KR19980078805A - 도트인버전 구동방식의 액정표시장치와 그 구동회로 - Google Patents

도트인버전 구동방식의 액정표시장치와 그 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 구동회로에 관한 것이다. 액정표시장치는 액정의 열화를 방지하기 위하여 신호선과 공통전극에 인가되는 전압의 위상을 일정한 주기마다 반전시켜 준다. 이러한 반전방법으로 라인인버전과 도트인버전방식이 있는데, 일반적으로 도트인버전방식이 라인인버전방식보다 더 화질이 좋다.
그러나, 도트인버전방식의 액정표시장치를 제조하려면, 라인인버전 방식의 신호선구동IC를 신호선의 양단에 설치하는 더블뱅크(double bank)구조로 설계해야 하므로, 기판의 이용효율이 낮아지게 된다. 왜냐하면, 싱글뱅크(sing bank)구조로 도트인버전방식의 신호선구동IC를 제조하기에는 인접한 신호선의 간격이 매우 좁아 설계가 매우 어렵기 때문이다.
본 발명은 라인인버전방식의 신호선구동IC를 싱글뱅크 구조로 설치하고, 상기 신호선구동IC의 출력선에 배타적논리합(XOR) 논리연산수단을 설치하고, 상기 출력선 중 홀수열의 출력선에 연결된 XOR과 짝수열의 출력선에 연결된 XOR에 서로 다른 위상을 갖는 기준신호를 인가하여 도트인버전방식의 액정표시장치 구동회로를 구현한 것이다. 그래서, 싱글뱅크 구조를 가진 도트인버전 방식의 액정표시장치 구동회로를 라인인버전방식의 신호선구동IC를 사용하여 설계할 수 있다.

Description

도트인버전 구동방식의 액정표시장치와 그 구동회로.
본 발명은 액정표시장치를 구동하는 방법에 있어서, 라인인버전(line inversion)방식으로 영상신호를 출력하는 신호선구동드라이버를 사용하여 도트인버전(dot inversion)방식의 구동방법을 구현하는 방법과 싱글뱅크(single bank)구조를 가진 도트인버전방식의 액정표시장치 구동회로에 관한 것이다.
현재 표시장치 중, 가장 많이 사용되고 있는 것은 CRT 브라운관이다. 그러나, CRT브라운관을 채용한 표시장치는 표시영역을 크게 하기위해 대형화할수록 부피가 점점 더 커지고, 무게도 무거워져 설치면적이 넓어지고 휴대하기 어려운 단점이 있다. 그래서, 장래 많은 수요가 예상되고 있는 벽걸이형 TV나, 휴대용컴퓨터의 모니터와 같은 표시장치로는 적합치 않다.
이러한 CRT브라운관의 단점을 극복하고자 동일한 표시영역의 CRT브라운관에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼운 평판형 표시장치들이 개발되고 있는 중이다. 이러한 평판형 표시장치에는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)와 플라즈마디스플레이패널(PDP:Plasma Display Panel) 등이 있는데, 현재 가장 실용화율이 높은 것은 액정표시장치이다.
이러한 액정표시장치의 개략적인 구조는 도1과 도2에 나타낸 것과 같다. 도1은 액정표시장치의 일부분을 나타낸 사시도이고, 도2는 도1의 액정표시장치에서 하판(21)의 구조를 좀더 상세히 나타낸 것이다. 액정표시장치는 편광판(20)과 칼라필터(23) 및 공통전극(24)이 부착된 상판(22)과; 박막트랜지스터(13)와 화소전극(26)이 형성된 하판(21); 사이에 액정(25)이 주입된 구조로 되어있다. 상기 하판은 복수개의 주사선(14)과 신호선(15)이 직교하여 형성되고, 상기 주사선과 신호선이 교차하는 교차부에는 교차부마다 화소전극(26)과 박막트랜지스터(13)가 형성되어 있다. 또, 상기 하판에는 상기 신호선에 연결된 신호선구동IC(11)와 상기 주사선에 연결된 주사선구동IC(10)도 부착되어 있고, 상기 신호선구동IC와 주사선구동IC는 콘트롤러IC(17)와 연결되어 있다.
