KR102016560B1

KR102016560B1 - 고전압 구동용 액정표시장치와 그 구동방법

Info

Publication number: KR102016560B1
Application number: KR1020130074606A
Authority: KR
Inventors: 유승진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2019-09-02
Also published as: KR20150002948A

Abstract

본 발명에 따른 고전압 구동용 액정표시장치는 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들과 다수의 기준전압 공급라인들이 교차되고 그 교차부에 화소들이 형성된 액정표시패널; 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 소스 드라이버;및 상기 게이트라인들에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버를 구비하고; 상기 액정표시패널에는 상기 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응되는 다수의 수평 화소라인들이 형성되고, 각 수평 화소라인에는 제1 게이트라인과 제2 게이트라인이 할당되며; i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 대응하여, 상기 제1 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제1 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속되고, 상기 제2 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제2 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속되며; 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각은, 상기 제1 스캔신호에 응답하여 제1 범위의 화소 구동전압을 선 충전한 후, 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 상기 제2 스캔신호에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅한다.

Description

고전압 구동용 액정표시장치와 그 구동방법{Liquid Crystal Display Capable Of Driving High Voltage And Driving Method Of The Same}

본 발명은 고전압 구동이 가능한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터, 텔레비젼 등, 다양한 표시기에 이용되고 있다. 액정표시장치는 화상 표시를 위한 액정표시패널과, 이 액정표시패널을 구동하기 위한 드라이버를 포함한다. 액정표시패널에는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 형성되고, 이들의 교차 영역마다 액정 커패시터를 포함한 화소가 형성된다. 드라이버는 데이터라인들을 구동하기 위한 소스 드라이버와 게이트라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버를 포함한다. 게이트라인들로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인들로부터 데이터전압이 인가될 때, 화소들의 각 액정 커패시터는 상기 데이터전압을 충전한다. 액정들은 액정 커패시터의 양단 전위차에 의해 거동되어 화소 단위로 계조를 구현한다.

최근, 기존의 액정보다 넓은 전압 범위에서 구동되는 새로운 액정물질이 개발됨에 따라, 이 새로운 액정물질을 포함한 고전압 구동용 액정표시장치에 대한 연구가 활발해지고 있다. 고전압 구동을 위해서는 액정에 인가되는 화소 구동전압의 전압 범위를 넓혀야 한다. 화소 구동전압의 전압 범위를 넓히기 위한 가장 손쉬운 방법은 소스 드라이버의 구조를 변경하여 소스 드라이버의 출력 전압 범위를 넓히는 것이다. 하지만, 소스 드라이버의 구조를 변경하는 경우 많은 비용이 소모된다.

이에, 종래의 고전압 구동용 액정표시장치는 소스 드라이버 대신 화소의 구조를 변경하여 액정 커패시터에 인가되는 화소 구동전압의 전압 범위를 넓히고 있다. 즉, 종래 고전압 구동용 액정표시장치는 소스 드라이버로부터 제1 범위의 화소 구동전압을 입력받아, 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 액정을 구동하기 위해 비교적 복잡한 화소를 구비한다. 이 화소는 제1 범위의 화소 구동전압을 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅한다. 이러한, 화소를 구동하기 위해, 종래 고전압 구동용 액정표시장치는 출력 채널수가 수직 해상도의 2배인 게이트 드라이버를 필요로 한다. 그 결과 종래 고전압 구동용 액정표시장치에 의하는 경우, 각 화소에 할당되는 데이터전압의 충전 타임은 수직 해상도만큼의 출력 채널수를 갖는 일반적인 액정표시장치에 비해 크게 줄어든다.

따라서, 본 발명의 목적은 게이트 드라이버의 출력 채널수를 증가시키지 않고 화소의 충전 특성을 이용하여 제1 범위의 화소 구동전압을 그보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅할 수 있도록 한 고전압 구동용 액정표시장치와 그 구동방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 구동용 액정표시장치는 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들과 다수의 기준전압 공급라인들이 교차되고 그 교차부에 화소들이 형성된 액정표시패널; 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 소스 드라이버;및 상기 게이트라인들에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버를 구비하고; 상기 액정표시패널에는 상기 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응되는 다수의 수평 화소라인들이 형성되고, 각 수평 화소라인에는 제1 게이트라인과 제2 게이트라인이 할당되며; i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 대응하여, 상기 제1 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제1 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속되고, 상기 제2 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제2 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속되며; 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각은, 상기 제1 스캔신호에 응답하여 제1 범위의 화소 구동전압을 선 충전한 후, 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 상기 제2 스캔신호에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅한다.

