KR102033098B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 공통전압을 기준으로 (+)극성을 갖는 데이터전압이 출력되는 경우에는, 공통전압과 함께 데이터전압을 낮추어 줄 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 액정표시장치는, 게이트라인들과 데이터라인들의 교차영역마다 픽셀이 형성되어 있는 패널; 데이터전압을 상기 데이터라인으로 출력하기 위한 데이터 구동부; 스캔신호를 상기 게이트라인으로 순차적으로 출력하기 위한 게이트 구동부; 상기 각 픽셀에 대응되도록 상기 패널에 형성되어 있는 공통전극; 상기 공통전극에 공급될 공통전압을 생성하기 위한 공통전압 생성부; 상기 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 상기 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하기 위한 타이밍 컨트롤러; 및 상기 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압 또는 상기 공통전압 생성부에서 전송되어온 상기 공통전압을, 상기 공통전극으로 출력하는 선택부를 포함한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 데이터전압이 네가티브 극성과 파지티브 극성으로 주기적으로 변화되고 있는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
휴대전화, 테블릿PC, 노트북 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD : Flat Panel Display)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 유기발광표시장치(OLED : Organic Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD : ELECTROPHORETIC DISPLAY)도 널리 이용되고 있다.
평판표시장치들 중에서도, 특히, 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 소형 기기부터 대형 기기까지, 모든 전자제품에 적용 가능하다는 장점으로 인해, 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 예시도로서, 공통전압(Vcom), 데이터전압(Vdata) 및 게이트전압(Vgate)의 파형을 나타낸 것이다.
종래의 일반적인 액정표시장치에서는, 액정셀에 한 방향의 전계가 장시간 인가되어 발생되는 액정의 열화 현상을 방지하기 위하여, 프레임 인버젼(Frame Inversion) 방식, 라인 인버젼(Line Inversion) 방식, 컬럼 인버젼 방식(Column Inversion) 또는 도트 인버젼(Dot Inversion) 방식과 같은 다양한 인버젼 방식이 적용된다.
상기한 바와 같은 인버젼 방식을 이용하는 경우, 데이터라인으로 출력되는 데이터전압(Vdata)은, 각 라인 단위로, 또는 각 프레임 단위로, 네가티브 극성에서 파지티브 극성으로, 또는 파지티브 극성에서 네가티브 극성으로 변한다.
즉, 종래의 액정표시장치에서는, 공통전압(Vcom)을 기준으로, 데이터전압(Vdata)의 극성이, (+)극성에서 (-)극성으로 변했다가, 다시, (-)극성에 (+)극성으로 변화되는 과정이 반복된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 패널에 형성된 게이트라인들 중, 홀수 번째 게이트라인에 대응되는 라인으로 출력되는 데이터전압(Odd Line Vdata)은, 제1프레임 기간 중에는 (+)극성으로 출력되다가, 제2프레임 기간 중에는 (-)극성으로 출력된다.
이 경우, 짝수 번째 게이트라인에 대응되는 라인으로 출력되는 데이터전압(Even Line Vdata)은, 제1프레임 기간 중에는 (-)극성으로 출력되다가, 제2프레임 기간 중에는 (+)극성으로 출력된다
상기와 같은 형태로 출력되는 인버젼 방식은, 일반적으로 라인 인버젼 방식이라 한다.
한편, 상기한 바와 같이, 데이터전압(Vdata)이 공통전압(Vcom)을 기준으로, 스윙하는 경우, 액정구동전압 대비 2배의 입력전압(Vdd)이 요구된다. 여기서, 액정구동전압이라, 액정을 구동시켜 광을 출력하기 위해 요구되는 전압을 말하며, 입력전압(Vdd)이란, 액정 구동을 위해 실질적으로 데이터라인으로 출력되는 데이터전압(Vdata)을 생성하기 위해 요구되는 전압을 말한다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 공통전압을 기준으로, (-)극성의 데이터전압 또는 (+)극성의 데이터전압을 출력하기 위해 요구되는 액정구동전압이 8V일 경우, 상기 (-)극성의 데이터전압과 상기 (+)극성의 데이터전압을 번갈아 가며 모두 출력하기 위해서는, 상기 데이터전압들을 출력하는 데이터구동부로 16V의 입력전압(Vdd)이 공급되어야 한다.
즉, 액정을 구동하기 위해 실질적으로 요구되는 액정구동전압(액정구동전압(+) 또는 액정구동전압(-))이 8V이더라도, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터전압이 스윙하는 경우, (-)극성을 갖는 데이터전압과, (+)극성을 갖는 데이터전압의 차이가 16V이기 때문에, 상기 데이터전압을 출력하는 소스 드라이브 IC로는 16V의 입력전압(Vdd)이 공급되어야 한다.
따라서, 종래의 액정표시장치에서, 고전압 구동을 진행하게 되면, 액정구동 전압증가에 따른 구동전압(Vdd)의 상승폭은 2배가 된다.
