KR101150199B1 - 액정표시장치용 게이트 구동회로 및 이를 이용한액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정패널에 실장하여 형성되는 게이트 구동회로와 이를 포함하여 구동하는 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명은 액정표시장치용 게이트 드라이버를 칩 형태로 별도 구성함에 따른 부품소자 수의 증가 및 공정 증가와 이로 인한 생산비용이 상승되는 단점 개선을 목적으로 하며, 이를 위해 칩 형태의 게이트 드라이버를 별도 구성하지 않고, 화상이 디스플레이 되는 화소부가 구성된 기판 상에 게이트 구동회로를 형성하여 부품소자수 절감에 따른 생산 비용의 저감효과 및 생산성 향상의 효과가 있다.

또한, 게이트 구동신호의 생성에 필요한 신호의 수를 줄일 수 있으며, 스위칭 소자 특성에 따른 구동신호의 전압강하 현상을 개선하는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 게이트 구동회로 및 이를 이용한 액정표시장치{LCD and gate driving circuit thereof}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성 블럭도.

도 2은 게이트 드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 개념을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 구체적인 회로구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 신호 타이밍도.

도 6a 내지 도 6c는 구동단계를 설명하기 위한 도면으로써, 각각 GSP, GPO, GPE 신호가 인가될 때를 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 게이트 구동회로를 이용한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉

S11, S21: 제1 스위칭 소자 S12, S22: 제2 스위칭 소자

S13, S23: 제3 스위칭 소자 S14, S24: 제4 스위칭 소자

S15, S25: 제5 스위칭 소자 S16, S26: 제6 스위칭 소자

S17, S27: 제7 스위칭 소자 S18, S28: 제8 스위칭 소자

C11, C21: 제1 캐패시터 C12, C22: 제2 캐패시터

C13, C23: 제3 캐패시터

410-1: 제1 게이트 구동신호 출력부

410-2: 제2 게이트 구동신호 출력부

410-3: 제3 게이트 구동신호 출력부

VGH: 게이트하이전압 VGL: 게이트로우전압

GSP: 게이트 스타트펄스 GPO: 제1 구동신호

GPE: 제2 구동신호

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액정패널에 실장하여 형성되는 게이트 구동회로와 이를 포함하여 구동하는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 브라운관 방식에 비해 소비전력이 낮고, 경량 박형이 가능하며 유해 전자파를 방출하지 않는 장점으로 점차 그 수요가 증가하는 추세이다.

특히, 스위칭 소자로 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 이용한 액티브 매트릭스 액정표시장치(Active matrix LCD: AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 일반적으로 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성 블럭도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 인터페이스(140), 타이밍 제어부(130), 게이트 및 데이터 드라이버(120, 110), 액정패널(100)로 구성되며, 인터페이스(140)는 퍼스널 컴퓨터등과 같은 구동 시스템으로부터 영상 데이터(RGB data) 및 제어신호(입력 클럭, 수평 및 수직 동기신호, 데이터 인에이블 신호 등)들을 입력받아 타이밍 제어부(130)로 공급한다.

주로 구동 시스템으로부터 데이터 및 제어 신호전송을 위해서 LVDS 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되고 있으며, 이러한 인터페이스 기능을 모아서 타이밍 제어부와 함께 단일 칩으로 집적시켜 사용하기도 한다.

액정패널(100)은 글라스를 이용한 기판 상에 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)과 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)이 교차되어 다수의 화소영역을 형성하며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(T)와 액정(LC)이 구성되어 영상을 디스플레이 한다.

타이밍 제어부(130)는 인터페이스(140)를 통해 입력되는 제어신호를 이용하여 게이트 및 데이터 드라이버(120, 110)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 또한 인터페이스(140)를 통해 입력되는 영상 데이터를 데이터 드라이버(110)로 전송한다.

데이터 드라이버(110)는 타이밍 제어부(130)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 입력 데이터의 기준전압들을 선택하고, 선택된 기준전압을 액정패널(100)에 공급하여 액정 분자의 회전 각도를 제어한다.

게이트 드라이버(120)는 타이밍 제어부(130)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 게이트 드라이버(120)에 박막트랜지스터(T)의 구동신호를 순차적으로 인가하여 데이터 드라이버(110)로부터 공급되는 아날로그 영상신호들이 각 화소에 인가되도록 한다.