상기 제2 스캔신호는 상기 제1 스캔신호에 비해 늦게 발생됨과 아울러 상기 제1 스캔신호와 비 중첩된다.

상기 액정표시패널의 화소들은, 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각 수평 화소라인마다 선 충전시점으로부터 일정 시간 이후에 부스팅된다.

상기 액정표시패널의 화소들은, 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각각 N(N은 2이상의 양의 정수)개의 수평 화소라인들을 포함한 각 수평 그룹마다 해당 그룹의 최상위 수평 화소라인의 선 충전시점으로부터 일정 시간 이후에 부스팅된다.

상기 액정표시패널의 화소들 각각은, 제1 화소전극의 제1 노드와 제2 화소전극의 제2 노드 사이에 접속된 액정 커패시터; 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 스토리지 커패시터; 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속된 제2 스토리지 커패시터; 상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 데이터라인들 중 제1 데이터라인 상의 제1 데이터전압을 상기 제1 노드에 인가하는 제1 TFT; 상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 데이터라인들 중 제2 데이터라인 상의 제2 데이터전압을 상기 제2 노드에 인가하는 제2 TFT; 상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 제2 데이터전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제3 TFT; 상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 제1 데이터전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제4 TFT; 상기 제2 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 기준 라인들 중 어느 하나 상의 기준전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제5 TFT; 및 상기 제2 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 기준전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제6 TFT를 구비한다.

상기 액정표시패널의 화소들 각각은, 상기 제3 노드와 상기 기준 라인들 중 어느 하나 사이에 접속된 제3 스토리지 커패시터; 및 상기 제4 노드와 상기 기준 라인들 중 어느 하나 사이에 접속된 제4 스토리지 커패시터를 더 구비한다.

본 발명의 실시예에 따라 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들과 다수의 기준전압 공급라인들이 교차되고 그 교차부에 화소들이 형성된 액정표시패널과, 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 소스 드라이와, 상기 게이트라인들에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버를 갖는 고전압 구동용 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 액정표시패널에 형성된 다수의 수평 화소라인들을 상기 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응시키고, 각 수평 화소라인에 제1 게이트라인과 제2 게이트라인을 할당하는 단계; i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 배치된 화소들을 구동하기 위해, 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속된 상기 제1 게이트라인에 상기 스캔신호 중 제1 스캔신호를 공급하고, 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속된 상기 제2 게이트라인에 상기 스캔신호 중 제2 스캔신호를 공급하는 단계; 상기 제1 스캔신호에 응답하여 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각을 제1 범위의 화소 구동전압으로 선 충전하는 단계; 및 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각에 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 상기 제2 스캔신호에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅하는 단계를 포함한다.

본 발명은 게이트 드라이버의 출력 채널수를 증가시키지 않고 화소의 충전 특성을 이용하여 제1 범위의 화소 구동전압을 그보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 구동용 액정표시장치를 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 접속 구성을 보여주는 회로도.
도 3은 선 충전 기간 및 부스팅 기간에서, 도 2의 화소에 인가되는 구동 신호들과 화소의 제1 내지 제4 노드의 전위를 보여주는 파형도.
도 4a는 선 충전 기간에 대응되는 화소의 등가 회로도.
도 4b는 부스팅 기간에 대응되는 화소의 등가 회로도.
도 5는 수평 화소라인 단위의 순차 부스팅을 보여주는 모식도.
도 6은 수평 화소라인 단위의 순차 부스팅을 위한 스캔신호 선택의 일 예를 보여주는 도면.
도 7은 수평 화소라인 단위의 순차 부스팅을 위한 스캔신호 선택의 다른 예를 보여주는 도면.
도 8은 수평 그룹 단위의 순차 부스팅을 보여주는 모식도.
도 9는 수평 그룹 단위의 순차 부스팅을 위한 스캔신호 선택의 일 예를 보여주는 도면.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 구동용 액정표시장치를 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고전압 구동용 액정표시장치는 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 소스 드라이버(12), 게이트 드라이버(13), 호스트 시스템(14)을 구비한다.

