KR101023722B1 - Driving Circuit of Shift Registers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 패널에 내장된 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단의 출력 전압을 감지하여, 한 프레임 내의 출력 전압의 발생 횟수가 복수개일 때, 자동으로 상향된 공급 전압을 피드백시켜 다시 쉬프트 레지스터에 공급하는 쉬프트 레지스터의 구동 회로에 관한 것으로, 기준 전압을 공급하는 전원 공급부와, 쉬프트 레지스터를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호를 모니터링하며 한 프레임 내에서 발생하는 게이트 온(gate On) 전압의 수를 판단하는 전압 자동 보상부 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전압과 상기 게이트 온 전압의 수를 인가받아, 상기 게이트 온 전압 수에 상응하여 조정된 구동 전압 및 클럭 신호를 상기 쉬프트 레지스터에 인가하는 전압 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
쉬프트 레지스터, 전압 자동 보상, 레벨 쉬프터, 구동 전압
The present invention detects an output voltage of a predetermined output terminal of a shift register built in a liquid crystal panel, and when a plurality of output voltages are generated in one frame, the system automatically feeds back the supplied supply voltage to the shift register again. A drive circuit for a resistor, comprising: a power supply for supplying a reference voltage, a timing controller for outputting various control signals for driving a shift register, and a voltage signal output from a predetermined output terminal of the shift register; A voltage automatic compensator for determining the number of gate on voltages generated therein and a number of the reference voltage and the gate on voltage in response to the control signal and adjusting the gate on voltage according to the number of gate on voltages To apply a predetermined driving voltage and a clock signal to the shift register. It characterized by yirueojim a controller.
Shift Registers, Voltage Auto Compensation, Level Shifter, Drive Voltage
Description
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 액정 패널과 구동부와의 연결 관계를 나타낸 도면1 is a view illustrating a connection relationship between a liquid crystal panel and a driving unit of a general liquid crystal display;
도 2는 게이트 드라이버 내장형의 액정 표시 장치를 나타낸 도면2 is a view showing a liquid crystal display device with a built-in gate driver;
도 3은 일반적인 액정 표시 장치의 구동 회로를 나타낸 블록도3 is a block diagram illustrating a driving circuit of a general liquid crystal display.
도 4는 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 포함한 액정 표시 장치의 구동부를 나타낸 블록도4 is a block diagram showing a driving unit of the liquid crystal display including the driving circuit of the shift register of the present invention;
도 5는 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로에 적용되는 쉬프트 레지스터를 나타낸 블록도5 is a block diagram showing a shift register applied to the driving circuit of the shift register of the present invention;
도 6은 도 5의 각 출력단에서 발생하는 게이트 전압 신호를 나타낸 타이밍도6 is a timing diagram illustrating a gate voltage signal generated at each output terminal of FIG. 5.
도 7은 쉬프트 레지스터의 전압 자동 보상부를 나타낸 블록도7 is a block diagram illustrating an automatic voltage compensator of a shift register.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 포함한 액정 표시 장치의 구동부를 나타낸 블록도8 is a block diagram illustrating a driving unit of a liquid crystal display including a driving circuit of a shift register according to another exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*Description of the Related Art [0002]
100 : 액정 패널 110 : 액티브 영역100: liquid crystal panel 110: active area
120 : 쉬프트 레지스터 130 : 구동부120: shift register 130: drive unit
131 : 전원 공급부 132 : 감마 기준 전압부 131: power supply unit 132: gamma reference voltage unit
133 : 타이밍 컨트롤러 134 : 데이터 드라이버133: timing controller 134: data driver
135 : 전압 제어부 136 : 제 1 레벨 쉬프터135: voltage control unit 136: first level shifter
137 : 제 2 레벨 쉬프터 151 : 에러 감지137: second level shifter 151: error detection
152 : 업카운터(Up-Counter) 200 : 전압 자동 보상부152: Up-Counter 200: Automatic voltage compensation unit
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정 패널에 내장된 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단의 출력 전압을 감지하여, 한 프레임 내의 출력 전압의 발생 횟수가 복수개일 때, 자동으로 상향된 공급 전압을 피드백시켜 다시 쉬프트 레지스터에 공급하는 쉬프트 레지스터의 구동 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.As the information society develops, the demand for display devices is increasing in various forms, and in recent years, liquid crystal display devices (LCDs), plasma display panels (PDPs), electro luminescent displays (ELD), and vacuum fluorescent (VFD) Various flat panel display devices such as displays have been studied, and some of them are already used as display devices in various devices.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으 로 다양하게 개발되고 있다.Among them, LCD is the most widely used as the substitute for CRT (Cathode Ray Tube) for mobile image display device because of its excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption. In addition to the use of the present invention has been developed a variety of monitors such as television and computer to receive and display broadcast signals.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.In order to use such a liquid crystal display as a general screen display device in various parts, it is a matter of how high quality images such as high definition, high brightness and large area can be realized while maintaining the characteristics of light weight, thinness and low power consumption. Can be.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.A general liquid crystal display device may be largely divided into a liquid crystal panel displaying an image and a driving unit for applying a driving signal to the liquid crystal panel, wherein the liquid crystal panel includes first and second glass substrates bonded to each other with a predetermined space; It consists of a liquid crystal layer injected between the said 1st, 2nd glass substrate.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.Here, the first glass substrate (TFT array substrate) has a plurality of gate lines arranged in one direction at regular intervals, a plurality of data lines arranged at regular intervals in a direction perpendicular to the gate lines, A plurality of pixel electrodes formed in a matrix form in each pixel region defined by crossing a gate line and a data line, and a plurality of thin film transistors switched by signals of the gate line to transfer the signal of the data line to each pixel electrode. Is formed.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.In the second glass substrate (color filter substrate), a black matrix layer for blocking light in portions other than the pixel region, an R, G, B color filter layer for expressing color colors, and a common image for implementing an image An electrode is formed.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.The driving principle of the general liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization property of the liquid crystal. Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the arrangement of molecules can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.Therefore, when the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal by optical anisotropy, thereby representing image information.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.Currently, an active matrix LCD, in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner, is attracting the most attention due to its excellent resolution and ability to implement video.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치의 및 이의 구동 회로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a driving circuit and a driving circuit thereof of a conventional liquid crystal display will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치의 액정 패널과 구동부와의 연결 관계를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a connection relationship between a liquid crystal panel and a driver of a general liquid crystal display.
