KR100274548B1

KR100274548B1 - 표시 장치 및 그의 방법

Info

Publication number: KR100274548B1
Application number: KR1019980036227A
Authority: KR
Inventors: 정병후
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000018581A

Abstract

다수의 게이트선, 다수의 데이터선, 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시장치 패널에서, 다수의 데이터선을 n개의 블록으로 나누어 순차적 화상 신호를 인가한다. 이 때, n번째 블록에 있는 데이터선에 화상 신호를 인가하고, 이와 동시에 n+j번째 블록에 있는 데이터선에 예비 충전 신호를 인가한다.

Description

표시 장치 및 그의 방법

이 발명은 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor liquid crystal display; 이하 'TFT-LCD'라 함) 및 그의 방법에 관한 것이다.

TFT-LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다. TFT-LCD는 최근 들어 저 소비전력, 박형, 고해상도 등의 이유로 기존에 널리 사용되는 음극선관(cathode ray tube; CRT)을 대체하는 표시 장치로 각광받고 있다.

도1은 TFT-LCD를 나타내는 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이, TFT-LCD는 일반적으로 LCD 패널(10), 게이트 드라이버(20)와 데이터 드라이버(30)로 이루어진다.

LCD 패널(10)에는 복수의 게이트선(G1, G2, ...., Gn)과, 이 게이트선에 절연되어 교차하는 복수의 데이터선(D1, D2, ...., Dm)이 형성되어 있으며, 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역(이를 '화소'라 함)에는 각각 복수의 TFT(12)가 형성되어 있다. TFT의 게이트 전극, 소스 전극과 드레인 전극은 각각 게이트선, 데이터선, 화소 전극(도시하지 않음)에 연결된다. 이 화소 전극과, 공통 전극이 형성되어 있는 대향 기판 사이에는 액정 물질이 주입된다. 이 기판 사이에 주입되는 액정 물질은 등가적으로 액정 커패시터(Cl)로 나타낼 수 있다.

게이트 드라이버(20)는 TFT를 온 또는 오프시키기 위한 게이트 온/오프 전압을 게이트선에 인가한다. 이 때, 게이트 온 전압은 LCD 패널의 게이트선에 순차적으로 인가되며, 이에 따라 게이트 온 전압이 인가된 게이트 선에 연결된 TFT는 온으로 된다.

데이터 드라이버(30)는 화상 신호를 나타내는 계조 전압을 각 게이트선에 인가한다.

이와 같은 TFT-LCD의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 표시하고자 하는 게이트선에 연결된 게이트 전극에 게이트 온 전압을 인가하여 TFT를 도통시킨 후에, 화상 신호를 나타내는 계조 전압을 데이터선을 통해 소스 전극에 인가하여 이 계조 전압이 드레인 전극에 전달되도록 한다. 그러면, 계조 전압이 화소 전극에 전달되고, 화소 전극과 공통 전극의 전위차에 의해 전계가 형성된다. 이 전계의 세기는 계조 전압의 크기에 의해 조절되며, 이 전계의 세기에 의해 기판에 투과되는 빛의 양이 조절된다.

한편, TFT-LCD가 대형화됨에 따라 각 데이터선이 가지는 기생 커패시터 성분이 점점 커지게 되어, 데이터선에 인가되는 계조 전압이 충분히 충전되지 못하여 결국 각 화소에 계조 전압이 충분히 전달되지 못한다는 문제점이 있었다. 이와 같은 데이터선의 충전 특성을 개선하기 위해 각 데이터선을 소정 전압 레벨로 미리 충전시키는 예비 충전(precharging)방법들이 종래에 사용되었다.

일반적으로 TFT-LCD에서 n번째 수평 라인(화소 라인)에 해당하는 화상 데이터를 샘플링 한 후 상기 샘플링된 데이터를 각 데이터선에 인가(writing)할 때, 이와 동시에 n+1번째 수평 라인에 해당하는 화상 데이터를 샘플링한다. 이 때. 상기한 종래 예비 충전 방식에 의하면 n 번째 수평 라인과 n+1 번째 수평 라인의 데이터 인가시간(데이터 인에이블 구간) 사이에 예비 충전을 행한다.

이와 같은 데이터선 예비 충전 방식의 예가 미국 특허 제5,426,447호와 제5,510,807호에 기재되어 있다.

상기 미국 특허는, 앞서 설명한 바와 같이 n 번째 수평 라인과 n+1 번째 수평 라인의 데이터 인에이블(data enable) 구간 사이에 예비 충전을 해주며, 또한 블록 어드레싱(block addressing) 방식을 사용한다.

