트전극과 상기 M11트랜지스터의 드레인전극에 연결된 소스전극으로 이루어진 M10트랜지스터와, 상기 M10의 소스전극과 상기 M11의 드레인전극 사이의 접점 d3에 연결된 게이트전극과 상기 M7의 소스전극과 상기 M6의 드레인전극 사이의 접점에 연결된 드레인전극이 상기 M7의 드레인전극과 제2공통전압 Vss에 공통으로 접속된 M8트랜지스터가 설치된 짝수번째 스테이지가 여러 개 직렬로 연결된 구조로 되어 있다.

상기 주사선선택구동회로의 동작은, 상기 액정표시장치에 가해지는 수평주사기간의 2배 주기를 갖고 액정표시장치에서 홀수번째의 열에 위치한 주사선에 출력신호를 인가하는 홀수스테이지의 클럭단자로 보내지는 세 개의 클럭신호 S1o, S2o, S3o와 상기 액정표시장치의 짝수번째의 열에 위치한 주사선에 출력신호를 인가하는 짝수스테이지의 클럭단자로 보내지는 세 개의 클럭신호 S1e, S2e, S3e 그리고, 수평주사기간과 동일한 주기를 갖는 클럭신호 S4신호가 인가됨으로써 이루어진다. 상기 홀수스테이지는 상기 S1o, S2o, S3o과 입력단자 SIn에 인가되는 쉬프트신호에 의해 출력되는 Ro을 상기 액정패널의 홀수번째 열에 위치한 주사선에 차례로 인가하고, 짝수스테이지는 상기 S1e, S2e, S3e와 입력단자 SIn+1에 인가되는 쉬프트신호에 의해 출력되는 Re를 상기 액정패널의 짝수번째 열에 위치한 주사선에 차례로 인가한다. 또한, n번째 열의 출력선 Rn은 상기 주사선에 인가되면서, 동시에 인접한 n+1번째 열의 상기 주사선에 상기 출력신호를 인가하는 상기 스테이지의 상기 입력단자 SIn+1에 쉬프트신호로서 인가된다. 그러나, 첫 번째 열에 위치한 주사선으로 출력신호를 인가하는 상기 구동회로의 입력단자에는 따로 쉬프트클럭신호를 인가한다.

상기 주사선선택구동회로의 동작을 도2의 회로도와 도3의 파형도를 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첫 번째 스테이지의 입력단자에 SIn을 하이(high)로 인가하여 M2와 M4를 도통시킨다.(t2) 그러나, 이 때에는 S1o와 S2o가 하이(high)로 인가되지 않았으므로, 상기 M2와 M4의 소스와 드레인에는 전압이 인가되지 않으므로, M3와 M5 그리고, M7은 도통되지 않는다. 또한, 상기 M4가 도통되지 않으므로, M6도 도통되지 않는다.

상기 SIn이 하이(high)로 된 후, 수평주사주기에 의하여 S1o가 상기 첫 번째 열의 스테이지에 인가되어 M1을 도통시킨다.(t3) 이 때, M1과 M2 사이의 접점 a1과 연결된 M3, M5, M7이 모두 도통된다. 그러나, M5는 M4가 도통되지 않은 상태이므로 전압이 인가되지 않고, M7은 M6이 도통되지 않은 상태이므로 전압이 인가되지 않는다.

상기 S1o가 로우(low)로 떨어지기 전에 S2o가 하이(high)로 인가되어 M4와 M5 사이의 접점 b1을 통해 M6를 도통시킨다.(t4) 이 때, M5를 통해 인가된 S2o전압이 상기 SIn에 의해 도통된 M11을 통해 M8을 도통시킨다.

상기 S1o가 로(low)로 떨어지면 상기 M1이 단절되고, a1에 게이트가 연결되어 있는 M5와 M7가 단절된다.(t5)

상기 S2o가 하이(high)로 유지된 상태에서 상기 S1o가 로(low)로 떨어진 후, 약간의 시간차를 두고 S3o가 하이(high)로 인가된다.(t6) 그러면, 이 때, 상기 S2o에 의해 도통된 M6을 통해 S3o가 Rn단자를 통해 주사선으로 인가된다. 동시에 상기 S3o는 인접한 다음 스테이지의 쉬프트신호로서 상기 다음 스테이지의 M2 트랜지스터의 게이트에 인가된다.

상기 다음 스테이지의 S1e가 하이(high)로 되면, 상기 SIn이 로(low)로 떨어지게 된다. 이 때, M2와 M4 그리고, M11이 단절된다.(t7) 그리고, 다음 스테이지가 상술한 전단계 스테이지의 동작을 반복한다.

