KR100376870B1

KR100376870B1 - 에스티엔 엘시디 패널 구동장치

Info

Publication number: KR100376870B1
Application number: KR10-2000-0069622A
Authority: KR
Inventors: 최정희
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2003-03-19
Also published as: KR20020039807A

Abstract

본 발명은 에스티엔 엘시디 패널 구동장치(STN LCD panel driver)에 관한 것으로, 프레임주기에 따라 짝수번째 공통전극과 홀수번째 공통전극을 교번으로 구동시킴으로써, 공통전극 구동회로의 수와 프레임 주기를 각각이 줄이는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 발명은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 공통전극과 복수의 세그먼트전극을 갖는 엘시디패널; 공통전압 제어신호에 응답하여 상기 복수의 공통전극을 구동하기 위한 공통전극 구동신호를 출력하는 공통전극 구동부; 세그먼트 제어신호에 응답하여 상기 세그먼트전극을 구동하기 위한 세그먼트 구동신호를 출력하는 세그먼트전극 구동부; 상기 공통전극 구동부와 상기 엘시디패널간에 결합되고, 입력되는 스위칭 제어신호에 응답하여 상기 공통전극 구동신호를 상기 복수의 공통전극으로 공급하도록 스위칭하는 스위칭부; 및 제 1프레임주기마다 상기 복수의 공통전극중 짝수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되고, 제 2프레임마다에서 상기 복수의 공통전극중 홀수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되도록 상기 스위칭부에 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 스위칭 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

에스티엔 엘시디 패널 구동장치{STN LCD panel driver}

본 발명은 엘시디 패널 구동장치(Liquid Crystal Display panel driver)에 관한 것으로, 특히 에스티엔 엘시디 패널 구동장치(Super Twisted Nematic LCD panel driver)에 관한 것이다.

에스티엔 엘시디는 액정 분자가 빛을 적절하게 반사할 수 있도록 꼬이면서 스크린 상에 문자 및 그림을 표현하는 방식의 디스플레이 장치이다. 이 액정 분자를 가리켜 화학 용어로 니매틱(Nematic)이라 하는데, 에스티엔 엘시디는 주로 계산기나 이동 전화의 디스플레이처럼 간단한 숫자나 문자를 표시하는 단순한 화상 디스플레이용으로 사용된다. 에스티엔 엘시디는 그레이 스케일 방식을 통한 명암의 단계로 색상을 표현한다. 16 그레이 스케일을 가진 스크린은 16개의 다른 명암 단계를 출력할 수 있는데 이 정도의 단계이면 문서 작업 정도는 무리 없이 수행할 수 있다. 에스티엔 엘시디는 흑백 반전을 기본 개념으로 하는데, 이것은 텍스트 모드에서 흰색 바탕에 검은색 문자를 나타내거나 검은색 바탕에 흰색 문자를 나타내는 등 가시성을 높일 수 있다.

도 1은 종래의 에스티엔 엘시디 패널의 셀 어레이 구조를 나타낸 회로도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 에스티엔 엘시디 패널의 셀 어레이 구조는 액정 셀(C_LC)이 매트릭스 구조로 배열되고, 각각의 액정 셀(C_LC)이 공통전극과 세그먼트전극을 통해 각각 전달되는 공통전극 구동신호(COM)와 세그먼트전극 구동신호(SEG)에 의해 구동된다.

액정 셀(C_LC)은 캐패시터인데, 캐패시터의 양 극판 사이에 액정이 채워지고 양 극판에 공통전극 구동신호(COM)와 세그먼트전극 구동신호(SEG)가 전달되어 전계가 형성되면 이 때문에 액정이 일정한 방향성을 갖게된다.

도 2는 종래의 에스티엔 엘시디 패널 구동 회로를 나타낸 회로도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 에스티엔 엘시디 패널 구동회로는 공통전극 구동부(204)와 세그먼트전극 구동부(206)로 구성된다. 공통전극 구동부(204)와 세그먼트전극 구동부(206)는 각각 다수개의 단위 구동회로들로 구성된다.

공통전극 구동부(204)의 공통전극 구동회로는 각각 두 개씩의 피모스 트랜지스터와 엔모스 트랜지스터로 구성된다. 도 2의 공통전극 구동회로(210a)를 보면, 두 개의 피모스 트랜지스터가 공통전압 제어신호(C01)(C02)에 의해 제어되고, 두 개의 엔모스 트랜지스터가 나머지 공통전압 제어신호(C03)(C04)에 의해 제어된다. 각 모스 트랜지스터의 소스에는 V0에서 Vss까지의 네 가지 서로 다른 레벨의 전압이 공급된다. 네 개의 공통전압 제어신호(C01∼C04)는 네 개의 모스 트랜지스터 가운데 하나를 턴 온시켜서 V0에서 Vss 까지의 범위 가운데 하나의 전압 레벨이 엘시디패널(202)에 공급되도록 한다.