블록 어드레싱 방식은 한 화소 라인을 여러 개의 데이터선을 가지는 블록으로 나누어 각 블록들을 순차적으로 선택하는 방식으로서, 예들 들면 640개의 데이터선을 가지는 디스플레이 장치에서, 전체 데이터선을 64개의 데이터선을 가지는 10개의 블록으로 분할한 후, 64개의 데이터선을 가지는 10개의 블록을 한 수평 기간 내에 순차적으로 선택하여 화상 데이터를 선택된 블록내의 데이터선에 인가하는 방식이다.

도2는 n번째 수평 라인과 n+1번째 수평 라인의 데이터 인에이블 구간 사이에서 예비 충전을 하는 종래의 예비 충전 방식을 나타낸 도면이다. 도2에서, 유효 데이터 구간은 하나의 수평 라인에 샘플링된 화상 데이터가 인가되는 구간(데이터 인에이블 구간)을 의미한다.

도2에 나타낸 바와 같이, 종래의 예비 충전 방식은 유효 데이터 구간(데이터 인에이블 구간) 사이의 구간(P1, P2,...) 동안에만 예비충전을 행하므로 유효 데이터 구간 사이의 예비 충전 구간(P1, P2,...)이 충분히 크지 않은 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생한다.

즉, 비교적 짧은 예비 충전 구간 동안에 LCD 패널 전체의 데이터선을 원하는 전압 레벨로 예비 충전해야 하기 때문에 상당히 큰 전류가 필요하게 되며, 이에 따라 시스템의 전류 구동 능력에 상당한 부담을 준다는 문제점이 있다.

예를 들어1024 × 3 (R, G, B)의 데이터선을 가지는 컬러 XGA 패널에서 각 데이터선의 기생 용량이 80pF이라면, XGA 액정 표시장치에서 한 수평 라인에 대하여 예비 충전을 위해 허용된 최대 시간(약 4.6 μsec)내에 1024 × 3 ×80pF = 245.7pF의 큰 커패시턴스를 충전시켜야 하기 때문에 매우 큰 최대 전류가 필요하게 된다.

또한, 종래의 예비 충전 방식은 인접하는 유효 데이터 구간 사이에서 예비 충전을 행하기 때문에, 만일 유효 데이터 구간 사이에 구간이 없다면, 즉 인접하는 유효 데이터 구간이 오버랩된다면 사용할 수 없다는 문제점이 존재한다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 예비 충전에 필요한 최대 전류를 줄여 예비 충전 회로의 구성에 많은 자유도를 주며, 무효 데이터 구간이 적은 시스템에서도 효과적으로 예비 충전을 수행하도록 하기 위한 것이다.

도1은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 나타내는 도면이다.

도2는 n번째 수평라인과 n+1번째 수평라인의 데이터 인에이블 구간 사이에서 예비 충전을 하는 종래의 예비 충전 방식을 나타내는 도면이다.

도3은 블록 어드레싱을 위한 데이터 드라이버를 나타내는 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 드라이버를 나타내는 도면이다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도4의 선택 스위치 블록을 상세하게 나타내는 도면이다.

도6a 내지 도6d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 예비 충전 효과를 나타내는 도면이다.

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도4의 선택 스위치 블록을 상세하게 나타내는 도면이다.

도8a 내지 도8e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 예비 충전 효과를 나타내는 도면이다.

도9는 본 발명의 실시예에서 첫 번째 블록의 예비 충전 신호를 외부에서 따로 인가하는 방식의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.

도10은 종래의 예비 충전 방식과 본 발명의 예비 충전 방식에서의 예비충전회로의 전류 변화를 나타내는 도면이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 데이터선을 n개의 블록으로 나누어 순차 구동하는데 있어, n번째 블록에 있는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j번째 블록에 있는 데이터선에 예비 충전 신호를 인가한다.

한편, 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정 표시 장치는

다수의 게이트선, 다수의 데이터선, 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시장치 패널과; 상기 박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 상기 게이트선에 순차적으로 공급하기 위한 게이트 드라이버와; 상기 R개의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 데이터 드라이버를 포함한다.

여기서, 상기 데이터 드라이버는

상기 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록을 선택하기 위한 블록 선택 신호를 생성하는 블록 선택 신호 생성기와, 선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 화상 신호를 생성하는 화상 신호 생성기와, 선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 예비 충전 전압을 생성하는 예비 충전 회로와, 각각 상기 화상 신호를 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록과, 각각 상기 예비 충전 전압을 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록을 포함한다. 이 때, 상기 블록 선택 신호 중 n번째의 블록 선택 신호는 n번째의 화상 신호 선택 스위치 블록과 n+j번째 예비 충전 선택 스위치 블록을 동시에 턴온시킨다.

