KR100436010B1 - Driving circuit of thin film transistor liquid crystal display device, especially adding common electrode voltage as a voltage source - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도트 반전으로 구동되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of a thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to a driving circuit of a thin film transistor liquid crystal display device driven by dot inversion.
일반적으로 액정 표시 장치는 표시 동작을 하는 다수의 화소가 형성되어 있으며, 이 화소들은 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동된다. 배선에는 주사 신호를 전달하는 주사 신호선 또는 게이트선, 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터선이 있으며, 각 화소는 하나의 게이트선 및 하나의 데이터선과 연결되어 있다.In general, a liquid crystal display includes a plurality of pixels for display operation, and the pixels are driven by signals applied through wirings. The wiring includes a scan signal line or a gate line for transmitting a scan signal and an image signal line or a data line for transferring an image signal, and each pixel is connected to one gate line and one data line.
이러한 박막 트랜지스터를 이용한 액정 표시 장치의 표시 화면을 구성하는 방법은, 수평 방향으로 라인별로 입력된 데이터를 수직 방향쪽에서 순차적으로 하나의 수평 라인별로 구동되도록 제어하여 일정한 시간 동안에 해당하는 전체 라인을 구동하여 표시 화면을 구성한다.The display screen of the liquid crystal display using the thin film transistor is configured to control the data input for each line in the horizontal direction to be sequentially driven by one horizontal line in the vertical direction to drive the entire line for a predetermined time. Configure the display screen.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로는 일반적으로 라인 반전 방식(LINE INVERSION) 또는 도트 반전 방식에 따라서 각각 저전압(low voltage) 구동 회로와 고전압(high voltage) 구동 회로로 구분된다. 구동 회로 구성비 측면에서는 저전압 구동 회로가 고전압 구동 회로보다 저렴하지만 도트 반전 방식으로 구동하는 것이 화질면에서 우수하다.The driving circuit of the thin film transistor liquid crystal display is generally divided into a low voltage driving circuit and a high voltage driving circuit according to a line inversion method or a dot inversion method, respectively. In terms of the driving circuit configuration ratio, the low voltage driving circuit is cheaper than the high voltage driving circuit, but driving in the dot inversion method is excellent in terms of image quality.
라인 반전 방식은 라인을 단위로 하여 데이터 신호가 반전되어 입력되는 구동을 말하며, 도트 반전 방식은 이웃하는 화소에 인가되는 데이터 신호가 각각 반전되어 입력되는 구동을 말한다. 그리고 저전압 구동 방식은 공통 전압과 데이터 전압이 서로 반전되어 데이터 신호를 표시하는 방법이고, 고전압 구동 방식은 공통 전압을 기준으로 데이터 전압을 반전시켜 데이터 신호를 표시하는 방식이다.The line inversion method refers to driving in which data signals are inverted and input on a line basis, and the dot inversion method refers to driving in which data signals applied to neighboring pixels are inverted and input. The low voltage driving method is a method of displaying the data signal by inverting the common voltage and the data voltage, and the high voltage driving method is a method of displaying the data signal by inverting the data voltage based on the common voltage.
따라서 박막 트랜지스터 액정 표시 장치가 대화면화되고 고정세화됨에 따라 가격적인 면에서 불리함에도 불구하고 고전압 구동 회로를 사용하는 것이 일반적이다.Therefore, it is common to use a high voltage driving circuit in spite of its disadvantage in terms of cost as the thin film transistor liquid crystal display device is large and high in size.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 일반적인 도트 반전 방식의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 등가회로에 대하여 더욱 자세하게 알아보면 다음과 같다.Next, an equivalent circuit of a general dot inversion thin film transistor liquid crystal display device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 도트 반전(dot inversion)으로 구동되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 한 라인에 인가되는 전위를 도시한 등가회로이다.FIG. 1 is an equivalent circuit showing a potential applied to one line of a thin film transistor liquid crystal display driven by a general dot inversion.
