KR20020039091A - Flat panel display driving apparatus using an alternative common voltage - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A flat display driver using a variable reference voltage is provided to reduce a changing range of a liquid crystal drive voltage by switching a reference voltage. CONSTITUTION: One or more gate line is used for transferring scanning signals. One or more data line is used for transferring data voltage. The gate line and the data line are crossed and insulated to each other. A switching element is surrounded by the gate line and the data line. The switching element is connected with the gate line and the data line. A pixel includes the switching element. A reference voltage generation portion is used for changing periodically a reference voltage for an image signal applied to one end of the pixel. The reference voltage generation portion changes the reference voltage according to one of a frame, a gate line, a data line, and a pixel.

Description

변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치{Flat panel display driving apparatus using an alternative common voltage}Flat panel display driving apparatus using an alternative common voltage}

본 발명은 평판 디스플레이 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flat panel display driving apparatus, and more particularly, to a flat panel display driving apparatus using a variable reference voltage.

근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비젼 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관 (cathode ray tube: CRT) 대신 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 다양한 플랫 패널형 디스플레이 장치가 개발되고 있다.Recently, display devices are also required to be lighter and thinner in accordance with the light weight and thickness of personal computers and televisions, and according to such demands, various display devices such as liquid crystal display (LCD) instead of cathode ray tube (CRT) are required. Flat panel display devices are being developed.

일반적으로 LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시 장치이다.In general, an LCD applies an electric field to a liquid crystal material having an anisotropic dielectric constant injected between two substrates, and adjusts the intensity of the electric field to control the amount of light transmitted through the substrate to obtain a desired image signal. Device.

이러한 LCD에서 각 화소는 액정을 유전체로 가지는 커패시터 즉, 액정 커패시터로 모델링할 수 있는데, 이러한 LCD에서의 각 화소의 등가회로는 도 1과 같다.In the LCD, each pixel may be modeled as a capacitor having a liquid crystal as a dielectric, that is, a liquid crystal capacitor. An equivalent circuit of each pixel in the LCD is illustrated in FIG. 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터 전극이 인가되는 데이터 라인과 선택 신호가 인가되는 게이트 라인에 각각 소스 전극과 게이트 전극이 연결되는 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)와, 상기 TFT의 드레인 전극과 공통전압(Vcom) 사이에 연결되는 액정 커패시터(CLC)와, TFT의 드레인 전극에 연결되는 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1, each pixel of the liquid crystal display device includes a thin film transistor (TFT) having a source electrode and a gate electrode connected to a data line to which a data electrode is applied and a gate line to which a selection signal is applied, respectively. And a liquid crystal capacitor C LC connected between the drain electrode of the TFT and the common voltage Vcom, and a storage capacitor Cst connected to the drain electrode of the TFT.

동작시, 게이트 라인에 게이트 온 신호가 인가되어 TFT가 턴온되면, 데이터 라인에 공급된 데이터 전압이 TFT를 통해 각 화소 전극(도시하지 않음)에 인가된다. 그러면, 화소 전극에 인가되는 화소 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이, 즉 VLC(t)에 해당하는 전계가 액정(도 1에서는 등가적으로 액정 커패시터(CLC)로 나타내었음)에 인가되어 이 전계의 세기에 대응하는 투과율로 빛이 투과되도록 한다. 이때, 화소 전압(Vp)은 1프레임 동안 유지되어야 하는데, 도 1에서 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극에 인가된 화소 전압(Vp)을 유지하기 위해 보조적으로 사용된다.In operation, when the gate on signal is applied to the gate line and the TFT is turned on, the data voltage supplied to the data line is applied to each pixel electrode (not shown) through the TFT. Then, a difference between the pixel voltage applied to the pixel electrode and the common voltage Vcom, that is, an electric field corresponding to V LC (t) is applied to the liquid crystal (equivalently represented by the liquid crystal capacitor C LC in FIG. 1). Light is transmitted at a transmittance corresponding to the intensity of this electric field. In this case, the pixel voltage Vp should be maintained for one frame. In FIG. 1, the storage capacitor Cst is used to maintain the pixel voltage Vp applied to the pixel electrode.