액정표시장치에 있어서 최근의 기술동향을 보면, 과거에는 액정패널과 주변의 구동회로를 별개로 제조하여 리드선이나 필름으로 접착시켜 패키지화하는 방식이 주류를 이루었으나, 미세가공기술이 발전할수록 제품의 제조단가를 낮추기 위해 액정패널 위에 주변의 구동회로를 직접 실장시키는 기술이 연구되고 있다. 그런데, 상기 종래의 주사선선택구동회로는 액정패널 위에 직접 실장시키기에는 구조가 복잡하고 외부와 연결되는 리드선이 많아 제조가 힘들고 수율도 떨어진다.

또, 클럭신호가 표시장치의 수평주기의 하이(high)시간보다 조금 늦은 시간차를 두고 하이(high)로 변환되는데, 이것은 상기 주사선선택구동회로에서 사용되는 트랜지스터를 동작속도가 다소 느린 a-Si을 사용하기 때문에 a-Si이 충분히 반응할 시간을 확보하기 위해 설정한 한계이다. 즉, 회로기판의 반도체에 따라 상기 주기와 시간차를 적절히 조절하여 신호를 인가하는 것이 종래 발명의 중요한 요소인데, 바로 이런 점으로 인해 상기 종래의 주사선선택구동회로는 동작의 정확한 제어가 힘들다는 단점이 부각된다. 특히, 동작속도가 a-Si보다 빠른 폴리 실리콘(poly-Si)으로 상기 주사선선택구동회로를 제조하면, 정확한 동작을 기대하기 어렵다.

그리고, 종래의 주사선선택구동회로에서 인가되는 동작파형의 특징은 순차적으로 인가되는 클럭신호 S1과 S2, S3의 하이(high)영역이 서로 조금씩 겹치도록 되어 있다는 점이다. 이것은 상기 S3 신호의 하이(high)시간이 구동신호와 쉬프트신호에 상당한 영향을 미치기 때문인데, 이로 인해 각 스테이지에서 거의 모든 TFT가 동시에 도통(on)되는 시간이 존재하여 상기 주사선선택구동회로에 형성된 TFT에 상당한 부하가 걸리게 된다.

도1은 일반적인 액정표시장치에서 액정패널과 주사선구동회로 및 신호선구동회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도2는 종래의 주사선선택구동회로를 나타낸 회로도이다.

도3은 종래의 주사선선택구동회로의 동작을 나타낸 파형도이다.

도4는 본 발명의 주사선선택구동회로에서 단위 스테이지를 나타낸 회로도이다.

도5는 본 발명의 주사선선택구동회로의 각 스테이지가 직렬로 연결된 구조를 나타낸 도면이다.

도6은 본 발명의 주사선선택구동회로의 동작을 나타낸 파형도이다.

도7은 본 발명의 주사선선택구동회로에서 단위 스테이지를 나타낸 또다른 회로도이다.

도8은 본 실시예2의 주사선선택구동회로의 각 스테이지가 직렬로 연결된 구조를 나타낸 도면이다.

도9는 주사선선택구동회로를 복수개 설치하고 출력단자에 스위치소자를 연결한 액정패널을 나타낸 도면이다.

도10은 각 스테이지에 스위치소자를 내장한 주사선선택구동회로를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*

10 : 주사선11 : 신호선

12 : 박막트랜지스터13 : 화소

14 : 신호선구동회로15 : 주사선선택구동회로

20 : 종래발명의 제1스테이지21 : 종래발명의 제2스테이지

30 : 본 발명의 제1스테이지31 : 본 발명의 제2스테이지

32 : 본 발명의 제3스테이지33 : 본 발명의 제4스테이지

34 : 본 발명의 n-1번째 스테이지35 : 본 발명의 n번째 스테이지

100 : 표시부(TFT어레이) 110 : 주사선선택구동회로(구동부)

120 : 박막트랜지스터(스위치소자)

S1o, S2o, S3o : 홀수번째 스테이지에 인가되는 클럭신호

S1e, S2e, S3e : 짝수번째 스테이지에 인가되는 클럭신호

SIo : 홀수번째 스테이지에 인가되는 입력신호

SIe : 짝수번째 스테이지에 인가되는 입력신호

M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11, ME1, ME2 : 박막트랜지스터

본 발명에 따르면, 내부 구조가 간단하고, 외부와 연결되는 리드선 수가 종래보다 적으며, 인가되는 클럭신호의하이(high)영역이 서로 겹치지 않아 TFT에 걸리는 부하가 종래보다 적은 주사선선택구동회로를 설계할 수 있어 상기 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 주사선선택구동회로를 액정패널에 실장시킬 수 있다는 것이다. 또, 본 발명의 신호파형은 신호에 하이(high)를 인가하는 시간을 제어할 필요가 없으므로, 폴리 실리콘(poly-Si)으로도 제조될 수 있어 보다 빠른 회로를 만들 수도 있다.