에스티엔 엘시디 패널 구동회로에 쓰이는 전압 레벨은 실제로 여섯 가지인데, V0, V1, V2, V3, V4, Vss가 그것이며, 전압의 높고 낮음은 V0>V1>V2>V3>V4>Vss의 순서이다. 상기 공통전극 구동회로는 이 여섯 가지 레벨 가운데 V0, V1, V4, Vss 만을 사용한다.

세그먼트전극 구동부(206)의 세그먼트전극 구동회로도 각각 두 개씩의 피모스 트랜지스터와 엔모스 트랜지스터로 구성된다. 도 2의 세그먼트전극 구동회로(208a)를 보면, 두 개의 피모스 트랜지스터가 세그먼트전극 제어신호(S01)(S02)에 의해 각각 제어되고, 두 개의 엔모스 트랜지스터가 나머지 세그먼트전압 제어신호(S03)(S04)에 의해 각각 제어된다. 각 모스 트랜지스터의 소스에는 V0에서 Vss까지의 네 가지 서로 다른 레벨의 전압이 공급된다. 네 개의 세그먼트전압 제어신호(S01∼S04)는 네 개의 모스 트랜지스터 가운데 하나를 턴 온시켜서 V0에서 Vss 까지의 범위 가운데 하나의 전압 레벨이 엘시디패널(202)에 공급되도록 한다. 세그먼트전극 구동회로는 위에서 언급한 여섯 가지 전압 레벨 가운데 V0, V2, V3, Vss 만을 사용한다.

도 3은 종래의 엘시디패널의 문자 출력과 제어 신호 파형의 일례를 나타낸 도면이다.

도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 매트릭스 구조의 엘시디패널의 각 셀 온/오프시켜서 문자 또는 그래픽을 구현하며, '■'로 표시된 셀이 활성화된 셀이다.

도 3(b)는 종래의 엘시디패널을 구동하는데 필요한 공통전극 구동신호(COM)와 세그먼트전극 구동신호(SEG)의 파형을 예를 들어 나타낸 도면이다. 프레임1에서는 극성제어신호(POL)가 하이 레벨이고, 공통전극 구동신호(COM0∼COM2)가 소정의 전압 레벨을 갖는다.

공통전극 구동신호(COM)가 V0, V1, V4, Vss의 네 가지 전압 레벨만을 사용하는 것은 이미 설명한 바와 같은데, 이 네 가지 전압 레벨 가운데 V0, Vss일 때에는 셀이 활성화되고, V1, V4일 때 활성화되지 않는다. 프레임1에서는 공통전극 구동신호(COM)가 Vss일 때 셀이 턴 온되고 V1일 때 턴 오프된다. 이와 달리 프레임2에서는 공통 전극 제어 신호(COM)가 V0일 때 턴 온되고 V4일 때 턴 오프된다.

프레임1과 프레임2에서의 공통전극 구동신호(COM)는 상하 대칭을 이룬다. 이는 액정 셀을 프레임마다 반대 극성의 신호로 제어함으로써, 고정된 극성의 제어 신호로 구동하는 경우에 발생하는 액정 셀의 급속한 피로 현상을 방지하기 위한 것이다.

이는 세그먼트전극 구동신호(SEG)의 경우도 비슷한데, 다만 세그먼트전극 구동신호(SEG)의 경우는 V0, V2, V3, Vss 전압 레벨만을 사용하고, V0, Vss일 때 액정 셀이 턴 온되며 V2, V3일 때 턴 오프된다.