한편, 액정을 이용하는 디스플레이 장치에 있어서 임의 극성을 지닌 신호가 지속적으로 액정에 인가되면 액정내에 있는 극성을 지닌 불순물들이 액정의 양(+)전극에 있는 배향막에 고착되어 액정의 정상 동작을 저해한다.On the other hand, in a display device using a liquid crystal, when a signal having an arbitrary polarity is continuously applied to the liquid crystal, impurities having polarity in the liquid crystal adhere to the alignment layer on the positive electrode of the liquid crystal, thereby inhibiting normal operation of the liquid crystal.

이를 극복하기 위해 종래에는 도 2와 같이 기준전압(Vcom)을 중심으로 플러스 극성의 신호와 마이너스 극성의 신호를 일정 주기로 교대로 액정 커패시터(CLC)에 인가되도록 하여 이온들이 배향막에 고정되지 못하도록 하는 방법을 사용하고 있다. 이때 신호의 극성이 반전되는 주기는 프레임 단위, 라인 단위로 인가할 수 있으며 각 화소(또는 도트) 단위로 극성이 반대가 되도록 하는 경우도 있다.In order to overcome this problem, conventionally, as shown in FIG. 2, positive and negative polarity signals are alternately applied to the liquid crystal capacitor C LC at regular intervals to prevent ions from being fixed to the alignment layer. I'm using the method. In this case, the period in which the polarity of the signal is inverted may be applied in units of frames and lines, and in some cases, the polarities may be reversed in units of pixels (or dots).

그러나 상기한 방법으로 신호를 주기 위해서는 영상신호 발생기의 출력 전압 범위가 VH+ 내지 VL- 이어야 하는데 아날로그 회로에서 광범위 출력을 내기 위해서는 처리 속도의 저하를 초래하고, 소비전력의 증가를 가져오는 문제점이 있다.However, in order to give a signal in the above-described manner, the output voltage range of the image signal generator should be VH + to VL-. However, in order to produce a wide range of output in an analog circuit, there is a problem that the processing speed is reduced and power consumption is increased.

또 한편으로는 저전압 구동용 액정 개발을 통해 구동 전압을 줄이는 노력이 계속되고 있지만, 이 또한 노이즈로 인한 계조 표시에 어려움을 초래하여 그 실현시에 어려움이 있다는 문제점이 있다.On the other hand, efforts have been made to reduce the driving voltage through the development of low-voltage driving liquid crystals, but this also causes a difficulty in displaying grayscales due to noise, and thus has a problem in that it is difficult to realize.

이에 본 발명의 기술과 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기준 전압을 스위칭함으로써 액정 구동 전압의 범위를 작게 하기 위한 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention provides a flat panel display driving apparatus using a variable reference voltage for reducing the range of the liquid crystal driving voltage by switching a reference voltage. .

도 1은 일반적인 액정 표시 장치에서의 화소의 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of a pixel in a general liquid crystal display device.

도 2는 종래의 고정형 기준 전압시 인가 신호를 설명하기 위한 파형도이다.2 is a waveform diagram illustrating a conventional applied signal at a fixed reference voltage.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 변동 기준 전압시 인가 신호를 설명하기 위한 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating an applied signal at a varying reference voltage according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 프레임별 스위칭 주기의 인가 신호의 종래 방식과 본 발명에 따른 방식의 비교예이다.Figure 4 is a comparative example of the conventional method and the method according to the present invention of the applied signal of the frame-by-frame switching period.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치는,A flat panel display driving apparatus using a variable reference voltage according to one feature for realizing the above object of the present invention,

주사신호를 전달하는 하나 이상의 게이트 라인과, 데이터 전압을 전달하며 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 하나 이상의 데이터 라인, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 각각 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 매트릭스 형태로 배열된 하나 이상의 화소를 포함하는 액정 패널; 및At least one gate line transferring a scan signal, and at least one data line transferring a data voltage and insulated from and intersecting the gate line, the gate line and the data line being respectively surrounded by the gate line and the data line. A liquid crystal panel comprising one or more pixels arranged in a matrix form having a switching element connected to the liquid crystal panel; And

상기 화소의 일단에 인가되는 영상 신호에 대한 기준 전압을 주기적으로 변동하고, 변동된 기준 전압을 상기 화소의 타단에 출력하는 기준 전압 발생부를 포함하여 이루어진다.And a reference voltage generator for periodically changing a reference voltage of the image signal applied to one end of the pixel and outputting the changed reference voltage to the other end of the pixel.