도 1에서 보는 바와 같이, 가로 방향으로 게이트선(Gn)이 형성되어 있고, 게이트선(Gn)과 교차하는 데이터선(D1, D2 ... Dm)이 세로로 형성되어 있다.As shown in Fig. 1, the gate line Gn is formed in the horizontal direction, and the data lines D1, D2, ... Dm intersecting the gate line Gn are formed vertically.
게이트선(Gn)과 데이터선(D1, D2 ... Dm)이 교차하는 부분에는 게이트 전극이 게이트선(Gn)과 연결되어 있고, 소스 전극이 데이터선(D1, D2 ... Dm)과 연결되어 있으며, 드레인 전극이 액정 커패시터(C1c)의 일측 단자와 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3...)가 형성되어 있다. 액정 커패시터(C1c)의 타측 단자는 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 공통 전극(Vcom)과 연결되어 있다.The gate electrode is connected to the gate line Gn at a portion where the gate line Gn and the data lines D1, D2 ... Dm cross each other, and the source electrode is connected to the data lines D1, D2 ... Dm. The thin film transistors TFT1, TFT2, TFT3..., Having a drain electrode connected to one terminal of the liquid crystal capacitor C1c are formed. The other terminal of the liquid crystal capacitor C1c is connected to the common electrode Vcom formed on the color filter substrate.
이러한 도트 반전 방식의 박막 트랜지스터 액정 장치의 구동은 액정의 특성상 각각의 액정 커패시터(C1c)의 양단간의 전압은 5V를 넘지 않는 상태에서 구동된다.The dot inversion type thin film transistor liquid crystal device is driven in a state in which the voltage between both ends of each liquid crystal capacitor C1c does not exceed 5V due to the characteristics of the liquid crystal.
따라서 공통 전극(Vcom)의 전압이 5V로 공통적으로 인가되어 있는 상태에서, 공통 전압을 기준으로 ±5V의 전위 차가 발생하도록 홀수 번째 데이터선(D1, D3... D(m-1))에는 10V의 전압이 인가되어 화소 전압(Vp)이 10V이고, 짝수 번째 데이터선(D2, ... Dm)에는 0V의 전압이 인가되어 화소 전압(Vp)이 0V이다.Therefore, in the state where the voltage of the common electrode Vcom is commonly applied at 5V, the odd-numbered data lines D1, D3, ... D (m-1) have a potential difference of ± 5V based on the common voltage. A voltage of 10V is applied so that the pixel voltage Vp is 10V, and a voltage of 0V is applied to the even-numbered data lines D2, Dm, so that the pixel voltage Vp is 0V.
그러므로 액정 커패시터(C1c)에는 항상 ±5V의 전위 차가 형성되어 데이터 신호를 출력하게 된다.Therefore, a potential difference of ± 5V is always formed in the liquid crystal capacitor C1c to output a data signal.
도 2는 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 계조 발생회로의 증폭기의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of an amplifier of a gray scale generation circuit of a thin film transistor liquid crystal display according to a related art.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 계조 발생 회로를 도시한 것으로서, 고전압 10V와 접지(GND)를 전원으로 하는 두 개의 계조 증폭기(10, 11)를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a gray scale generation circuit of a conventional thin film transistor liquid crystal display, and illustrates two gray scale amplifiers 10 and 11 that use a high voltage of 10V and a ground (GND) as a power source.
4계조를 표시하는 경우에, 계조 증폭기(10)는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 상위 4계조의 계조 전압(GH1, GH2, GH3, GH4)을 각각 출력하는 증폭기(A1, A2, A3, A4)로 구성되어 있으며, 항상 공통 전압(Vcom) 보다 높은 전압을 출력한다.In the case of displaying four gray scales, the gray scale amplifier 10 outputs the gray scale voltages GH1, GH2, GH3, and GH4 of the upper four gray scales, respectively, based on the common voltage Vcom. ), And always outputs a voltage higher than the common voltage (Vcom).
또한 계조 증폭기(11)는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 하위 계조의 계조 전압(GL1, GL2, GL3, GL4)을 각각 출력하는 증폭기(B1, B2, B3, B4)로 구성되며, 항상 공통 전압(Vcom) 보다 낮은 전압을 출력한다.In addition, the gray scale amplifier 11 is composed of amplifiers B1, B2, B3, and B4 respectively outputting the gray scale voltages GL1, GL2, GL3, and GL4 of lower gray levels based on the common voltage Vcom. Output voltage lower than (Vcom).