이와 같은 종래의 에스티엔 엘시디 패널 구동장치는, 하나의 공통 전극 제어 회로가 엘시디 패널의 한 행만을 구동하기 때문에 회로가 차지하는 면적이 커지고, 프레임 주기 또한 길어진다. 뿐만 아니라 행 단위 구동에 의해 해상도(resolution)가 떨어져 화질이 선명하지 않고 플리커(flicker)가 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 프레임주기에 따라 짝수번째 공통전극과 홀수번째 공통전극을 교번으로 구동시킴으로써, 공통전극 구동회로의 수와 프레임 주기를 각각이 줄일 수 있는 에스티엔 엘시디 패널 구동장치를 제공하는 데 있다.상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 에스티엔 엘시디 패널 구동장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 공통전극과 복수의 세그먼트전극을 갖는 엘시디패널;공통전압 제어신호에 응답하여 상기 복수의 공통전극을 구동하기 위한 공통전극 구동신호를 출력하는 공통전극 구동부;세그먼트 제어신호에 응답하여 상기 세그먼트전극을 구동하기 위한 세그먼트 구동신호를 출력하는 세그먼트전극 구동부;상기 공통전극 구동부와 상기 엘시디패널간에 결합되고, 입력되는 스위칭 제어신호에 응답하여 상기 공통전극 구동신호를 상기 복수의 공통전극으로 공급하도록 스위칭하는 스위칭부; 및제 1프레임주기마다 상기 복수의 공통전극중 짝수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되고, 제 2프레임마다 상기 복수의 공통전극중 홀수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되도록 상기 스위칭부에 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 스위칭 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 에스티엔 엘시디 패널의 셀 어레이 구조를 나타낸 회로도.

도 2는 종래의 에스티엔 엘시디 패널 구동회로를 나타낸 회로도.

도 3은 종래의 에스티엔 엘시디 패널의 문자 출력과 구동신호 파형의 일례를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동회로의 제 1실시예를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동회로의 제 1실시예의 동작 특성을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동 회로에 의해 구동되는 에스티엔 엘시디 패널의 다른 구성예를 나타낸 도면.

도 7은 도 6에 나타낸 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널의 동작 특성을 나타낸 도면.

본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동장치의 바람직한 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 4는 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동장치로의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 에스티엔 엘시디 패널 구동장치는 엘시디패널(402)과, 공통전극 구동부(404)와, 세그먼트전극 구동부(406)와, 스위칭부(411)와, 스위칭 제어부(412)로 구성된다.상기 공통전극 구동부(404)와 세그먼트전극 구동부(406)는 각각이 단위 구동회로들로 구성된다.

공통전극 구동부(404)는 복수의 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)를 포함하며, 상기 복수의 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)는 각각이 두 개의 피모스 트랜지스터와 두 개의 엔모스 트랜지스터로 구성된다.상기 공통전극 구동회로(410a)는 두 개의 피모스 트랜지스터가 공통전압 구동신호(C01)(C02)에 의해 제어되고, 두 개의 엔모스 트랜지스터가 나머지 공통 전압 제어신호(C03)(C04)에 의해 구동된다. 각 모스 트랜지스터의 소스에는 V0에서 Vss까지의 네 가지 서로 다른 레벨의 전압이 공급된다.상기 네 개의 공통전압 제어신호(C01∼C04)는 네 개의 모스 트랜지스터 가운데 하나를 턴 온시켜서 V0에서 Vss까지의 범위 가운데 하나의 전압 레벨을 갖는 공통전극 구동신호(COM0,COM1,COM2,COM3,COM4,..)가 엘시디패널(402)의 공통전극으로 공급되도록 한다. 이와 마찬가지로 상기 공통전극 구동회로(410b)는 네 개의 공통전압 제어신호(C11∼C14)를, 상기 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)는 네 개의 공통전압 제어신호(C21∼C24)를 각각이 이용하여 V0에서 Vss까지의 범위 가운데 하나의 전압 레벨을 갖는 공통전극 구동신호가 엘시디패널(402)의 공통전극으로 공급되도록 한다.상기 복수의 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)에 쓰이는 전압 레벨은 실제로 여섯 가지인데, V0, V1, V2, V3, V4, Vss가 그것이며, 전압의 높고 낮음은 V0>V1>V2>V3>V4>Vss의 순서이다. 복수의 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)는 이 여섯 가지 레벨 가운데 V0, V1, V4, Vss 만을 사용한다.상기 세그먼트전극 구동부(406)는 복수의 세그먼트전극 구동회로(408a,408b,408c,..)로 구성된다. 여기서 각각의 단위 세그먼트전극 구동회로는 네 개의 세그먼트 제어신호 예컨대,(S01,S02,S03,S04)에 의해 구동되어 V0에서 Vss까지의 범위 가운데 하나의 전압 레벨을 갖는 세그먼트전극 구동신호(SEG0,SEG1,SEG3,SEG4,SEG5,..)를 엘시디패널(402)의 세그먼트 전극에 공급하고, 그 회로구성은 복수의 공통전극 구동회로(410a,410b,410c,..)와 동일하다.상기 스위칭부(411)는 복수의 스위칭 소자(SW1,SW2,SW3,..)를 포함하며, 각각의 스위칭소자는 입력되는 제어신호에 응답하여 스위칭함으로써 복수의 세그먼트전극 구동회로(408a,408b,408c,..)에서 발생된 공통전극 구동신호(COM0,COM1,COM2,COM3, COM4,..)를 엘시디패널(402)의 공통전극에 공급하도록 구성된다.