상기 박막트랜지스터는 도3에 나타낸 것과 같이 게이트전극(30)과 소스전극(32) 및 드레인전극(33)을 포함하여 구성되어 있는데, 상기 게이트전극은 상기 주사선에 연결되어 있고, 상기 소스전극은 상기 신호선에 연결되어 있으며, 상기 드레인전극은 상기 화소전극에 연결되어 있다. 그리고, 상기 소스전극과 드레인전극 사이는 반도체층(34)으로 연결되어 있다.
상기 하판에 부착된 주사선구동IC와 신호선구동IC는 PCB기판(도면미도시)과 같은 외부에 구성된 콘트롤러IC로부터 제어신호와 영상신호를 인가받는다.
상기 도1과 도2에 도시한 액정표시장치는 다음과 같이 동작한다. 먼저 콘트롤러IC(17)로부터 소정의 주기로 영상신호가 신호선구동IC(11)로 인가된다. 상기 영상신호는 R(Red), G(Green), B(Blue)에 해당하는 화소전극 3개에 인가될 계조정보를 담고 있다. 그리고, 상기 상판의 공통전극(24)에는 항상 일정한 전압이 흘러 화소전극(26)과 공통전극 사이에 일정한 전압차를 유지시킨다. 상기 신호선구동IC(11)는 상기 콘트롤러IC(17)로부터 인가되는 상기 영상신호를 내장된 래치회로(도면미도시)에 래치하다가 한 수평 라인(line) 분(分)의 영상신호가 신호선구동IC에 모두 래치되면, 상기 한 수평라인 분(分)의 영상신호를 상기 하판의 신호선(15)으로 한꺼번에 인가한다. 이 때, 상기 콘트롤러IC(17)로부터 인가되는 동작신호에 의해 주사선구동IC(10)는 상기 영상신호가 인가될 화소전극(26)에 연결된 박막트랜지스터(13)의 게이트전극(도3의 30)과 연결된 주사선(14)으로 주사전압을 인가한다.
상기 주사전압이 주사선(14)에 인가되면, 상기 주사전압이 인가된 주사선에 연결된 박막트랜지스터(도1의 13)는 도통(on)하게 되어 상기 소스전극(도3의 32)에 연결된 신호선(도1의 16)에 흐르던 영상신호가 상기 반도체층(도3의 34)을 통해 드레인전극(도3의 33)에 인가된다. 그러면, 상기 드레인전극과 연결된 화소전극(도1의 26과 도3의 26)에 전압이 인가되어 상기 상판(22)의 공통전극(24)과 상기 하판(21)의 화소전극(26) 사이에 전압차가 변하게 된다. 이 때, 상기 공통전극(24)과 화소전극(26) 사이의 액정(25)의 분자배열이 바뀌게 되어 광투과율이 변화하게 되는데, 이러한 광투과율이 변화로 인해 액정표시장치가 영상을 나타내게 된다.
이러한 액정표시장치의 구동방법은 상기 신호선에 인가되는 영상신호의 위상에 따라 라인인버전(Line Inversion)과 칼럼인버전(Column Inversion) 및 도트인버전(Dot Inversion)으로 나뉘어진다. 라인인버전방식은 도4에 나타낸 것과 같이 신호선에 인가되는 영상신호의 위상이 각 라인마다 반전되도록 인가하는 방식이고, 칼럼인버전방식은 도5에 나타낸 것과 같이 신호선에 인가되는 영상신호의 위상이 각 칼럼마다 반전되도록 영상신호를 인가하는 방식이다. 반면, 도트인버전방식은 도6에 나타낸 것과 같이 신호선에 인가되는 전압의 극성을 각 칼럼과 라인마다 동시에 반전되도록 영상신호를 인가하는 방식이다. 도4a와 도5a 및 도6a는 공통전극에 인가되는 공통전압을 위상을 나타낸 것이고, 도4b와 도5b 및 도6b는 신호선의 각 라인마다 인가되는 영상신호의 위상을 나타낸 것이다.