즉, 액정구동전압을 8V 증가시키면, 입력전압(Vdd)은 2배인 16V 증가 된다. 따라서, 액정구동전압이 16V(기존 8V + 8V↑)로 설정되어 있는 액정표시장치에서는, 32V(기존 16V + 16V↑)의 입력전압(Vdd)이 필요하게 된다.
이 경우, 16V까지 지원되는 종래의 소스 드라이브 IC는 이용될 수 없으며, 32V까지 지원되는 고전압용 소스 드라이브 IC(S/D-IC)가 구비되어야 한다.
종래에 개발되어 이용되고 있는 일반적인 고전압용 소스 드라이브 IC(S/D-IC)가 입력전압(Vdd)으로 22V를 사용한다고 가정할 때, 종래의 고전압용 소스 드라이브 IC로 구동될 수 있는 최대 액정구동전압은 Vdd /2 = 11V(기존 8V + 3V↑)가 된다. 따라서, 최대 액정구동전압이 11V인 경우에 이용가능한 종래의 고전압용 소스 드라이브 IC를 이용하는 경우, 액정구동전압은 기존 8V 대비 최대 3V까지만 증가될 수 있다.
즉, 액정표시장치가 대형화되고, 고선명화됨에 따라, 상기 액정구동전압이 상승하고 있으며, 이에 따라, 소스 드라이브 IC에 공급되는 입력전압(Vdd) 역시 상승되고 있다.
그러나, 종래의 고전압용 소스 드라이브 IC에 적용될 수 있는 입력전압은 한정되어 있기 때문에, 액정구동전압이 상승될 때마다, 새로운 고전압용 소스 드라이브 IC가 개발되어야 한다.
따라서, 전체적으로 액정표시장치의 제조 비용이 상승될 수밖에 없으며, 기존에 이용되던 소스 드라이브 IC들은 사용되지 못한 채 폐기처분되어야 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 공통전압을 기준으로 (+)극성을 갖는 데이터전압이 출력되는 경우에는, 공통전압과 함께 데이터전압을 낮추어 줄 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 게이트라인들과 데이터라인들의 교차영역마다 픽셀이 형성되어 있는 패널; 데이터전압을 상기 데이터라인으로 출력하기 위한 데이터 구동부; 스캔신호를 상기 게이트라인으로 순차적으로 출력하기 위한 게이트 구동부; 상기 각 픽셀에 대응되도록 상기 패널에 형성되어 있는 공통전극; 상기 공통전극에 공급될 공통전압을 생성하기 위한 공통전압 생성부; 상기 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 상기 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하기 위한 타이밍 컨트롤러; 및 상기 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압 또는 상기 공통전압 생성부에서 전송되어온 상기 공통전압을, 상기 공통전극으로 출력하는 선택부를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하는 단계; 및 게이트라인으로 출력되는 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압 또는 공통전압 생성부에서 전송되어온 공통전압을, 공통전극으로 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 종래의 액정표시장치에 비하여, 2배의 고전압 구동(High Voltage Driving)이 가능하며, 같은 액정구동전압이 이용되는 경우에는, 소스 드라이브 IC의 아날로그부의 소비전력이 약 50% 저감될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 스캐닝(Scanning) 구동을 통해서, 픽셀 충전(Pixel Charging) 전압 차이에 의한 상하 휘도차가 개선될 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일실시예 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러의 일실시예 구성도.
도 4는 도 2에 도시된 선택부에 형성된 두 개의 스위칭기의 일실시예 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 출력되는 공통전압과 데이터전압의 파형을 타나낸 예시도.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일실시예 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 타이밍 컨트롤러의 일실시예 구성도이다.
종래기술에서 언급된 바와 같이, 액정표시장치는, 공통전압(Vcom)을 기준으로 (+)/(-)의 데이터전압(Vdata)을 인가하여 액정을 구동한다. 따라서, 액정표시장치는, 액정구동전압 대비 2배의 입력 전압(Vdd)을 필요로 한다.
한편, 고전압 구동(High Voltage Driving)을 진행할 경우에도, 액정구동전압 증가에 따른 입력전압(Vdd) 상승폭은 2배가 된다. 이로 인해, 액정표시장치는 고전압 구동에 제약을 받게 되고, 고전압 구동시, 액정표시장치의 소비전력 또한 증가하게 된다.
본 발명은 고전압 구동시, 액정표시장치의 소비전력 증가를 방지하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 공통전압을 기준으로 (+)극성을 갖는 데이터전압이 출력되는 경우에는, 공통전압과 함께 데이터전압을 낮추어 줌으로써, 데이터 구동부에서의 소비저력을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차지 펌핑(Charge Pumping)을 통해서 (+)전압을 인가하는 방식을 이용함으로써, 액정구동전압과 입력전압(Vdd)을 동일하게 사용할 수 있다.