한편, 도시하지는 않았지만 액정표시장치는 기준전압 생성부, 전원전압 생성부 등의 주변회로를 더 포함한다.

상술한 바와 같은 액정표시장치의 구성에서, 게이트 드라이버(120)는 액정패널(100)의 크기에 따라 하나 이상 구성되기도 하며, 액정패널(100)의 좌,우측에 각각 구성되기도 한다.

이러한 액정표시장치는 일반적으로 게이트 및 데이터 드라이버(120, 110)를 집적회로 형태로 형성하여 TCＰ또는 TOF 테잎과 같이 패널에 부착하여 사용하거나 글라스 상에 직접 구성하고 있으며, 외부의 인쇄회로기판(미도시)에 형성된 구동회로로부터 다수의 제어신호를 입력받아 구동한다.

도 2은 게이트 드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 각각 박막트랜지스터(T)가 구성된 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3개의 서브 픽셀로 하나의 픽셀을 이루며, 데이터 드라이버(도 1의 110)로부터 영상 데이터를 입력받아 영상을 디스플레이하는 액정패널(200)이 구성되고, 액정패널(200)에 형성된 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)으로 박막트랜지스터(T)의 구동 신호를 순차적으로 인가하기 위한 게이트 드라이버(220)가 구성되어 있다.

게이트 드라이버(220)는 그 동작을 위해, 다수개의 구동 전압과 타이밍 제어신호를 입력받게 되는데, 입력되는 구동전압으로는 VGH, VGL, Vcc, GND 등이 있으며, 타이밍 제어신호로는 GST(Gate start pluse), GSC(Gate shift clock), GOE(Gate output enable) 등이 있다.

이 때, VGH, VGL 전압은 박막트랜지스터(T)의 구동을 제어하는, 다시 말해서 박막트랜지스터(T)의 온/오프 동작을 제어하는 구동신호이며, Vcc 및 GND 전원은 드라이버 동작을 위한 구동전원이다.

GSP 신호는 게이트 구동신호의 인가시기를 알려주는데, 게이트 구동신호가 액정패널(200)의 최초 첫 라인으로 인가됨을 알려주며, GSC 신호는 게이트 구동신호에 의해 박막트랜지스터(T)가 온 상태를 유지하는 시간을 지정한다.

GOE 신호는 게이트 드라이버(220)로부터 출력되는 구동신호의 출력을 제어하는 신호이다.

이와 같이, 다수의 구동전원과 제어신호를 인가받아 게이트 구동신호를 출력하는 역할을 수행하는 게이트 드라이버(220)는 액정표시장치에서 칩 형태로 별도 구성되어 형성되며, 이로 인해서 부품소자 수가 증가하고, 부품소자 수의 증가에 따른 공정 증가로 공정비용이 상승하여 액정표시장치를 경량화 및 소형화 하는데 문제점이 되고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 액정표시장치이용 게이트 드라이버의 문제점 개선을 목적으로 하며, 이를 위해 칩 형태로 별도 구성되는 게이트 드라이버를 제거하여 액정표시장치의 공간 활용을 극대화하고, 부품 절감에 따른 제조비용 절감 효과를 동반하는 액정표시장치 및 게이트 구동회로를 제안하고자 한다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로는 게이트하이전압이 입력되고 게이트 스타트 펄스 또는 이전 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제1 스위칭 소자와; 게이트로우전압이 입력되고 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제2 스위칭 소자와; 일단이 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 제1 노드를 형성하고, 타단이 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 제2 노드를 형성하는 제1 캐패시터와; 게이트하이전압이 입력되고, 상기 제1 노드의 출력에 따라 구동하는 제3 스위칭 소자와; 일단이 상기 제1 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결되는 제2 캐패시터와; 상기 제3 스위칭 소자의 출력이 입력되고, 제1 또는 제2 구동신호에 따라 구동되는 제4 스위칭 소자와; 다음 게이트 라인의 구동신호로 구동되며, 상기 제1 노드와 게이트로우전압과 연결된 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 형성된 제5 스위칭 소자와; 게이트로우전압을 입력받고 게이트 스타트펄스 신호에 따라 구동하는 제6 스위칭 소자와; 게이트하이전압을 입력받고 다음 게이트 라인의 구동신호에 따라 구동하며, 상기 제6 스위칭 소자와 연결되어 제3 노드를 형성하는 제7 스위칭 소자와; 일단이 상기 제3 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결된 제3 캐패시터와; 게이트로우전압을 입력받고, 상기 제3 노드의 출력에 따라 구동하는 제8 스위칭 소자를 포함하는 다수의 게이트 구동신호 출력부를 구비한다.