이러한 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치에 의하면, 액티브 매트릭스 구조의 화소 전극과 기준전압이 인가되는 전극 사이의 액정을 스위칭하여 광투과를 조절하는 액정 구동에 있어서, 상기 기준전압을 가변 구동함으로써 AC 반전을 위한 아날로그 신호의 와이드 레인지에 대한 요구 조건을 완화할 수 있다.According to the flat panel display driving apparatus using the variable reference voltage, in a liquid crystal drive in which light transmission is controlled by switching a liquid crystal between a pixel electrode of an active matrix structure and an electrode to which a reference voltage is applied, AC is driven by varying the reference voltage. The requirement for a wide range of analog signals for inversion can be relaxed.

그러면, 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 관해 설명하기로 한다.Then, embodiments will be described so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 변동 기준 전압시 인가 신호를 설명하기 위한 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating an applied signal at a varying reference voltage according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1과 도 3을 참조하면, 수평 방향으로 배치된 복수의 게이트 라인은 각 TFT의 게이트 전극에 주사신호를 전달하고, 게이트 라인과 절연되어 교차하고, 수직 방향으로 배치된 복수의 데이터 라인은 각 TFT의 소스 전극에 데이터 전압을 전달한다. 또한 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소는 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 각각 둘러싸인 영역에 형성되며, 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 포함하여 이루어진다.1 and 3, a plurality of gate lines arranged in a horizontal direction transmit a scan signal to a gate electrode of each TFT, and are insulated from and cross the gate lines, and a plurality of data lines arranged in a vertical direction are each The data voltage is transferred to the source electrode of the TFT. In addition, the plurality of pixels arranged in a matrix form are formed in regions surrounded by gate lines and data lines, respectively, and include switching elements connected to the gate lines and data lines, respectively.

이때 기준 전압 발생부(미도시)는 화소의 일단에 인가되는 영상 신호에 대한 기준 전압(Vcom)을 주기적으로 변동하여 도 3에 도시한 바와 같이 발생하고, 발생된 기준 전압을 화소의 타단, 즉 스토리지 캐패시터(Cst)와 액정 캐패시터(CLC)에 인가한다. 여기서 액정에 인가되는 신호 즉, 기준 전압은 액정의 두 전극간의 전압 차이로만 인식되며 시스템 전반의 절대 기준 전압과는 무관하다. 또한 주기적으로 변동되는 기준 전압은 기준 전압 발생부에 의해 하나의 프레임별로 발생될 수도 있고, 또는 게이트 라인별로, 데이터 라인별로, 화소별로 발생될 수도 있다. 또는 스위칭의 지연 시간에 따라 그 사용을 선택할 수도 있다.At this time, the reference voltage generator (not shown) periodically changes the reference voltage Vcom for the image signal applied to one end of the pixel, and generates the same as illustrated in FIG. 3, and generates the generated reference voltage at the other end of the pixel. It applies to the storage capacitor Cst and the liquid crystal capacitor C LC . The signal applied to the liquid crystal, that is, the reference voltage, is recognized only as a voltage difference between the two electrodes of the liquid crystal and is not related to the absolute reference voltage of the system as a whole. In addition, the reference voltage that is periodically varied may be generated for each frame by the reference voltage generator, or may be generated for each gate line, data line, or pixel. Alternatively, the use may be selected depending on the switching delay time.

도 3을 참조하면, 스위칭 소자인 TFT에 동일한 영상 신호가 있다 하더라도 액정 캐패시터의 기준 전압(Vcom)이 Vcom2에서 Vcom1으로 이동함으로써, 액정이 느끼는 전압은 플러스(+)가 될 수도 있고, 마이너스(-)가 될 수도 있다.Referring to FIG. 3, even when the TFT, which is a switching element, has the same video signal, the reference voltage Vcom of the liquid crystal capacitor is moved from Vcom2 to Vcom1, whereby the voltage felt by the liquid crystal may be positive (+) or negative (−). )

그러면, 본 발명의 작용 및 효과를 보다 상세히 설명한다.Then, the operation and effect of the present invention will be described in more detail.