도 1과 같이, 일반적인 액정 표시 장치의 액정 패널(10)은 복수개의 게이트 라인과 데이터 라인을 포함한 TFT 어레이가 형성된 하부 기판(1), 이와 대향되어 칼라 필터 어레이가 형성된 상부 기판(2), 두 기판(1, 2) 사이에 충진된 액정층(미도시)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, a
상기 액정 패널(100)에는 상기 게이트 라인에 구동 신호를 인가하는 게이트 드라이브 IC(5)와, 상기 게이트 드라이브 IC(5)를 제어하는 게이트 PCB(Printed Circuit Board)(3)와, 상기 데이터 라인에 구동 신호를 인가하는 소오스 드라이브 IC(6)와, 상기 소오스 드라이브 IC(6)를 제어하는 소오스 PCB(4) 및, 상기 게이트 드라이브 IC(5)와, 소오스 드라이브 IC(6)를 각각 게이트 PCB(3), 소오스 PCB(4)로 연결시키는 TCP(Tape Carrier Package) 필름(18a, 18b)으로 이루어진 구동부가 연결된다.The
여기서의 구동부에는 상기 게이트 PCB(3), 소오스 PCB(4)에 각종 제어 신호를 인가하는 타이밍 컨트롤러는 미도시되어 있다.The timing controller for applying various control signals to the
근래에 들어, 원가 절감과 장치 구성의 간소화를 위해 드라이브 IC를 액정 패널 내에 내장하고자 하는 노력들이 제기되었다.In recent years, efforts have been made to embed drive ICs in liquid crystal panels to reduce costs and simplify device configuration.
도 2는 게이트 드라이버 내장형의 액정 표시 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a liquid crystal display device with a built-in gate driver.
도 2와 같이, 게이트 드라이버 내장형의 액정 표시 장치는 게이트 PCB와 게이트 드라이브 IC가 액정 패널 내에 구성된 것이다. As shown in FIG. 2, the gate driver embedded liquid crystal display includes a gate PCB and a gate drive IC formed in the liquid crystal panel.
게이트 드라이버는 그 내부가 쉬프트 레지스터와 상기 쉬프트 레지스터의 양측에 입출력 버퍼를 구비한 단순한 구조로서, 간단한 소자로 꾸밀 수 있는 회로로 패널 내에 내장하기 용이하다. 반면 소오스 드라이버측은 시스템(미도시)이나 타이밍 컨트롤러로부터 받는 제어 신호나 데이터 신호 등이 많고, 그 내부 회로가 복잡하여 일반적으로 액정 패널(10)에 내장하지 않고 있다. 따라서, 데이터 라인에 구동 신호를 인가하는 소오스 드라이브 IC(16)와, 상기 소오스 드라이브 IC(16)를 제어하는 소오스 PCB(14), 상기 소오스 드라이브 IC(16)와 소오스 PCB(14)를 연결하는 TCP 필름(17)으로 소오스 드라이버를 구성하여 상기 액정 패널(10)에 외장형으로 연결한다.The gate driver is a simple structure in which a shift register and an input / output buffer are provided at both sides of the shift register. The gate driver is easily integrated into a panel by a circuit that can be decorated with a simple element. On the other hand, the source driver side has many control signals and data signals received from a system (not shown) or a timing controller, and its internal circuit is complicated and is not generally incorporated in the
경우에 따라 하부 기판(1)에 구성하는 박막 트랜지스터의 반도체층을 폴리 실리콘으로 형성할 때, 소오스 드라이버까지 액정 패널에 내장할 수 있다. 이는 폴리 실리콘이 전자 이동도가 높아 액정 패널 내에 구성한 소오스 드라이버의 신속한 동작을 기대할 수 있기 때문이다. In some cases, when the semiconductor layer of the thin film transistor included in the
그러나, 현재 양산되는 대부분의 액정 표시 장치는 반도체층을 비정질 실리콘으로 구성하고 있으며, 또한, 비정질 실리콘은 그 이동도가 낮은 물질로, 도 2와 같이, 게이트 드라이버를 액정 패널에 내장할 경우, 상대적으로 도 1의 외장형의 게이트 드라이버 구조에 비해 출력 값의 지연이나 내부 회로에 구성되는 소자의 문턱 전압 값의 변동을 가져올 수 있어, 신뢰성이 저하될 수 있다.However, most of the liquid crystal display devices that are currently mass-produced comprise a semiconductor layer made of amorphous silicon, and amorphous silicon is a material having low mobility, and as shown in FIG. 2, when a gate driver is embedded in a liquid crystal panel, As a result, compared to the external gate driver structure of FIG. 1, a delay of an output value or a change of a threshold voltage value of an element included in an internal circuit may be caused, and thus reliability may be degraded.