(실시예1)

본 발명의 주사선선택구동회로는 도4와 같이 쉬프트신호를 입력받는 D단자와, set신호를 입력받는 Cu단자 및 reset신호를 입력받는 Cd단자와, 상기 Cu단자에 연결된 게이트와 상기 D단자에 연결된 소스로 이루어진 M1트랜지스터와, 상기 M1트랜지스터의 드레인에 연결된 소스와 상기 Cd단자에 연결된 게이트와 공통전압 Vss에 연결된 드레인으로 이루어진 M2트랜지스터와, 상기 Cd단자에 연결된 게이트와 외부전압 Vcc와 연결된 소스로 이루어진 M3트랜지스터와, 상기 Cu단자에 연결된 게이트와 상기 M3트랜지스터의 드레인에 연결된 소스와 공통전압 Vss에 연결된 드레인으로 이루어진 M4트랜지스터와, 상기 M1의 드레인과 상기 M2의 소스 사이의 접점 a에 연결된 게이트와 상기 외부전압 Vcc에 연결된 소스로 이루어진 M5트랜지스터와, 상기 M3트랜지스터의 소스와 상기 M4트랜지스터의 드레인 사이의 접점 b에 연결된 게이트와 상기 M5트랜지스터의 드레인에 연결된 소스와 상기 공통전압 Vss에 연결된 드레인으로 이루어진 M6트랜지스터와, 상기 a와 상기 M5트랜지스터의 게이트 사이의 접점 c에 한쪽 전극이 연결되고 다른쪽 전극은 상기 공통전압 Vss에 연결된 제1캐패시터 Ch와, 상기 b와 상기 M6트랜지스터의 게이트 사이의 접점 d에 한쪽 전극이 연결되고 다른쪽 전극은 상기 공통전압 Vss에 연결된 제2캐패시터 Cs와, 상기 M5트랜지스터의 드레인과 상기 M6트랜지스터의 소스 사이의 접점 e에서 출력단자 R이 연장된 각각의 스테이지 여러 개가 직렬로 연결되어 상기 출력단자 R이 인접하여 직렬로 연결된 다음 번째 스테이지의 D단자에 접속된 구조를 하나 이상 포함하여 구성된다.

본 발명의 주사선선택구동회로를 보면, 상당부분이 트랜지스터로 이루어진 것을 알 수 있다. 그런데, 사실 액정패널은 TFT어레이로 이루어져 있다. 그러므로, 상기 주사선선택구동회로는 액정패널에 TFT어레이를 형성시킬 때, 같이 제조되어질 수 있는 것이다.

본 발명의 주사선선택구동회로를 동작시키기 위하여 인가하는 클럭신호로는 도5와 같다. 홀수열의 주사선에 출력단자 R이 연결된 구동회로는 set신호를 CK1클럭단자에서 입력받고, reset신호를 CK2클럭단자에서 입력받으며, 짝수열의 주사선에 출력단자 R이 연결된 상기 구동회로는 set신호를 CK3클럭단자에서 입력받고, reset신호를 CK4클럭단자에서 입력받는다. 또, 첫 번째 열에 위치한 주사선에 출력신호를 인가하는 구동회로의 쉬프트단자에는 시작파형(start pulse) CKs를 인가하여 상기 주사선선택구동회로를 작동시킨다.

상기 CK1, CK2, CK3 와 CK4의 주기는 도6에서와 같다. 상기 CK1가 하이(high)에서 로(low)로 떨어진 후, 다음 주기의 하이(high)가 인가되기 전에 상기 CK2에 하이(high)가 인가되었다가 로(low)로 떨어진다. 그리고, 상기 CK1이 로(low)로 떨어진 후, 상기 CK2에 하이(high)가 인가되기 전에 상기 CK3에 하이(high)가 인가되었다가 로(low)로 떨어진다. 또, 상기 CK3가 하이(high)에서 로(low)로 떨어진 후, 다음 주기의 하이(high)가 인가되기 전에 상기 CK4에 하이(high)가 인가되었다가 로(low)로 떨어진다. 상기 CK1, CK2, CK3, 및 상기 CK4는 모두 동일한 주기로 하이(high)와 로(low)가 인가된다.