영상 신호 발생기(미도시)에서 액정을 스위칭시키기 위한 신호가 발생되고 이 신호들이 순차적으로 선택되어 매트릭스 구조로 배치된 화소에 인가되고 이 신호가 각 화소에 해당하는 액정을 구동하는 표시 소자에서, 상기한 영상 신호 발생기에서 발생되는 액정을 스위칭시키기 위한 신호는 오프 상태와 온 상태 및 그 중간값을 낼 수 있는 전압으로써 입력 신호에 따라 생성된다.In a display device for generating a signal for switching a liquid crystal in an image signal generator (not shown), the signals are sequentially selected and applied to pixels arranged in a matrix structure, and the signal drives the liquid crystal corresponding to each pixel. A signal for switching the liquid crystal generated in an image signal generator is generated according to an input signal as a voltage capable of providing an off state, an on state, and an intermediate value thereof.

도시한 바와 같이, 출력 신호의 전압범위가 VH와 VL 사이이며, 기준전압이 Vcom2일 경우에는 VL 레벨에 가까운 전압의 신호가 액정에 큰 전압을 인가하게 되고, VL 레벨에 가까울수록 액정에 인가되는 전압은 적어지게 된다.As shown, when the voltage range of the output signal is between VH and VL, and the reference voltage is Vcom2, a signal of a voltage close to the VL level applies a large voltage to the liquid crystal, and the closer to the VL level, the more the voltage is applied to the liquid crystal. The voltage will be less.

또한 기준 전압이 Vcom1일 경우에는(Vcom1>Vcom2), 동일한 신호에 대해 반대의 극성이 액정에 인가된다. 즉, VH 레벨에 가까운 신호일수록 액정에는 적은 전압이 인가되고 VL에 가까운 전압일수록 액정에 높은 전압이 인가된다.When the reference voltage is Vcom1 (Vcom1> Vcom2), the opposite polarity is applied to the liquid crystal for the same signal. That is, the closer to the VH level, the lower the voltage is applied to the liquid crystal, and the closer to the VL, the higher the voltage is applied to the liquid crystal.

이처럼 기준 전압의 변동에도 불구하고 동일한 전압을 액정에 인가하기 위해서는 영상 신호 발생기에서 기준 전압이 변동되는 주기에 동기되어 출력 신호를 전환하여야 한다. 기준전압이 Vcom2일 경우에는 최대 액정 기준 전압을 얻기 위해서는 VL 레벨이 출력되도록 해야 한다.As described above, in order to apply the same voltage to the liquid crystal despite the change in the reference voltage, the output signal is switched in synchronization with the period in which the reference voltage is changed in the image signal generator. If the reference voltage is Vcom2, the VL level must be output to obtain the maximum liquid crystal reference voltage.

액정에 최소 전압을 인가하기 위해서는 기준전압이 Vcom2일 경우 영상 신호의 전압은 VL 레벨이어야 하고 기준전압이 Vcom1일 경우에는 영상 신호의 전압은 VH 레벨이어야 한다.In order to apply the minimum voltage to the liquid crystal, when the reference voltage is Vcom2, the voltage of the video signal should be VL level, and when the reference voltage is Vcom1, the voltage of the video signal should be VH level.

이와 같이 기준전압을 변동함으로써 영상신호발생기의 출력 전압 범위를 작게 할 수 있으며, 상기 반전 주기와 동기되어 신호를 전환함으로써 액정에 일정한 전압을 인가할 수 있다.By varying the reference voltage as described above, the output voltage range of the image signal generator can be reduced, and a constant voltage can be applied to the liquid crystal by switching signals in synchronization with the inversion period.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상신호발생기, 즉 기준 전압 발생부(미도시)의 출력은 동일한 전압을 가지도록 하며, 액정 기준 전압을 적정 전압들(Vcom1, Vcom2)로 스위칭하여 액정에 두 개 극성의 신호가 인가되도록 한다.As described above, the output of the image signal generator, that is, the reference voltage generator (not shown) according to the present invention has the same voltage, and the liquid crystal reference voltage is switched to the appropriate voltages Vcom1 and Vcom2 to the liquid crystal. Allow two polarized signals to be applied.