상술한 바와 같이 영상신호의 위상을 라인마다 혹은, 도트마다 반전되도록 하는 이유는 화소전극과 공통전극에 동일한 극성의 전압차가 지속되면, 상기 화소전극과 공통전극 사이의 액정이 열화되어 영상이 껌벅거리거나 어두워지기 때문이다.
그런데, 도트인버전방식은 라인인버전방식이나 칼럼인버전방식에 비해 영상이 껌벅거리거나 어두워지는 현상이 적어 화질이 좋다. 그 이유는 서로 인접한 화소전극에는 위상이 다른 화소전압이 인가되기 때문이다. 예를 들어, 만약 첫 번째 주기동안 1번화소에 정극성(+)의 화소전압이 인가되었을 경우, 인접한 2번화소에는 부극성(-)의 화소전압이 인가된다는 것이다. 그리고, 그 다음 주기동안 1번화소에 부극성의 화소전압이 인가되면, 인접한 2번화소에는 정극성의 화소전압이 인가된다. 그런데, 만약 소정의 주기동안 1번화소에 정극성의 화소전압에 전압강하가 일어날 때, 그 다음 주기에는 1번화소에 부극성의 화소전압이 인가되므로, 정극성의 화소전압강하가 보상되어진다.
이러한 도트인버전 방식으로 액정표시장치를 구동하기 위해서 선행기술 특개소63-229495는 도7에서와 같이 공통전극을 신호선방향으로 분할하여 홀수열에 위치한 공통전극에는 제1공통전압(Com1)을 인가하고, 짝수열에 위치한 공통전극에는 상기 제1공통전압과 위상이 반대인 제2공통전압(Com2)을 인가하였다. 그리고, 도8에 나타낸 것과 같이 신호선구동IC를 하판의 두 부분에 설치하여 홀수열의 신호선(D1, D3)에는 제1신호선구동IC(도8의 DD1)를 연결하고, 짝수열의 신호선(D2, D4)에는 제2신호선구동IC(도8의 DD2)를 연결한다. 그래서, 제1신호선구동IC와 제2신호선구동IC는 서로 반전된 영상신호를 신호선에 인가하도록 구성한다. 이렇게 신호선구동IC를 하판의 두 부분에 위치시킨 것을 더블뱅크(double bank)구조라고 한다. 이와 반대로 신호선구동IC를 하판의 한 부분에 몰아서 위치시킨 것은 싱글뱅크(single bank)구조라고 한다.
신호선구동IC를 하판 위에 직접 실장시키는 COG(Chip On Glass)방식을 사용할 때, 상기 더블뱅크(double bank)구조의 액정표시장치는 싱글뱅크구조의 액정표시장치에 비해 기판의 사용효율이 떨어진다. 그 이유는 더블뱅크 구조는 하판에서 박막트랜지스터와 화소전극이 위치할 영역이 싱글뱅크 구조에 비해 좁아지기 때문이다.
그런데, 액정표시장치에서 도트인버전 구동방법을 구현하려면, 싱글뱅크구조보다 더블뱅크 구조의 하판을 설계하는 것이 좋다. 왜냐하면, 인접한 신호선에 서로 다른 위상을 가진 영상신호를 인가하기 위해서는 도9와 같이 신호선구동IC(90)의 출력전극(91)에 NOT 논리연산기(93)를 설치하는 방법으로 위상을 반전시켜 줄 수단이 필요한데, 이러한 방법은 신호선구동IC의 설계가 복잡하다는 문제가 있기 때문이다. 그래서, 일반적으로 특개소63-229495와 같이 더블뱅크 구조로 하판을 설계하는 것이다. 그러므로, 싱글뱅크 구조를 가지고, 도트인버전 구동방법을 채용한 액정표시장치를 설계할 필요가 있다.
