KR20050064304A - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소비전력을 낮춤과 아울러 구동부를 기판 상에 집적화한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 기판 상에 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역마다 형성되며 상기 게이트라인들 각각을 기준으로 지그재그형태로 접속된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 접속된 화소전극, 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극, 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트라인을 따라 나란하게 형성된 공통라인을 가지는 액정패널과; 상기 액정패널의 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정패널의 데이터라인에 화소전압신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 액정패널의 공통라인에 교류형태의 공통전압신호를 공급하는 공통구동부를 구비하며; 상기 게이트 구동부 및 공통구동부는 상기 기판 상에 집적화된 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid Crysyal Display And Driving Method Thereof}
본 발명은 수평 전계를 이용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 소비전력을 낮춤과 아울러 구동부를 기판 상에 집적화한 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 대별된다.
수직 전계형 액정 표시 장치는 상부기판 상에 형성된 공통전극과 하부기판 상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직 전계형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.
수평 전계형 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평 전계형 액정 표시 장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 가진다. 이하, 수평 전계형 액정 표시 장치에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.
도 1은 종래 수평 전계형 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 종래 수평 전계 인가형 액정표시장치는 액정패널(10)과, 액정패널(10)의 데이터라인(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동부(2)와, 액정패널(10)의 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동부(4)와, 게이트 구동부(4) 및 데이터 구동부(2)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(6)와, 액정패널(10)의 공통라인(CL)에 기준전압신호를 공급하는 공통전압생성부(8)를 구비한다.
타이밍제어부(6)는 외부로부터 입력되어진 화소데이터 신호(R,G,B Data)를 데이터 구동부(2)에 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(6)는 외부로부터 입력된 제어신호(H,V,DE,CLK)에 응답하여 게이트 구동부(4) 및 데이터 구동부(2) 각각을 제어하기 위한 게이트제어신호(GDC) 및 데이터제어신호(DDC)를 생성한다.
게이트 제어신호들(GDC)에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC), 게이트 출력 이네이블 신호(GOE) 등이 포함된다. 데이터 제어신호들(DDC)에는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 이네이블 신호(SOE), 극성제어신호(POL) 등이 포함된다.
게이트 구동부(4)는 타이밍 제어부(6)로부터의 게이트 제어신호들(GDC)에 응답하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다. 이에 따라, 게이트 구동부(4)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(GL) 단위로 구동되게 한다.
데이터 구동부(2)는 타이밍 제어부(6)로부터의 데이터 제어신호들(DDC)에 응답하여 수평기간(H1, H2, ...)마다 1 수평라인분씩의 화소 전압 신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 특히, 데이터 구동부(2)는 타이밍 제어부(6)로부터의 디지털 화소데이터(R, G, B)를 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터의 감마전압을 이용하여 아날로그 화소 전압 신호로 변환하여 공급한다.
공통전압 생성부(8)는 공통전압(Vcom)을 발생하여 공통라인(CL)을 통해 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극에 공급한다.
액정패널(10)은 n개의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 m개의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)의 교차부에 각각 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속되고 매트릭스 형태로 배열되어진 액정셀들(Clc)을 구비한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 데이터를 액정셀(Clc)로 공급한다. 액정셀(Clc)은 도 2에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 화소전극(12)과, 화소전극(12)과 나란하게 형성되어 수평전계를 이루며 공통라인(CL)과 접속된 공통전극(14)으로 구성되므로 등가적으로 액정 캐패시터(Clc)로 표시될 수 있다. 이러한 액정셀은 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 화소 전압 신호를 다음 화소 전압 신호이 충전될 때까지 유지시키기 위하여 적어도 한 층의 절연막을 사이에 두고 중첩되는 공통라인(CL)과 화소전극(12)으로 이루어진 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
이러한 액정 표시 장치에서는 액정 패널 상의 액정셀들을 구동하기 위하여 라인 인버전(Line Inversion), 칼럼 인버젼 (Column Inversion), 도트 인버젼(Dot Inversion) 구동 방법이 사용되고 있다.
이 중 도트 인버젼 구동 방법은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 액정셀들 각각에 수평 및 수직 방향으로 인접한 다른 액정셀들과 상반된 극성의 화소 전압 신호가 공급되게 함과 아울러 프레임마다 그 화소 전압 신호의 극성이 반전되게 한다. 이러한 도트 인버젼 구동 방법은 수직 및 수평 방향으로 인접한 액정셀들간에 발생되는 크로스토크를 서로 상쇄시킴으로써 다른 인버젼 방식들에 비하여 뛰어난 화질의 화상을 제공한다.