도 4는 프레임별 스위칭 주기의 인가 신호의 종래 방식과 본 발명에 따른 방식의 비교예이다.Figure 4 is a comparative example of the conventional method and the method according to the present invention of the applied signal of the frame-by-frame switching period.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래에는 액정의 기준 전압(Vcom)이 고정되어 액정 캐패시터에 인가하는 방식을 사용하였으나, 이러한 종래의 방식을 구현하기 위해서는 광범위 출력의 영상신호 발생기를 구현해야 하는 어려움이 있었고, 또한 처리 속도의 저하나 소비 전력의 증가 등의 어려움이 있었다.As shown in FIG. 4A, in the related art, a method in which the reference voltage Vcom of the liquid crystal is fixed and applied to the liquid crystal capacitor is used. However, in order to implement the conventional method, an image signal generator having a wide output is implemented. There was a difficulty to do, and also a problem such as a decrease in processing speed and an increase in power consumption.

그러나 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 프레임별 스위칭 주기의 인가 신호는 소정의 주기별로 기준 전압을 가변 구동하여 출력할 수 있으므로 AC 반전을 위한 아날로그 신호의 와이드 레인지에 대한 요구 조건을 완화할 수 있다.However, as shown in (b) of FIG. 4, the signal for applying the switching period for each frame according to the present invention can be output by varying the reference voltage for a predetermined period for the wide range of the analog signal for AC inversion You can relax the requirements.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액티브 매트릭스 구조의 화소 전극과 기준전압이 인가되는 전극 사이의 액정을 스위칭하여 광투과를 조절하는 액정 구동에 있어서, 상기 기준전압을 가변 구동함으로써 AC 반전을 위한 아날로그 신호의 와이드 레인지에 대한 요구 조건을 완화할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the liquid crystal driving in which light transmission is controlled by switching a liquid crystal between a pixel electrode of an active matrix structure and an electrode to which a reference voltage is applied, the AC voltage is changed for variable driving of the reference voltage. The requirement for wide range of analog signals can be relaxed.

Claims (3)

주사신호를 전달하는 하나 이상의 게이트 라인과, 데이터 전압을 전달하며 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 하나 이상의 데이터 라인, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 각각 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 매트릭스 형태로 배열된 하나 이상의 화소를 포함하는 액정 패널; 및At least one gate line transferring a scan signal, and at least one data line transferring a data voltage and insulated from and intersecting the gate line, the gate line and the data line being respectively surrounded by the gate line and the data line. A liquid crystal panel comprising one or more pixels arranged in a matrix form having a switching element connected to the liquid crystal panel; And 상기 화소의 일단에 인가되는 영상 신호에 대한 기준 전압을 주기적으로 변동하고, 변동된 기준 전압을 상기 화소의 타단에 출력하는 기준 전압 발생부를 포함하는 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치.And a reference voltage generator for periodically changing a reference voltage of an image signal applied to one end of the pixel and outputting the changed reference voltage to the other end of the pixel. 제1항에 있어서, 상기 주기적 변동은The method of claim 1, wherein the periodic variation is 프레임별, 게이트 라이별, 데이터 라인별, 화소별 중 어느 하나를 근거로 변동하는 것을 특징으로 하는 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치.The flat panel display driving apparatus using the variable reference voltage, characterized in that the fluctuation based on any one of the frame, gate line, data line, pixel. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압의 변동폭은,The method of claim 1, wherein the variation range of the reference voltage, 상기 기준 전압 발생기의 출력 범위보다 크게하고, 상기 기준 전압에 근접하는 출력 신호가 액정 스위칭의 임계 전압인 것을 특징으로 하는 변동 기준 전압을 이용한 평판 디스플레이 구동 장치.And an output signal larger than an output range of the reference voltage generator and approaching the reference voltage is a threshold voltage of liquid crystal switching.
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