여기서, 상기 예비 충전 전압은 하나의 전압 레벨일 수 있으며, 각각 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨을 가지는 제1 예비 충전 신호와 제2 예비 충전 신호를 포함할 수도 있다.

예비 충전 전압이 하나의 전압 레벨인 경우,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은, 각각 소스에 상기 화상 신호가 인가되고 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고 게이트에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 적어도 Y개의 제1 모스 트랜지스터를 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은, 각각 소스에 상기 예비 충전 전압이 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 적어도 Y개의 제2 모스 트랜지스터들을 포함한다.

또한, 예비 충전 신호가 제1 예비 충전 신호와 제2 예비 충전 신호를 포함하는 경우,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은, 소스에 상기 화상 신호가 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 적어도 Y개의 제1 모스 트랜지스터들을 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은, 각각 소스에 상기 제1 예비 충전 신호 또는 제2 예비 충전 신호가 인가되고 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고 게이트에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 적어도 Y개의 제2 모스 트랜지스터들을 포함한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 모스 트랜지스터들은 상기 액정 표시 장치 패널의 기판 위에 박막 트랜지스터로 제조되는 것이 바람직하며, 특히 상기 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘으로 만들어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는

박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 게이트선에 순차적으로 공급하기 위한 게이트 드라이버와; 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 데이터 드라이버를 포함한다.

여기서, 상기 데이터 드라이버는

여기서, 상기 j는 1인 것이 바람직하며, 이 경우 i번째 화소 라인의 첫 번째 블록의 예비 충전을 위해 첫 번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호는, i-1 번째 화소 라인의 마지막 블록에 화상 신호를 인가하기 위해 마지막 화상 신호 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호가 사용될 수 있다.

또한, i번째 화소 라인의 첫 번째 블록의 예비 충전을 위해 첫 번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호는 별도의 첫 번째 블록용 예비 충전 신호를 만들어 사용할 수도 있다. 이 때, 상기 첫 번째 블록용 예비 충전 신호는 하나의 수평 동기 신호 구간 중 무효 데이터 구간에서 생성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 하나의 특징에 따른 표시 장치의 구동 장치는

주사신호를 다수의 주사선에 순차적으로 인가하기 위한 주사 드라이버와; 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 신호를 인가하는 데이터 드라이버를 포함한다.

한편, 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은

박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 게이트선에 순차적으로 공급하는 단계와; 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저, 도3을 참조하여 블록 어드레싱 방식에 대하여 설명한다. 도3은 블록 어드레싱을 위한 데이터 드라이버를 나타내는 도면이다.

도3에 도시한 바와 같이, 블록 어드레싱을 위한 데이터 드라이버는 블록 선택 신호 생성기(100), 화상 신호 처리기(200), 스위치 블록(300a, 300b,...)으로 이루어진다.

도3에서, 전체 데이터선은 X개의 블록으로 나뉘어 지고, 각각의 블록은 Y개의 데이터선에 연결된다.

블록 선택 신호 생성기(100)는 X개의 블록 중 하나의 블록을 선택하기 위한 블록 선택 신호(BS1, BS2, ...., BSx)를 출력한다. 여기서, 신호 BS1, BS2, ...., BSx는 각각 제1 블록, 제2 블록,...., 제X 블록을 선택하기 위한 신호이다. 이들 블록 신호는 각각 스위치 블록(300a, 300b,... 300x)에 인가되는데, 하이 상태(또는 로우 상태)인 블록 신호가 인가되는 스위치 블록은 턴온되게 된다. 이때, 블록선택신호 생성기(100)는 X개의 블록을 순차적으로 선택한다.

화상 신호 처리기(200)는 선택된 블록에 화상 데이터(SIG1, SIG2,...,SIGy) 를 인가한다. 즉, 화상 신호 처리기(200)로부터 출력되는 화상 데이터는 블록 선택 신호 생성기(100)에 의해 턴온된 스위치 블록을 통해 LCD 패널의 데이터선에 인가된다.

블록 어드레싱 방식에서는 전체 데이터선의 수를 R이라 할 때, 블록의 수(X)와 각 블록에 포함되는 데이터선의 수(Y)는 다음의 수학식을 만족해야 한다.