이러한 도트 인버젼 구동방법으로 구동되는 도 1 및 도 2에 액정셀은 도 4에 도시된 바와 같이 한 수직기간(1V)마다 정극성(+) 및 부극성(-)의 화소 전압 신호(Vd)이 교번적으로 교류형태로 공급되는 반면에, 공통라인(CL)에 공급되는 공통 전압 신호(Vcom)는 직류형태로 공급된다. 이에 따라, 화소전극(12)에 공급되는 화소 전압 신호(Vd)와 공통전극(14)에 공급되는 공통 전압 신호(Vcom)는 상대적으로 레벨이 낮은 소정전압차(ΔV)를 가지게 된다. 이에 따라, 액정을 원하는 각도로 배향변화시키기 위해서는 공통 전압 신호(Vcom)를 기준으로 상대적으로 큰 화소 전압 신호(Vd)가 요구된다. 이러한 요구에 의해 화소 전압 신호(Vd)을 생성하는 데이터 구동부는 상대적으로 가격이 비싸지는 문제점이 있다.
또한, 화소전극(12)과 공통전극(14)의 거리가 멀 때보다 두 전극(12,14)의 거리가 가까울수록 화소 전압 신호(Vd)와 공통 전압 신호(Vcom)의 전압차에 의해 형성되는 수평전계장이 크게 형성된다. 이에 따라, 화소전극(12)과 공통전극(14)의 거리가 가까운 경우에는 화소전극(12)에 공급되는 화소 전압 신호(Vd)를 두 전극(12,14)의 거리가 멀 때보다 상대적으로 낮게 공급하여도 원하는 수평전계를 얻을 수 있다. 그러나, 두 전극(12,14)의 거리가 가까울수록 광이 투과하는 영역이 좁아져 개구율이 낮아지는 문제점이 있다. 반면에 개구율을 높이기 위해 두 전극(12,14)의 거리가 멀게 형성하면 화소전극(12)에 공급되는 화소 전압 신호(Vd)의 출력값이 높아져 데이터 구동부(2)의 가격이 비싸지는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 종래 게이트 구동부(4)와 데이터 구동부(2)는 다수개의 집적회로(Integrated Circuit;이하, IC라 함)들로 분리되어 칩 형태로 제작된다. 집적화된 드라이브 IC들 각각은 TCP(Tape Carrier Package) 상에서 오픈된 IC 영역에 실장되거나 COF(Chip On Film) 방식으로 TCP의 베이스 필름 상에 실장되고, TAB(Tape Automated Bonding) 방식으로 액정패널(10)과 전기적으로 접속된다.
TCP에 의해 액정패널(10)과 접속되는 드라이브 IC들은 FPC(Flexable Printed Circuit)와 서브 PCB를 통해 메인 PCB의 타이밍 제어부 및 전원부와 접속된다. 구체적으로, 데이터 드라이브 IC들은 FPC와 데이터 PCB를 통해 메인 PCB에 실장된 타이밍 제어부로부터의 데이터 제어 신호들 및 화소 데이터와, 전원부로부터의 전원 신호들을 공급받게 된다. 게이트 드라이브 IC들은 게이트 FPC와 게이트 PCB를 통해 메인 PCB 상에 실장된 타이밍 제어부로부터의 게이트 제어 신호들과 전원부로부터의 전원 신호들을 공급받게 된다.
이와 같이, 각 게이트구동부(4) 및 데이터구동부(2)마다 별도의 드라이브 IC, TCP,PCB,FPC 등이 필요로 한다. 이들이 차지하는 무게 때문에 액정표시장치는 박형화하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 소비전력을 낮춤과 아울러 구동부를 기판 상에 집적화한 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 기판 상에 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역마다 형성되며 상기 게이트라인들 각각을 기준으로 지그재그형태로 접속된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 접속된 화소전극, 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극, 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트라인을 따라 나란하게 형성된 공통라인을 가지는 액정패널과; 상기 액정패널의 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부와; 상기 액정패널의 데이터라인에 화소전압신호를 공급하는 데이터 구동부와; 상기 액정패널의 공통라인에 교류형태의 공통전압신호를 공급하는 공통구동부를 구비하며; 상기 게이트 구동부 및 공통구동부는 상기 기판 상에 집적화된 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압신호는 1 수직주기로 극성이 반전되는 것을 특징으로 한다.
상기 화소전압신호는 1 수직주기와 1 수평주기로 극성이 반전되는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압신호는 상기 화소전압신호와 극성이 반대인 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부는 상기 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 상기 스캔펄스의 스윙폭을 소정레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터와; 상기 레벨 쉬프터에서 출력된 전압을 상기 게이트라인에 공급하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공통구동부는 상기 제1 공통전압신호를 순차적으로 발생하는 제1 쉬프트 레지스터와; 상기 제2 공통전압신호를 순차적으로 발생하는 제2 쉬프트 레지스터와; 상기 제1 및 제2 공통전압신호의 스윙폭을 소정레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터와; 상기 레벨 쉬프터에서 출력된 전압을 상기 공통라인에 공급하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부 및 공통 구동부는 상기 기판의 동일 일측에 집적화된 것을 특징으로 한다.