이 때, 상기 제1 캐패시터의 용량이 상기 제2 캐패시터의 용량보다 크다.

상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 용량비는 1:n이다.

상기 각 스위칭 소자는 박막트랜지스터이다.

상기 제1 구동신호는 홀수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되고, 상기 제2 구동신호는 짝수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가된다.

상기 제1 구동신호와 상기 제2 구동신호는 서로 위상이 반대인 구형파 신호이다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 기판과;

상기 기판상에 형성되며, 교차되는 방향으로 형성되어 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 라인과, 상기 화소마다 구성되는 박막트랜지스터 및 액정 캐패시터를 포함하는 화소부와; 상기 복수개의 데이터 라인에 영상 데이터를 출력하는 데이터 드라이버와; 상기 기판상에 형성되며, 게이트하이전압이 입력되고 게이트 스타트 펄스 또는 이전 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제1 스위칭 소자와, 게이트로우전압이 입력되고 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제2 스위칭 소자와, 일단이 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 제1 노드를 형성하고, 타단이 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 제2 노드를 형성하는 제1 캐패시터와, 게이트하이전압이 입력되고, 상기 제1 노드의 출력에 따라 구동하는 제3 스위칭 소자와, 일단이 상기 제1 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결되는 제2 캐패시터와, 상기 제3 스위칭 소자의 출력이 입력되고, 제1 또는 제2 구동신호에 따라 구동되는 제4 스위칭 소자와, 다음 게이트 라인의 구동신호로 구동되며, 상기 제1 노드와 게이트로우전압과 연결된 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 형성된 제5 스위칭 소자와, 게이트로우전압을 입력받고 게이트 스타트펄스 신호에 따라 구동하는 제6 스위칭 소자와, 게이트하이전압을 입력받고 다음 게이트 라인의 구동신호에 따라 구동하며, 상기 제6 스위칭 소자와 연결되어 제3 노드를 형성하는 제7 스위칭 소자와, 일단이 상기 제3 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결된 제3 캐패시터와, 게이트로우전압을 입력받고, 상기 제3 노드의 출력에 따라 구동하는 제8 스위칭 소자를 포함하는 다수의 게이트 구동신호 출력부를 구비한 게이트 구동회로를 포함한다.

이 때, 상기 제1 캐패시터의 용량이 상기 제2 캐패시터의 용량보다 크다.

상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 용량비는 1:n이다.

상기 각 스위칭 소자는 박막트랜지스터이다.

상기 제1 구동신호는 홀수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되고, 상기 제2 구동신호는 짝수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가된다.

상기 제1 구동신호와 상기 제2 구동신호는 서로 위상이 반대인 구형파 신호이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 구동회로와 이를 포함하는 액정표시장치에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 게이트 구동회로를 이용한 액정표시장치는 각각 박막트랜지스터(T)가 구성된 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 3개의 서브 픽셀로 하나의 픽셀을 이루며, 데이터 드라이버(도 1의 110)로부터 영상 데이터를 입력받아 영상을 디스플레이 하는 액정패널(300)이 구성되고, 액정패널(300)에 형성된 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)으로 박막트랜지스터(T)의 구동신호를 순차적으로 인가하기 위한 게이트 구동회로(320)가 구성되어 있다.

게이트 구동회로(320)는 동작을 위해, VGH, VGL 전압과, 1번 게이트 라인의 시작을 알려주는 GSP(Gate start pluse) 신호와, 홀수(odd) 번째와 짝수(even) 번째의 구동신호 출력 순서를 번갈아 주기 위한 GPO, GPE 신호를 입력받는다.