X×Y ≥ R

예를 들어, 1024 ×3 (=3072)개의 데이터선을 가지는 XGA 패널의 경우, 각각의 블록에 192개씩의 데이터선이 연결되는 16개의 블록으로 구성할 수 있으며, 이 경우에는 X × Y = 3072가 되어 여분의 데이터선이 발생하지 않는다. 또한, Y = 220, X = 14와 같이 X × Y 〉3072가 되게 할 수 있으며, 이 경우 첫번째 블록이나 마지막 블록에 연결된 데이터선의 수를 220보다 작게 한다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 드라이버를 도4를 참조하여 설명한다.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 드라이버는 블록 선택 신호 생성기(100), 화상 신호 처리기(200), 예비 충전 회로(400), 화상 신호 선택 스위치 블록(320a, 320b,...)과 예비 충전 신호 선택 스위치 블록(340a, 340b, ...)으로 이루어진다.

블록 선택 신호 생성기(100)는 블록 선택 신호(BS1, BS2, ...., BSx)를 화상 선택 스위치 블록(320a, 320b,...)과 예비 충전 신호 선택 스위치 블록(340a, 340b, ...)으로 출력한다. 이 때, n번째 블록 선택 신호는 n번째의 화상 신호 선택 스위치 블록과 n+1 번째 예비 충전 신호 선택 스위치 블록에 입력되어 상기 스위치를 턴온시킨다.

예비 충전 회로(400)는 예비 충전 선택 스위치 블록(340a, 340b, ...)에 소정 전압 레벨을 가지는 예비 충전 신호(PC)를 인가한다. 이 예비 충전 신호는 상기 블록 선택 신호 생성기(100)의 블록 선택 신호에 의해 턴온된 충전 선택 스위치 블록을 통해 LCD 패널의 데이터선에 인가된다.

도4에 도시한 본 발명의 실시예에서는 n번째의 블록을 선택하는 신호가 인가되면, 그 신호는 Y개의 화상 신호선이 연결된 n번째 화상 신호 선택 스위치 블록과 예비 충전 신호선이 연결된 n+1번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 전달되어 상기 스위치를 턴온시킨다. 그러면, n번째 화상 신호 선택 스위치 블록에 연결된 LCD 패널의 데이터선에 화상 신호(SIG1, SIG2, ...SIGy)가 전달되고, n+1 번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 연결된 LCD 패널의 데이터선에는 예비 충전 신호가 전달되어, 소정의 전압 레벨로 상기 데이터선들을 예비 충전(또는 예비 방전)한다. 이 때, 예비 충전(또는 예비 방전)되는 소정의 전압 레벨은 화상 신호의 중간 값과 같은 하나의 값일 수도 있으며, 각각의 데이터선에 인가될 화상 신호에 가까운 두개 또는 그 이상의 값일 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 화상 신호가 n번째 블록에 연결되는 데이터선에 전달되면, 이와 동시에 n+1 번째 블록에 연결되는 데이터선이 소정의 전압 레벨로 예비 충전된다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도4의 화상 신호 선택 스위치 블록과 예비 충전 선택 스위치 블록을 상세하게 나타낸 도면이다.

도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 신호 선택 스위치 블록(350n, 350n+1)과 예비 충전 선택 스위치 블록(360n, 360n+1)은 다수의 MOS(metal oxide semiconductor) 트랜지스터로 이루어진다.

도5에서, n번째 블록의 화상 신호 선택 스위치 블록(350n)은 Y개의 모스 트랜지스터로 이루어지는데, 이들 모스 트랜지스터의 소스에는 각각 화상 신호(SIG1, SIG2,...,SIGy)가 연결되며, 게이트에는 공통으로 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 연결된다. 또한 이들 모스 트랜지스터의 드레인은 각각 LCD 패널의 데이터선에 연결된다.

한편, n+1번째 블록의 예비 충전 신호 선택 스위치 블록(360n+1)은 Y개의 모스 트랜지스터로 이루어지는데, 이들 모스 트랜지스터의 소스에는 공통으로 예비 충전 신호(PC)가 연결되며, 게이트에는 공통으로 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 연결된다. 또한 이들 모스 트랜지스터의 드레인은 각각 LCD 패널의 데이터선에 연결된다.

도5에서, 예컨대 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 하이 상태로 되면, n번째 화상 신호 선택 스위치 블록(350n)의 트랜지스터들과 n+1 번째 예비 충전 선택 스위치 블록(360n+1)의 트랜지스터들이 턴온되며, 이에 따라 화상 신호(SIG1, SIG2,...SIGY)가 n번째 화상 신호 선택 스위치 블록(350n)의 트랜지스터의 드레인에 연결된 데이터선에 전달되고, 예비 충전 신호(PC)가 n+1번째 예비 충전 선택 스위치 블록(360n+1)의 트랜지스터들의 드레인에 연결된 데이터선에 전달된다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 예비 충전(또는 예비 방전) 효과를 도6a 내지 도6d를 참조하여 설명한다.