도1은 액정표시장치의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도2는 액정표시장치의 하판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도3은 박막트랜지스터를 나타낸 단면도를 나타낸 것이다.
도4는 라인인버전방식으로 액정표시장치를 구동했을 때, 각 화소에 인가되는 전압의 위상을 나타낸 것이다.
도5는 칼럼인버전방식으로 액정표시장치를 구동했을 때, 각 화소에 인가되는 전압의 위상을 나타낸 것이다.
도6은 도트인버전방식으로 액정표시장치를 구동했을 때, 각 화소에 인가되는 전압의 위상을 나타낸 것이다.
도7은 종래의 액정표시장치에서 신호선방향으로 분할한 공통전극을 나타낸 것이다.
도8은 종래의 액정표시장치에서 신호선구동IC를 두부분에 설치한 더블뱅크(double bank)구조의 구동회로를 나타낸 것이다.
도9은 신호선구동IC의 출력전극에 NOT 논리연산기가 설치된 액정표시장치의 구동회로를 나타낸 것이다.
도10는 본 발명의 액정표시장치의 구동회로를 나타낸 것이다.
도11은 본 발명의 구동회로에 인가되는 신호의 파형을 나타낸 것이다.
도12은 출력선이 6개가 형성된 본 발명의 구동회로의 예제를 나타낸 것이다.
*도면의 기호설명*
10 : 주사선구동IC11 : 신호선구동IC12 : 액정패널
13 : 박막트랜지스터14 : 주사선15 : 신호선
16 : 화소17 : 콘트롤러IC20 : 편광판
21 : 제1기판(하판)22 : 제2기판(상판)23 : 칼라필터
24 : 공통전극25 : 액정26 : 화소전극
30 : 게이트전극31 : 게이트절연막(제1절연막)
32 : 소스전극33 : 드레인전극
34 : 반도체층35 : 보호막(제2절연막)36 : 불순물반도체층
41 : 휘도보정회로42 : 증폭회로43 : 아날로그 스위치
44 : 제어회로45 : 증폭회로
90 : 신호선구동IC91 : 신호선구동IC출력전극92 : 신호선
93 : NOT 논리연산기
100 : 콘트롤러IC110 : 공통전압발생기120 : 신호선구동IC
130 : 주사선구동IC140 : 공통전극150 : 하판
160 : XOR 논리연산기200 : 래치회로210 : XOR 논리연산기
D1, D2, D3, D4 : 신호선d1, d2, d3, d4 : 신호전극
G1, G2, G3, G4, G4 : 주사선
DD1 : 제1신호선구동ICDD2 : 제2신호선구동ICGD : 주사선구동IC
P1 : 하판P2 : 상판
FD1 : 제1기준신호FD2 : 제2기준신호
S1, S2, S3 : 보정 전의 신호전압
S1', S2', S3' : 보정 후의 신호전압
Lnn : n번째 열과 n번째 행의 화소
Qnn : n번째 열과 n번째 행의 TFT
Com1, Vcom1 : 제1공통전압
Com2, Vcom2 : 제2공통전압
본 발명은 매 라인마다 위상이 반전되는 신호전압을 인가하는 라인인버전방식의 신호선구동IC를 이용하여 싱글뱅크 구조를 가지는 도트인버전구동방식의 액정표시장치를 설계할 수 있는 액정표시장치의 구동회로이다.
