KR101208424B1 - 액정표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 게이트라인과 데이터라인의 교차지점에 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 수평방향으로 인접한 상기 화소는 한 데이터라인에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감하는 구성을 한 액정패널과, 외부시스템과 입력단이 연결된 타이밍 컨트롤러와, 상기 타이밍 컨트롤러의 출력단에 각각 연결된 소스 구동회로 및 레벨쉬프터와, 상기 레벨쉬프터에 연결된 게이트 구동회로와, 상기 레벨쉬프터부내에 구비된 공통전압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 액정표시장치는 존에 외부 PCB 기판에 구비하여 액정패널의 공통전극에 전압을 인가하는 공통전압부를 기존의 레벨쉬프터부내에 구비된 미사용 스위칭부를 활용함으로써, 공통전극에 공통전압을 공급하고, 이에 따라 부품수 절감에 따른 비용절감 및 PCB 사이즈 축소의 효과를 얻을 수 있다.

Description

액정표시장치와 이의 구동방법 {Liquid Crystal Display Device and driving method as the same}

도 1a는 종래의 라인인버젼 방식 액정표시장치의 구동방식을 나타내는 설명도.

도 1b는 종래의 칼럼인버젼 방식 액정표시장치의 구동방식을 나타내는 설명도.

도 2a는 종래의 DGIP 방식을 구현한 액정표시장치의 구성을 나타내는 대략적인 블록도.

도 2b는 도2a의 액정표시장치에 구비되는 레벨쉬프터부의 구성을 나타내는 대략적인 블록도.

도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 나타내는 대략적인 블록도.

도 3b는 도 3a의 액정표시장치에 구비되는 게이트 구동회로를 나타내는 대략적인 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구동시 극성반전신호, 게이트구동신호, 공통전압의 파형을 나타내는 파형도.

< 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

G1 ~ Gn : 게이트라인 D1 ~ Dn : 데이터 라인

100 : 게이트 구동회로 102 : 액정패널

104 : 타이밍 컨트롤러 106 : 소스구동회로

120 : 레벨쉬프터부 POL : 극성반전신호

Vcom : 공통전압 R,G,B : 화소

본 발명은 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 공통전압부를 레벨쉬프트부내에 실장하여 부품수를 절감한 액정표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치의 구동방식은 상기 신호선에 인가되는 영상신호의 위상에 따라 라인인버전(Line Inversion) 방식과 칼럼인버전(Column Inversion) 방식으로 나뉘어진다. 라인인버전 방식은 도 1a에 나타낸 것과 같이 한 프레임 단위로 신호선에 인가되는 영상신호의 위상이 각 라인마다 반전되도록 인가하는 방식이고, 칼럼인버전 방식은 도 1b에 나타낸 것과 같이 한 프레임 단위로 신호선에 인가되는 영상신호의 위상이 각 칼럼마다 반전되도록 영상신호를 인가하는 방식이다.

이중, 상기 라인인버전 방식의 액정표시장치는 저전압으로 구동되고, 공통전 극에 한 라인의 데이터 전송기간(한 수평기간, 1 Hsync) 간격으로 교류전압을 인가하므로, 라인단위로 전압의 극성이 반전되도록 한다.

상술한 바와 같이, 영상신호의 위상을 라인단위 또는 프레임단위로 반전되도록 하는 이유는 화소전극과 공통전극에 동일한 극성의 전압차가 지속되면, 상기 화소전극과 공통전극 사이의 액정이 열화되어 영상이 깜박거리거나 어두워지는 문제가 발생하기 때문이다.

또한, 액정표시장치는 근래에 들어 저가격화를 위해 액정표시장치의 대부분을 차지하는 구동회로의 가격을 내리는 데 주안을 두고 개발이 진행되고 있는데, 이에 게이트 구동회로와 소스 구동회로의 개수를 줄이기 위한 여러 가지 방법들이 제안되었다.

특히, 레벨쉬프터부를 제외한 게이트 구동회로를 액정패널 상에서 구현하는 게이트 인 패널(Gate in panel, 이하 GIP)방식이 제안되었는데, 레벨쉬프터부를 외부회로로 구성하고 나머지 게이트 구동회로를 액정패널 내에 구성하며, 이때 상기 게이트 구동회로는 종래 게이트 구동신호의 생성을 위한 게이트 출력 인에이블신호(GOE), 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC), 게이트 시작 신호(GSP) 등의 제어신호를 이용하는 것이 아니라, 4개의 제어신호(IN1 ~ IN4)를 이용하여 상기 레벨쉬프터부와 패널내의 나머지 GIP 회로부가 게이트 구동신호(Vg1 ~ Vg4)를 패널로 출력하는 방법이다.