도6a 및 도6c는 각각 n-1번째 블록 구간에서 화상 신호의 최대 값(Vmax)과 최소 값(Vmin)의 중간 값(Vcenter)으로 예비 충전/예비 방전을 한 경우에, n번째 블록구간에서 데이터선에 인가된 화상 신호의 변화량을 나타내며, 도6b 및 도6d는 각각 n-1번째 블록 구간에서 예비 충전/예비 방전을 하지 않은 경우에, n번째 블록구간에서 데이터선에 인가된 화상 신호의 변화량을 나타낸다.

도6a 내지 도6d로부터, 예비 충전/예비 방전을 전(前) 블록에서 해주는 경우가 해주지 않는 경우에 비해 충분히 원하는 최종 화상 신호 레벨을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도4의 화상 신호 선택 스위치 블록과 예비 충전 선택 스위치 블록을 상세하게 나타낸 도면이다.

도7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 신호 선택 스위치 블록(370n, 370n+1)과 예비 충전 선택 스위치 블록(380n, 380n+1)은 다수의 MOS 트랜지스터로 이루어진다.

도7에서, n번째 블록의 화상 신호 선택 스위치 블록(370n)은 Y개의 모스 트랜지스터로 이루어지는데, 이들 모스 트랜지스터의 소스에는 각각 화상 신호(SIG1, SIG2,...,SIGy)가 연결되며, 게이트에는 공통으로 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 연결된다. 또한 이들 모스 트랜지스터의 드레인은 각각 LCD 패널의 데이터선에 연결된다.

한편, n+1번째 블록의 예비 충전 신호 선택 스위치 블록(380n+1)은 Y개의 모스 트랜지스터로 이루어지는데, 이들 모스 트랜지스터 중 홀수 번째 모스 트랜지스터 소스에는 공통으로 제1 예비 충전 신호(PC1)가 연결되며, 짝수 번째 모스 트랜지스터의 소스에는 공통으로 제2 예비 충전 신호(PC2)가 연결된다. 또한, 이들 모스 트랜지스터의 게이트에는 공통으로 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 연결되며, 드레인은 각각 LCD 패널의 데이터선에 연결된다.

도7에서, 제1 예비 충전 신호(PC1)와 제2 예비 충전 신호(PC2)는 각각 화상 신호의 최대 값(Vamx)과 중간 값(Vcenter)사이의 값(이하에서는 이를 '양의 값'이라 함)과, 최소 값(Vmi)과 중간 값 사이의 값(이하에서는 이를 '음의 값'이라 함)이 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 PC1과 PC2는 각각 프레임 단위로 그 값이 양 또는 음으로 바뀐다.

도7에서, 예컨대 n번째 블록 선택 신호(BSn)가 하이 상태로 되면, n번째 화상 신호 선택 스위치 블록(370n)의 트랜지스터들과 n+1번째 예비 충전 선택 스위치 블록(380n+1)의 트랜지스터들이 턴온되며, 이에 따라 화상 신호(SIG1, SIG2,...SIGY)가 n번째 화상 신호 선택 스위치 블록(370n)의 트랜지스터의 드레인에 연결된 데이터선에 전달되고, 예비 충전 신호(PC1, PC2)가 n+1번째 예비 충전 선택 스위치 블록(380n+1)의 트랜지스터들의 드레인에 연결된 데이터선에 전달된다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 예비 충전 효과를 도8a 내지 도8e를 참조하여 설명한다.

도8a 및 도8c는 각각 n-1번째 블록 구간에서 제1 충전신호(PC1)(또는 제2 충전신호(PC2))로 예비 충전/예비 방전을 한 경우에, n번째 블록구간에서 데이터선에 인가된 화상 신호의 변화량을 나타내며, 도6b 및 도6d는 각각 예비 충전/예비 방전을 하지 않은 경우에, n번째 블록구간에서 데이터선에 인가된 화상 신호의 변화량을 나타낸다. 또한, 도8e는 미국 특허 제5,426,447호와 제5,510,607호에 기재된 방식에 따라 예비 충전/예비 방전을 한 경우의 데이터선에 인가된 화상 신호의 변화량을 나타내는 도면이다.

도8e에서, LCD 패널의 모든 데이터선은 첫 번째 블록이 선택되기 전 구간에서 예비 충전되며, 이 충전된 값은 n번째 블록이 선택되어 화상 신호가 데이터선에 인가될 때까지 유지된다. 그러나, 앞에서도 언급한 바와 같이 상기 미국특허는 예비 충전 구간이 짧은 경우 소정의 전압 레벨로 예비 충전하기 위해 많은 전류를 데이터선에 공급해야 한다는 문제점이 있다.