액정표시패널(10)은 데이터라인들(15)과 게이트라인들(16)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 화소들을 포함한 화소 어레이가 형성된다. 화소들 각각은 소스 드라이버(12)로부터 입력되는 제1 범위의 화소 구동전압을 그보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅하기 위해, 도 2에서와 같이 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 제1 화소전극과 제2 화소전극을 포함한 액정 커패시터와, 액정 커패시터를 구동하기 다수의 박막 트랜지스터(Thin Flim Transistor)들과, 다수의 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)들을 포함한다. 화소들 각각에는 제1 화소전극에 제1 데이터전압을 공급하기 위한 제1 데이터라인과, 제2 화소전극에 제2 데이터전압을 공급하기 위한 제2 데이터라인이 할당된다. 여기서, 제1 데이터전압과 제2 데이터전압은 상기 제1 범위의 화소 구동전압을 구현한다.

각 화소들의 액정 커패시터는 도 3에서와 같이 제1 스캔신호에 응답하여 제1 범위의 화소 구동전압을 선 충전한 후, 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 제2 스캔신호에 응답하여 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅한다. 이러한 부스팅 동작을 위해, 액정표시패널(10)에는 각 화소들에 기준전압을 공급하기 위한 기준전압 공급라인들(도 2의 17)이 더 형성된다.

액정표시패널(10)에는 게이트 드라이버(13)의 출력 채널들에 1:1로 대응되는 다수의 수평 화소라인들(L#1~L#k)이 형성되어 있다. 각 수평 화소라인(L#1~L#k)에는 2개의 게이트라인들이 할당된다. 예컨대, i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 대응하여, 상기 2개의 게이트라인들 중 제1 스캔신호를 공급하기 위한 제1 게이트라인은 게이트 드라이버(13)의 i 번째 출력 채널에 접속되고, 상기 2개의 게이트라인들 중 제2 스캔신호를 공급하기 위한 제2 게이트라인은 게이트 드라이버(13)의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속된다. 상기 제2 스캔신호는 상기 제1 스캔신호에 비해 늦게 발생되며 또한, 상기 제1 스캔신호와 비 중첩되는 특징을 갖는다. 이하의 설명에서 제1 및 제2 스캔신호를 포함한 모든 스캔신호는, 게이트 하이전압(활성 구간)과 게이트 로우전압(비활성 구간) 사이에서 스윙되는 게이트신호 중 게이트 하이전압(활성 구간)으로 유지되는 신호만을 의미한다.

액정표시패널(10)의 화소들은 도 5에서와 같이 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각 수평 화소라인마다 선 충전시점으로부터 일정 시간(T1) 이후에 부스팅됨으로써, 수평 화소라인 단위로 일정 시간(T1) 간격씩을 두고 순차 부스팅 될 수 있다. 또한, 액정표시패널(10)의 화소들은 도 8에서와 같이 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각각 N(N은 2이상의 양의 정수)개의 수평 화소라인들을 포함한 각 수평 그룹마다 해당 그룹의 최상위 수평 화소라인의 선 충전시점으로부터 일정 시간(T2) 이후에 부스팅됨으로써, 수평 그룹 단위로 일정 시간(T2) 간격씩을 두고 순차 부스팅 될 수 있다.

본 발명의 화소들은 적색 구현을 위해 적색 컬러필터를 포함한 R 화소, 녹색 구현을 위해 녹색 컬러필터를 포함한 G화소, 청색 구현을 위해 청색 컬러필터를 포함한 B화소를 포함한다.

본 발명에서 적용 가능한 액정표시패널(10)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드뿐만 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(11)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 방식을 통해 호스트 시스템(14)으로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력받고, 이 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 mini-LVDS 인터페이스 방식을 통해 소스 드라이버(12)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템(14)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 화소 어레이의 R 화소, G 화소 및 B 화소의 배치 순서에 맞춰 정렬한 후 소스 드라이버(12)에 공급한다.

타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템(14)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다. 제어신호들은 게이트 드라이버(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호, 소스 드라이버(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호를 포함한다.

게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트펄스를 발생하는 게이트 드라이브 IC(Intergrated circuit)에 인가되어 첫 번째 게이트펄스가 발생되도록 그 게이트 드라이브 IC를 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력을 제어한다.

소스 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 소스 드라이버(12)의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 드라이버(12)에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 드라이브 IC들 각각으로부터 순차적으로 출력되는 데이터전압들의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 소스 드라이버(12)의 출력 타이밍을 제어한다.