이때, VGH, VGL 전압은 박막트랜지스터(T)의 구동, 다시 말해서 박막트랜지스터(T)의 온/오프 동작을 제어하는 구동신호이며, GSP 신호는 게이트 구동신호의 인가 시기를 알려주는데, 게이트 구동신호가 액정패널의 최초 첫 게이트 라인(GL)으로 인가됨을 알려준다.

GPO, GPE는 홀수 번째와 짝수 번째 게이트 라인(GL1~GLn)의 구동신호 출력순서를 번갈아 주기 위한 구형파 신호이다.

이처럼 동작을 위한 신호의 개수가 종래의 7개(VGH, VGL, Vcc, GND, GSP, GSC, GOP)의 신호에서 5개(VGH, VGL, GSP, GPO, GPE)의 신호로 간소화되어 신호라인의 축소를 통해 회로 동작의 신뢰성을 더욱 확보할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 구체적인 회로구 성을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로(400)는 각 게이트 라인(GL1~GLn)으로 구동신호를 출력하기 위한 게이트 구동신호 출력부(410)를 게이트 라인(GL1~GLn)의 개수만큼 구비하며, 이러한 게이트 구동신호 출력부(410)는 다수개의 스위칭 소자와 커패시터를 이용하여 구성된다.

1각 게이트 구동신호 출력부(410)의 구성을 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)를 참조하여 보다 상세하게 설명하며, 이하 나머지 게이트 구동신호 출력부(410-2~410-n))은 동일한 구성을 가지므로 설명을 생략한다.

게이트 구동신호 출력부(410-1)는 제1 내지 제8 스위칭 소자(S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18)와, 제1 내지 제3 캐패시터(C11, C12, C13)로 구성된다.

제1 스위칭 소자(S11)는 소스 입력으로 VGH(게이트하이전압) 전압이 입력되고, GSP(게이트 스나트펄스) 신호 또는 전단 게이트 라인(GL1-1)으로 출력되는 구동신호의 입력에 따라 구동하며, 좀 더 정확하게는 최초 첫 게이트 구동신호 출력부(410-1)의 제1 스위칭 소자(S11)만 GSP 신호로 구동하고, 나머지는 전단 게이트 라인(GL1-1)으로 출력되는 구동신호의 입력에 따라 구동한다.

제2 스위칭 소자(S12)는 소스 입력으로 VGH 전압이 입력되고, 게이트 라인(GL1)으로 출력되는 구동신호의 입력에 따라 구동한다.

제1 캐패시터(C11)는 일단이 제1 스위칭 소자(S11)와 연결되어 제1 노드(N11)를 형성하고, 타단이 제2 스위칭 소자(S12)와 연결되어 제2 노드(N12)를 형성한다.

제3 스위칭 소자(S13)는 소스 입력으로 VGH 전압이 입력되고, 제1 노드(N11)의 출력에 따라 구동한다.

제2 캐패시터(C12)는 일단이 제2 노드(N12)와 연결되고, 타단이 VGL(게이트로우전압) 전압과 연결된다.

제4 스위칭 소자(S14)는 소스 입력으로 제3 스위칭 소자(S13)의 출력이 입력되고, GPO(Gate Pulse Even, 제1 구동신호) 신호 또는 GPE(Gate Pulse Even, 제2 구동신호) 신호에 의해 구동되어 출력단자와 연결된 게이트 라인(GL1)으로 구동신호를 공급한다.

이 때, GPO 신호와 GPE 신호(제1 구동신호와 제2 구동신호)는 서로 위상이 반대인 구형파 신호이며, 다수의 게이트 구동신호 출력부(410)에서 각각 홀수 번째의 제4 스위칭 소자(S14, S34, S54…) 및 짝수 번째의 제4 스위칭 소자(S24, S44, S64…)의 구동을 제어한다.

제5 스위칭 소자(S15)는 다음 게이트 라인(GL2)의 구동신호에 의해 구동하며, 제1 노드(N11)와 VGL 전압과 연결된 제2 캐패시터(C12)의 타단 사이에 위치한다.

제6 스위칭 소자(S16)는 소스 입력으로 VGL 전압을 입력받고, GSP 신호의 입력에 따라 구동한다.