여기서, 액정구동전압이라, 액정을 구동시켜 광을 출력하기 위해 요구되는 전압을 말하며, 입력전압(Vdd)이란, 액정 구동을 위해 실질적으로 데이터라인으로 출력되는 데이터전압(Vdata)을 생성하기 위해 요구되는 전압을 말한다. 즉, 액정구동에 실질적으로 필요한 전압이 8V라고 할 때, 상기 8V는 액정구동전압이 된다.
이 경우, 상기한 바와 같이, 데이터전압이 공통전압을 기준으로 (+)극성 및 (-)극성으로 스윙하기 때문에, (+)극성의 데이터전압과 (-)극성의 데이터전압 간에는 16V의 차이가 발생된다.
따라서, 데이터 구동부는 16V를 생성할 수 있어야만, 상기한 바와 같이 데이터전압의 극성을 (+) 및 (-)로 스윙시킬 수 있다. 이때, 상기 (+)극성의 데이터전압과 (-)극성의 데이터전압 간의 전압차이인 16V가 상기 입력전압(Vdd)이 된다. 즉, 상기 입력전압(Vdd)은 상기 데이터전압을 생성하기 위해 상기 데이터 구동부로 입력되어야 하는 전압이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과, 데이터라인들(DL1 내지DLm)의 교차영역마다 픽셀이 형성되어 있는 패널(100), 데이터전압을 상기 데이터라인으로 출력하기 위한 데이터 구동부(300), 스캔신호를 상기 게이트라인으로 순차적으로 출력하기 위한 게이트 구동부(200), 상기 각 픽셀에 대응되도록 상기 패널에 형성되어 있는 공통전극(110), 상기 공통전극에 공급될 공통전압을 생성하기 위한 공통전압 생성부(500), 상기 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 상기 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하기 위한 타이밍 컨트롤러(400) 및 상기 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압 또는 상기 공통전압 생성부에서 전송되어온 상기 공통전압을, 상기 공통전극으로 출력하는 선택부(600)를 포함한다.
우선, 상기 패널(100)은 상기 게이트라인들과 상기 데이터라인들(DL1 내지 DLm)의 교차로 정의되는 영역마다 형성된, 박막트랜지스터(TFT)와, 픽셀전극을 포함하는 픽셀들을 구비한다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인으로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여, 상기 데이터라인으로부터 공급된 데이터전압을 상기 픽셀전극에 공급한다. 상기 픽셀전극이 상기 데이터전압에 응답하여 공통전극과의 사이에 위치하는 액정을 구동함으로써 빛의 투과율이 조절된다.
본 발명에 적용되는 패널의 액정모드는, TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 종류의 액정모드도 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다.
다음, 상기 게이트 구동부(200)는, 상기 타이밍 컨트롤러(400)에서 생성된 게이트 제어신호(GCS)들을 이용하여, 상기 게이트라인들 각각에 순차적으로 스캔신호를 공급한다.
이를 위해 상기 게이트 구동부(200)는 적어도 하나 이상의 게이트 드라이브 IC로 구성될 수 있다.
또한, 상기 게이트 구동부(200)는, 상기 게이트라인들 각각에 순차적으로 스캔신호를 공급하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 스테이지(210)들을 포함하고 있다.
상기 스테이지(210)들의 숫자는 상기 패널(100)에 형성되어 있는 게이트라인들의 숫자에 대응될 수 있다.
즉, 상기 스테이지(210)는 상기 패널(100)에 형성되어 있는 게이트라인으로 스캔신호를 출력하고 있으며, 상기 스캔신호에 따라 또 다른 스테이지가 구동되어 또 다른 게이트라인으로 스캔신호가 출력된다.
상기 스테이지(210)의 구성은 현재 일반적으로 이용되고 있는 스테이지가 적용될 수 있다. 따라서, 상기 스테이지(210)의 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상기 게이트 구동부(200)는, 상기 패널(100)과 독립되게 형성되어, 테이프 캐리어 패키지(TCP) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB) 등을 통해 상기 패널(100)에 연결될 수 있으나, 상기 패널 내에 실장되어 있는 게이트 인 패널(Gate In Panel : GIP)방식으로 구성될 수도 있다. 이하에서는, 상기 게이트 구동부가 상기 GIP 방식으로 구성되어 있는 경우를 일예로 하여 본 발명이 설명된다.
한편, 상기 게이트 구동부(200)에서 출력되는 상기 스캔신호는 상기 게이트라인에 연결되어 있는 박막트랜지스터를 턴온시키기 위한 게이트온신호 및 상기 박막트랜지스터를 턴오프시키기 위한 게이트오프신호로 구성된다.
상기 박막트랜지스터가 N타입인 경우, 상기 게이트온신호는 하이레벨의 전압이며, 상기 게이트오프신호는 로우레벨의 전압이다. 상기 박막트랜지스터가 P타입인 경우, 상기 게이트온신호는 로우레벨의 전압이며, 상기 게이트오프신호는 하이레벨의 전압이다.