소스 드라이버(12)는 쉬프트 레지스터, 래치 어레이, 디지털-아날로그 변환기, 출력회로 등을 포함한다. 소스 드라이버(12)는 소스 타이밍 제어신호에 따라 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한 후, 래치된 데이터를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 소정 주기로 극성이 반전되는 데이터전압들을 다수의 출력 채널들을 통해 데이터라인들(15)에 공급한다.

게이트 드라이버(13)는 쉬프트 레지스터와 레벨 쉬프터를 이용하여 게이트 타이밍 제어신호들에 따라 스캔신호를 게이트라인들(16)에 순차적으로 공급한다. 게이트 드라이버(13)의 쉬프트 레지스터는 GIP(Gate-driver In Panel) 방식에 따라 하부 유리기판상에 직접 형성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 접속 구성을 상세히 보여준다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화소는 액정 커패시터(Clc), 제1 내지 제6 TFT(M1~M6), 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)를 구비한다. 본 발명의 실시예에 따른 화소는 노드 전압을 안정화시키기 위해 제3 및 제4 스토리지 커패시터(Cst3,Cst4)를 더 구비할 수 있다.

액정 커패시터(Clc)는 제1 화소전극의 제1 노드(N1)와 제2 화소전극의 제2 노드(N2) 사이에 접속된다. 제1 스캔신호(Vga)에 따라 액정 커패시터(Clc)에 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압은, 제2 스캔신호(Vgb)에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅된다. 액정 커패시터(Clc)에 충전된 제2 범위의 화소 구동전압에 의해 해당 화소의 계조가 구현된다.

제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 접속된다. 제1 스토리지 커패시터(Cst1)에 의해, 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 안정화되며, 또한 제3 노드(N3)의 전위(VN3)가 소정값(Vref-(Vd-))만큼 상승될 때 그 상승분이 제1 노드(N1)의 전위(VN1)에 반영되게 된다.

제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 상기 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4) 사이에 접속된다. 제2 스토리지 커패시터(Cst2)에 의해, 제2 노드(N2)의 전위(VN2)는 안정화되며, 또한 제4 노드(N4)의 전위(VN4)가 소정값((Vd+)-Vref)만큼 하강될 때 그 하강분이 제2 노드(N2)의 전위(VN2)에 반영되게 된다.

제1 TFT(M1)는 제1 스캔신호(Vga)에 따라 스위칭되어 제1 데이터라인(151) 상의 제1 데이터전압(Vd+)을 제1 노드 (N1)에 인가한다. 제1 TFT(M1)의 게이트전극은 제1 스캔신호(Vga)가 공급되는 제1 게이트라인(161)에 접속되고, 드레인전극은 제1 데이터라인(151)에 접속되며, 소스전극은 제1 노드(N1)에 접속된다.

제2 TFT(M2)는 제1 스캔신호(Vga)에 따라 스위칭되어 제2 데이터라인(152) 상의 제2 데이터전압(Vd-)을 제2 노드(N2)에 인가한다. 여기서, 제2 데이터전압(Vd-)은 상기 제1 데이터전압(Vd+)와 함께 제1 범위의 화소 구동전압을 구현한다. 제2 TFT(M2)의 게이트전극은 제1 스캔신호(Vga)가 공급되는 제1 게이트라인(161)에 접속되고, 드레인전극은 제2 데이터라인(152)에 접속되며, 소스전극은 제2 노드(N2)에 접속된다.

제3 TFT(M3)는 제1 스캔신호(Vga)에 따라 스위칭되어 제2 데이터라인(152) 상의 제2 데이터전압(Vd-)을 제3 노드(N3)에 인가한다. 제3 TFT(M3)의 게이트전극은 제1 스캔신호(Vga)가 공급되는 제1 게이트라인(161)에 접속되고, 드레인전극은 제2 데이터라인(152)에 접속되며, 소스전극은 제3 노드(N3)에 접속된다.

제4 TFT(M4)는 제1 스캔신호(Vga)에 따라 스위칭되어 제1 데이터라인(151) 상의 제1 데이터전압(Vd+)을 제4 노드(N4)에 인가한다. 제4 TFT(M4)의 게이트전극은 제1 스캔신호(Vga)가 공급되는 제1 게이트라인(161)에 접속되고, 드레인전극은 제1 데이터라인(151)에 접속되며, 소스전극은 제4 노드(N4)에 접속된다.