이하, 도면을 참조하여 상술한 도 1 또는 도 2의 액정 표시 장치의 구동 회로에 대해 설명한다. 도 1과 도 2의 액정 표시 장치의 구동 회로는 게이트 드라이버가 액정 패널에 내장 여부의 차이를 가질 뿐 그 기능은 동일하다.Hereinafter, the driving circuit of the liquid crystal display of FIG. 1 or 2 described above with reference to the drawings. The driving circuit of the liquid crystal display of FIGS. 1 and 2 has the same function as the gate driver is built in the liquid crystal panel.
도 3은 일반적인 액정 표시 장치의 구동 회로를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a driving circuit of a general liquid crystal display.
도 3과 같이, 일반적인 액정 표시 장치는, 복수개의 게이트 라인(G)과 데이터 라인(D)이 서로 수직한 방향으로 배열되어 매트릭스 형태의 화소영역을 갖는 액정 패널(21)과, 상기 액정 패널(21)에 구동 신호와 데이터 신호를 공급하는 구동 회로부(22)와, 상기 액정 패널(21)에 일정한 광원을 제공하는 백 라이트(28)로 구분된다.As shown in FIG. 3, a general liquid crystal display device includes a
여기서, 상기 구동 회로부(22)는, 상기 액정 패널(21)의 각 데이터 라인에 데이터 신호를 입력하는 데이터 드라이버(21b)와 상기 액정 패널(21)의 각 게이트 라인(G)에 게이트 구동 펄스를 인가하는 게이트 드라이버(21a)와, LCM(Liquid Crystal Module)의 구동 시스템(27)으로부터 입력되는 디스플레이 데이터(R, G, B)와 수직 및 수평 동기 신호(Vsync, Hsync) 그리고 클럭 신호(DCLK) 등 제어 신호를 입력받아 상기 액정 패널(21)의 각 데이터 드라이버(21b)와 게이트 드라이버(21a)가 화면을 재생하기에 적합한 타이밍으로 각 디스플레이 데이터와 클럭 및 제어신호를 포맷하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(23)와, 상기 액정 패널(21) 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부(24)와, 상기 전원 공급부(24)로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버(21b)에서 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환할 때 필요한 기준전압을 공급하는 감마 기준전압부(25)와, 상기 전원 공급부(24)로부터 출력된 전압을 이용하여 액정 패널(21)에 사용되는 정전압(VDD), 게이트 고전압(VGH), 게이트 저전압(VGL), 기준전압(Vref) 및 공통전압(Vcom) 등을 출력하는 DC/DC 변환부(26)와, 상기 백 라이트(28)를 구동하는 인버터(29)를 구비하여 구성된다.Here, the
이와 같이 구성된 일반적인 액정 표시 장치의 구동회로의 동작은 다음과 같다.The operation of the driving circuit of the general liquid crystal display device configured as described above is as follows.
즉, 타이밍 콘트롤러(23)가 액정 패널의 구동 시스템(27)으로부터 입력되는 디스플레이 데이터(R, G, B)와 수직 및 수평동기신호(Vsync, Hsync) 그리고 클럭신호(DCLK) 등 제어신호를 입력받아 상기 액정 패널(21)의 각 데이터 드라이버(21b)와 게이트 드라이버(21a)가 화면을 재생하기에 적합한 타이밍으로 각 디스플레이 데이터와 클럭 및 제어신호를 제공하므로, 상기 게이트 드라이버(21a)가 상기 액정 패널(21)의 각 게이트 라인(G)에 게이트 구동 펄스를 인가하고 이에 동기되어 상기 데이터 드라이버(21b)가 상기 액정 패널(21)의 각 데이터 라인(D)에 데이터 신호를 입력하여 입력된 영상신호를 디스플레이 한다.That is, the timing controller 23 inputs control signals such as display data (R, G, B) and vertical and horizontal synchronization signals (Vsync, Hsync) and a clock signal (DCLK) input from the
이 때, 백 라이트(28)는 입력되는 영상신호의 휘도에 관계없이 일정한 밝기의 백 라이트를 제공한다.At this time, the backlight 28 provides a backlight having a constant brightness regardless of the brightness of the input video signal.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치의 구동 회로는 다음과 같은 문제점이 있다.The driving circuit of the conventional liquid crystal display device as described above has the following problems.