상기 데이터 구동부(300)는, 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 디지털 영상데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 게이트라인에 스캔신호가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 상기 데이터전압을 상기 데이터라인들에 공급한다.
상기 데이터 구동부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 칩온필름(COF) 형태로 상기 패널(100)에 연결되는 적어도 하나 이상의 소스 드라이브 IC(300)들로 구성될 수 있다. 이하에서 데이터 구동부(300)라 함은, 상기 소스 드라이브 IC들 각각을 말한다.
즉, 상기 데이터 구동부(300)는, 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터 공급되는 감마전압들을 이용하여, 상기 영상데이터를 상기 데이터전압으로 변환시킨 후 상기 데이터라인으로 출력시킨다. 이를 위해, 상기 데이터 구동부(300)는, 쉬프트 레지스터부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부(DAC) 및 출력버퍼를 포함하고 있다.
상기 쉬프트 레지스터부는, 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 수신된 데이터 제어신호들(SSC, SSP 등)을 이용하여 샘플링 신호를 출력한다.
상기 래치부는 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 순차적으로 수신된 상기 디지털 영상데이터(Data)를 래치하고 있다가, 상기 디지털 아날로그 변환부(DAC)(330)로 동시에 출력하는 기능을 수행한다.
상기 디지털 아날로그 변환부는 상기 래치부로부터 전송되어온 상기 영상데이터들을 동시에 정극성 또는 부극성의 데이터 전압으로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 디지털 아날로그 변환부는, 상기 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터 공급되는 감마전압을 이용하여, 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 극성제어신호(POL)에 따라, 상기 영상데이터들을 정극성 또는 부극성의 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력한다. 이 경우, 상기 감마전압 발생부는 상기 입력전압(Vdd)을 이용하여 상기 영상데이터를 상기 데이터전압으로 변환시킨다.
한편, 상기 디지털 아날로그 변환부로 상기 감마전압을 공급하는 상기 감마전압 발생부는, (-)극성의 데이터전압만을 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에서는, (+)극성으로 출력될 데이터전압을 (-)극성으로 출력시키고 있기 때문에, 상기 감마전압 발생부는 (-)극성의 데이터전압만을 출력하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 기능을 수행하는 감마전압 발생부는 현재 일반적으로 이용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상기 출력버퍼는 상기 디지털 아날로그 변환부로부터 전송되어온 정극성 또는 부극성의 데이터전압을, 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 소스출력인에이블신호(SOE)에 따라, 상기 패널의 데이터라인(DL)들로 출력한다.
다음, 상기 전원공급부(500)는, 외부 시스템으로부터 공급되는 전원을 이용하여, 상기 각 구성요소들에 필요한 전원을 생성하는 기능을 수행한다.
특히, 상기 전원공급부(500)는, 상기 공통전극(110)으로 공급될 공통전압을 생성한다. 상기 공통전압은, 상기 선택부(600)를 통해 상기 공통전극(110)으로 공급될 수 있다.
다음, 상기 공통전극(110)은 상기 패널의 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀전극과 대응되도록 형성되어 있다. 상기 공통전극(110)은 판형상으로 상기 패널의 전면에 형성되어 있을 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 공통전극은 다양한 형태로 상기 패널에 형성될 수 있다.
상기 공통전극(110)은 상기 선택부(600)와 연결되어, 상기 공통전압 생성부(500)로부터 전송되어온 상기 공통전압을 공급받을 수도 있으며, 또는, 상기 선택부에서 공급되는 보정공통전압을 공급받을 수도 있다.
다음, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 외부 시스템으로부터 입력되는 타이밍 신호, 즉, 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 이용하여, 상기 게이트 구동부(200)들의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)와 상기 데이터 구동부(300)들의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성하며, 상기 데이터 구동부(300)로 전송될 영상데이터를 생성한다.
이를 위해, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 시스템으로부터 입력영상데이터(Input Data) 및 타이밍 신호들을 수신하기 위한 수신부(410), 각종 제어신호들을 생성하기 위한 제어신호 생성부(420), 상기 입력영상데이터를 재정렬하여, 재정렬된 영상데이터(Data)를 출력하기 위한 데이터 정렬부(430) 및 상기 제어신호들과 상기 영상데이터를 출력하기 위한 출력부(440)를 포함한다.
즉, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 상기 외부 시스템으로부터 입력되는 입력영상데이터(Input Data)를 상기 패널(100)의 구조 및 특성에 맞게 재정렬시켜, 재정렬된 상기 영상데이터를 상기 데이터 구동부(300)로 전송한다. 이러한 기능은, 상기 데이터 정렬부(430)에서 실행될 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(400)는 상기 외부 시스템으로부터 전송되어온 타이밍 신호들, 즉, 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 및 데이터인에이블신호(DE) 등을 이용하여, 상기 데이터 구동부를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS) 및 상기 게이트 구동부를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성하여, 상기 제어신호들을 상기 데이터 구동부와 상기 게이트 구동부로 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 기능은, 상기 제어신호 생성부(420)에서 실행될 수 있다.