제5 TFT(M5)는 제2 스캔신호(Vgb)에 따라 스위칭되어 기준전압 공급라인(17) 상의 기준전압(Vref)을 제3 노드(N3)에 인가한다. 제5 TFT(M5)의 게이트전극은 제2 스캔신호(Vgb)가 공급되는 제2 게이트라인(162)에 접속되고, 드레인전극은 기준전압 공급라인(17)에 접속되며, 소스전극은 제3 노드(N3)에 접속된다. 제5 TFT(M5)가 턴 온 될 때, 제3 노드(N3)의 전위(VN3)는 소정값(Vref-(Vd-))만큼 상승되며, 그 결과 제1 노드(N1)의 전위(VN1)가 부스트 업(boost-up) 된다.

제6 TFT(M6)는 제2 스캔신호(Vgb)에 따라 스위칭되어 기준전압 공급라인(17) 상의 기준전압(Vref)을 제4 노드(N4)에 인가한다. 제6 TFT(M6)의 게이트전극은 제2 스캔신호(Vgb)가 공급되는 제2 게이트라인(162)에 접속되고, 드레인전극은 기준전압 공급라인(17)에 접속되며, 소스전극은 제4 노드(N4)에 접속된다. 제6 TFT(M6)가 턴 온 될 때, 제4 노드(N4)의 전위(VN4)는 소정값((Vd+)-Vref)만큼 하강되며, 그 결과 제2 노드(N2)의 전위(VN2)가 부스트 다운(boost-down)된다.

제3 스토리지 커패시터(Cst3)는 제3 노드(N3)와 기준전압 공급라인(17) 사이에 접속되어 제3 노드(N3)의 전위(VN3)를 안정화시킨다. 그리고, 제4 스토리지 커패시터(Cst4)는 제4 노드(N4)와 기준전압 공급라인(17) 사이에 접속되어 제4 노드의 전위(VN4)를 안정화시킨다.

도 3은 선 충전 기간 및 부스팅 기간에서, 도 2의 화소에 인가되는 구동 신호들과 화소의 제1 내지 제4 노드의 전위를 보여주는 파형도이다. 그리고, 도 4a및 도 4b는 선 충전 기간 및 부스팅 기간에 각각 대응되는 화소의 등가 회로도이다.

도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 선 충전 기간(P1)에서, 제1 스캔신호(Vga)에 응답하여 제1 TFT(M1), 제2 TFT(M2), 제3 TFT(M3), 및 제4 TFT(M4)가 턴 온된다. 선 충전 기간(P1)에서 제5 TFT(M5)와 제6 TFT(M6)는 턴 오프 된다. 그 결과, 제1 및 제4 노드(N1,N4)에는 제1 데이터전압(Vd+)이 인가되고, 제2 및 제3 노드(N2,N3)에는 제2 데이터전압(Vd-)이 인가된다.

도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 부스팅 기간(P2)에서 제2 스캔신호(Vgb)에 응답하여 제5 TFT(M5)와 제6 TFT(M6)는 턴 온 된다. 부스팅 기간(P2)에서 제1 TFT(M1), 제2 TFT(M2), 제3 TFT(M3), 및 제4 TFT(M4)는 턴 오프 된다.

부스팅 기간(P2)에서, 제3노드(N3)의 전위(VN3)는 제2 데이터전압(Vd-)에서 기준전압(Vref)으로 상승되고, 그 상승분(Vref-(Vd-))이 제1 스토리지 커패시터(Cst1)의 커플링 효과에 의해 제1 노드(N1)의 전위(VN1)에 반영된다. 따라서, 부스팅 기간(P2)에서, 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 상기 제3 노드(N3)의 전위 상승분(Vref-(Vd-))에 대응하여, 제1 데이터전압(Vd+)에서 제1 변조 데이터전압(αVd+)으로 상승한다.

또한, 부스팅 기간(P2)에서, 제4노드(N4)의 전위(VN4)는 제1 데이터전압(Vd+)에서 기준전압(Vref)으로 하강되고, 그 하강분((Vd+)-Vref)이 제2 스토리지 커패시터(Cst2)의 커플링 효과에 의해 제2 노드(N2)의 전위(VN2)에 반영된다. 따라서, 부스팅 기간(P2)에서, 제2 노드(N2)의 전위(VN2)는 상기 제4 노드(N4)의 전위 하강분((Vd+)-Vref)에 대응하여, 제2 데이터전압(Vd-)에서 제2 변조 데이터전압(αVd-)으로 하강한다.