상기 본 발명의 주사선선택구동회로의 동작을 도5와 도6을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다. 첫 번째 스테이지에 하이(high)영역의 CKs가 쉬프트단자에 인가되는 동안, CK1이 하이(high)로 되어 M1트랜지스터와 M4트랜지스터가 동시에 도통된다. 이 때는 M2가 도통되지 않았으므로 상기 CKs의 전압이 M1트랜지스터의 소스와 드레인을 통하여 a점을 지나 M5의 게이트에 인가되면서 M5트랜지스터를 도통시킨다. 동시에 a와 M5트랜지스터의 게이트 사이의 캐패시터 CHo에 충전된다. 또, M6가 도통되지 않았으므로, 상기 도통된 M5트랜지스터를 통하여 외부전압 Vcc가 Ro단자로 인가된다.

상기 CK1이 로(low)로 떨어지면, M1트랜지스터가 단절되어 캐패시터 CH에 전압이 공급되지 않으므로 상기 CH는 방전을 하게되나, 상기 M1트랜지스터와 M2트랜지스터는 단절되어 있으므로, 상기 M5트랜지스터의 게이트로 전압을 인가한다. 그러므로, M5는 상기 CK1이 로(low)로 떨어지더라도 도통된 상태를 유지하여 Ro단자에는 지속적으로 하이(high)신호가 출력된다.

상기 CK2가 하이(high)로 인가되기 전에 CK3가 하이(high)로 인가된다. 이 때, 첫 번째 스테이지의 출력단자 Ro에는 하이(high)신호가 유지되고 있으므로, 상기 하이(high)신호가 상기 두 번째 스테이지의 De단자에 인가된다. 즉, 상기 CK3에 의해 도통된 M1트랜지스터의 소스에 상기 Ro의 하이(high)신호가 인가되므로, 상기 두 번째 스테이지에 설치된 M5트랜지스터를 도통시킴으로써 상기 두 번째 스테이지의 Re단자에 하이(high)신호가 인가된다. 다시말해, 상기 첫 번째 스테이지의 출력단자 Ro의 하이(high)신호가 CK3가 하이(high)로 된 시간동안에는 두 번째 스테이지의 De에 인가되는 쉬프트신호로서 동작한다. 그리고, 두 번째 스테이지의 출력단자 Re의 하이(high)신호가 다음 주기의 CK1의 하이(high)시간에는 세 번째 스테이지의 Do에 인가되는 쉬프트신호로서 동작한다.

상기 CK3가 로(low)로 떨어지면, 상기 첫 번째 스테이지와 같이 캐패시터 CH에 충전되었던 쉬프트신호가 M5의 게이트를 도통시키므로, 두 번째 스테이지의 출력단자Re에는 지속적으로 하이(high)가 인가된다.

상기 CK3가 로(low)로 떨어진 후, 상기 CK2가 하이(high)로 인가된다. 이 때, 상기 첫 번째 스테이지의 M2트랜지스터와 상기 M3트랜지스터가 도통된다. 그래서, 상기 캐패시터 CH에서 방전되던 전압이 M2트랜지스터로 흘러 상기 M5트랜지스터의 게이트에 전압이 인가되지 않아 상기 M5트랜지스터는 단절된다. 동시에 M3트랜지스터를 통해 외부전압이 M6트랜지스터와 캐패시터 CS에 인가되므로, M6트랜지스터는 도통되어 상기 출력단자 Ro에 공통전압 Vss가 인가되므로 Ro은 로(low)신호를 출력한다.

상기 CK2가 로(low)로 떨어지게 되더라도 M2트랜지스터와 M3트랜지스터가 모두 단절되므로, 상기 CS에 충전되었던 전압이 M6트랜지스터의 게이트에 인가되므로, M6는 도통된 상태를 유지한다. 즉, 출력단자 Ro에는 지속적으로 로(low)신호가 출력된다.

CK4에 하이(high)가 인가되기 전에 CK1에 다음 주기의 하이(high)가 인가된다. 이 때, 두 번째 스테이지의 출력단자 Re에는 하이(high)신호가 유지되고 있으므로, 상기 Re의 하이(high)신호가 세 번째 스테이지의 Do단자에 인가된다. 그래서, 상기 CK1의 하이(high)신호에 의해 도통된 상기 세 번째 스테이지의 M1트랜지스터를 통과한 상기 Do단자의 하이(high)신호가 상기 세 번째 스테이지의 M5트랜지스터를 도통시킴으로써 상기 세 번째 스테이지의 Ro단자에 하이(high)신호가 인가된다. 즉, 상기 두 번째 스테이지의 출력단자 R의 하이(high)신호가 CK1이 하이(high)로 된 시간동안에는 세 번째 스테이지의 쉬프트신호로서 동작한다는 것이다. 마찬가지로 세 번째 스테이지의 출력단자 Ro의 하이(high)신호는 CK3의 다음 주기의 하이(high)시간에는 네 번째 스테이지의 쉬프트신호로서 동작한다. 상기 CK1의 두 번째 하이(high)주기부터는 첫 번째 스테이지와 세 번째 스테이지가 동일하게 작동하고, CK1과 CK2의 하이(high)가 진행될수록 홀수스테이지가 작동한다.