상기 제어신호 생성부(420)에서 발생되는 게이트 제어신호(GCS)들로는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE), 게이트 스타트신호(VST), 게이트 클럭(GCLK) 등이 있다.
상기 제어신호 생성부(420)에서 발생되는 데이터 제어신호들에는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 이네이블 신호(SOE), 극성제어신호(POL) 등이 포함된다.
특히, 상기 제어신호 생성부(420)는, 상기 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 상기 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 상기 선택부(600)로 제1선택신호(Frame_O)를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 상기 선택부(600)로 제2선택신호(Fram_E)를 출력한다.
예를 들어, 상기 패널(100)이 라인 인버젼 방식으로 구동되고, 제1프레임에서는 홀수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압이 (+)극성을 갖고, 짝수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압이 (-)극성을 가질 때, 상기 제1프레임의 홀수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압에 대응되는 입력영상데이터가 수신되면, 상기 제어신호 생성부(420)는, 상기 제1선택신호(Frame_O)를 생성하여 상기 선택부(600)로 전송하며, 상기 제1프레임의 짝수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압에 대응되는 입력영상데이터가 수신되면, 상기 제어신호 생성부(420)는, 상기 제2선택신호(Frame_E)를 생성하여 상기 선택부(600)로 전송한다.
이 경우, 상기 입력영상데이터의 수신여부에 대한 정보는 상기 데이터정렬부(430) 또는 상기 수신부(410) 또는 상기 타이밍 컨트롤러 내부의 다른 구성요소로부터 전송될 수 있다.
또한, 상기 패널(100)이 라인 인버젼 방식으로 구동되므로, 제2프레임에서는 홀수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압이 (-)극성을 갖고, 짝수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압이 (+)극성을 갖는다. 이 경우, 상기 제2프레임의 홀수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압에 대응되는 입력영상데이터가 수신되면, 상기 제어신호 생성부(420)는, 상기 제2선택신호(Frame_E)를 생성하여 상기 선택부(600)로 전송하며, 상기 제2프레임의 짝수 번째 라인으로 공급되는 데이터전압에 대응되는 입력영상데이터가 수신되면, 상기 제어신호 생성부(420)는, 상기 제1선택신호(Frame_O)를 생성하여 상기 선택부(600)로 전송한다.
한편, 상기한 바와 같은 라인 인버젼 방식 이외에도, 다양한 인버젼 방식에 따라 상기 라인별로 (-)극성을 갖는 데이터전압 또는 (+)극성을 갖는 데이터전압이 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 상기한 바와 같이, (+)극성을 갖는 데이터전압을 출력시키기 위한 입력영상데이터가 출력되면, 상기 제1선택신호를 상기 선택부(600)로 전송하고, (-)극성을 갖는 데이터전압을 출력시키기 위한 입력영상데이터가 출력되면, 상기 제2선택신호를 상기 선택부(600)로 전송한다.
또한, (+)극성의 데이터전압에 대응되는 입력영상데이터가 수신된 경우, 상기 타이밍 컨트롤러(400)는, 상기 데이터 구동부(400)에서 (-)극성의 데이터전압이 생성될 수 있도록, 상기 입력영상데이터를 보정하거나 또는, 상기 극성제어신호(POL)를 변경하거나, 또는 감마전압 발생부의 기능을 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
마지막으로, 상기 선택부(600)는, 상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제1선택신호가 입력되면, 보정공통전압을 상기 공통전극으로 출력하고, 상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제2선택신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하며, 상기 스캔신호 중 게이트오프신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 기능을 수행한다.
여기서, 보정공통전압이란, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 전압을 말한다. 예를 들어, 액정구동전압이 8V이고, 상기 공통전압이 8V인 경우, (-)극성의 액정구동전압은 0V가 될 수 있으며, (+)극성의 액정구동전압은 16V가 될 수 있다.
이 경우, 상기 보정공통전압은, 상기 (-)극성의 액정구동전압인 0V가 될 수 있다. 따라서, 상기 보정공통전압은 그라운드(GND)가 될 수 있다.
한편, 상기 선택부(600)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 구동부에 형성되어, 상기 스캔신호를 순차적으로 출력하는, 스테이지들 각각에 대응되도록 형성되어 있는 스위칭기(610)들을 포함하며, 상기 스위칭기(610)들 각각은, 상기 스테이지(210)로부터 전송되어온 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, 상기 보정공통전압 또는 상기 공통전압을 상기 공통전극(110)으로 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 노멀 블랙모드에서 화이트를 표시하고자 하는 경우, 상기 선택부(600)를 통해 상기 0V의 보정공통전압이 출력되면, 상기 데이터 구동부(300)에서는, 8V의 입력전압(Vdd)을 이용하여 8V의 데이터전압만을 출력해도, 화이트를 표시할 수 있다.