본 발명은 도10와 도11에 나타낸 것과 같이 콘트롤러IC(100)로부터 소정의 주기로 하이(high)와 로(low)가 토글(toggle)되는 제1기준신호 FD1과 상기 제1기준신호와 동기하되 위상이 반대인 제2기준신호 FD2가 신호선구동IC(120)와 공통전압발생기(110)에 인가되어 상기 공통전압발생기(110)가 서로 위상이 다른 제1공통전압(Vcom1)과 제2공통전압(Vcom2)을 출력하고, 신호선구동IC(120)는 서로 위상이 다른 제1영상신호(S1')와 제2영상신호(S2')를 출력하는 구동회로이다. 도10는 본 구동회로의 구성도이고, 도11은 본 구동회로에 인가되는 신호들의 파형도이다.
이 때, 공통전극(140)은 신호선방향으로 분할되어 홀수열의 공통전극에는 제1공통전압이 인가되고 짝수열의 공통전극에는 제2공통전압이 인가되고, 상기 홀수열의 공통전극에 대응하는 홀수열의 신호선에는 제1영상신호가 인가되고 상기 짝수열의 공통전극에 대응하는 짝수열의 신호선에는 제2영상신호가 인가된다.
본 발명의 신호선구동IC는 라인인버전방식으로 신호전압을 신호선으로 인가하는 래치회로(도12의 200)와 출력전극(도12의 d1, d2, d3, d4, d5, d6)으로 구성된다. 이 때, 상기 래치회로에서 출력전극으로 출력되는 영상신호들 중, 홀수번째의 출력전극(도12의 d1, d3, d5)과 제1기준신호 FD1를 입력받는 배타적논리합(XOR)연산기(160)의 출력선을 홀수번째의 신호선(D1, D3, D5)에 연결하고, 짝수번째의 출력전극(도12의 d2, d4, d6)과 제2기준신호 FD2를 입력받는 배타적논리합연산수단의 출력선을 짝수번째의 신호선(D2, D4, D6)에 연결한다. 즉, 신호선구동IC의 출력전극에 배타적논리합(XOR)연산수단을 설치하는 것이다.
본 발명은 다음과 같이 동작한다. 먼저 콘트롤러IC(100)에서 소정의 주기로 출력되는 FD1과 FD2가 공통전압발생기(110)와 신호선구동IC(120)에 인가된다. 그러면, 상기 공통전압발생기(110)는 상기 FD1에 동기하는 제1공통전압을 홀수열의 공통전극에 인가하고, 상기 FD2에 동기하는 제2공통전압을 짝수열의 공통전극에 인가한다. 그러면, 상기 공통전극(140)은 도6에 나타낸 것과 같이 각 도트마다 위상이 반전된 전압이 인가된다.
또, 상기 신호선구동IC(120)는 홀수열의 출력전극에서 출력되는 영상신호와 상기 FD1을 배타적논리합(XOR) 연산하여 그 출력값을 홀수열의 신호선에 인가하고, 상기 짝수열의 출력전극에서 출력되는 영상신호와 상기 FD2를 배타적논리합 연산하여 그 출력값을 짝수열의 신호선에 인가한다. 그 결과, 홀수열의 신호선에 인가되는 영상신호과 짝수열의 신호선에 인가되는 영상신호의 위상은 서로 반대가 된다.