상기 액정표시장치는 상기 기판의 다른 일측에 집적화된 제2 게이트구동부 및 제2 공통 구동부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 구동부 및 공통 구동부는 상기 기판의 서로 다른 일측에 집적화된 것을 특징으로 한다.
상기 데이터구동부는 상기 기판 상에 집적화된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기판 상에 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역마다 형성되며 상기 게이트라인들 각각을 기준으로 지그재그형태로 접속된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 접속된 화소전극, 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극, 상기 공통전극과 접속되며 게이트라인을 따라 나란하게 형성된 공통라인을 가지는 액정패널, 상기 액정패널의 기판 상에 집적화되며 상기 상기 공통라인 및 게이트라인을 각각 구동하는 공통구동부 및 게이트구동부를 구비한 액정표시장치의 구동방법은 상기 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 단계와; 상기 데이터라인에 화소전압신호를 공급하는 단계와; 상기 액정패널의 공통라인에 교류형태의 공통전압신호를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 5 내지 도 15를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 수평 전계 인가형 액정표시장치는 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 데이터라인(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동부(102)와, 액정패널(110)의 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동부(104)와 액정패널(110)의 공통라인(CL)에 구동하기 위한 공통구동부가 일체화된 신호구동부(120)와, 신호구동부(120) 및 데이터 구동부(102)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(106)를 구비한다.
액정패널(110)은 게이트라인들(GL)과, 그 게이트라인들(GL)과 절연되면서 교차하는 데이터라인들(DL)을 구비한다. 게이트라인들(GL)과 데이터라인들(DL)의 교차로 마련되는 영역마다 액정셀들이 형성된다. 액정셀들 각각은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 게이트라인들(GL) 중 어느 하나와 데이터라인들(DL) 중 어느 하나에 접속된 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 화소전극(112)과, 화소전극(112)과 나란하게 형성되어 수평전계를 이루며 공통라인(CL)과 접속된 공통전극(114)으로 구성된 액정용량 캐패시터(Clc)를 구비한다. 그리고, 액정셀들 각각은 액정용량 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터전압을 다음 데이터전압이 충전될 때까지 유지시키기 위한 스토리지 캐패시터(Cst)를 더 포함한다. 여기서, 화소전극(112)과 공통전극(114)은 보호막(118) 상에 투명전도성물질로 형성된다. 화소전극(112)은 박막트랜지스터(TFT)의 드레인전극을 노출시키는 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속되며, 공통전극(114)은 사각펄스형태로 형성된 공통라인(CL)과 게이트절연막(116) 및 보호막(118)을 관통하는 콘택홀을 통해 전기적으로 접속된다.
박막트랜지스터(TFT)는 해당 게이트라인(GL)으로부터의 스캔신호, 즉 게이트신호에 응답하여 해당 데이터라인(DL)으로부터의 화소전압신호를 액정셀에 공급한다.
특히, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)을 따라 지그재그형으로 접속된다. 이에 따라, 게이트라인(GL)에 의해 구동되는 액정셀들은 해당 게이트라인(GL)을 기준으로 지그재그형으로 위치하게 된다. 다시 말하여, 동일 수평라인을 구성하는 액정셀들은 칼럼마다 교번하여 서로 다른 게이트라인(GL)에 의해 구동된다. 이에 따라, 게이트라인(GL) 각각이 구동될 때마다 인접한 두 수평라인에 지그재그형으로 배치된 액정셀들이 구동되므로 수평라인 각각은 두 게이트라인(GL)들에 의해 구동된다.
구체적으로, 박막트랜지스터(TFT)를 통해 기수번째 데이터라인들(DL1, DL3, ..., DLm-1)에 접속되는 기수번째 칼럼의 액정셀들은 하측으로 인접한 게이트라인들(GL2 내지 GLn)에 의해 구동된다. 이와 달리, 박막트랜지스터(TFT)를 통해 우수번째 데이터라인들(DL2, DL4, ..., DLm)에 접속되는 우수번째 칼럼의 액정셀들은 상측으로 인접한 게이트라인들(GL1 내지 GLn-1)에 의해 구동된다. 다시 말하여, i번째 수평라인의 액정셀들 중 기수번째 칼럼의 액정셀들은 i+1번째 게이트라인(GLi+1)에 의해 구동되는 반면에 우수번째 칼럼의 액정셀들은 i번째 게이트라인(GLi)에 의해 구동된다.