즉, 8V의 공통전압 및 8V의 액정구동전압으로 구동되는 종래의 액정표시장치에서는, 상기한 바와 같은 경우에, 16V의 입력전압(Vdd)이 요구되나, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는, 상기한 바와 같이, 8V의 입력전압(Vdd)을 이용하여도 화이트를 표시할 수 있다.
상기 선택부(600) 및 상기 스위칭기(610)의 구성 및 기능에에 대하여는, 이하에서 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.
도 4는 도 2에 도시된 선택부에 형성된 두 개의 스위칭기의 일실시예 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 출력되는 공통전압과 데이터전압의 파형을 타나낸 예시도이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 선택부(600)에 형성된 스위칭기(610)를, 도 4 및 도 5를 참조하여, 설명하면 다음과 같다.
상기 선택부(600)는, 상기 게이트 구동부(200)에 형성되어, 상기 스캔신호를 순차적으로 출력하는, 스테이지(210)들 각각에 대응되도록 형성되어 있는 스위칭기(610)들을 포함한다.
상기 스위칭기(610)들 각각은, 상기 스테이지(210)로부터 전송되어온 스캔신호와, 상기 제1선택신호(Frame_O) 또는 상기 제2선택신호(Frame_E)를 이용하여, 상기 보정공통전압 또는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력한다.
상기 스위칭기(610)들 각각은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 구동부(200)의 하나의 스테이지(210)와 연결되어 있다.
상기 스위칭기(610)는, 상기 스테이지(210)로부터 출력되는 스캔신호(Out)와 반대되는 파형을 갖는 역스캔신호(Qb)에 따라 스위칭되는 제1스위치(611), 상기 스테이지(210)로부터 전송되어온 스캔신호(Out) 따라 스위칭되는 제2스위치(612), 상기 공통전압 생성부(500)와 상기 제1스위치(611)를 연결하는 제1노드와 출력단자 사이에 형성되어 있으며, 상기 제2선택신호에 따라 스위칭되는 제3스위치(613) 및 상기 제1스위치(611)와 상기 제2스위치(612)를 연결하는 제2노드와 상기 출력단자 사이에 형성되어 있으며 상기 제1선택신호에 따라 스위칭되는 제4스위치(614)를 포함한다.
상기 제1스위치(611)는 상기 공통전압 생성부(500)와 상기 제2스위치(612) 사이에 연결되어 있으며, 상기 제1스위치(611)의 게이트 단자로는 상기 역스캔신호(Qb)가 입력된다.
상기 제2스위치(612)는 상기 보정공통전압에 해당되는 그라운드(0V)와 상기 제1스위치(611) 사이에 연결되어 있으며, 상기 제2스위치(612)의 게이트 단자로는 상기 스캔신호(Out)가 입력된다.
상기 제3스위치(613)는 상기 제1노드와 출력단자 사이에 연결되어 있으며, 상기 제3스위치(613)의 게이트 단자로는 상기 제2선택신호(Frame_E)가 입력된다.
상기 제4스위치(614)는 상기 제2노드와 상기 출력단자 사이에 연결되어 있으며, 상기 제4스위치(614)의 게이트 단자로는 상기 제1선택신호(Frame_O)가 입력된다.
여기서, 상기 제1 내지 제4스위치는 트랜지스터로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 스위칭기(610)에 있어서, 상기 제2스위치는, 상기 스캔신호 중 게이트온신호에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압(0V)을 상기 제4스위치로 전송하며, 상기 제4스위치(614)는, 상기 제1선택신호(Frame_O)에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압(0V)을 상기 출력단자를 통해 상기 공통전극으로 출력한다.
상기 제2스위치(612)가, 상기 스캔신호 중 게이트온신호에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압을 상기 제4스위치(614)로 전송할 때, 상기 제4스위치(614)는 턴오프되며, 상기 제3스위치(613)는, 상기 제2선택신호(Frame_E)에 따라 턴온되어, 상기 공통전압을 상기 출력단자를 통해 상기 공통전극으로 출력한다.
상기 제1스위치(611)가 상기 역스캔신호(Qb)에 의해 턴온되고, 상기 제1선택신호가 입력될 때, 상기 제4스위치(614)는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하며, 상기 제1스위치(611)가 상기 역스캔신호(Qb)에 의해 턴온되고, 상기 제2선택신호가 입력될 때, 상기 제3스위치(613)는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력한다.
상기 스위칭기(610)의 동작을, 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 6을 참조하면, 하이레벨의 게이트온전압이 상기 스테이지(210)의 제1출력단자(Out)를 통해 게이트라인으로 출력되면, 상기 제2스위치(612)가 턴온되어, 상기 제2스위치(612)로 (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압(OV)이 상기 제4스위치(614)로 공급된다.