상기 CK1에 두 번째로 하이(high)에서 로(low)로 떨어지는 신호가 인가되면, CK4에 하이(high)가 인가된다. 이 때, 상기 두 번째 스테이지의 M2트랜지스터와 M3트랜지스터가 도통된다. 그래서, 상기 캐패시터 CH에서 방전되던 전압이 M2트랜지스터로 흘러 상기 M5트랜지스터의 게이트에 전압이 인가되지 않아 상기 M5트랜지스터는 단절된다. 동시에 M3트랜지스터를 통해 외부전압이 M6트랜지스터와 캐패시터 Cs에 인가되므로, M6트랜지스터는 도통되어 상기 출력단자 Re에 공통전압 Vss가 인가되므로, Re는 로(low)신호를 출력한다.

상기 CK4가 로(low)로 떨어지게 되더라도 M2 트랜지스터와 M3트랜지스터가 모두 단절되어 상기 Cs에 충전되었던 전압이 M6트랜지스터의 게이트에 인가되므로, M6는 도통된 상태를 유지한다. 즉, 출력단자 Re에는 지속적으로 로(low)신호가 출력되는 것이다.

본 발명의 주사선선택구동회로는 종래의 주사선선택구동회로에 비해 적은 수의 트랜지스터로 꾸며질 수 있다. 그러므로, 액정패널의 TFT어레이를 형성하는 것과 동시에 주사선선택구동회로가 만들기가 쉽다. 즉, 종래보다 쉽게 주사선선택구동회로가 액정패널에 일체화될 수 있다는 것이다.

(실시예2)

본 발명의 주사선선택구동회로를 도5에서 나타낸 회로에 덧붙여 도7에서 보는 것처럼 설계할 수도 있다. 즉, 상기 본 발명의 실시예1에 덧붙여 M1트랜지스터의 드레인과 M2트랜지스터의 소스 사이의 접점 a를 M5트랜지스터의 게이트와 공유하도록 상기 M5트랜지스터와 병렬로 연결된 게이트와 외부전압 Vcc에 연결된 소스로 이루어진 M7트랜지스터와, 상기 M3트랜지스터의 드레인과 M4트랜지스터의 소스 사이의 접점 b를 M6의 게이트와 공유하도록 상기 M6트랜지스터와 병렬로 연결된 게이트와 공통전압 Vss에 연결된 소스와 상기 M7트랜지스터의 드레인과 연결된 소스로 이루어진 M8트랜지스터와, 상기 M8트랜지스터의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 f에 한쪽 전극이 연결되고, 상기 공통전압 Vss에 다른쪽 전극이 연결된 제3캐패시터 Cs'으로 이루어고, 상기 M7트랜지스터의 드레인과 상기 M8트랜지스터의 소스 사이의 접점 g에 쉬프트신호가 출력되는 RC단자로 구성되도록 할 수도 있다는 것이다.

상기 실시예2에서 제조된 주사선선택구동회로의 구성은 실시예1에서 제조된 주사선선택구동회로와 비슷하다. 그러므로, 액정패널에 TFT어레이와 일체로 형성될 수 있다. 다만, 상기 실시예2의 주사선선택구동회로는 액정패널의 주사선이 R단자에 연결되어 있고, 인접한 상기 주사선선택구동회로의 쉬프트단자 D는 상기 RC단자에 연결되어 있는 것이 다르다. 도8은 실시예2에서의 주사선선택구동회로의 전체 구성도를 나타낸 도면이다.

또한, 상기 실시예2에서 제조된 주사선선택구동회로의 동작은 상기 실시예1에서 제조된 주사선선택구동회로의 동작과 유사하다. 다만, 상기 M5트랜지스터와 상기 M7트랜지스터가 동일한 시간에 도통(on)되고 단절(off)되며, 상기 M6트랜지스터와 상기 M8트랜지스터가 동일한 시간에 도통되고 단절된다. 그래서, 상기 R과 상기 RC의 신호파형은 사실상 동일하다.