예를 들면, 제1 수평라인의 액정셀들 중 기수번째 칼럼의 액정셀들은 제2 게이트라인(GL2)에 의해 구동되고, 우수번째 칼럼의 액정셀들은 제1 게이트라인(GL1)에 의해 구동된다. 그리고, 제n 수평라인의 액정셀들 중 기수번째 칼럼의 액정셀들은 제n 게이트라인(GLn)에 의해 구동되고, 우수번째 칼럼의 액정셀들은 제n-1 게이트라인(GLn-1)에 의해 구동된다.
이렇게, 게이트라인(GL1 내지 GLn) 각각이 구동될 때마다 인접한 두 수평라인에 지그재그형으로 배치된 액정셀들이 구동되므로 도트 인버젼 방식으로 액정셀들에 화소전압신호를 충전하는 경우 액정패널(12)은 수평 라인 인버젼 방식으로 구동된다.
예를 들면, 한 프레임기간에서 도 7a에 도시된 바와 같이 제1 게이트라인(GL1)이 구동될 때 제1 수평라인의 우수번째 액정셀들에 부극성(-)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 그리고, 그 다음 제2 게이트라인(GL2)이 구동될 때 제1 수평라인의 기수번째 액정셀들에 부극성(-)의 화소전압신호를 충전하게 되고 제2 수평라인의 우수번째 액정셀들에 정극성(+)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 그리고, 제3 게이트라인(GL3)이 구동될 때 제2 수평라인의 기수번째 액정셀들에 정극성(+)의 화소전압신호를 충전하게 되고 제3 수평라인의 우수번째 액정셀들에 부극성(-)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 이에 따라, 제1 수평라인의 액정셀들에는 부극성(-)의 화소전압신호가, 제2 수평라인의 액정셀들에는 정극성(+)의 화소전압신호가 충전되므로, 결과적으로 액정패널(12)은 수평 라인 인버젼 방식으로 구동된다.
그 다음 프레임기간에서는 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 게이트라인(GL1)이 구동될 때 제1 수평라인의 우수번째 액정셀들에 정극성(+)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 그리고, 그 다음 제2 게이트라인(GL2)이 구동될 때 제1 수평라인의 기수번째 액정셀들에 정극성(+)의 화소전압신호를 충전하게 되고 제2 수평라인의 우수번째 액정셀들에 부극성(-)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 그리고, 제3 게이트라인(GL3)이 구동될 때 제2 수평라인의 기수번째 액정셀들에 부극성(-)의 화소전압신호를 충전하게 되고 제3 수평라인의 우수번째 액정셀들에 정극성(+)의 화소전압신호를 충전하게 된다. 이에 따라, 제1 수평라인의 액정셀들에는 정극성(+)의 화소전압신호가, 제2 수평라인의 액정셀들에는 부극성(-)의 화소전압신호가 충전되므로, 결과적으로 액정패널(110)은 수평 라인 인버젼 방식으로 구동된다.
타이밍제어부(106)는 외부로부터 입력되어진 화소데이터 신호(R,G,B Data)를 데이터 구동부(102)에 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(106)는 외부로부터 입력된 제어신호(H,V,DE,CLK)에 응답하여 데이터 구동부(102) 및 신호라인 구동부에 포함된 게이트구동부(106) 및 공통 구동부(108) 각각을 제어하기 위한 데이터제어신호(DDC),게이트제어신호(GDC) 및 공통 제이신호(CDC)를 생성한다.
게이트 제어신호들(GDC)에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC), 게이트 출력 이네이블 신호(GOE) 등이 포함된다. 데이터 제어신호들(DDC)에는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 이네이블 신호(SOE), 극성제어신호(POL) 등이 포함된다. 공통 제어신호들(CDC)에는 공통 스타트 펄스(CSP) 및 공통 쉬프트 클럭 신호(CSC) 등이 포함된다.
데이터 구동부(102)는 타이밍 제어부(106)로부터의 데이터 제어신호들(DDC)에 응답하여 수평기간(H1, H2, ...)마다 1 수평라인분씩의 화소신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 특히, 데이터 구동부(102)는 타이밍 제어부(106)로부터의 디지털 화소데이터(R, G, B)를 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터의 감마전압을 이용하여 아날로그 화소신호로 변환하여 공급한다. 이러한 데이터 구동부(102)는 도트 인버젼 방식으로 수평라인기간과 수직라인기간마다 화소전압신호의 극성을 달리하여 공급한다.
신호구동부(120)는 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 게이트구동부(104)와 공통라인(CL)을 구동하기 위한 공통구동부(108)가 액정패널(110)의 기판(101) 상에 집적화되어 형성된다. 이를 위해, 신호구동부(120)에 포함된 게이트구동부(104) 및 공통구동부(108)는 액정패널(110)의 표시영역에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)와 동일공정으로 동시에 형성된다. 이 때, 신호 구동부(120)에 형성되는 박막트랜지스터는 전하 이동도가 높은 폴리 실리콘형 박막트랜지스터 또는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터가 이용된다. 예를 들어, 저온 폴리 실리콘형 박막트랜지스터를 CMOS공정을 이용하여 게이트구동부(104)와 공통구동부(108)를 기판 상에 집적화한다. 이러한 신호라인구동부(120)의 출력라인은 도 5에 도시된 바와 같이 게이트라인(GL)과 접속되는 게이트 출력라인과, 공통라인(CL)과 접속되는 공통출력라인이 교번적으로 위치하게 된다.