이때, 데이터라인으로 (+)극성의 데이터전압이 출력될 것으로 판단되면, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 스위칭기(610)로 하이레벨의 제1선택신호(Frame_O)를 출력한다.
상기 제1선택신호는 상기 제4스위치(614)의 게이트 단자로 입력되어, 상기 제4스위치(614)를 턴온시킨다.
따라서, 상기 제4스위치(614)를 통해 상기 보정공통전압(0V)이 상기 출력단자를 통해 공통전극으로 출력된다.
다음, 도 7을 참조하면, 하이레벨의 게이트온전압이 상기 스테이지(210)의 제1출력단자(Out)를 통해 게이트라인으로 출력되면, 상기 제2스위치(612)가 턴온되어, 상기 제2스위치(612)로 (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압(0V)이 상기 제4스위치(614)로 공급된다.
이때, 데이터라인으로 (-)극성의 데이터전압이 출력될 것으로 판단되면, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 스위칭기(610)로 하이레벨의 제2선택신호(Frame_E)를 출력한다.
상기 제2선택신호는 상기 제3스위치(613)의 게이트 단자로 입력되어, 상기 제3스위치(614)를 턴온시킨다.
따라서, 상기 제4스위치(614)를 통해 상기 보정공통전압(0V)이 출력되는 대신, 상기 제3스위치(613)를 통해 상기 공통전압 생성부(500)로부터 전송되어온 공통전압이 상기 출력단자를 통해 공통전극으로 출력된다.
즉, 상기 게이트라인으로 게이트온전압이 출력되더라도, 상기 데이터라인으로 (+)극성의 데이터전압이 출력되는 경우(도 6)에만, 상기 보정공통전압(0V)이 상기 공통전극으로 출력되며, (-)극성의 데이터전압이 출력되는 경우(도 7)에는, 상기 공통전압(8V)이 상기 공통전극으로 출력된다.
한편, 상기 공통전극으로 상기 보정공통전압(0V)이 출력되는 경우, 상기 데이터라인으로는, 실질적으로 (-)극성의 데이터전압이 출력된다.
다음, 도 8 및 도 9는 상기 게이트라인으로 게이트오프전압이 출력되는 경우로서, 상기 제1선택신호 및 상기 제2선택신호 중 어떠한 신호가 입력되더라도, 상기 스위칭기(610)는 상기 공통전극으로, 상기 공통전압 생성부로부터 전송되어온 공통전압을 출력한다.
즉, 상기 스테이지의 제1출력단자(Out)를 통해 로우레벨의 게이트오프전압이 출력되면, 상기 스테이지(210)의 제2출력단자(Qb)로는 하이레벨의 역스캔신호가 출력된다.
상기 역스캔신호에 의해, 상기 제1스위치(611)가 턴온되면, 상기 공통전압 생성부로부터 전송되어온 공통전압은 상기 제4스위치(614) 또는 상기 제3스위치(613)로 출력될 수 있다.
이때, 상기 타이밍 컨트롤러(400)가 제2선택신호(Frame_E)를 상기 스위칭기(610)로 출력하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제3스위치(613)가 턴온되어, 상기 제3스위치를 통해 상기 공통전압이 상기 공통전극으로 출력된다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러(400)가 제1선택신호(Frame_O)를 상기 스위칭기(610)로 출력하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제4스위치(614)가 턴온되어, 상기 제4스위치를 통해 상기 공통전압이 상기 공통전극으로 출력된다.
즉, 상기 게이트라인으로 게이트로우전압이 출력되는 경우, 상기 공통전극으로는 상기 공통전압 생성부(500)로부터 전송되어온 상기 공통전압(8V)이 출력된다.
상기한 바와 같은 본 발명은, (-)극성의 데이터전압은 그대로 사용하고, (+)극성의 데이터전압은 차지 펌핑(Charge Pumping)을 통해 인가하는 방식으로서, 액정구동전압과 입력전압(Vdd)을 동일하게 사용할 수 있다. 또한, 게이트 인 패널(GIP) 및 게이트전압을 이용하여 스캐닝 구동을 할 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 게이트온전압이 출력되기 전(t1)에 역스캔신호(Qb = Low)를 이용하여 제2스위치(611)를 오픈(Vcom Floating)시킨 후, 게이트온전압이 출력될 때(t2~t3), 게이트온전압을 이용하여, 제2스위치(612)를 쇼트(Vcom = 0V) 시킨다. 이때, 데이터전압이 차징(Charging)된다.