그 결과 본 발명의 화소는 제1 데이터전압(Vd+)에서 변화된 제1 변조 데이터전압(αVd+)과 제2 데이터전압(Vd-)에서 변화된 제2 변조 데이터전압(αVd-)에 의해 결정되는 제2 범위의 화소 구동전압에 따라 계조를 구현하게 되는 것이다.

이렇게 본 발명의 화소는 제3 및 제4 노드(N3,N4)에 기준전압(Vref)을 인가하여 부스팅 동작을 완성하기 때문에, 부스팅 기간에 있어 특별한 제약이 없다. 즉, 본 발명은 선 충전을 위한 현재단의 제1 스캔신호(Vga)와 중첩되지 않는 범위 내에서, 후단 스캔신호들 중 어느 하나로 선택되는 제2 스캔신호(Vgb)에 따라 부스팅 동작을 수행한다.

도 5는 수평 화소라인 단위의 순차 부스팅을 보여준다. 도 6 및 도 7은 수평 화소라인 단위의 순차 부스팅을 위한 스캔신호 선택의 일 예들을 보여준다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 화소들은 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각 수평 화소라인마다 선 충전시점으로부터 일정 시간(T1) 이후에 부스팅됨으로써, 수평 화소라인 단위로 일정 시간(T1) 간격씩을 두고 순차 부스팅 될 수 있다. 여기서, 일정 시간(T1)은 n 수평기간(n은 양의 정수)(nH)으로 선택될 수 있다.

이를 위해, i 번째 수평 화소라인의 화소들에 할당되는 2개의 게이트라인들 중 제1 게이트라인은 제1 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 게이트 드라이버(13)의 i 번째 출력 채널에 접속되고, i 번째 수평 화소라인의 화소들에 할당되는 상기 2개의 게이트라인들 중 제2 게이트라인은 상기 제1 스캔신호와 비중첩되고 그보다 위상이 늦은 제2 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 게이트 드라이버(13)의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속될 수 있다.

예컨대, 도 6에서와 같이, 게이트 드라이버(13)의 출력 채널들(CH1~CH4)에서 순차적으로 출력되는 스캔신호가 서로 비 중첩될 때, 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 제1 게이트라인은 1 번째 출력채널(CH1)에 접속되어 Vg1을 제1 스캔신호(Vga)로서 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 화소들에 인가하고, 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 제2 게이트라인은 2 번째 출력채널(CH2)에 접속되어 Vg2를 제2 스캔신호(Vgb)로서 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 화소들에 인가할 수 있다. 마찬가지로, 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 제1 게이트라인은 3 번째 출력채널(CH3)에 접속되어 Vg3을 제1 스캔신호(Vga)로서 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 화소들에 인가하고, 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 제2 게이트라인은 4 번째 출력채널(CH4)에 접속되어 Vg4를 제2 스캔신호(Vgb)로서 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 화소들에 인가할 수 있다.

또한, 도 7에서와 같이, 게이트 드라이버(13)의 출력 채널들(CH1~CH4)에서 순차적으로 출력되는 이웃한 스캔신호가 소정폭(x) 만큼 서로 중첩될 때, 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 제1 게이트라인은 1 번째 출력채널(CH1)에 접속되어 Vg1을 제1 스캔신호(Vga)로서 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 화소들에 인가하고, 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 제2 게이트라인은 3 번째 출력채널(CH3)에 접속되어 Vg3를 제2 스캔신호(Vgb)로서 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 화소들에 인가할 수 있다. 마찬가지로, 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 제1 게이트라인은 2 번째 출력채널(CH2)에 접속되어 Vg2를 제1 스캔신호(Vga)로서 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 화소들에 인가하고, 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 제2 게이트라인은 4 번째 출력채널(CH4)에 접속되어 Vg4를 제2 스캔신호(Vgb)로서 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 화소들에 인가할 수 있다.