따라서, 도8a 내지 도8e로부터, 예비 충전/예비 방전을 이전 블록에서 해주는 경우가 해주지 않는 경우에 비해 충분히 원하는 최종 화상 신호 레벨을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에서 화소 라인의 첫 번째 블록은 전(前) 화소 라인의 마지막 블록 선택 신호를 예비 충전(또는 예비 방전)하는데 사용할 수도 있고, 별도의 첫 번째 블록용 예비 충전 신호를 만들어 사용할 수도 있다.

도9는 첫 번째 블록의 예비 충전 신호를 외부에서 따로 인가하는 방식의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.

도9에 도시한 바와 같이, 하나의 수평 동기 신호(HSYNC) 구간(1H)은 무효(invalid) 데이터 구간과 유효(valid) 데이터 구간으로 이루어진다. 도9에서 블록 선택 신호 BS1, BS2, BS3, ..., BS7은 각각 화상 신호(SIG1, SIG2, ..., SIG7)를 인가하는 첫 번째 블록, 두 번째 블록, ...., 7번째 블록을 선택하기 위한 신호이며, 이 블록 신호들은 앞서도 설명한 바와 같이 예비 충전(또는 예비 방전)을 위해 다음 블록에도 인가된다. 이들 블록 선택 신호 BS1, BS2, BS3, ..., BS7은 유효 데이터 구간에서만 하이 상태로 된다. 도9에서 블록 선택 신호(BSe)는 첫 번째 블록을 예비 충전하기 위해 사용되는 블록 선택 신호로서, 무효 데이터 구간에서 하이 상태로 된다.

한편, 도5 및 도7에 도시한 선택 스위치 블록은 LCD 패널과는 분리되는 하나의 모듈(또는 칩) 형태로 만들어 LCD 패널의 데이터선에 연결하여 제조할 수 있으며, 또한 LCD 패널의 기판 위에 박막 트랜지스터를 이용하여 직접 제조할 수도 있다. 이 때, 박막 트랜지스터로는 다결정 실리콘이나, 단결정 실리콘이 이용될 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 n번째 블록에 화상 신호를 인가할 때, n+1 번째 블록에 연결된 데이터선들이 예비 충전 또는 예비 방전되는 경우를 예로 설명하였으나, 이외에 n+j번째 블록에 연결된 데이터선들이 예비 충전 또는 방전하도록 할 수 있음은 물론이다. 여기서, j는 1, 2, 3의 어느 숫자도 가능하며, 또한 그 조합도 가능하나, 블록의 수(X) 보다는 적어야 한다. 이 경우의 데이터 드라이버의 상세 구조는 도5 및 도7로부터 이 분야의 전문가라면 쉽게 생각해낼 수 있기 때문에, 그 도시는 생략한다.

또한, 이 경우 화소 라인의 첫 번째 블록은 전(前) 화소 라인의 마지막 블록에서 j-1번째 전의 선택 신호를 예비 충전(또는 예비 방전)하는데 사용할 수도 있고, 별도의 첫 번째 블록용 예비 충전 신호를 만들어 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 실시예의 예비 충전 방식은 기존의 각 수평 라인 시간 사이에 예비 충전을 하는 방식에 비해 데이터선을 여러 번(블록 구간마다) 예비 충전을 하기 때문에, 시스템에서 요구되는 최대 전류를 줄일 수 있다. 예를 들어, 3072개의 데이터선을 가지는 컬러 XGA 패널의 경우 각 데이터선의 기생 용량을 80pF 라 할 때, 전체 데이터선을 한 번에 예비 충전하는 경우 80pF ×3072 = 245.76nF이 로드를 한번에 예비 충전해야 하나, 본 발명의 실시예와 같이 16개의 블록으로 나누어 순차적으로 예비 충전하는 경우에는 한번에 15.36nF씩 예비 충전하면 되므로, 필요한 최대 전류가 크게 줄어들게 된다.

도10은 이러한 종래의 예비 충전 방식과 본 발명의 예비 충전 방식에서의 전류 변화를 나타낸 도면이다.

도10으로부터, 예비 충전 회로에서 소비 전력이 일정하다고 하더라도 본 발명의 경우가 피크 전류의 값이 작아 예비 충전 회로의 구성에 많은 자유도를 줌을 알 수 있다. 또한, 도10에서 기존의 예비 충전 방식에서는 무효 데이터 구간에서만 예비 충전을 하는데 비해, 본 발명에서는 유효 데이터 구간에서도 예비 충전을 할 수 있으므로, 무효 데이터 구간이 적은 시스템(혹은 없는 시스템)에서도 효과적으로 예비 충전을 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형 및 변경이 가능한 것은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 TFT-LCD에 사용되는 구동 장치를 예로서 설명하였으나, 본 발명은 화상신호가 인가되는 데이터선에 예비 충전이 필요한 모든 디스플레이에 적용 가능한 것은 물론이다.