신호 구동부(120)에 내장된 게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터의 게이트 제어신호들(GDC)에 응답하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다. 이에 따라, 게이트 구동부(104)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(GL) 단위로 구동되게 한다.
이를 위해, 게이트 구동부(104)는 도 8에 도시된 바와 같이 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터(132)와, 스캔펄스의 전압의 스윙폭을 액정셀(Clc)의 구동에 적합하게 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터(134)와, 레벨 쉬프터(134)와 게이트라인(GL) 사이에 접속되어 전압 추종기(Voltage Follower)의 역할을 하는 버퍼(136)를 구비한다. 이 게이트 구동부(104)의 각 구성요소에 대한 설명을 도 9를 결부하여 설명하기로 한다.
쉬프트 레지스터(132)는 도 9 에 도시된 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC)에 응답하여 게이트 스타트 펄스 신호(GSP)를 쉬프트시켜 게이트라인(GL)을 순차적으로 인에이블 시킨다. 또한, 한 프레임의 게이트라인들(GL)의 인에이블 동작이 완료되면 캐리값을 보낸 후, 다음 프레임의 게이트라인들(GL)의 인에이블 동작을 반복한다.
레벨 쉬프터(134)는 게이트라인(GL)에 인가될 스캔펄스를 순차적으로 레벨 쉬프트시켜 버퍼(136)로 출력한다. 즉, 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC)가 하이논리인 경우에는 게이트 인에이블 신호(GOE)에 응답하여 하이 논리의 스캔펄스(VGH)를 버퍼(136)에 공급하며, 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC)가 로우논리인 경우에는 게이트 인에이블 신호(GOE)에 응답하여 로우 논리의 스캔펄스(VGL)를 버퍼(136)에 공급한다.
버퍼(136)는 레벨 쉬프터(134)로부터 입력되는 스캔펄스와 동일한 전압레벨 및 극성을 가지는 출력전압을 생성하고 그 출력전압의 변동을 억제하여 게이트라인(GL)에 공급한다. 이러한 버퍼(136)를 통해서 출력된 스캔펄스(SP)는 도 9에 도시된 바와 같이 게이트라인(GL)에 순차적으로 공급된다.
공통구동부(108)는 타이밍 제어부(106)로부터의 공통제어신호들(CDC)에 응답하여 공통라인들(CL)에 순차적으로 반전되는 공통전압신호(Vc)를 공급한다. 공통전압신호(Vc)는 교류형태로 1 수직주기마다 극성이 반전되며 화소 전압 신호(Vd)와 반대 극성을 가지게 된다.
이를 위해, 공통 구동부(108)는 도 10에 도시된 바와 같이 공통전압신호를 순차적으로 발생하는 제1 및 제2 쉬프트 레지스터(142,144)와, 공통전압신호의 스윙폭을 액정셀(Clc)의 구동에 적합하게 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터(146)와, 레벨 쉬프터(146)와 공통라인(CL) 사이에 접속되어 전압 추종기(voltage follower)의 역할을 하는 버퍼(148)를 구비한다. 이 공통 구동부(108)의 각 구성요소에 대한 설명을 도 11를 결부하여 설명하기로 한다.
제1 쉬프트 레지스터(142)는 2 수평주기(2H)를 가지는 공통 쉬프트 클럭신호(CSC)에 응답하여 1 수직주기(1V)를 가지는 공통 스타트 펄스 신호(CSP)를 쉬프트시켜 공통라인(GL)을 순차적으로 인에이블 시킨다. 즉, 제1 쉬프트 레지스터(142)는 공통 쉬프트 클럭신호가 하이 논리인 경우 2 수평주기마다 공통 스타트 펄스 신호를 쉬프트 시킨다.
제2 쉬프트 레지스터(144)는 인버터(140)에 의해 신호가 반전된 공통 쉬프트 클럭신호(CSC)에 응답하여 인버터(140)에 의해 신호가 반전된 공통 스타트 펄스 신호(CSP)를 쉬프트시켜 공통라인(GL)을 순차적으로 인에이블 시킨다. 즉, 제2 쉬프트 레지스터(144)는 인버터에 의해 반전된 공통 쉬프트 클럭신호가 하이 논리인 경우 2 수평주기마다 극성이 반전된 공통 스타트 펄스 신호를 쉬프트 시킨다.