또한, 상기 GIP 기술에 데이터라인의 개수를 반으로 줄임으로써, 수평으로 인접한 화소와 데이터라인을 공용하는 방법(Data Multiplexing & Gate In Panel, 이하 DGIP)이 제안되었는데, 이하 도 2a를 참조하여 DGIP 방식을 구현한 액정표시장치의 구성 및 동작에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 액정패널(2)에는 글라스를 이용한 기판상에 다수의 데이터라인(D1 ~ Dn)과 다수의 게이트라인(D1 ~ Dn)이 교차되어 다수개의 화소(R,G,B)를 형성한다.

이때, 수평방향으로 인접한 상기 화소(R,G,B)는 하나의 데이터라인(D1 ~ Dn)에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감시키는 구성을 가지며, 또한, 최상위 및 최하위 게이트라인(G1과 Gn)을 제외한 게이트라인은 수평화소열 사이에 두 라인씩 형성된다. 즉, 두 번째 게이트라인(G2) 및 세 번째 게이트라인(G3), N-2번째 게이트라인(Gn-2) 및 N-1번째 게이트라인(Gn-1)끼리는 그 사이에 화소열이 형성되지 않아 서로 인접하도록 구성되며, 아울러 상기 액정표시장치 구성에서 각 화소는 수평방향으로 적(R), 녹(G), 청(B) 패턴이 반복되도록 형성되고, 하나의 수직화소열 상에 형성된 화소는 모두 동일 컬러의 화소이다.

상기한 구조의 액정표시장치의 동작을 살펴보면, 타이밍 컨트롤러(4)가 외부로부터 제어신호를 입력받아, 레벨쉬프터부(12), 공통전압부(8) 및 소스 구동회로(6)에 각각 제어신호를 출력한다. 상기 공통전압부(8)는 공통전압을 발생하여 공통전극(미도시)에 공급하고, 상기 레벨쉬프터부(12)는 게이트 구동회로(10)에 최상의 게이트라인(G1)으로부터 최하위 게이트라인(Gn)까지 순차적으로 게이트구동신호를 입력한다. 따라서, 해당 게이트라인에 연결된 모든 화소가 동작된다. 상기 게이트구동신호는 화소의 차징특성을 개선하기 위하여 처음신호와 다음신호의 폭이 오버 랩되어 입력된다.

또한, 상기 소스 구동회로(6)는 상기 데이터라인(D1 ~ Dn)을 통해 영상신호를 화소(R,G,B)에 공급함으로써 화소전극(미도시)의 전압레벨을 변화시킨다. 이에 따라, 상기 화소전극(미도시)과 상기 공통전극(미도시)과의 전압차로 인해 액정의 배열이 변화되어 영상을 표시하게 된다.

도 2b는 종래의 액정표시장치의 레벨쉬프터부에 대한 구성을 대략적으로 도시한 블록도로써, 다수개의 스위칭부를 구비하고, 이 스위칭부 중에서 4개의 스위칭부에 타이밍 컨트롤러로부터 제어신호(IN1 내지 IN4)를 입력받는다. 따라서, 상기 제어신호(IN1 내지 IN4)에 따라 상기 스위칭부는 게이트 구동신호(Vg1 내지 Vg4)의 생성에 요구되는 게이트 구동신호의 하이레벨전압(VH) 및 로우레벨전압(VL)을 게이트 구동회로로 인가한다. 이에 따라, 상기 게이트 구동신호(Vg1 내지 Vg4)는 게이트 구동회로에 구비되어 있는 쉬프트 레지스터(미도시)를 통해 순차적으로 게이트라인에 연결된 수평라인의 화소를 동작시킨다.

상술한 바와 같이, 현재 액정표시장치 분야에서는 비용절감을 위해, 외부 PCB 기판에 구비되는 부품수의 절감을 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부 PCB 기판에 구비되는 공통전압부를 레벨쉬프트부내에 구비함으로써, PCB 기판에 별도의 공통전압부를 생성하지 않아 비용절감의 이득을 얻을 수 있는 액정표시장치 및 이의 구동방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시장치는 게이트라인과 데이터라인의 교차지점에 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 수평방향으로 인접한 상기 화소는 한 데이터라인에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감하는 구성을 한 액정패널과; 외부시스템과 연결되고, 상기 외부시스템으로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 각 구동회로의 제어신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 타이밍 컨트롤러와 연결되고, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라 상기 데이터 라인을 통해 영상신호를 상기 화소에 공급하는 소스 구동회로와; 상기 타이밍 컨트롤러와 연결되고, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라, 게이트 구동신호를 선택적으로 출력하는 레벨쉬프터와; 상기 레벨쉬프터와 연결되고, 상기 레벨쉬프터로부터 입력되는 게이트 구동신호에 따라 상기 게이트 라인을 통해 상기 게이트 구동신호를 상기 화소에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로에 있어서, 상기 레벨쉬프터부내에 구비되며, 제1 전압과 제2 전압을 입력받아 클럭신호에 대응하여 선택적으로 공통전압을 발생하는 공통전압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통전압부는 상기 제1 전압 및 제2 전압은 공통전압 발생시 전압스윙에 필요한 전압인 하이전압과 로우전압인 것을 특징으로 한다.