현재 양산되는 대부분의 액정 표시 장치는 반도체층을 비정질 실리콘으로 구성하고 있는데, 비정질 실리콘은 그 이동도가 낮은 물질로, 패널 내에 드라이버 내장시 상기 드라이버의 속도가 지연될 수 있는 문제가 있다. 또한, 속도 지연과 함께 드라이버 내에 구비된 소자의 문턱 전압 하강 현상이 있어, 드라이버 모두를 액정 패널의 외장형으로 구성한 모델에 비해 신뢰성에 약점을 가지고 있다.Most liquid crystal display devices that are currently mass-produced have a semiconductor layer made of amorphous silicon, which is a material having low mobility, and may have a problem in that the speed of the driver may be delayed when the driver is embedded in a panel. In addition, there is a voltage drop phenomenon of the device provided in the driver along with the speed delay, which has a weakness in reliability compared to the model in which all of the drivers are configured as an external type of the liquid crystal panel.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정 패널에 내장된 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단의 출력 전압을 감지하여, 한 프레임 내의 출력 전압의 발생 횟수가 복수개일 때, 자동으로 상향된 공급 전압을 피드백시켜 다시 쉬프트 레지스터에 공급하는 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 제공하는 데, 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and detects the output voltage of a predetermined output terminal of a shift register embedded in a liquid crystal panel, and automatically supplies upwards when the number of output voltages in one frame is plural. It is an object of the present invention to provide a driving circuit of a shift register that feeds back a voltage and supplies the voltage to a shift register.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 기준 전압을 공급하는 전원 공급부와, 쉬프트 레지스터를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호를 모니터링하며 한 프레임 내에서 발생하는 게이트 온(gate On) 전압의 수를 판단하는 전압 자동 보상부 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전압과 상기 게이트 온 전압의 수를 인가받아, 상기 게이트 온 전압 수에 상응하여 조정된 구동 전압 및 클럭 신호를 상기 쉬프트 레지스터에 인가하는 전압 제어부를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.The driving circuit of the shift register of the present invention for achieving the above object is a power supply for supplying a reference voltage, a timing controller for outputting various control signals for driving the shift register, and at a predetermined output terminal of the shift register A voltage automatic compensator for monitoring the output voltage signal and determining the number of gate on voltages generated in one frame and receiving the reference voltage and the number of gate on voltages in response to the control signal, And a voltage controller configured to apply a driving voltage and a clock signal adjusted to the number of gate-on voltages to the shift register.
상기 쉬프트 레지스터는 복수개의 출력단을 구비한다.The shift register has a plurality of output stages.
상기 쉬프트 레지스터는 액정 패널에 내장된 것이다.The shift register is built in the liquid crystal panel.
상기 전압 자동 보상부는 상기 타이밍 컨트롤러 내부에 구성된다.The voltage automatic compensator is configured inside the timing controller.
상기 전압 자동 보상부는 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호가 게이트 온 신호임을 판단하는 감지부 및 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수를 카운팅하는 업카운터를 포함하여 이루어진다.The automatic voltage compensator includes a detector configured to determine that the voltage signal output from the predetermined output terminal of the shift register is a gate on signal, and an up counter for counting the number of times the gate on signal occurs within one frame.
상기 감지부 및 업카운터는 수직 동기 신호(Vsync) 신호에 응답하여 동작한다.The sensing unit and the up counter operate in response to the vertical sync signal (Vsync) signal.
상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수가 2회 이상일 때, 상기 전압 제어부에서 자동 상향된 전압 값을 출력한다.When the number of times the gate-on signal occurs in one frame is two or more times, the voltage controller outputs an automatically raised voltage value.