레벨 쉬프터(146)는 쉬프트된 하이(로우) 논리의 공통 스타트 펄스를 하이(로우) 논리의 공통전압신호만큼 순차적으로 레벨 쉬프트시켜 버퍼(148)로 출력한다. 즉, 공통 스타트 펄스(CSP)가 하이 논리인 경우에는 하이 논리의 공통전압신호(VCH)를 버퍼(148)에 공급하며, 공통 스타트 펄스(CSP)가 로우 논리인 경우에는 로우 논리의 공통전압신호(VCL)를 버퍼(148)에 공급한다.
버퍼(148)는 레벨 쉬프터(146)로부터 입력되는 전압과 동일한 전압레벨 및 극성을 가지는 출력전압을 생성하고 그 출력전압의 변동을 억제하여 공통라인(GL)에 공급한다. 이러한 버퍼(136)를 통해서 출력된 공통전압신호는 도 11에 도시된 바와 같이 공통라인(CL)에 순차적으로 공급된다.
이러한 공통구동부(108)에 의해 도 11에 도시된 바와 같이 1 수직주기로 극성이 반성되는 공통전압신호(VCH,VCL)가 생성된다.
한편, 공통전압신호는 도 12a에 도시된 바와 같이 스캔펄스와 동시에 반전되거나 도 12b에 도시된 바와 같이 스캔펄스보다 n(n은 자연수) 수평기간(H) 먼저 반전된다. 스캔펄스보다 먼저 반전되는 도 12b에 도시된 공통전압신호는 도 12a에 도시된 공통전압신호보다 스캔펄스가 하이상태로 변화될 때 안정적인 상태를 유지하고 있으므로 화소전압신호가 액정에 안정적으로 인가될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 액정셀에 인가되는 전압파형도이다.
도 13을 참조하면, 제i-1 게이트라인(GLi-1)에 게이트하이전압(VGH)이 공급되면 제i-1 게이트라인(GLi-1)과 제i 데이터라인(DLi)에 접속된 액정셀들에는 1 수직기간(1V)동안 정극성의 화소전압신호(Vd)가 공급되고, 부극성의 공통전압신호(VCL)가 공급된다. 이어서, 제i 게이트라인(GLi)에 게이트하이전압(VGH)이 공급되면 제i 게이트라인(GLi)과 제i 데이터라인(DLi)에 접속된 액정셀들에는 1 수직기간(1V)동안 부극성의 화소전압신호(Vd)가 공급되고, 정극성의 공통전압신호(VCH)가 공급된다. 이어서, 제i+1 게이트라인(GLi+1)에 게이트하이전압(VGH)이 공급되면 제i+1 게이트라인(GLi+1)과 제i 데이터라인(DLi)에 접속된 액정셀들에는 1 수직기간(1V)동안 정극성의 화소전압신호(Vd)가 공급되고, 부극성의 공통전압신호(VCL)가 공급된다.
이와 같이, 1 수직기간동안 반전되는 공통전압신호에 의해 화소전압신호를 상대적으로 낮게 화소전극에 인가하여도 액정이 느끼는 액정전압은 종래와 동일하다. 이에 따라, 화소전압신호를 생성하는 데이터 구동부의 데이터 드라이브 IC의 출력전압레벨을 낮출 수 있어 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 구동부에서 출력되는 화소전압신호는 도트 인버젼 방식으로 구동됨으로써 수직, 수평 크로스토크를 방지할 수 있다. 또한, 게이트구동부 및 공통구동부를 기판 상에 집적화할 수 있어 TCP,PCB 등이 차지하는 무게를 줄일 수 있어 박형화가 가능하며, 그들이 차지하는 비용을 절감할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치는 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 데이터라인(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동부(102)와, 액정패널(110)의 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동부(104)와, 액정패널(110)의 공통라인(CL)에 구동하기 위한 공통구동부(108)와, 게이트구동부(104), 공통구동부(108) 및 데이터 구동부(102)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(106)를 구비한다.
게이트 구동부(104)는 액정패널(110)의 기판 일측 상에 집적화되어 형성된다. 즉, 게이트구동부(104)는 액정셀(Clc)을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(TFT)와 동일공정으로 동시에 형성된다. 이 때, 게이트 구동부(104)에 형성되는 박막트랜지스터는 전하 이동도가 높은 폴리 실리콘형 박막트랜지스터 또는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터가 이용된다. 예를 들어 CMOS공정을 이용하여 게이트구동부(104)를 기판의 일측 상에 집적화한다.
이러한 게이트 구동부(104)는 타이밍 제어부(106)로부터의 게이트 제어신호들(GDC)에 응답하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다. 이에 따라, 게이트 구동부(104)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(GL) 단위로 구동되게 한다.