게이트온전압이 출력된 후, 즉, 게이트오프전압이 출력될 때(t4), 역스캔신호(Qb = High)를 이용하여 제1스위치(611)를 쇼트(Vcom = 8V)시킨다. 이때, 차지 펌핑(Charge Pumping)이 일어나 (+)극성의 데이터전압은 16V가 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 액정표시장치에 비하여, 2배의 고전압 구동(High Voltage Driving)이 가능하며, 같은 액정구동전압이 이용되는 경우에는, 소스 드라이브 IC의 아날로그부의 소비전력이 약 50% 저감될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 패널 200 : 게이트 구동부
300 : 데이터 구동부 400 : 타이밍 컨트롤러
500 : 공통전압 생성부

Claims (10)

  1. 게이트라인들과 데이터라인들의 교차영역마다 픽셀이 형성되어 있는 패널;
    데이터전압을 상기 데이터라인으로 출력하기 위한 데이터 구동부;
    스캔신호를 상기 게이트라인으로 순차적으로 출력하기 위한 게이트 구동부;
    상기 각 픽셀에 대응되도록 상기 패널에 형성되어 있는 공통전극;
    상기 공통전극에 공급될 공통전압을 생성하기 위한 공통전압 생성부;
    상기 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 상기 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하기 위한 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 스캔신호와, 상기 제1선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압을 상기 공통전극으로 출력하고, 상기 스캔신호와, 상기 제2선택신호를 이용하여 상기 공통전압 생성부에서 전송되어온 상기 공통전압을, 상기 공통전극으로 출력하는 선택부를 포함하며,
    상기 선택부는,
    상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제1선택신호가 입력되면, 상기 보정공통전압을 상기 공통전극으로 출력하고,
    상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제2선택신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하며,
    상기 스캔신호 중 게이트오프신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는, 상기 게이트 구동부에 형성되어, 상기 스캔신호를 순차적으로 출력하는, 스테이지들 각각에 대응되도록 형성되어 있는 스위칭기들을 포함하며,
    상기 스위칭기들 각각은, 상기 스테이지로부터 전송되어온 스캔신호와, 상기 제1선택신호 또는 상기 제2선택신호를 이용하여, 상기 보정공통전압 또는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는 복수의 스위칭기들을 포함하며, 상기 스위칭기들 각각은,
    상기 게이트 구동부로부터 출력되는 스캔신호와 반대되는 파형을 갖는 역스캔신호에 따라 스위칭되는 제1스위치;
    상기 게이트 구동부로부터 전송되어온 스캔신호에 따라 스위칭되는 제2스위치;
    상기 공통전압 생성부와 상기 제1스위치를 연결하는 제1노드와 출력단자 사이에 형성되어 있으며, 상기 제2선택신호에 따라 스위칭되는 제3스위치; 및
    상기 제1스위치와 상기 제2스위치를 연결하는 제2노드와 상기 출력단자 사이에 형성되어 있으며 상기 제1선택신호에 따라 스위칭되는 제4스위치를 포함하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2스위치는, 상기 스캔신호 중 게이트온신호에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압을 상기 제4스위치로 전송하며,
    상기 제4스위치는, 상기 제1선택신호에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압을 상기 출력단자를 통해 상기 공통전극으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2스위치가, 상기 스캔신호 중 게이트온신호에 따라 턴온되어, 상기 보정공통전압을 상기 제4스위치로 전송할 때, 상기 제4스위치는 턴오프되며,
    상기 제3스위치는, 상기 제2선택신호에 따라 턴온되어, 상기 공통전압을 상기 출력단자를 통해 상기 공통전극으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1스위치가 상기 역스캔신호에 의해 턴온되고, 상기 제1선택신호가 입력될 때, 상기 제4스위치는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하며,
    상기 제1스위치가 상기 역스캔신호에 의해 턴온되고, 상기 제2선택신호가 입력될 때, 상기 제3스위치는 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 데이터라인으로 출력될 데이터전압의 극성이 공통전압을 기준으로 (+)인 경우에는 제1선택신호를 출력하고, 상기 공통전압을 기준으로 (-)인 경우에는 제2선택신호를 출력하는 단계; 및
    게이트라인으로 출력되는 스캔신호와, 상기 제1선택신호를 이용하여, (-)극성의 액정구동전압에 대응되는 보정공통전압을 공통전극으로 출력하며, 상기 스캔신호와, 상기 제2선택신호를 이용하여 공통전압 생성부에서 전송되어온 공통전압을, 공통전극으로 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 보정공통전압 또는 상기 공통전압을 출력하는 단계는,
    상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제1선택신호가 입력되면, 상기 보정공통전압을 공통전극으로 출력하는 단계; 및
    상기 제2선택신호가 입력되거나, 또는 상기 스캔신호 중 게이트오프신호가 입력되면, 상기 공통전압을 공통전극으로 출력하는 단계를 포함하는 액정표시장치 구동방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 단계는,
    상기 스캔신호 중 게이트온신호 및 상기 제2선택신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 단계; 및
    상기 스캔신호 중 게이트오프신호가 입력되면, 상기 공통전압을 상기 공통전극으로 출력하는 단계를 포함하는 액정표시장치 구동방법.
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