상기 타이밍 컨트롤러에서 상기 쉬프트 레지스터로 인가하는 제어 신호의 전압 레벨을 쉬프트 레지스터 적용 레벨로 변환해주는 제 1 레벨 쉬프터와, 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 발생하는 전압 레벨을 타이밍 컨트롤러에의 적용 레벨로 변환해주는 제 2 레벨 쉬프터를 더 포함한다. A first level shifter for converting a voltage level of a control signal applied from the timing controller to the shift register to a shift register application level, and a voltage level generated at a predetermined output terminal of the shift register to an application level to the timing controller It further comprises a second level shifter.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 액정 패널 내에 복수개의 출력단을 구비한 쉬프트 레지스터를 제어하는 쉬프트 레지스터 구동 회로에 있어서, 상기 액정 패널에 각종 기준 전압을 공급하는 전원 공급부와, 상기 쉬프트 레지스터를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 발생하는 제어 신호를 상기 쉬프트 레지스터에 적용되는 전압 레벨로 레벨 쉬프팅하는 제 1 레벨 쉬프터와, 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호를 타이밍 컨트롤러에 적용하는 전압 레벨로 레벨 쉬프팅하는 제 2 레벨 쉬프터와, 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호가 게이트 온 신호임을 판단하는 감지부 및 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수를 카운팅하는 업카운터와, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 인가되는 제어 신호에 응답하여 상기 전원 공급부로부터 기준 전압을 인가받고, 상기 업카운터에서 카운팅한 횟수에 대응하여 자동 상향된 구동 전압 신호 및 클럭 신호를 상기 쉬프트 레지스터로 피드백하여 인가하는 전압 제어부를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.In addition, the shift register driving circuit of the present invention for achieving the same object is a shift register driving circuit for controlling a shift register having a plurality of output terminals in the liquid crystal panel, the power supply for supplying various reference voltages to the liquid crystal panel A timing controller for outputting various control signals for driving the shift register, a first level shifter for level shifting a control signal generated from the timing controller to a voltage level applied to the shift register, and A second level shifter for level shifting a voltage signal output from a predetermined output terminal to a voltage level applied to the timing controller, and a sensing unit and the gate determining that the voltage signal output from the predetermined output terminal of the shift register is a gate-on signal. ON signal An up counter for counting the number of times occurring in one frame, and a driving voltage signal that is automatically supplied in response to the number of counts in the up counter in response to a reference voltage from the power supply in response to a control signal applied from the timing controller; And a voltage controller for feeding back a clock signal to the shift register.
상기 감지부 및 상기 업카운터는 상기 타이밍 컨트롤러 내부에 구성된다.The sensing unit and the up counter are configured inside the timing controller.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 쉬프트 레지스터 구동 회로를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the shift register driving circuit of the liquid crystal display of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 포함한 액정 표시 장치의 구동부를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a driving unit of a liquid crystal display including a driving circuit of a shift register of the present invention.
도 4와 같이, 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 포함한 액정 표시 장치는, 복수개의 출력단을 갖는 쉬프트 레지스터(120)를 액정 패널(100)에 내장한다. 여기서, 상기 액정 패널(100)은 실제 박막 트랜지스터 어레이가 형성되어 디스플레이가 이루어지는 액티브 영역(110)과, 그 주변의 비표시 영역으로 구분되어 정의된다. 상기 비표시 영역의 일측에 쉬프트 레지스터(120)가 내장되어 있다. 이러한 쉬프트 레지스터(120)는 게이트 드라이버의 기능을 하는 것으로, 내부의 입출력단 각각에 버퍼부를 더 구비할 수 있다.As shown in FIG. 4, the liquid crystal display including the drive circuit of the shift register of the present invention incorporates a
상기 액정 패널을 구동하는 구동 회로부는 요구되는 각종 기준 전압을 공급하는 전원 공급부(131)와, 액정 패널(100) 내의 데이터 라인을 구동하기 위한 데이터 드라이버(134)와, 상기 데이터 드라이버에 감마 기준 전압을 제공하는 감마 기준 전압부(132)와, 상기 쉬프트 레지스터(120) 및 데이터 드라이버(134)를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(133)와, 상기 타이밍 컨트롤러(133)로부터 상기 쉬프트 레지스터(120)의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호를 모니터링하며 한 프레임 내에서 발생하는 게이트 온(gate On) 전압의 수를 판단하는 전압 자동 보상부(200) 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전압과 상기 게이트 온 전압의 수를 인가받아, 상기 게이트 온 전압 수에 상응하여 조정된 구동 전압을 상기 쉬프트 레지스터에 인가하는 전압 제어부(135)를 포함하여 이루어진다. The driving circuit unit for driving the liquid crystal panel includes a
여기서, 상기 타이밍 컨트롤러(133)와, 상기 쉬프트 레지스터(120) 사이에는 상기 타이밍 컨트롤러(133)에서 상기 쉬프트 레지스터(120)로 인가하는 제어 신호의 전압 레벨(TTL 레벨: 0V~3.3V 또는 0~5V)을 쉬프트 레지스터(120) 적용 레벨, 즉, 약 0~20V의 클럭 신호(CK, /CK), 스타트 신호(start)로 변환해주는 제 1 레벨 쉬프터(136)가 형성되고, 상기 전압 자동 보상부(200)와 상기 타이밍 컨트롤러(133)의 사이에는 상기 쉬프트 레지스터(120)의 소정의 출력단에서 발생하는 고전압 레벨(0~20V 또는 0~25V)을 타이밍 컨트롤러(133)에의 적용하는 TTL 레벨로 변환해주는 제 2 레벨 쉬프터(137)가 더 형성된다.Here, between the
여기서, 상기 전압 자동 보상부(200)에서 판단된 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수가 2회 이상일 때, 이를 에러 상태로 보고, 상기 전압 제어부에서 자동 상향된 전압 값을 출력한다. 이 때, 한 프레임 내 게이트 온 신호가 발생하는 횟수를 카운팅하는 기준은 수직 동기 신호(Vsync)가 1프레임(frame)마다 인가되어 들어오기 때문에, 이를 신호로 인가받아 동작되도록 한다.In this case, when the number of times the gate on signal generated by the voltage
한편, 상기 액정 패널에 구성되는 게이트 라인의 수는 표시 장치의 수직 해상도에 준하여 구비된다.The number of gate lines included in the liquid crystal panel is provided based on the vertical resolution of the display device.