제7 스위칭 소자(S17)는 소스 입력으로 VGH 전압을 입력받고, 다음 게이트 라인(GL2)의 구동신호에 의해 구동하며, 제6 스위칭 소자(S16)와 연결되어 제3 노드(N13)를 형성한다.

제3 캐패시터(C13)는 일단이 제3 노드(N13)와 연결되고, 타단은 VGL 전압과 연결된다.

제8 스위칭 소자(S18)는 소스 입력으로 VGL 신호를 입력받고, 제3 노드(N13)의 출력에 따라 구동신호를 출력한다.

이 때, 각 게이트 구동신호 출력부(410)에 구성된 각 스위칭 소자는는 박막트랜지스터(TFT)로 구성되며, 바람직하게는 화소부의 화소 박막트랜지스터(도 3의 T)와 동일한 타입으로 동시에 형성 가능하다.

이처럼 본 발명에 따른 게이트 구동회로(400)의 동작을 위한 신호의 개수가 종래의 7개(VGH, VGL, Vcc, GND, GSP, GSC, GOP)의 신호에서 5개(VGH, VGL, GSP, GPO, GPE)의 신호로 간소화되어 구동됨을 알 수 있으며, 이러한 신호라인의 축소를 통해 회로 동작의 신뢰성을 더욱 확보하는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로(400)의 동작을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로의 신호 타이밍도이고, 도 6a 내지 도 6c는 구동단계를 설명하기 위한 도면으로써, 각각 GSP, GPO, GPE 신호가 인가될 때를 설명하기 위한 도면이며, 설명의 편의를 위해 활성구간만을 진한 실선으로 표시하였다.

초기 상태에서 게이트 구동신호 출력부의 각 커패시터에는 VGL 전압이 인가되는 상태이므로 스위칭 소자들은 모두 오프(off) 상태이다.

다음으로, 각 게이트 라인(GL1~GLn)에 순차적으로 구동신호를 인가하기 위한 최초 게이트 라인(GL1)의 구동신호 인가를 수행하기 위해 제1 게이트 구동신호 출력부(도 4의 410)의 각 커패시터의 충전을 선행하여야 하는데, 이를 위해 데이터 라인으로 영상 데이터가 인가되기 1수평주기 시간 이전에 GSP 신호를 인가한다.

이러한 GSP 신호에 의해 도 6a에 도시한 바와 같이, 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)의 제1 스위칭 소자(S11)가 턴-온(turn-on) 되어 VGH 전압이 제1 및 제2 캐패시터(C11, C12) 분할 충전되고, 제6 스위칭 소자(S16)가 턴-온 되어 VGL 전압이 제3 캐패시터(C13)에 충전된다.

이 때, 제1 커패시터(C11)에 충전된 VGH 전압에 의해 제3 스위칭 소자(S13)가 턴-온 되지만 제4 스위칭 소자(S14)가 턴-오프(turn-off) 상태이므로 VGH의 전압이 제1 게이트 라인(GL1)으로 공급되지는 못한다.

한편, GSP 신호에 의해 턴-온 되는 제6 스위칭 소자(S16)에 의해 VGL 전압이 제8 스위칭 소자(S18)의 게이트에 입력되어 제8 스위칭 소자(S18)는 턴-오프 상태를 유지한다.

다음으로 GPO 신호가 인가되면 도 6b에 도시한 바와 같이, 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)의 제4 스위칭 소자(S14)가 턴-온 되어 VGH 전압이 제3 및 제4 스위칭 소자(S13, S14)를 통해 제1 게이트 라인(GL1)에 공급되며, 제1 게이트 라인(GL1)에 공급되는 VGH 전압에 의해 제2 스위칭 소자(S12)가 턴-온 되어 제3 스위칭 소자(S13)를 턴-온 상태로 유지한다.

다시 말해서, GPO 신호에 의해 제1 게이트 라인(GL1)으로 VGH 신호가 공급되는 동안, 제1 게이트 라인(GL1)으로 공급되는 VGH 신호에 의해 구동되는 제2 스위 칭 소자가(S12) 턴-온 되어 제3 스위칭 소자(S13)의 턴-온 상태를 유지하게 된다.