이러한 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 구동 집적 회로에 계조 전압이 입력되어 데이터 신호의 전압 레벨을 선택하여 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극과 연결된 채널을 통하여 화소 전압으로 출력된다.In such a conventional thin film transistor liquid crystal display, a gray scale voltage is input to a driving integrated circuit to select a voltage level of a data signal and output the pixel voltage through a channel connected to a source electrode of the thin film transistor TFT.
그러나, 이러한 종래의 고전압으로 구동되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 높은 내압 특성을 가지는 고가의 부품이 소요되고 또한 고압 부품을 사용하는 경우에 높은 전압에서 사용되므로 소비 전력이 많이 발생하는 문제점을 가지고 있다.However, such a thin film transistor liquid crystal display device driven with a high voltage requires a costly component having high breakdown voltage characteristics, and has a problem in that power consumption is generated because a high voltage component is used at a high voltage.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저전압 구동에서 사용되는 낮은 전압 부품으로써 저렴하게 구성할 수 있는 도트 반전 방식의 고전압 구동 회로 설계 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a method of designing a high voltage driving circuit of a dot inversion method which can be inexpensively configured as a low voltage component used in low voltage driving.
도 1은 일반적인 도트 반전(dot inversion)으로 구동되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 한 라인에 인가되는 전위를 도시한 등가회로이고,1 is an equivalent circuit showing a potential applied to one line of a thin film transistor liquid crystal display device driven by a general dot inversion,
도 2는 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 계조 발생회로의 증폭기의 구조를 도시한 도면이고,2 is a diagram illustrating a structure of an amplifier of a gray scale generation circuit of a thin film transistor liquid crystal display according to a related art;
도 3은 본 발명의 실시예에 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 계조 발생회로의 증폭기의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating the structure of an amplifier of a gray scale generation circuit of a thin film transistor liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
이러한 본 발명에 따른 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로는 고전압과 공통 전극 전압(Vcom) 사이를 분할하여 다수의 계조 전압을 출력하는 제1 계조부와 공통 전극 전압(Vcom)과 접지 전압(GND) 사이를 분할하여 다수의 계조 전압을 출력하는 제2 계조부를 포함하고 있다.The driving circuit of the liquid crystal display device of the high voltage driving thin film transistor according to the present invention may divide the high voltage and the common electrode voltage Vcom to output a plurality of gray voltages, the first gray level unit, the common electrode voltage Vcom, and the ground voltage. And a second gray scale section for outputting a plurality of gray scale voltages by dividing between (GND).
여기서 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서 상기 고전압은 10V로 설정하며, 공통 전극 전압은 5V로 설정한다.In the high voltage driving thin film transistor liquid crystal display, the high voltage is set to 10V, and the common electrode voltage is set to 5V.
따라서, 공통 전극 전압(Vcom) 보다 높은 계조 전압을 출력하는 경우나 공중 전극 전압 보다 낮은 전압을 출력하는 경우 모두 5V의 전위 차만 발생하므로 5V의 내압에 견딜 수 있는 저전압 부품의 사용이 가능하다.Therefore, when outputting a gradation voltage higher than the common electrode voltage Vcom or outputting a voltage lower than the aerial electrode voltage, only a potential difference of 5V occurs, so that a low voltage component capable of withstanding 5V withstand voltage can be used.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로의 한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, an embodiment of a driving circuit of a high voltage driving thin film transistor liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that a person having ordinary skill in the art may easily implement the present invention. do.
도 3은 본 발명의 실시예에 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 계조 발생회로의 증폭기의 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating the structure of an amplifier of a gray scale generation circuit of a thin film transistor liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로는 고전압 10V와 공통 전극 전압(Vcom), 공통 전극 전압(Vcom)과 접지(GND)를 전원으로 하는 제1, 제2 계조 증폭부(20, 21)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the driving circuit of the high voltage driving thin film transistor liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention uses a high voltage of 10 V, a common electrode voltage Vcom, a common electrode voltage Vcom, and a ground GND as a power source. The first and second gray scale amplifiers 20 and 21 are provided.