도면에서는 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단을 가장 마지막 게이트 라인에 대응되는 부위로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않고, 임의의 게이트 라인에 대응되는 출력단을 선정할 수 있다.Although a predetermined output terminal of the shift register is illustrated as a portion corresponding to the last gate line in the drawing, an output terminal corresponding to an arbitrary gate line may be selected without being limited thereto.
도 5는 본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로에 적용되는 쉬프트 레지스터를 나타낸 블록도이며, 도 6은 도 5의 각 출력단에서 발생하는 게이트 전압 신호를 나타낸 타이밍도이다.5 is a block diagram illustrating a shift register applied to a driving circuit of a shift register according to the present invention, and FIG. 6 is a timing diagram illustrating gate voltage signals generated at each output terminal of FIG. 5.
도 5와 같이, 본 발명의 쉬프트 레지스터는 각각 전단과 종속적으로 접속됨과 아울러 각각의 출력단(g1 내지 gN)에 각각 접속되어진 n개의 스테이지들(SR1 내 지 SRN)로 구성되어 있으며, 스타트 신호(start), 구동 전압 신호(VDD, VSS)와 클럭 신호(CK, /CK)를 이용하여 구동한다. As shown in FIG. 5, the shift register of the present invention is composed of n stages SR1 to SRN connected to the front end and each output terminal g1 to gN, respectively. ), And are driven using the driving voltage signals VDD and VSS and the clock signals CK and / CK.
상기 제 1 스테이지(SR1)에는 스타트 신호(start)가 입력되고, 제 2 내지 제 n 스테이지들(SR2 내지 SRN)은 이전단의 출력신호(G1 내지 Gn-1)와 2개의 클럭 신호(CK, /CK)에 의해 각각의 스테이지에 접속된 게이트 라인들을 순차적으로 선택하게 된다.A start signal start is input to the first stage SR1, and the second to nth stages SR2 to SRN are output signals G1 to Gn-1 of the previous stage and two clock signals CK, / CK) sequentially selects the gate lines connected to each stage.
도 6과 같이, 상기 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 순차적으로 사각형의 출력 전압 신호가 출력되어 해당 게이트 라인들에 인가된다. As shown in FIG. 6, each stage of the shift register is sequentially outputted with a square output voltage signal and applied to corresponding gate lines.
본 발명의 쉬프트 레지스터가 정상적으로 구동시에는 스타트 신호(start)를 한 클럭(1H) 만큼씩 위상 지연하여 한 프레임 내 1회 게이트 온(gate ON) 전압이 출력되나, 에러가 발생하였을 때는, 한 프레임 내에서 2회 이상의 게이트 온 전압이 출력될 수 있다. When the shift register of the present invention is normally driven, the gate-on voltage is output once per frame by delaying the start signal start by one clock (1H), but when an error occurs, one frame Two or more gate-on voltages may be output within.
에러가 발생하는 경우는 여러 가지를 원인으로 볼 수 있으나, 크게 쉬프트 레지스터에 구성된 소자가 갖는 문턱 전압(Vth)의 변화를 원인으로 본다. 특히, 쉬프트 레지스터에 공급하는 스타트 신호(start)와, 구동 전압 신호(VDD)이 고전압으로 인가되는 스트레스(stress) 상황은 상기 문턱 전압의 변화를 일으키는 주요인이다. There may be various causes of an error, but it is mainly caused by a change in the threshold voltage Vth of a device configured in a shift register. In particular, a start signal (start) supplied to the shift register and a stress situation in which the driving voltage signal (VDD) is applied at a high voltage are a major factor causing the change of the threshold voltage.
클럭 신호(CK, /CK)와 구동 전압(VDD) 신호는 가능한한 낮은 수준으로 설정하였을 때 스트레스는 적어지고, 문턱 전압(Vth)이 변하는 속도를 낮출 수 있겠지만, 이 경우는 전압 마진이 작아서, 전체적으로 쉬프트 레지스터를 지속하여 연장 하여 구동시킬 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 수명을 연장하기 위해 종래에는 상기 클럭 신호(CK, /CK)와 구동 전압(VDD) 신호를 패널 구동에 필요한 전압 값보다 좀 더 마진을 더 두어 큰 전압을 인가하였다. When the clock signals CK and / CK and the driving voltage VDD are set as low as possible, the stress decreases and the speed at which the threshold voltage Vth changes can be reduced, but in this case, the voltage margin is small, There is a problem in that the shift register cannot be extended and driven as a whole. Therefore, in order to extend the lifetime, the clock signals CK and / CK and the driving voltage VDD are conventionally applied with a larger margin than the voltage values required for driving the panel.