실시예1과 마찬가지로 본 실시예2의 주사선선택구동회로도 종래 발명에 비해 적은 수의 트랜지스터로 꾸며질 수 있다. 즉, 액정패널의 TFT어레이를 형성하는 것과 동시에 주사선선택구동회로가 만들어질 수 있다는 것이다. 다시 말해, 종래보다 쉽게 주사선선택구동회로가 액정패널에 일체화될 수 있다는 것이다.

(실시예3)

상기 실시예1과 실시예2에서의 회로는 액정패널에 동시에 형성되므로, 회로의 일부분에 불량이 발생하면, 액정패널 전체를 사용하지 못하게 되는 불상사가 발생할 수도 있다. 그래서, 본 실시예3은 출력단자와 주사선 사이에 형성된 스위치소자의 한쪽 전극이 스위치단자에 공통적으로 연결된 주사선선택구동회로를 액정패널에 복수개 설치하여 이상이 발생한 주사선선택구동회로의 스위치소자를 단절(off)시켜 작동불능시키고, 정상작동하는 주사선선택구동회로의 스위치소자를 도통(on)시킴으로써 액정패널을 작동시킬수 있도록 한다.

도9를 참조로 본 발명의 실시예3을 설명하겠다. 실시예1과 실시예2에서와 마찬가지로 액정패널의 박막트랜지스터를 형성할 때, 주사선선택구동회로의 박막트랜지스터를 동시에 형성한다. 다만, 본 실시예3에서는 TFT어레이의 양쪽에 하나씩 두 개의 주사선선택구동회로를 형성한다. 이 개수는 필요에 따라 더 형성시킬 수도 있다. 또, 상기 주사선선택구동회로의 각 출력단자 R에 스위치소자로서의 박막트랜지스터(120)를 형성하고, 상기 스위치소자로서 사용되는 박막트랜지스터의 게이트에 공통적으로 접속된 스위치단자 ENR, ENL를 만든다.

이 때, 상기 주사선선택구동회로는 액정패널의 주사선에 출력신호를 인가할 수 있는 회로로 구성되되, 상기 주사선의 양 끝단에 각각 형성된다. 즉, 동일한 주사선에 두 개의 구동부가 연결되도록 한다는 것이다. 그래서, 제조공정 중에 상기 두 개의 구동부 중, 어느 하나의 구동부에 불량이 발생하면, 상기 불량이 발생한 구동부의 스위치단자에 로(low)신호를 인가하여 불량구동부의 출력단자에 연결된 스위치소자를 단절(off)시키고, 정상적인 동작을 하는 구동부의 스위치단자에 하이(high)신호를 인가하여 정상구동부의 출력단자에 연결된 스위치소자를 도통(on)시킨다.

확률적으로 살펴볼 때, 하나의 구동부에 불량이 발생하는 것보다 두 개의 구동부에서 동시에 불량이 발생하는 확률은 매우 낮으므로, 상술한 본 발명의 액정표시장치는 액정패널의 제조공정에서 구동부에 이상이 발생하더라도 사용에는 아무런 문제가 없다. 따라서, 전체적인 수율을 떨어뜨리지 않고 주사선선택구동회로와 패널이 일체화된 액정표시장치의 제조가 가능해진다.

본 발명에서 상기 구동부는 출력단자가 주사선에 연결된다면, 종래의 어떤 회로에도 적용시킬 수가 있다. 그리고, 제조공정 중에 상기 각각의 구동부를 테스트하여 이상이 발생한 구동부를 패널의 완성단계에서 레이저(Laser) 등을 이용하여 제거해도 된다.

(실시예4)

실시예3에서는 출력단자에 직접 스위치소자를 연결하였으나, 구동부의 내부에 스위치소자를 내장시킬 수도 있다. 도10을 참조로 본 발명의 실시예4를 설명하겠다.

본 실시예4는 소정의 주기로 set신호를 인가받는 CK단자 및 reset 신호를 인가받는 CR단자와, 상기 CK단자와 CR단자에 인가되는 신호에 따라 액정패널의 주사선에 구동신호를 인가하는 출력단자 R과, 쉬프트신호를 인가받는 쉬프트입력단자 D가 있고, 상기 출력단자 R에 스위칭하는 수단 ME1 및 ME2를 포함하여 하나의 스테이지로 구성된 구동회로가 하나 이상 직렬로 연결되어 형성된 구조가 하나의 구동부를 이루고 있다. 그리고, 상기 ME1과 ME2는 스위칭신호를 입력받는 스위치단자 EN에 연결되어 있다. 상기 스위칭하는 수단으로 박막트랜지스터를 사용하면, 액정패널과 일체화시키기 쉽다.