상기 홀수열의 신호선에 인가되는 영상신호과 짝수열의 신호선에 인가되는 영상신호의 위상이 반대로 되는 이유는 다음과 같다. 예를 들어, 도12에서와 같이 출력선이 d1부터 d6까지 6개가 형성된 래치회로(200)와 각 출력선에 배타적논리합연산회로(이하 XOR)(210)가 있고, d1, d3, d5에 연결된 XOR은 공통적으로 FD1을 입력받으며, d2, d4, d6에 연결된 XOR은 공통적으로 FD2를 입력받는 신호선구동IC가 있다고 가정해보자. 이 때, 상기 래치회로의 출력선으로 위상이 하이(high)인 영상신호가 출력된다면, XOR에 의해 D1, D3, D5는 하이(high)의 위상을 갖는 영상신호가 출력되지만, D2, D4, D6는 로(low)의 위상을 갖는 영상신호가 출력된다. 그 이유는 XOR이 동일한 위상을 갖는 신호가 입력되면 하이(high)의 위상을 갖는 출력값을 내고, 동일하지 않은 위상을 갖는 신호가 입력되면 로(low)의 위상을 갖는 출력값을 내기 때문이다. 다음의 표는 XOR의 논리표이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 열화를 방지하기 위하여 지속적으로 화소전극에 인가되는 영상신호의 전기적인 극성과 공통전극에 인가되는 공통전압의 위상을 일정한 주기로 반전시켜 주어야 한다. 그래서, 신호선구동IC가 신호선으로 영상신호를 인가하는 여러 가지 방법을 개발했던 것이다. 이러한 방법으로는 라인인버전방식과 도트인버전방식이 있는데, 도트인버전방식이 라인인버전방식보다 액정표시장치의 화질이 깨끗하다. 그러나, 도트인버전방식의 구동회로를 설계하려면, 싱글뱅크(single bank)구조로는 어렵고 더블뱅크(double bank)구조로 액정표시장치를 설계해야 했었다.
본 발명은 기존의 라인인버전(line inversion)방식의 신호선구동IC의 각 출력선에 배타적논리합(XOR) 논리연산기를 설치하고, 홀수열의 출력선에 설치된 XOR 논리연산기와 짝수열의 출력선에 설치된 XOR 논리연산기에 서로 위상이 반대인 기준신호를 입력하여 그 출력값을 신호선에 인가함으로써 서로 인접한 신호선에는 서로 위상이 반대인 영상신호가 인가되도록 하고 있다. 결국, 라인인버전 방식의 신호선구동IC를 싱글뱅크 구조로 설치하여 도트인버전 방식의 구동방법을 구현한 것이다. 그래서, 본 발명은 종래의 액정표시장치에 비해 하판의 이용효율이 높고, 화질이 깨끗한 액정표시장치의 구동회로를 설계할 수 있다.

Claims (3)

  1. 열(列:column)방향으로 연속하여 형성된 복수개의 신호선과, 행(行:row)방향으로 연속하여 형성된 복수개의 주사선을 포함하여 구성된 제1기판과;
    상기 신호선과 대응하는 열(column)방향으로 형성된 복수개의 공통전극을 포함하여 구성된 제2기판과;
    소정의 주기로 반전되는 FD1과, 상기 FD1의 위상과 반대인 FD2 및 영상신호을 출력하는 제어신호발생수단과;
    상기 FD1에 동기하여 위상이 반전되는 제1공통전압을 상기 제2기판의 홀수번째 공통전극에 인가하고, 상기 FD2에 동기하여 위상이 반전되는 제2공통전압을 상기 제2기판의 짝수번째 공통전극에 인가하는 공통전압인가수단과;
    상기 제어신호발생수단의 영상신호과 상기 FD1을 인가받아 상기 영상신호과 상기 FD1의 배타적논리합을 출력하여 상기 제1기판의 홀수번째의 신호선에 연결되는 제1출력선과,
    상기 제어신호발생수단의 영상신호과 상기 FD2를 인가받아 상기 영상신호과 상기 FD2의 배타적논리합을 출력하여 상기 제1기판의 짝수번째 신호선에 연결되는 제2출력선으로 구성된 신호선구동수단을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어신호발생수단의 출력신호 FD1, FD2는 디지탈신호인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 하나의 수평라인(line)에 해당하는 영상신호를 외부로부터 인가받아 출력선으로 상기 영상신호를 출력하는 래치수단과;
    소정의 주기에 따라 반전되는 FD1과 상기 출력선의 홀수번째의 열의 영상신호를 인가받아 배타적논리합(XOR)을 제1출력선으로 출력하고, 상기 FD1의 위상과 반대인 FD2와 상기 출력선의 짝수번째의 열의 영상신호를 인가받아 배타적논리합(XOR)을 제2출력선으로 출력하는 논리수단을 포함하여 구성된 액정표시장치의 구동회로.
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