종래와 동일하게 4계조를 표시하는 경우에, 제1 계조 증폭부(20)는 고전압인10V와 공통 전압(Vcom) 사이에 다수의 계조 전압(GH1, GH2, GH3, GH4)을 출력하는 각각의 증폭기(A5, A6, A7, A8)로 구성되어 있으며, 항상 공통 전극 전압(Vcom)보다 높은 전압을 출력한다.In the case of displaying four gray levels as in the related art, each of the first gray level amplifiers 20 outputs a plurality of gray voltages GH1, GH2, GH3, and GH4 between a high voltage 10V and a common voltage Vcom. It consists of amplifiers A5, A6, A7 and A8 and always outputs a voltage higher than the common electrode voltage Vcom.
또한 제2 계조 증폭부(21)는 공통 전극 전압(Vcom)과 접지(GND) 사이에 다수의 계조 전압(GL1, GL2, GL3, GL4)을 각각 출력하는 증폭기(B5, B6, B7, B8)로 구성되며, 항상 공통 전극 전압(Vcom) 보다 낮은 전압을 출력한다.In addition, the second gray scale amplifier 21 outputs a plurality of gray voltages GL1, GL2, GL3, and GL4 between the common electrode voltage Vcom and ground GND, respectively. And a voltage lower than the common electrode voltage Vcom.
이러한 본 발명에 따른 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 회로에서 출력되는 제조 전압(GH1, GH2, GH3, GH4, GL1, GL2, GL3, GL4)은 데이터 구동 집적 회로에 입력된다. 그리고 이러한 계조 전압은 전압 레벨로 선택되어 데이터 신호로 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극에 인가되어 출력 채널을 통하여 화소 전압으로 인가된다.The manufacturing voltages GH1, GH2, GH3, GH4, GL1, GL2, GL3, and GL4 output from the driving circuit of the high voltage driving thin film transistor liquid crystal display according to the present invention are input to the data driving integrated circuit. The gray voltage is selected as a voltage level and is applied to the source electrode of the TFT as a data signal and applied to the pixel voltage through the output channel.
여기서, 고전압 구동에서 공통 전극 전압(Vcom)은 5V로 설정하는 것이 일반적이다.Here, the common electrode voltage Vcom is generally set to 5V in the high voltage driving.
따라서 고전압인 10V와 공통 전극 전압(Vcom) 사이에는 5V의 전위 차가 발생하고 공통 전극 전압(Vcom)과 접지(GND) 사이에도 5V의 전위 차가 발생하여 계조 전압을 출력하는 증폭기(A5, A6, A7, A8, B5, B6, B7, B8)는 저전압 구동에서 사용되는 부품을 사용하여 고전압 구동을 할 수 있다.Therefore, a potential difference of 5V occurs between the high voltage 10V and the common electrode voltage Vcom, and a potential difference of 5V occurs between the common electrode voltage Vcom and the ground GND to output the gray scale voltages A5, A6, and A7. , A8, B5, B6, B7, and B8 can be driven at high voltage using components used in low voltage driving.
따라서 본 발명에 따른 고전압 구동의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에서는 고전압 전위와 접지 사이에 공통 전극 전압을 전원을 추가하여 계조 증폭기의양단간에 걸리는 전압 차를 줄임으로써, 저전압 구동용 증폭기에 사용되는 증폭기를 고전압 구동에도 사용할 수 있다. 이로 인하여 낮은 항복 전압 특성을 갖는 부품 사용으로 생산 단가를 낮출 수 있다.Accordingly, in the high voltage driving thin film transistor liquid crystal display device according to the present invention, a common electrode voltage is added between the high voltage potential and the ground to reduce the voltage difference between the two ends of the gradation amplifier, thereby increasing the amplifier used in the low voltage driving amplifier. Can also be used for driving. As a result, the production cost can be reduced by using components having low breakdown voltage characteristics.
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