본 발명이 실시예3과 다른 점은 실시예3에서는 출력되는 구동신호를 주사선에 전달하는 것을 제어하는 데 반해, 상기 실시예2에서는 ME1과 ME2가 구동신호의 발생을 제어한다는 것이다. 즉, ME1과 ME2의 스위치단자 EN에 하이(high)신호를 인가함으로써 상기 구동부에서 구동신호가 발생하지 않도록 할 수 있다는 것이다.

실시예3는 박막트랜지스터(120)에 의한 구동신호의 감쇄가 발생하므로, 구동부의 구동능력을 크게 해 주어야 한다.

그래서, 구동부와 액정패널을 일체화시켜 제조하는 공정에서 상기 구동부의 일부분에 불량이 발생하면, 상기 불량이 발생한 구동부의 스위치단자(EN)에 하이(high)신호를 인가하여 스위치소자(ME1, ME2)를 도통(on)시킴으로써 상기 출력단자에 오픈상태(high임피던스 상태)로 만들 수 있다. 따라서 실시예3에서 발생하는 구동부의 구동능력을 크게 해 주어야 하는 문제점을 극복할 수 있다.

본 실시예4에서도 상기 실시예3과 마찬가지로 제조공정 중에 상기 각각의 주사선선택구동회로를 테스트하여 이상이 발생한 주사선선택구동회로의 부분을 패널의 완성단계에서 레이저(Laser) 등을 이용하여 제거해도 된다.

본 발명의 주사선선택구동회로는 종래에 비해 단위 스테이지 당 사용된 트랜지스터의 개수가 적어 구조가 간단하다. 뿐만아니라 주사선에 인가할 출력신호를 형성하기 위하여 외부로부터 인가받는 외부클럭신호와 외부전압을 위한 리드선의 개수가 적어 액정패널과의 연결이 단순해져 상기 본 발명의 주사선선택구동회로를 사용하면, 액정표시장치를 종래보다 간단히 제조할 수 있다. 그러므로, 제조수율이 높아지고 제조단가가 낮아지게 된다.

또한, 각 클럭단자에 인가되는 하이(high)신호의 시간차를 고려할 필요가 없어 종래보다 쉽게 제어할 수 있다는 장점도 있다. 상기 본 발명의 주사선선택구동회로를 제어하는 데 있어서, 클럭신호 CK1, CK2, CK3 및 CK4의 주기를 조절함으로써 액정패널의 주사선에 인가하는 출력신호 R의 하이(high)시간이 조절된다.

그리고, 상기 본 발명의 주사선선택구동회로에서 사용되는 TFT의 재료로는 a-Si 및 poly-Si 둘다 사용될 수 있어 액정패널의 TFT어레이를 제조하는 공정에서 동시에 제조될 수 있으므로, 패키지화하는 비용이 절감된다. 게다가 액정패널 위에 주사선선택구동회로를 동시에 실장시킬 수 있으므로, 구조가 상당히 간단해진다.

그리고, 확률적으로 미루어 볼 때, 하나의 주사선선택구동회로보다는 두 개의 주사선선택구동회로에서 모두 불량이 발생하는 확률이 더 적다. 그런데, 액정패널은 내장된 주사선선택구동회로가 하나만 양호해도 정상적으로 작동된다. 그러므로, 본 발명에서 실시예3과 실시예4에 나타낸 액정패널은 어떤 주사선선택구동회로를 일체화시키더라도 패널 전체의 제조수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 기판 위에 복수개의 주사선이 열(列:row)로, 복수개의 신호선이 행(行:column)으로 서로 교차하여 형성되고, 상기 주사선과 상기 신호선 각각의 교차부에 박막트랜지스터와 화소가 설치된 TFT어레이와;

   소정의 주기로 set신호를 인가받는 단자1 및 reset 신호를 인가받는 단자2와,

   상기 단자1과 단자2에 인가되는 신호에 따라 구동신호 R을 n번째 열의 주사선에 인가하는 Rn단자와,

   n-1번째 열의 주사선에 상기 구동신호 R을 인가하는 Rn-1단자로부터 쉬프트신호를 인가받는 Dn단자와,

   상기 Rn단자와 직렬로 연결된 n+1번째 열의 Dn+1단자 사이의 접점에 상기 주사선이 연결된 구조를 포함하는 주사선구동회로가 일체로 형성되어 있는 액정패널.
2. 1항에 있어서, 상기 주사선구동회로는

   쉬프트펄스를 입력받는 입력단자 D와;

   게이트에 단자1이 접속되고, 소스에 상기 입력단자 D와 연결된 M1트랜지스터와;

   게이트에 단자2가 접속되고, 소스가 상기 M1의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M2트랜지스터와;