이 때, 제3 스위칭 소자(S13)의 구동전압(게이트 전압)은 제2 스위칭 소자(S12)의 출력 전압과 제1 캐패시터(C11)에 충전된 전압의 합이 되며, 이 전압은 VGH 보다 높은 전압이 된다.

제1 게이트 라인(GL1)으로 공급되는 VGH 신호는 한편으로 제2 게이트 구동신호 출력부(410-2)의 제1 및 제6 스위칭 소자(S21, S26)를 턴-온 시켜 VGH 전압이 제1 및 제2 캐패시터(C21, C22)에 분할 충전되고, VGL 전압이 제3 캐패시터(C23)에 충전되는데, 이는 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)에 입력되는 GSP 신호와 동일한 동작을 수행하는 것이다.

이 때, 제2 게이트 구동신호 출력부(410-2)에서도 제1 스위칭 소자(S21)가 턴-온 되어 제3 스위칭 소자(S23)가 턴-온 되지만, GPE 신호에 의해 구동되는 제4 스위칭 소자(S24)가 턴-오프 상태이므로 VGH 신호가 제2 게이트 라인(GL2)에 공급되진 않는다.

한편, 제8 스위칭 소자(S18)는 제3 캐패시터(C13)에 충전된 VGL 전압이 인가되어 턴-오프 상태가 된다.

다음으로 GPO 신호가 중단되고 GPE 신호가 인가되면 도 6c에 도시한 바와 같이, 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)의 제4 스위칭 소자(S14)가 턴-오프 되어 더 이상 제1 게이트 라인(GL1)으로 VGH 전압이 공급되지 않는다.

반면에 제2 게이트 구동신호 출력부(410-2)의 제4 스위칭 소자(S24)가 턴-온 되어 VGH 전압이 제3 및 제4 스위칭 소자(S23, S24)를 통해 제2 게이트 라인(GL2) 에 공급되며, 제2 게이트 라인(GL22)에 공급되는 VGH 신호에 의해 제2 스위칭 소자(S22)가 턴-온 되어 제3 스위칭 소자(S23)를 턴-온 상태로 유지한다.

이 때, 제3 스위칭 소자(S23)의 구동전압(게이트 전압)은 제2 스위칭 소자(S23)의 출력 전압과 제1 캐패시터(C21)에 충전된 전압의 합이 되며, 이 전압은 VGH 보다 높은 전압이 된다.

제2 게이트 라인(GL2)으로 공급되는 VGH 신호는 한편으로 제1 게이트 구동신호 출력부(410-1)의 제5 스위칭 소자(S15)를 턴-온 시켜 제1 및 제2 캐패시터(C11, C12)가 VGL 전압으로 충전되고, 제7 스위칭 소자(S17) 역시 턴-온 시켜 VGl 전압을 제8 스위칭 소자(S18)의 게이트에 공급한다.

이로 인해서, 제1 게이트 라인(GL1)으로는 제8 스위칭 소자(S18)를 통해 VGL 전압이 공급되며, 제1 및 제2 캐패시터(C11, C12)에 의해 제3 스위칭 소자(S13)는 턴-오프 상태를 유지한다.

이는, 제1 및 제2 캐패시터(C11, C12)가 VGH 전압을 유지(충전)하고 있으면, 제3 스위칭 소자(S13)를 턴-온시켜 이후 인가되는 GPO 신호에 동기하여 VGH 신호를 제1 게이트 라인(GL1)으로 공급하는 오동작을 하게 되므로, 제3 스위칭 소자(S13)를 턴-오프 상태로 유지하기 위해서 제1 및 제2 캐패시터(C11, C12)를 VGL 전압으로 충전하는 것이다.

또한, 제2 게이트 라인(GL2)으로 공급되는 구동신호는 제3 게이트 구동신호 출력부(410-3)의 제1 및 제6 스위칭 소자(S31, S36)를 턴-온 시킨다.

다음 동작은 앞서 설명한 동작의 반복이며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 각 게이트 구동신호 출력부(410)에서 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터는 소스 입력되는 전압과 게이트 전압이 같은 경우 전압 강하(Voltage Drop)에 의해 출력되는 전압은 제한 받게 되는 특성이 있다.