공통 구동부(108)는 액정패널(110)의 기판 다른 일측 상에 집적화되어 형성된다. 즉, 공통 구동부(108)는 액정셀(Clc)을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(TFT)와 동일공정으로 동시에 형성된다. 이 때, 공통 구동부(108)에 형성되는 박막트랜지스터는 전하 이동도가 높은 폴리 실리콘형 박막트랜지스터 또는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터가 이용된다. 예를 들어, 공통구동부(108)는 CMOS공정을 이용하여 게이트구동부(104)와 마주보도록 기판의 다른 일측 상에 집적화한다.
이러한 공통구동부(108)는 타이밍 제어부(106)로부터의 공통제어신호들에 응답하여 공통라인들에 순차적으로 공통전압신호(Vc)를 공급한다. 이 공통전압신호(Vc)는 1 수직주기(1V)로 극성이 반전된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치는 1 수직기간동안 반전되는 공통전압신호에 의해 화소전압신호를 상대적으로 낮게 화소전극에 인가하여도 액정이 느끼는 액정전압은 종래와 동일하다. 이에 따라, 화소전압신호를 생성하는 데이터 구동부의 데이터 드라이브 IC의 출력전압레벨을 낮출 수 있어 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 구동부에서 출력되는 화소전압신호는 도트 인버젼 방식으로 구동됨으로써 수직, 수평 크로스토크를 방지할 수 있다. 또한, 게이트구동부 및 공통구동부를 기판 상에 집적화할 수 있어 TCP,PCB 등이 차지하는 무게를 줄일 수 있어 박형화가 가능하며, 그들이 차지하는 비용을 절감할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치는 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 데이터라인(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동부(102)와, 액정패널(110)의 게이트라인(GL)을 구동하기 위한 제1 및 제2 게이트 구동부(104,154)와, 액정패널(110)의 공통라인(CL)에 구동하기 위한 제1 및 제2 공통구동부(108,158)와, 게이트구동부(104,154), 공통구동부(108,158) 및 데이터 구동부(102)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(106)를 구비한다.
제1 및 제2 게이트 구동부(104,154)는 전하 이동도가 높은 폴리 실리콘형 박막트랜지스터 또는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터를 적용한 CMOS공정을 이용하여 액정패널(110)의 기판 상에 집적화되어 형성된다. 즉, 제1 및 제2 게이트구동부(104,154)는 액정셀(Clc)을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(TFT)와 동일공정으로 동시에 형성된다.
이러한 제1 및 제2 게이트 구동부(104,154)는 타이밍 제어부(106)로부터의 게이트 제어신호들(GDC)에 응답하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다. 이에 따라, 제1 및 제2 게이트 구동부(104,154)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 박막트랜지스터(TFT)가 게이트라인(GL) 단위로 구동되게 한다.
제1 및 제2 공통 구동부(108,158)는 전하 이동도가 높은 폴리 실리콘형 박막트랜지스터 또는 아몰퍼스 실리콘형 박막트랜지스터를 적용한 CMOS 공정을 이용하여 액정패널(110)의 기판 상에 집적화되어 형성된다. 즉, 제1 및 제2 공통 구동부(108,158)는 액정셀(Clc)을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터(TFT)와 동일공정으로 동시에 형성된다.
이러한 제1 및 제2 공통구동부(108,158)는 타이밍 제어부(106)로부터의 공통제어신호들(CDC)에 응답하여 공통라인들(CL)에 순차적으로 공통전압를 공급한다. 이 공통전압은 1 수직주기(1V)로 극성이 반전된다.
한편, 제1 게이트구동부(104)와 제1 공통구동부(108)가 일체화된 제1 신호구동부(120)는 기판의 일측에 형성되며, 제2 게이트구동부(154)와 제2 공통구동부(158)가 일체화된 제2 신호구동부(150)는 기판의 다른 일측에 제1 신호구동부(120)와 나란하게 형성된다. 이에 따라, 게이트라인(GL) 및 공통라인(CL)의 양쪽에서 구동신호를 공급하므로 신호라인의 라인저항에 의한 신호지연을 방지할 수 있다. 한편, 각 게이트구동부(104,154)의 출력라인과 공통구동부(108,158)의 출력라인은 교번적으로 형성되므로 인접한 출력라인들은 서로 다른 평면 상에 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치는 1 수직기간동안 반전되는 공통전압신호에 의해 화소전압신호를 상대적으로 낮게 화소전극에 인가하여도 액정이 느끼는 액정전압은 종래와 동일하다. 이에 따라, 화소전압신호를 생성하는 데이터 구동부의 데이터 드라이브 IC의 출력전압레벨을 낮출 수 있어 소비전력을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 구동부에서 출력되는 화소전압신호는 도트 인버젼 방식으로 구동됨으로써 수직, 수평 크로스토크를 방지할 수 있다. 또한, 게이트구동부 및 공통구동부를 기판 상에 집적화할 수 있어 TCP,PCB 등이 차지하는 무게를 줄일 수 있어 박형화가 가능하며, 그들이 차지하는 비용을 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 1 수직기간동안 반전되는 공통전압신호을 이용함으로써 화소전압신호를 생성하는 데이터 구동부의 데이터 드라이브 IC의 출력전압레벨을 낮출 수 있어 소비전력을 줄일 수 있다.