본 발명의 쉬프트 레지스터 구동 회로에는 초기 상태에서는 구동에 필요한 최소 전압만을 인가하여 스트레스 상황을 줄이고, 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력 전압을 감지한 후, 필요한 만큼 자동으로 상향 조정된 전압을 인가하여 전압 마진을 갖고 또한, 구동에 필요한 최소 전압만을 인가함으로써, 쉬프트 레지스터에 발생할 수 있는 스트레스를 줄일 수 있는 것이다.The shift register driving circuit of the present invention reduces the stress situation by applying only the minimum voltage required for driving in an initial state, detects the output voltage at a predetermined output terminal of the shift register, and then automatically applies an upwardly adjusted voltage to the required voltage. Having a margin and applying only the minimum voltage required for driving, it is possible to reduce the stress that may occur in the shift resistor.
본 발명의 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 초기에 클럭 신호(CK, /CK)와 구동 전압(VDD) 신호 레벨을 패널이 동작하는 최소 전압을 셋팅을 한 후, 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단을 감지하여, 그 출력 전압 값을 매 프레임(frame)마다 모니터하여 상기 출력단의 복수회의 게이트 온 신호가 발생시에, 출력 전압 값의 횟수에 상응하여 쉬프트 레지스터에 인가하는 구동 전압과 클럭 신호 레벨을 일정 스텝씩 증가하여 다시 쉬프트 레지스터에 인가함을 특징으로 한다.The driving circuit of the shift register of the present invention initially sets the clock signal CK, / CK and driving voltage VDD signal levels to a minimum voltage at which the panel operates, and then detects a predetermined output terminal of the shift register. The output voltage value is monitored every frame, and when a plurality of gate-on signals of the output stage are generated, the driving voltage and the clock signal level applied to the shift register are increased by a predetermined step corresponding to the number of output voltage values. It is applied to the shift register again.
도 7은 쉬프트 레지스터의 전압 자동 보상부를 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating an automatic voltage compensator of a shift register.
도 7과 같이, 상기 전압 자동 보상부(200)는 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호가 게이트 온 신호임을 판단하는 감지부(151) 및 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수를 카운팅하는 업카운터(152)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 감지부(151) 및 업카운터(152)는 수직 동기 신호(Vsync) 신호에 응답하여 동작한다.
As shown in FIG. 7, the
상기 감지부(151)는 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단의 신호를 변환부(150)를 통해 로직 레벨로 변환하여, 상기 소정의 출력단에 발생하는 게이트 온 신호의 개수를 판단한다. The
상기 변환부(150)는 정전압(VCC)단과, 접지단 사이에 저항(R)과, 트랜지스터가 직렬로 구성되어 있으며, 상기 트랜지스터는 소정의 출력단(n 번째 게이트 라인(Gn))에 게이트 신호를 인가하는 출력단)의 신호를 게이트단에 인가받고, 소오스단이 접지되며, 드레인단이 감지부(151)에 연결되어 있다.The
상기 변환부(150)는 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 게이트 온 전압이 발생하였을 때는, 로우 전압 레벨을 출력하고, 게이트 온 전압이 발생하지 않았을 때는 하이 레벨을 출력한다. The
상기 감지부(151)는 로우 전압 레벨이 상기 변환부(150)에서 출력되었을 때는 감지하고, 이에 동기되어 업카운터(152)에서 업카운팅을 실시한다. The
한 프레임 내에서 상기 로우 전압 레벨이 1회 발생하였을 때는 정상 동작한 것으로 판단하고, 2회 이상 발생하였을 때는 에러로 보아 상기 전압 제어부(135)로 업카운팅 값을 피드백시킨다. When the low voltage level occurs once in one frame, it is determined that the operation is normal. When the low voltage level occurs twice or more times, an error is fed back to the
정상 동작시의 상기 전압 제어부(135)는 상기 정상적인 클럭 신호(CK, /CK)를 제 1 레벨 쉬프터(136)에 인가하고, 정상적인 구동 전압 신호(VDD)를 쉬프트 레지스터(120)에 인가하며, 에러 발생시에 각각 자동으로 상향 조정된 클럭 신호 및 구동 전압이 제 1 레벨 쉬프터(136) 및 쉬프트 레지스터에 인가한다.In the normal operation, the
도면에서 하나의 박스(160)로 블록킹된 상기 감지부(151) 및 업카운터(152) 는 타이밍 컨트롤러(133)에 내장하여 구성할 수 있다.In the drawing, the
이하에는 도면을 참조하여 상기 감지부와 업카운터가 타이밍 컨트롤러에 구성된 다른 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, another embodiment in which the sensing unit and the up counter are configured in the timing controller will be described with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 구동 회로를 포함한 액정 표시 장치의 구동부를 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram illustrating a driving unit of a liquid crystal display including a driving circuit of a shift register according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 상기 전압 자동 보상부(200)가 타이밍 컨트롤러(133)에 내장된 점을 제외하고는 동일한 구성과 동일한 기능을 취하므로, 동일한 부호를 부여한다.As shown in FIG. 8, the driving circuit of the shift register according to another exemplary embodiment has the same function as the configuration except that the voltage