가령, VGH 전압을 소스 입력받고, GSP 신호를 게이트 입력 받을 때, VGH 전압과 GSP 신호의 크기가 같으면 전압 강하(Voltage Drop)로 인해 출력되는 전압은 VGH-Vth 전압이 된다.

이러한 특성으로 각 게이트 라인(GL1~GLn)으로 공급되는 VGH 전압에 전압강하(Vth)가 발생하고, 전단 게이트 라인으로 공급되는 VGH 전압(정확하게는 전압강하된 전압)을 입력받아 구동함에 따라서 전압강하(Vth)가 누적되어 각 게이트 라인(GL)으로 인가되는 VGH 전압이 점차 감소되는 현상이 일어날 수 있으나, 본 발명은 각 게이트 구동신호 출력부의 제1 캐패시터(C11, C21, C31…)로 이를 개선하는 장점이 있다.

좀 더 상세하게는, 각 게이트 라인(GL1~GLn)에 공급되는 VGH는 제3 및 제4 스위칭 소자(S13, S23…, S13, S14…)를 거치게 되어 두 소자에서 전압강하가 일어날 수 있으나, 본 발명에서 제3 스위칭 소자(S13, S23…)의 게이트에 입력되는 전압(제1 게이트 라인으로 VGH 전압이 출력되는 구간에서)이 제2 스위칭 소자(S12, S22…)에서 출력되는 VGH와 제1 캐패시터(C11, C12…)에 충전된 VGH의 합이 되므로, 전압강하된 GSP 신호 또는 전단 게이트 라인의 VGH 전압이 입력되더라도 VGH 전압을 전압강하 없이 각 게이트 라인(GL1~GLn)에 공급할 수 있게 된다.

이 때, 제2 스위칭 소자(S12, S22…)에서 출력되는 VGH에서 전압강하가 일어 나고, 제1 및 제2 캐패시터(C11, C21…, C12, C22…)에 분할 충전되는 VGH도 전압강하된 전압이므로, 제1 캐패시터(C11, C21…)의 용량을 제2 캐패시터(C12, C22…)의 용량보다 작게 하여 제3 스위칭 소자(S13, S23…)의 게이트에 입력되는 전압을 크게 하는 것이 좋다.

즉, 제1 및 제2 캐패시터(C11, C21…, C21, C22…)의 용량비가 1:n이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

이처럼, 스위칭 소자 특성에 의한 전압강하 현상을 제1 캐패시터(C11, C21…)에 의해 개선하여 각 게이트 라인으로 전압강하 없는 VGH를 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 게이트 구동회로를 이용한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 데이터 드라이버(710)는 칩 형태로 형성하여 TCP 또는 COF 테잎과 같이 액정패널(700)에 부착하여 형성되고, 화소부(730)에는 도시하진 않았지만 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 라인이 교차되어 형성되어 있고, 화소마다 박막트랜지스터 및 액정 캐패시터가 형성되어 있으며, 기판 상에 화소부(730)와 같이 본 발명에 따른 게이트 구동회로(720)가 구성되어 있다.

본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 자유로이 변경하여 실시 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 게이트 구동회로와 이를 이용한 액정표시장치는 화소부에 각 게이트 라인으로 구동신호를 인가하기 위한 별도의 구동 IC가 필요 없으며, 화상이 디스플레이 되는 화소부가 구성된 기판 상에 동일하게 회로를 구성하여 사용하기 때문에 소자의 부품수 절감에 따른 생산 비용의 저감효과 및 생산성 향상의 효과가 있다.

또한, 게이트 구동신호의 생성에 필요한 신호의 수를 줄일 수 있으며, 스위칭 소자 특성에 따른 구동신호의 전압강하 현상을 개선하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 게이트하이전압이 입력되고 게이트 스타트 펄스 또는 이전 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제1 스위칭 소자와;

   게이트로우전압이 입력되고 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제2 스위칭 소자와;

   일단이 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 제1 노드를 형성하고, 타단이 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 제2 노드를 형성하는 제1 캐패시터와;

   게이트하이전압이 입력되고, 상기 제1 노드의 출력에 따라 구동하는 제3 스위칭 소자와;

   일단이 상기 제2 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결되는 제2 캐패시터와;