또한, 데이터 구동부에서 출력되는 화소전압신호는 도트 인버젼 방식으로 구동됨으로써 수직, 수평 크로스토크를 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 게이트구동부 및 공통구동부를 기판 상에 집적화할 수 있어 TCP,PCB 등이 차지하는 무게를 줄일 수 있어 박형화가 가능하며, 그들이 차지하는 비용을 절감할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 수평 전계 인가형 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정패널을 상세히 나타내는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액정표시장치의 구동방법 중 도트 인버젼 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 액정셀에 공급되는 화소전압신호와 공통전압신호를 나타내는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 액정패널을 상세히 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도트 인버젼 방법으로 도 5에 도시된 액정셀에 기수프레임과 우수프레임에 공급되는 화소전압신호의 극성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 게이트 구동부를 상세히 나타내는 블럭도이다.
도 9는 도 8에 도시된 게이트 구동부에서 생성된 스캔펄스를 나타내는 파형도이다.
도 10은 도 5에 도시된 공통 구동부를 상세히 나타내는 블럭도이다.
도 11은 도 10에 도시된 공통 구동부에서 생성된 공통 전압 신호를 나타내는 파형도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시된 공통전압신호의 다양한 형태를 나타내는 파형도이다.
도 13은 도 5에 도시된 액정셀에 공급되는 화소전압신호와 공통전압신호를 나타내는 파형도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,102 : 데이터 구동부 4,104,154 : 게이트 구동부
6,106 : 타이밍 제어부 8 : 공통전압 생성부
10,110 : 액정패널 12,112 : 화소전극
14,114 : 공통전극 101 : 기판
108,158 : 공통구동부 116 : 게이트절연막
118 : 보호막 120,150 : 신호라인 구동부
132,142,144 : 쉬프트 레지스터 134,146 : 레벨 쉬프터
136,148 : 버퍼 140 : 인버터

Claims (11)

  1. 기판 상에 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역마다 형성되며 상기 게이트라인들 각각을 기준으로 지그재그형태로 접속된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 접속된 화소전극, 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극, 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트라인을 따라 나란하게 형성된 공통라인을 가지는 액정패널과;
    상기 액정패널의 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부와;
    상기 액정패널의 데이터라인에 화소전압신호를 공급하는 데이터 구동부와;
    상기 액정패널의 공통라인에 교류형태의 공통전압신호를 공급하는 공통구동부를 구비하며;
    상기 게이트 구동부 및 공통구동부는 상기 기판 상에 집적화된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통전압신호는 1 수직주기로 극성이 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 화소전압신호는 1 수직주기와 1 수평주기로 극성이 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통전압신호는 상기 화소전압신호와 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 스캔펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와;
    상기 스캔펄스의 스윙폭을 소정레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터와;
    상기 레벨 쉬프터에서 출력된 전압을 상기 게이트라인에 공급하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통구동부는
    상기 제1 공통전압신호를 순차적으로 발생하는 제1 쉬프트 레지스터와,
    상기 제2 공통전압신호를 순차적으로 발생하는 제2 쉬프트 레지스터와;
    상기 제1 및 제2 공통전압신호의 스윙폭을 소정레벨로 쉬프트 시키기 위한 레벨 쉬프터와;
    상기 레벨 쉬프터에서 출력된 전압을 상기 공통라인에 공급하는 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부 및 공통 구동부는 상기 기판의 동일 일측에 집적화된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판의 다른 일측에 집적화된 제2 게이트구동부 및 제2 공통 구동부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부 및 공통 구동부는 상기 기판의 서로 다른 일측에 집적화된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터구동부는 상기 기판 상에 집적화된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 기판 상에 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역마다 형성되며 상기 게이트라인들 각각을 기준으로 지그재그형태로 접속된 박막트랜지스터, 상기 박막트랜지스터와 접속된 화소전극, 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극, 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트라인을 따라 나란하게 형성된 공통라인을 가지는 액정패널, 상기 액정패널의 기판 상에 집적화되며 상기 상기 공통라인 및 게이트라인을 각각 구동하는 공통구동부 및 게이트구동부를 구비한 액정표시장치에 있어서,
    상기 게이트라인에 스캔펄스를 공급하는 단계와;
    상기 데이터라인에 화소전압신호를 공급하는 단계와;
    상기 액정패널의 공통라인에 교류형태의 공통전압신호를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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