스위칭 제어부(412)는 프레임1에서 상기 복수의 공통전극중 짝수 번째 공통전극에 공통전극 구동신호(COM0,COM2,COM4,..)가 공급되고, 프레임2에서 상기 복수의 공통전극중 홀수 번째 공통전극에 공통전극 구동신호(COM1,COM3,COM5,..)가 공급되도록 스위칭부(411)로 스위칭 제어신호를 발생한다.본 발명의 실시예에 따라 상기 프레임1에서는 스위칭 제어부(412)에서 발생되는 제어신호에 의해 예컨대, 스위칭 소자(SW1)가 스위칭동작을 수행하게 되고, 이에 따라 첫 번째 행(row)의 공통전극측으로 신호패스가 형성되고, 그 신호패스를 경유하여 공통전극 구동신호(COM0)가 첫 번째 행(row)의 공통전극측으로 전달된다. 반면에, 프레임2에서는 스위칭 제어부(412)에서 발생되는 제어신호에 의해 예컨대 스위칭 소자(SW1)가 다시 스위칭동작을 수행하게 되고, 이에 따라 두 번째 행의 공통전극측으로 신호패스가 형성되고, 그 신호패스를 경유하여 공통전극 구동신호(COM1)가 두 번째 행의 공통전극으로 전달된다.본 발명의 실시예에 따라 프레임1 및 2에서 교번으로 행해지던 스위칭동작이 이어지는 프레임3 및 4에서 동일하게 수행된다.

도 5는 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동회로의 제 1실시예의 동작 특성을 나타낸 도면이다.

도 5(a)의 파형도에 나타낸 바와 같이, 프레임1에서는 짝수 번째(even)의 공통 전극 구동신호(COM0,COM2,COM4,..)만이 활성화되고, 프레임2에서는 홀수 번째(odd)의 공통전극 구동신호(COM1,COM3,COM5,..)만이 활성화 된다.

공통전극 구동신호(COM0,COM1,COM2,COM3,COM4..)와 함께 세그먼트전극 구동 신호(SEG0,SEG1,SEG3,SEG4,SEG5,..)도 선택적으로 활성화되어 그에 따른 소정의 액정 셀들이 구동하도록 한다.도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동 회로의 제 1 실시예에서는 프레임주기가 종래 기술과 비교하여 1/2로 감소하였다.

프레임1에서 짝수 번째의 공통전극이 구동되는 동안 나머지 홀수 번째 공통 전극의 액정 셀에는 이전 프레임에서 구동된 전하들로 채워져 있다. 이때 홀수 번째의 공통전극의 액정 셀에서 누설 전류(leakage current)에 의한 전하량 변화가 발생하는 것을 생각할 수 있으나, 종래 기술보다 프레임 주기가 1/2로 감소하였기 때문에 누설에 의한 전하량 변화는 무시할 수 있을 정도로 작다.

도 5(b)는 도 5(a)와 같은 제어 신호에 의해 구동되는 셀 어레이를 나타낸 도면이다.

도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 프레임1에서는 공통전극 구동 신호 COM0, COM2, COM4, COM6, ···에 의해 짝수 번째 행(row)의 공통전극이 구동되며, 이때 세그먼트전극 제어 신호에 의해 선택되는 액정 셀(C_LC)이 활성화된다. 프레임1에서는 세그먼트전극 구동신호(SEG1,SEG2,SEG3,SEG4,..)는 활성화되고, 나머지 세그먼트전극 구동신호(SEG0, SEG5, SEG6)은 활성화되지 않는다. 따라서 프레임 1에서는 ■로 표시된 액정 셀(C_LC) 만이 활성화된다.

이와 달리 프레임2에서는 공통전극 구동신호(COM1,COM3,COM5,COM7,..)에 의해 짝수 번째 행(row)의 공통전극만이 구동되며, 역시 세그먼트전극 구동신호에 의해 선택되는 액정 셀(C_LC)이 활성화된다. 프레임2에서는 세그먼트전극 제어 신호(SEG1,SEG4)만이 활성화되어 역시 ■로 표시된 액정 셀(C_LC)만이 활성화된다. 도 5(b)의 프레임1와 프레임2가 결합되면 문자 'A'가 디스플레이 된다.