   상기 제3 스위칭 소자의 출력이 입력되고, 제1 또는 제2 구동신호에 따라 구동되는 제4 스위칭 소자와;

   다음 게이트 라인의 구동신호로 구동되며, 상기 제1 노드와 게이트로우전압과 연결된 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 형성된 제5 스위칭 소자와;

   게이트로우전압을 입력받고 게이트 스타트펄스 신호에 따라 구동하는 제6 스위칭 소자와;

   게이트하이전압을 입력받고 다음 게이트 라인의 구동신호에 따라 구동하며, 상기 제6 스위칭 소자와 연결되어 제3 노드를 형성하는 제7 스위칭 소자와;

   일단이 상기 제3 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결된 제3 캐패시터와;

   게이트로우전압을 입력받고, 상기 제3 노드의 출력에 따라 구동하는 제8 스위칭 소자

   를 포함하는 다수의 게이트 구동신호 출력부를 구비한 액정표시장치용 게이트 구동회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 캐패시터의 용량이 상기 제2 캐패시터의 용량보다 큰 액정표시장치용 게이트 구동회로.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 용량비는 1:n인 액정표시장치용 게이트 구동회로.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 각 스위칭 소자는 박막트랜지스터인 액정표시장치용 게이트 구동회로.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 구동신호는 홀수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되고, 상기 제2 구동신호는 짝수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되는 액정표시장치용 게이트 구동회로.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 구동신호와 상기 제2 구동신호는 서로 위상이 반대인 구형파 신호인 액정표시장치용 게이트 구동회로.
7. 기판과;

   상기 기판상에 형성되며, 교차되는 방향으로 형성되어 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 라인과, 상기 화소마다 구성되는 박막트랜지스터 및 액정 캐패시터를 포함하는 화소부와;

   상기 복수개의 데이터 라인에 영상 데이터를 출력하는 데이터 드라이버와;

   상기 기판상에 형성되며, 게이트하이전압이 입력되고 게이트 스타트 펄스 또는 이전 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제1 스위칭 소자와, 게이트로우전압이 입력되고 게이트 구동신호에 따라 구동되는 제2 스위칭 소자와, 일단이 상기 제1 스위칭 소자와 연결되어 제1 노드를 형성하고, 타단이 상기 제2 스위칭 소자와 연결되어 제2 노드를 형성하는 제1 캐패시터와, 게이트하이전압이 입력되고, 상기 제1 노드의 출력에 따라 구동하는 제3 스위칭 소자와, 일단이 상기 제2 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결되는 제2 캐패시터와, 상기 제3 스위칭 소자의 출력이 입력되고, 제1 또는 제2 구동신호에 따라 구동되는 제4 스위칭 소자와, 다음 게이트 라인의 구동신호로 구동되며, 상기 제1 노드와 게이트로우전압과 연결된 상기 제2 캐패시터의 일단 사이에 형성된 제5 스위칭 소자와, 게이트로우전압을 입력받고 게이트 스타트펄스 신호에 따라 구동하는 제6 스위칭 소자와, 게이트하이전압을 입력받고 다음 게이트 라인의 구동신호에 따라 구동하며, 상기 제6 스위칭 소자와 연결되어 제3 노드를 형성하는 제7 스위칭 소자와, 일단이 상기 제3 노드와 연결되고, 타단이 게이트로우전압과 연결된 제3 캐패시터와, 게이트로우전압을 입력받고, 상기 제3 노드의 출력에 따라 구동하는 제8 스위칭 소자를 포함하는 다수의 게이트 구동신호 출력부를 구비한 게이트 구동회로

   를 포함하는 액정표시장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제1 캐패시터의 용량이 상기 제2 캐패시터의 용량보다 큰 액정표시장치.
9. 제 7항 또는 8항에 있어서,

   상기 제1 캐패시터와 상기 제2 캐패시터의 용량비는 1:n인 액정표시장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 각 스위칭 소자는 박막트랜지스터인 액정표시장치.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 제1 구동신호는 홀수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되고, 상기 제2 구동신호는 짝수 번째 게이트 구동신호 출력부에 인가되는 액정표시장치.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 제1 구동신호와 상기 제2 구동신호는 서로 위상이 반대인 구형파 신호인 액정표시장치.

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