또한, 도5 및 도7에서는 선택 스위치 블록을 모스 트랜지스터를 이용하여 구현하였으나, 이외에도 바이폴라 트랜지스터나 트랜스미션 게이트 등을 이용하여 구현할 수도 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 이전 블록 구간에서 이미 예비 충전을 행한 후 화상 신호를 데이터선에 인가하기 때문에 예비 충전에 필요한 최대 전류를 줄일 수 있으며, 무효 데이터 구간이 적은 시스템에서도 효과적으로 예비 충전을 수행할 수 있다.

Claims

다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시장치 패널과;

상기 박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 상기 게이트선에 순차적으로 공급하기 위한 게이트 드라이버와;

상기 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 데이터 드라이버는

상기 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록을 선택하기 위한 블록 선택 신호를 생성하는 블록 선택 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 화상 신호를 생성하는 화상 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 예비 충전 전압을 생성하는 예비 충전 회로와,

각각 상기 화상 신호를 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록과,

각각 상기 예비 충전 전압을 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록을 포함하며,

상기 블록 선택 신호 중 n번째의 블록 선택 신호는 n번째의 화상 신호 선택 스위치 블록과 n+j번째 예비 충전 선택 스위치 블록을 동시에 턴온시키는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 예비 충전 전압은 하나의 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 예비 충전 전압은

상기 화상 신호의 최대 값과 상기 화상 신호의 최소 값의 중간 값인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 소스에 상기 화상 신호가 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제1 모스 트랜지스터를 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 소스에 상기 예비 충전 전압이 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제2 모스 트랜지스터들로 이루어지는 액정 표시 장치.
제5항에서,

상기 제1 및 제2 모스 트랜지스터들은

상기 액정 표시 장치 패널의 기판 위에 박막 트랜지스터로 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 예비 충전 전압은 각각 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨을 가지는 제1 예비 충전 신호와 제2 예비 충전 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제8항에서,

상기 제1 예비 충전 신호와 상기 제2 예비 충전 신호는

상기 화상 신호의 최대 값과 상기 화상 신호의 중간 값 사이의 값과, 상기 화상 신호의 최소 값과 상기 화상 신호의 중간 값 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

소스에 상기 화상 신호가 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제1 모스 트랜지스터들을 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 소스에 상기 제1 예비 충전 신호 또는 제2 예비 충전 신호가 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제2 모스 트랜지스터들로 이루어지는 액정 표시 장치.
제10항에서,

상기 제1 예비 충전 신호는 상기 제2 모스 트랜지스터들 중 홀수 번째 데이터선에 연결된 모스 트랜지스터의 소스에 인가되고,

상기 제2 예비 충전 신호는 상기 제2 모스 트랜지스터들 중 짝수 번째 데이터선에 연결된 모스 트랜지스터의 소스에 인가되는 액정 표시 장치.
제11항에서,

상기 제1 및 제2 모스 트랜지스터들은

상기 액정 표시 장치 패널의 기판 위에 박막 트랜지스터로 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제12항에서,

상기 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘 또는 단결정 실리콘으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차에 의해 형성되는 행렬 형태의 다수의 화소와, 상기 각 화소에 형성되며 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시장의 구동 장치에 있어서,

상기 박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 상기 게이트선에 순차적으로 공급하기 위한 게이트 드라이버와;

상기 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 데이터 드라이버를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제14항에서,

상기 데이터 드라이버는

상기 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록을 선택하기 위한 블록 선택 신호를 생성하는 블록 선택 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 화상 신호를 생성하는 화상 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 예비 충전 전압을 생성하는 예비 충전 회로와,

각각 상기 화상 신호를 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록과,

각각 상기 예비 충전 전압을 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록을 포함하며,

상기 블록 선택 신호 중 n번째의 블록 선택 신호는 n번째의 화상 신호 선택 스위치 블록과 n+j번째 예비 충전 신호 선택 스위치 블록을 동시에 턴온시키는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제15항에서,

상기 j는 1인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제16항에서,

i번째 화소 라인의 첫 번째 블록의 예비 충전을 위해 첫 번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호는, i-1 번째 화소 라인의 마지막 블록에 화상 신호를 인가하기 위해 마지막 화상 신호 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호가 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제15항에서,

i번째 화소 라인의 첫 번째 블록의 예비 충전을 위해 첫 번째 예비 충전 선택 스위치 블록에 인가되는 블록 선택 신호는 별도의 첫 번째 블록용 예비 충전 신호를 만들어 사용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제18항에서,