도 6은 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널 구동 회로에 의해 구동되는 에스티엔 엘시디 패널의 다른 구성예를 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 액정 셀(C_LC)과 세그먼트전극의 연결은 기존의 구성과 동일하다. 이와 달리 공통전극은 교차 연결(cross coupled) 구조를 갖는데, 공통 전극 제어 신호(COM0)가 액정 셀(C_LC) A, E, 및 C를 구동하고 그 다음 공통 전극 제어 신호(COM1)는 액정 셀(C_LC) D, B 및 F를 구동하여 마치 지그재그(zigzag) 형태로 구성된다.

에스티엔 엘시디 패널을 도 6에 나타낸 것과 같이 구성하면, 기존의 라인 단위 구동 방식에 비해 보다 선명한 화질을 기대할 수 있다. 즉, 열(row) 단위의 활성화가 아닌 모든 열(row)에서의 교번 활성화되는 방식이므로, 선명한 화질을 출력할 수 있을 뿐만 아니라 화면의 플리커(flicker) 발생도 억제할 수 있다.

도 7은 도 6에 나타낸 본 발명에 따른 엘시디패널의 동작 특성을 나타낸 도면으로서, 도 7(a)는 제어 신호의 파형도이고, 도 7(b)는 본 발명에 따른 에스티엔 엘시디 패널을 나타낸 도면이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 프레임1에서는 짝수 번째의 공통전극 구동신호(COM0,COM2,COM4,..)가 활성화되고, 세그먼트전극 구동신호(SEG1,SEG2,SEG4) 만이 활성화되어 ■로 표시된 여섯 개의 액정 셀(C_LC) 만이 활성화된다. 이때 COM0과 COM1이 동일한 파형으로서 교번으로 활성화되고, COM2와 COM3 역시 동일한 파형으로서 교번으로 활성화된다.

프레임2에서는 홀수 번째의 공통전극 구동신호(COM1,COM3,COM5,..)가 활성화되고, 세그먼트전극 구동신호(SEG1,SEG3,SEG4)만이 활성화되어 역시 ■로 표시된 여섯 개의 액정 셀(C_LC)만이 활성화된다. 프레임1 및 2를 결합하면 하나의 완전한 화면이 구성되어 문자 'A'가 디스플레이 된다.

이상에서와 같이, 본 발명의 에스티엔 엘시디 패널 구동장치는 프레임주기에 따라 짝수번째 공통전극과 홀수번째 공통전극을 교번으로 구동시킬 수 있도록 엘시디 패널 구동장치를 구현함으로써, 공통전극 구동부 내의 공통전극 구동회로의 수를 1/2로 감소시킬 수 있고, 또한 프레임 주기를 1/2로 감소시킬 수 있고. 또한 엘시디패널의 교차 연결 구조에 의해 화질이 선명해질 뿐만 아니라 플리커가 발생하지 않는다.

Claims

매트릭스 형태로 배열된 복수의 공통전극과 복수의 세그먼트전극을 갖는 엘시디패널;

공통전압 제어신호에 응답하여 상기 복수의 공통전극을 구동하기 위한 공통전극 구동신호를 출력하는 공통전극 구동부;

세그먼트 제어신호에 응답하여 상기 세그먼트전극을 구동하기 위한 세그먼트 구동신호를 출력하는 세그먼트전극 구동부;

상기 공통전극 구동부와 상기 엘시디패널간에 결합되고, 입력되는 스위칭 제어신호에 응답하여 상기 공통전극 구동신호를 상기 복수의 공통전극으로 공급하도록 스위칭하는 스위칭부; 및

제 1프레임주기마다 상기 복수의 공통전극중 짝수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되고, 제 2프레임주기마다 상기 복수의 공통전극중 홀수번째 공통전극에 상기 공통전극 구동신호가 공급되도록 상기 스위칭부에 상기 스위칭 제어신호를 발생하는 스위칭 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 에스티엔 엘시디 패널 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 공통전극은

서로 이웃한 홀수번째 공통전극과 짝수번째 공통전극마다 일조의 공통전극을 형성하며, 상기 일조의 공통전극은 지그재그방식으로 교차결합되는 것을 특징으로 하는 에스티엔 엘시디 패널 구동장치.