상기 클럭신호는 한 수평기간과 동일한 극성반전신호인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통전압부는 상기 레벨쉬프터내에 구비되어 있는 미사용 스위칭부인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 게이트라인과 데이터라인의 교차지점에 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 수평방향으로 인접한 상기 화소는 한 데이터라인에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감하는 구성을 한 액정패널과, 외부시스템과 입력단이 연결된 타이밍 컨트롤러와, 상기 타이밍 컨트롤러의 출력단에 각각 연결된 소스 구동회로 및 레벨쉬프터와, 상기 레벨쉬프터에 연결된 게이트 구동회로와, 상기 레벨쉬프터부내에 구비된 공통전압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 있어서,

상기 타이밍컨트롤러가 외부시스템으로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 상기 소스 구동회로 및 상기 레벨쉬프터의 제어신호를 발생하는 단계와, 상기 레벨쉬프터가 상기 타이밍컨트롤러로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 게이트구동신호를 발생하는 단계와, 상기 공통전압부가 선택적으로 공통전압을 발생하는 단계와, 상기 게이트구동회로 및 상기 소스구동회로의 동작에 따라 상기 액정패널이 영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통전압부가 외부전압원으로부터 하이전압과 로우전압을 입력받는 단계와, 상기 공통전압부가 극성반전신호를 입력받아 한 수평주기로 하이전압과 로우전압이 전압스윙하는 공통전압을 발생하는 단계와, 상기 공통전압부가 상기 공통전압을 공통전극에 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치 및 이 장치에 구비 되는 게이트 구동회로의 구성을 나타내는 대략적인 블록도로써, 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 액정패널(102)은 글라스를 이용한 기판상에 다수의 데이터라인(D1 ~ Dn)과 다수의 게이트라인(D1 ~ Dn)이 교차되어 매트릭스 형태로 다수개의 화소가 형성된다. 또한, 최상위 및 최하위 게이트라인(G1과 Gn)을 제외한 게이트라인은 수평화소열 사이에 두 라인씩 형성된다. 즉, 한 수평화소당 두개의 게이트라인의 제어를 받도록 구성되어 있다. 액정패널(102)의 화소배열은 종래와 동일하다.

타이밍 컨트롤러(104)는 입력단에 외부시스템이 연결되고, 출력단에 레벨쉬프터(120)와 소스 구동회로가 연결된다.

상기 레벨 쉬프터부(120)는 다수개의 스위칭부(sw1 내지 sw4)가 구비되고, 상기 스위칭부(sw1 내지 sw4)의 입력단에는 각각 하이레벨전압(VH)와 로우레벨전압(VL)이 연결되고, 선택단에는 상기 타이밍 컨트롤러(104)의 극성반전신호의 출력라인이 연결되며, 출력단에는 게이트구동회로(100)가 연결된다.

이하, 도 3a를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

라인인버젼 방식으로 구동하는 액정표시장치는 하나의 수평라인이 한 수평기간(1 Hsync)동안 라인별로 극성반전하므로, 레벨쉬프터부(120)에 구비되어있는 스위칭부(sw1 내지 sw4)는 입력되는 극성반전신호(POL)가 하이(High)이면 하이레벨신호(VH)가 선택되고, 상기 극성반전신호(POL)가 로우(Low)이면 로우레벨신호(VL)가 선택된다.

또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 레벨쉬프터부(120)에 내장되어 있는 미사용 스위칭부에 외부전압원으로부터 제1 전압(V1)의 입력단에 하이전압과 제2 전압(V2)의 입력단에 로우전압을 공급함으로써, 상기 미사용 스위칭부는 극성반전신호(POL)의 제어에 따라 한 수평기간(1 Hsync)동안 전압 스윙하는 교류파형의 전압을 발생하여 이를 공통전극에 공급하는 공통전압부(180)로써 동작한다.

게이트 구동회로(100)는 상기 레벨쉬프터부(120)로부터 게이트구동신호(Vg1 내지 Vg4)을 입력받고, 이 게이트 구동신호(Vg1 내지 Vg4)를 쉬프트레지스터(미도시)를 통해 순차적으로 게이트라인(G1 ~ Gn)으로 주사하여, 각 게이트라인(G1 ~ Gn)에 연결되어 있는 화소를 동작시킨다.