본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 상기 액정 패널(100)에 각종 기준 전압을 공급하는 전원 공급부(131)와, 액정 패널(100) 내의 데이터 라인을 구동하기 위한 데이터 드라이버(134)와, 상기 데이터 드라이버에 감마 기준 전압을 제공하는 감마 기준 전압부(132)와, 상기 쉬프트 레지스터(120) 및 데이터 드라이버(134)를 구동하기 위한 각종 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(133)와, 상기 타이밍 컨트롤러(133)로부터 발생하는 제어 신호를 상기 쉬프트 레지스터(120)에 적용되는 전압 레벨로 레벨 쉬프팅하는 제 1 레벨 쉬프터(136)와, 상기 쉬프트 레지스터(120)의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호를 타이밍 컨트롤러(133)에 적용하는 전압 레벨로 레벨 쉬프팅하는 제 2 레벨 쉬프터(137)와, 상기 타이밍 컨트롤러(133)에 내장되며, 상기 쉬프트 레지스터(120)의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호가 게이트 온 신호임을 판단하여, 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수를 카운팅하는 전압 자동 보상부(200)와, 상기 타이 밍 컨트롤러(133)로부터 인가되는 제어 신호에 응답하여 상기 전원 공급부(131)로부터 기준 전압을 인가받고, 상기 전압 자동 보상부(200)에서 카운팅한 횟수에 대응하여 자동 상향된 구동 전압 신호를 상기 쉬프트 레지스터(120)로 피드백하여 인가하는 전압 제어부(135)를 포함하여 이루어진다. The driving circuit of the shift register according to another exemplary embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 전압 자동 보상부(200)에는 상기 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 출력되는 전압 신호가 게이트 온 신호임을 판단하는 감지부(151) 및 상기 게이트 온 신호가 한 프레임 내 발생하는 횟수를 카운팅하는 업카운터(152)가 포함되어 구성된다. 여기서, 상기 감지부(151) 및 업카운터(152)는 수직 동기 신호(Vsync) 신호에 응답하여 동작한다.Here, the voltage
여기서, 상기 쉬프트 레지스터(120)에 최초로 인가되는 구동 전압(VDD) 및 클럭 신호(CK, /CK)는 패널 구동에 필요한 최소 전압이며, 상기 전압 자동 보상부(200)에서 2회 이상의 게이트 온 신호가 발생됨을 감지하여, 2회 이상 업 카운팅 수가 발생하면, 상기 전압 제어부(135)에서 이를 에러 상태로 판단하여 자동으로 상향된 클럭 신호(CK, /CK) 및 구동 전압(VDD)을 각각 제 1 레벨 쉬프터(136) 및 쉬프트 레지스터(120)에 인가한다.Here, the driving voltage VDD and the clock signals CK and / CK applied to the
여기서, 상기 전원 공급부(131), 감마 기준 전압부(132), 타이밍 컨트롤러(133), 소오스 드라이버(134), 전압 제어부(135) 및 제 1, 제 2 레벨 쉬프터(136, 137)는 모두 하나의 IC로 구성하여 액정 표시 장치를 보다 간소화할 수 있다.The
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 쉬프트 레지스터의 구동 회로는 다음과 같은 효과가 있다. The driving circuit of the shift register of the liquid crystal display of the present invention as described above has the following effects.
종래에는 액정 패널에 쉬프트 레지스터가 내장되었을 때, 구동 전압 및 클럭 신호로 단순히 수동적으로 고정된 값의 DC 전압을 인가하였으나, 본 발명은 한 프레임 내에서 쉬프트 레지스터의 소정의 출력단에서 발생하는 게이트 온 전압 신호를 감지하여, 그 수에 상응하여 정상 전압 또는 상향 조정된 전압을 출력하는 것이다. 따라서, 상기 쉬프트 레지스터에 인가되는 공급 전압을 기준 전원이 허용하는 범위에서 패널이 정상 동작하는 최소 전압을 인가하여 내장 쉬프트 레지스터의 스트레스를 최소화하여 수명을 극대화할 수 있다.Conventionally, when a shift register is built in a liquid crystal panel, a DC voltage having a fixed value is simply applied as a driving voltage and a clock signal. However, the present invention provides a gate-on voltage generated at a predetermined output terminal of the shift register within one frame. It detects a signal and outputs a normal voltage or an adjusted voltage corresponding to the number. Therefore, by applying a minimum voltage at which the panel operates normally in a range that the reference power supply allows the supply voltage applied to the shift register, it is possible to maximize the life by minimizing the stress of the internal shift resistor.
또한, 구동 전압 등이 고정된 DC 전압 값으로 셋팅되지 않고, 에러가 발생시에 이를 보상하여 상향된 값이 인가되어, 에러 상황에 적절히 대처할 수 있어, 신뢰성이 향상된다. In addition, the driving voltage and the like are not set to a fixed DC voltage value, and when an error occurs, an upward value is applied to compensate for this, so that an error situation can be appropriately dealt with, thereby improving reliability.
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