도 8은 수평 그룹 단위의 순차 부스팅을 보여준다. 그리고, 도 9는 수평 그룹 단위의 순차 부스팅을 위한 스캔신호 선택의 일 예를 보여준다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 화소들은 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, 각각 N(N은 2이상의 양의 정수)개의 수평 화소라인들을 포함한 각 수평 그룹마다 해당 그룹의 최상위 수평 화소라인의 선 충전시점으로부터 일정 시간(T2) 이후에 부스팅됨으로써, 수평 그룹 단위로 일정 시간(T2) 간격씩을 두고 순차 부스팅 될 수 있다. 여기서, 일정 시간(T2)은 N 수평기간으로 선택될 수 있고, 또한 상기 N 수평기간보다 긴 시간으로 선택될 수도 있다.

이를 위해, 제1 수평 그룹에 속하는 N개의 수평 화소라인들은 순차 발생되는 제1 스캔신호에 응답하여 순차적으로 선 충전되고, 제1 수평 그룹에 대응되지 않는 후단 출력 채널로부터 입력되는 동일한 제2 스캔신호에 따라 동시에 부스팅된다.

예컨대, 도 9에서와 같이, 게이트 드라이버(13)의 출력 채널들(CH1~CH4)에서 순차적으로 출력되는 스캔신호가 서로 비 중첩되고 제1 수평 그룹이 1번째 내지 3번째 수평 화소라인들(L#1,L#2,L#3)을 포함할 때, 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 제1 게이트라인은 1 번째 출력채널(CH1)에 접속되어 Vg1을 제1 스캔신호(Vga)로서 1 번째 수평 화소라인(L#1)의 화소들에 인가하고, 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 제1 게이트라인은 2 번째 출력채널(CH2)에 접속되어 Vg2를 제1 스캔신호(Vga)로서 2 번째 수평 화소라인(L#2)의 화소들에 인가하며, 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 제1 게이트라인은 3 번째 출력채널(CH3)에 접속되어 Vg3을 제1 스캔신호(Vga)로서 3 번째 수평 화소라인(L#3)의 화소들에 인가한다. 그리고, 제1 수평 그룹의 수평 화소라인들(L#1,L#2,L#3) 각각의 제2 게이트라인은 3 번째 이후의 출력채널 예컨대, 4 번째 출력채널(CH4)에 접속되어 Vg4를 제2 스캔신호(Vgb)로서 제1 수평 그룹의 수평 화소라인들(L#1,L#2,L#3)에 공통으로 인가할 수 있다.

도 5 내지 도 9에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 게이트 드라이버의 후단 출력 채널들로부터 출력되는 스캔신호들 중 어느 하나를 게이트 드라이버의 현재단 출력 채널에 접속된 화소들에 부스팅 동작을 위한 제2 스캔신호로서 공급하기 때문에, 게이트 드라이버의 출력 채널수를 증가시키지 않더라도 각 수평 화소라인마다 스캔신호를 2개씩 공급하는 것이 가능하다. 그리고, 본 발명의 게이트 드라이버는 수직 해상도와 동일한 출력 채널수를 갖기 때문에, 각 화소에 할당되는 데이터전압의 충전 타임은 도 3에서와 같이 1 프레임기간/수직 해상도로 정의되는 1 수평기간(1H)만큼 충분히 확보되기 때문에, 선 충전 및 부스팅을 위한 동작에 무리가 없다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응되는 다수의 수평 화소라인들이 형성되고, 각 수평 화소라인마다 제1 게이트라인과 제2 게이트라인을 할당하여 2개의 스캔신호를 공급한다. 그리고, 본 발명은 i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 대응하여, 상기 2개의 스캔신호 중 제1 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 제1 게이트라인을 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속시키고, 상기 2개의 스캔신호 중 제2 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 제2 게이트라인을 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속시킨다. 이때, 상기 제2 스캔신호는 상기 제1 스캔신호에 비해 늦게 발생됨과 아울러 상기 제1 스캔신호와 비 중첩되는 특징이 있다. 이러한 구성을 통해 본 발명은 게이트 드라이버의 출력 채널수를 증가시키지 않고 화소의 충전 특성을 이용하여 제1 범위의 화소 구동전압을 그보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 소스 드라이버 13 : 게이트 드라이버
15 : 데이터라인들 16 : 게이트라인들