상기 첫 번째 블록용 예비 충전 신호는

하나의 수평 동기 신호 구간 중 무효 데이터 구간에서 생성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제15항에서,

상기 예비 충전 전압은 하나의 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제20항에서,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 제1 단자에 상기 화상 신호가 인가되고, 제2 단자에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 제3 단자에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제1 스위칭 소자들을 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 제1 단자에 상기 예비 충전 전압이 인가되고, 제2 단자에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 제3 단자에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제2 스위칭 소자들을 포함하며,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 각각 상기 제3 단자에 연결된 블록 선택 신호에 따라, 상기 제1 단자에 인가된 화상 신호 및 예비 충전 전압을 데이터선에 인가하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제21항에서,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자는

각각 소스에 상기 화상 신호 및 예비 충전 전압이 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 X개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 상기 블록 선택 신호가 인가되는 모스 트랜지스터인 액정 표시 장치의 구동 장치.
제15항에서,

상기 예비 충전 전압은 각각 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨을 가지는 제1 예비 충전 신호와 제2 예비 충전 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제23항에서,

상기 제1 예비 충전 신호와 제2 예비 충전 신호의 크기는 프레임 단위로 바뀌는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제23항에서,

상기 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

제1 단자에 상기 화상 신호가 인가되고, 제2 단자에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 제3 단자에 n번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제1 스위칭 소자들을 포함하고,

상기 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록 중 n번째 선택 스위치 블록은

각각 제1 단자에 상기 제1 예비 충전 신호 또는 제2 예비 충전 신호가 인가되고, 제2 단자에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 제3 단자에 n-j번째 블록 선택 신호가 인가되는 최소한 Y개의 제2 스위칭 소자들을 포함하며,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 각각 상기 제3 단자에 연결된 블록 선택 신호에 따라, 상기 제1 단자에 인가된 화상 신호 및 제1, 제2 예비 충전 신호를 데이터선에 인가하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제25항에서,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자는

각각 소스에 상기 화상 신호 및 제1, 제2 예비 충전 신호가 인가되고, 드레인에 블록에 포함되는 Y개의 데이터선이 연결되고, 게이트에 상기 블록 선택 신호가 인가되는 모스 트랜지스터인 액정 표시 장치의 구동 장치.
주사신호가 전달되는 다수의 주사선과, 상기 다수의 주사선과 절연되어 교차하며 화상 신호가 전달되는 다수의 데이터선을 가지는 표시 장치의 구동 장치에 있어서,

상기 주사신호를 상기 주사선에 순차적으로 인가하기 위한 주사 드라이버와;

상기 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 신호를 인가하는 데이터 드라이버를 포함하는 표시 장치의 구동 장치.
제27항에서,

상기 데이터 드라이버는

상기 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록을 선택하기 위한 블록 선택 신호를 생성하는 블록 선택 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 화상 신호를 생성하는 화상 신호 생성기와,

선택된 블록에 포함되는 상기 데이터선에 인가할 예비 충전 신호를 생성하는 예비 충전 회로와,

각각 상기 화상 신호를 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 화상 신호 선택 스위치 블록과,

각각 상기 예비 충전 신호를 X개의 블록 중 대응하는 하나의 블록에 인가하도록 스위칭을 하는 X개의 예비 충전 선택 스위치 블록을 포함하며,

상기 블록 선택 신호 중 n번째의 블록 선택 신호는 n번째의 화상 신호 선택 스위치 블록과 n+j번째 예비 충전 선택 스위치 블록을 동시에 턴온시키는 표시 장치의 구동 장치.
다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차에 의해 형성되는 행렬 형태의 다수의 화소와, 상기 각 화소에 형성되며 상기 게이트선에 연결되는 게이트 전극과 상기 데이터선에 연결되는 소스 전극을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시장의 구동 방법에 있어서,

상기 박막 트랜지스터를 온 시키기 위한 게이트 구동 신호를 상기 게이트선에 순차적으로 공급하는 단계와;

상기 다수의 데이터선을 Y개의 데이터선이 포함되는 X개의 블록으로 나누어, n번째 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가함과 동시에 n+j 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제29항에서,

상기 j는 1인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 장치.
제30항에서,

i번째 화소 라인의 마지막 블록에 포함되는 데이터선에 화상 신호를 인가하는 경우에는 이와 동시에 i+1 번째 화소 라인의 첫 번째 블록에 포함되는 데이터선에 예비 충전 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
제29항에서,

i번째 화소 라인의 첫 번째 블록은 별도로 외부에서 첫 번째 블록용 예비 충전 신호를 만들어 사용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 방법.