소스 구동회로(106)는 타이밍 컨트롤러로부터 제어신호 및 데이터신호를 입력받아, 데이터라인(D1 ~ D4)을 통해 래치(미도시)로 입력하고, 이 래치(미도시)는 동시에 데이터라인(D1 ~ D4)를 통해 영상신호를 각 화소로 입력하여 상기 공통전극과 상기 화소에 포함되어 있는 화소전극과의 전압차이로 액정의 배열을 변화시켜 영상을 표시하게 된다.

따라서, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 구동신호(Vg1 내지 Vg4)는 처음신호와 다음신호가 오버랩된 형태로 출력되며, 상기 공통전압(Vcom)은 극성반전신호(POL)에 따라 한 수평기간으로 하이전압과 로우전압이 교번으로 출력된다. 즉, 공통전압(Vcom)은 상기 극성반전신호(POL)와 동일한 파형의 교류전압의 형태를 갖는다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치는 레벨쉬프터부에 공통전압부를 구비함으로써, 외부 PCB 기판에 공통전압부를 별도로 구비하지 않고, 공통전 극에 필요한 교류파형의 전압을 공급할 수 있다.

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

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치 및 이의 구동방법은 기존에 외부 PCB 기판에 구비하여 액정패널의 공통전극에 전압을 인가하는 공통전압부를 기존의 레벨쉬프터부내에 구비된 미사용 스위칭부를 활용함으로써, 공통전극에 공통전압을 공급하고, 이에 따라 부품수 절감에 따른 비용절감 및 PCB 사이즈 축소의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 게이트라인과 데이터라인의 교차지점에 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 수평방향으로 인접한 상기 화소는 한 데이터라인에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감하는 구성을 한 액정패널과;

   외부시스템과 연결되고, 상기 외부시스템으로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 각 구동회로의 제어신호를 발생하는 타이밍 컨트롤러와;

   상기 타이밍 컨트롤러와 연결되고, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라 상기 데이터 라인을 통해 영상신호를 상기 화소에 공급하는 소스 구동회로와;

   상기 타이밍 컨트롤러와 연결되고, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라, 게이트 구동신호를 선택적으로 출력하는 레벨쉬프터와;

   상기 레벨쉬프터와 연결되고, 상기 레벨쉬프터로부터 입력되는 게이트 구동신호에 따라 상기 게이트 라인을 통해 상기 게이트 구동신호를 상기 화소에 순차적으로 공급하는 게이트 구동회로에 있어서,

   상기 레벨쉬프터 내에 구비되며, 제1 전압과 제2 전압을 입력받아 클럭신호에 대응하여 한 수평주기마다 선택적으로 공통전압을 발생하는 공통전압부를 포함하며,

   상기 공통전압의 파형은 상기 클럭신호의 파형과 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 공통전압부의 상기 제1 전압 및 제2 전압은 공통전압 발생시 전압스윙에 필요한 전압인 하이전압과 로우전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 클럭신호는 한 수평기간과 동일한 극성반전신호인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 공통전압부는 상기 레벨쉬프터내에 구비되어 있는 미사용 스위칭부인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 게이트라인과 데이터라인의 교차지점에 화소가 매트릭스 형태로 배치되고, 수평방향으로 인접한 상기 화소는 한 데이터라인에 같이 연결되어 데이터라인의 수를 반감하는 구성을 한 액정패널과, 외부시스템과 입력단이 연결된 타이밍 컨트롤러와, 상기 타이밍 컨트롤러의 출력단에 각각 연결된 소스 구동회로 및 레벨쉬프터와, 상기 레벨쉬프터에 연결된 게이트 구동회로와, 상기 레벨쉬프터 내에 구비된 공통전압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

   상기 타이밍컨트롤러가 외부시스템으로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 상기 소스 구동회로 및 상기 레벨쉬프터의 제어신호를 발생하는 단계와,

   상기 레벨쉬프터가 상기 타이밍컨트롤러로부터 입력되는 제어신호에 대응하여, 게이트구동신호를 발생하는 단계와,

   상기 공통전압부가 클럭신호에 대응하여 한 수평주기마다 선택적으로 공통전압을 발생하는 단계와,

   상기 게이트구동회로 및 상기 소스구동회로의 동작에 따라 상기 액정패널이 영상을 표시하는 단계를 포함하며,

   상기 공통전압의 파형은 상기 클럭신호의 파형과 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 공통전압부가 선택적으로 공통전압을 발생하는 단계는,

   상기 공통전압부가 외부전압원으로부터 하이전압과 로우전압을 입력받는 단계와;

   상기 공통전압부가 극성반전신호를 입력받아 한 수평주기로 하이전압과 로우전압이 전압스윙하는 공통전압을 발생하는 단계와;

   상기 공통전압부가 상기 공통전압을 공통전극에 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 공통전압은 상기 클럭신호와 동일한 주기 및 타이밍의 교류전압 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 공통전압은 상기 클럭신호와 동일한 주기 및 타이밍의 교류전압 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.

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