Claims

다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들과 다수의 기준전압 공급라인들이 교차되고 그 교차부에 화소들이 형성된 액정표시패널;
상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 소스 드라이버;및
상기 게이트라인들에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버를 구비하고;
상기 액정표시패널에는 상기 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응되는 다수의 수평 화소라인들이 형성되고, 각 수평 화소라인에는 제1 게이트라인과 제2 게이트라인이 할당되며;
i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 대응하여, 상기 제1 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제1 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속되고, 상기 제2 게이트라인은 상기 스캔신호 중 제2 스캔신호를 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들에 공급하기 위해 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속되며;
상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각은, 상기 제1 스캔신호에 응답하여 제1 범위의 화소 구동전압을 선 충전한 후, 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 상기 제2 스캔신호에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅하고,
상기 액정표시패널의 화소들은 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, N(N은 2이상의 양의 정수)개의 수평 화소라인들을 포함한 수평 그룹 단위로 해당 수평 그룹의 최상위 수평 화소라인의 선 충전시점으로부터 일정 시간 이후에 해당 그룹에 속하는 수평 화소라인들이 동시에 부스팅되는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 스캔신호는 상기 제1 스캔신호에 비해 늦게 발생됨과 아울러 상기 제1 스캔신호와 비 중첩되는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 액정표시패널의 화소들 각각은,
제1 화소전극의 제1 노드와 제2 화소전극의 제2 노드 사이에 접속된 액정 커패시터;
상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 접속된 제1 스토리지 커패시터;
상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 접속된 제2 스토리지 커패시터;
상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 데이터라인들 중 제1 데이터라인 상의 제1 데이터전압을 상기 제1 노드에 인가하는 제1 TFT;
상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 데이터라인들 중 제2 데이터라인 상의 제2 데이터전압을 상기 제2 노드에 인가하는 제2 TFT;
상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 제2 데이터전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제3 TFT;
상기 제1 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 제1 데이터전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제4 TFT;
상기 제2 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 기준전압 공급라인들 중 어느 하나 상의 기준전압을 상기 제3 노드에 인가하는 제5 TFT; 및
상기 제2 스캔신호에 따라 스위칭되어 상기 기준전압을 상기 제4 노드에 인가하는 제6 TFT를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 액정표시패널의 화소들 각각은,
상기 제3 노드와 상기 기준전압 공급라인들 중 어느 하나 사이에 접속된 제3 스토리지 커패시터; 및
상기 제4 노드와 상기 기준전압 공급라인들 중 어느 하나 사이에 접속된 제4 스토리지 커패시터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치.
다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들과 다수의 기준전압 공급라인들이 교차되고 그 교차부에 화소들이 형성된 액정표시패널과, 상기 데이터라인들에 데이터전압을 공급하는 소스 드라이와, 상기 게이트라인들에 스캔신호를 공급하는 게이트 드라이버를 갖는 고전압 구동용 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
상기 액정표시패널에 형성된 다수의 수평 화소라인들을 상기 게이트 드라이버의 출력 채널들에 1:1로 대응시키고, 각 수평 화소라인에 제1 게이트라인과 제2 게이트라인을 할당하는 단계;
i(i는 양의 정수) 번째 배치된 수평 화소라인에 배치된 화소들을 구동하기 위해, 상기 게이트 드라이버의 i 번째 출력 채널에 접속된 상기 제1 게이트라인에 상기 스캔신호 중 제1 스캔신호를 공급하고, 상기 게이트 드라이버의 i 번째 이후의 출력 채널들 중 어느 하나에 접속된 상기 제2 게이트라인에 상기 스캔신호 중 제2 스캔신호를 공급하는 단계;
상기 제1 스캔신호에 응답하여 상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각을 제1 범위의 화소 구동전압으로 선 충전하는 단계; 및
상기 i 번째 수평 화소라인의 화소들 각각에 상기 선 충전된 제1 범위의 화소 구동전압을 상기 제2 스캔신호에 응답하여 상기 제1 범위보다 넓은 제2 범위의 화소 구동전압으로 부스팅하는 단계를 포함하고,
상기 액정표시패널의 화소들은 수평 화소라인 단위로 순차 선 충전되고, N(N은 2이상의 양의 정수)개의 수평 화소라인들을 포함한 수평 그룹 단위로 해당 수평 그룹의 최상위 수평 화소라인의 선 충전시점으로부터 일정 시간 이후에 해당 그룹에 속하는 수평 화소라인들이 동시에 부스팅되는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치의 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 스캔신호는 상기 제1 스캔신호에 비해 늦게 발생됨과 아울러 상기 제1 스캔신호와 비 중첩되는 것을 특징으로 하는 고전압 구동용 액정표시장치의 구동방법.
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