   게이트에 상기 단자2가 접속되고, 소스가 외부전압 Vcc와 연결된 M3트랜지스터와;

   게이트에 상기 단자1이 접속되고, 소스가 상기 M3의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M4트랜지스터와;

   게이트에 상기 M1의 드레인과 M2의 소스 사이의 접점 a와 연결되고, 소스가 상기 외부전압 Vcc와 연결된 M5트랜지스터와;

   게이트에 상기 M3의 드레인과 상기 M4의 소스 사이의 접점 b와 연결되고, 소스가 상기 M5의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M6트랜지스터와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M5의 게이트와 상기 접점 a 사이의 접점 c와 연결된 캐패시터 Ch와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M6의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결된 캐패시터 Cs로 구성되고;

   상기 M5의 드레인과 상기 M6의 소스 사이의 접점에 출력단자 R을 연장한 구조로 된 주사선선택구동회로인 것을 특징으로 하는 액정패널.
3. 2항에 있어서,

   게이트에 상기 M1의 드레인과 M2의 소스 사이의 접점 a와 연결되고, 소스가 상기 외부전압 Vcc와 연결되어 M5트랜지스터와 병렬로 연결된 M7트랜지스터와;

   게이트에 상기 M3의 드레인과 상기 M4의 소스 사이의 접점 b와 연결되고, 소스가 상기 M5의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결되어 M6트랜지스터와 병렬로 연결된 M8트랜지스터와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M6의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결된 캐패시터 Cs과;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M8의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결되어 상기 Cs과 병렬로 연결된 캐패시터 Cs'으로 구성되고;

   상기 M5의 드레인과 상기 M6의 소스 사이의 접점에서 연장된 출력단자 R과;

   상기 M7의 드레인과 상기 M8의 소스 사이의 접점에서 쉬프트펄스단자 RC가 연장된 구조를 포함하는 주사선선택구동회로인 것을 특징으로 하는 액정패널.
4. 2항 또는, 3항에 있어서 상기 Vss가 접지된 주사선선택구동회로인 것을 특징으로 하는 액정패널.
5. 제1항에 있어서, 상기 구동회로는

   쉬프트펄스를 입력받는 입력단자 D와;

   게이트에 단자1이 접속되고, 소스에 상기 입력단자 D와 연결된 M1트랜지스터와;

   게이트에 단자2가 접속되고, 소스가 상기 M1의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M2트랜지스터와;

   게이트에 상기 단자2가 접속되고, 소스가 외부전압 Vcc와 연결된 M3트랜지스터와;

   게이트에 상기 단자1이 접속되고, 소스가 상기 M3의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M4트랜지스터와;

   게이트에 상기 M1의 드레인과 M2의 소스 사이의 접점 a와 연결되고, 소스가 상기 외부전압 Vcc와 연결된 M5트랜지스터와;

   게이트에 상기 M3의 드레인과 상기 M4의 소스 사이의 접점 b와 연결되고, 소스가 상기 M5의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결된 M6트랜지스터와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M5의 게이트와 상기 접점 a 사이의 접점 c와 연결된 캐패시터 Ch와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M6의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결된 캐패시터 Cs로 구성되고;

   상기 M5의 드레인과 상기 M6의 소스 사이의 접점에 출력단자 R을 연장한 구조로 된 것을 특징으로 하는 액정패널.
6. 5항에 있어서, 상기 주사선구동회로는

   게이트에 상기 M1의 드레인과 M2의 소스 사이의 접점 a와 연결되고, 소스가 상기 외부전압 Vcc와 연결되어 M5트랜지스터와 병렬로 연결된 M7트랜지스터와;

   게이트에 상기 M3의 드레인과 상기 M4의 소스 사이의 접점 b와 연결되고, 소스가 상기 M5의 드레인과 연결되고, 드레인이 공통전압 Vss와 연결되어 M6트랜지스터와 병렬로 연결된 M8트랜지스터와;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M6의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결된 캐패시터 Cs과;

   한쪽 전극이 상기 공통전압 Vss와 연결되고, 다른 쪽 전극이 상기 M8의 게이트와 상기 접점 b 사이의 접점 d와 연결되어 상기 Cs과 병렬로 연결된 캐패시터 Cs'으로 구성되고;

   상기 M5의 드레인과 상기 M6의 소스 사이의 접점에서 연장된 출력단자 R과;

   상기 M7의 드레인과 상기 M8의 소스 사이의 접점에서 쉬프트펄스단자 RC가 연장된 구조를 포함하는 것을 특징으로하는 액정패널.
7. 5항 또는, 6항에 있어서 상기 Vss가 접지된 구동회로인 것을 특징으로 하는 액정패널.

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