KR20050085141A - Ｌｃ-디스플레이 및 그 구동 방법 - Google Patents

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마틴 다움
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 일반적으로는 LCD-패널에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 게이트 드라이버(GD)가 인쇄 회로 기판(PCB)없이 조립되는 LCD 패널에 관한 것이다. 이 기술은 소위 무PCB(PCB-less)로서, 이 기술에서는 게이트 드라이버(GD)의 배선이 통상적인 인쇄 회로 기판(PCB)을 이용하여 이루어지는 것이 아니라 LCD 글라스 상에 직접 이루어진다. 본 발명은 또한 칩 온 글라스(COG) 기술에 적용할 수 있는 것으로, 이 기술은 게이트 드라이버(GD)가 글라스 배선에 직접 접속된다. 수고 및 비용을 낮게 하면서 블록 딤 효과를 피하기 위해, 각 출력 단(OUTx)에 부가적인 라인(VLclean)을 추가하여, 부가적인 라인(VLclean)이 선택된 게이트 라인(GLy)의 저장 커패시터(Cst)의 기준 전위를 공급하는 데 단독으로 사용된다. 모든 다른(선택되지 않은) 게이트 라인들은 통상의 게이트 오프 서플라이 라인(VL)에 접속된다. VLclean 라인은 LCD-글라스 상의 별도의 트랙으로서 라우팅되며, 글라스 에지의 VL 서플라이 또는 파워-서플라이의 출력에 접속된다.

Description

ＬＣ-디스플레이 및 그 구동 방법{DISPLAY WITH REDUCED ＂BLOCK DIM＂ EFFECT}
본 발명은 일반적으로는 디스플레이 또는 LCD-패널에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 그 게이트 드라이버가 인쇄 회로 기판(PCB) 없이 조립되는 LCD-패널에 관한 것이다. 이 기술은 소위 무PCB(PCB-less)라고 호칭되는데, 게이트 드라이버의 배선(wiring)이 통상적인 인쇄 회로 기판(PCB)을 이용하여 이루어지는 것이 아니라 LCD-글라스(glass) 상에 직접 이루어진다. 본 발명은 또한 칩 온 글라스(chip on glass: COG)에 응용될 수 있다.
LCD 패널은, 예를 들어, 이동 전화, 개인휴대정보단말기, 노트북 또는 TV 스크린용의 넓은 응용 영역을 갖는다.
새로운 어셈블리 기술들이 있다. 첫째로, 소위 무PCB가 있는데, 이 기술에서는 게이트 드라이버의 배선이 통상적인 인쇄 회로 기판(PCB)을 이용하여 이루어지는 것이 아니라 LCD 글라스 상에 직접 이루어지고, 게이트 드라이버 칩은 글라스 배선에 접촉된 포일(칩 온 포일, COF) 상에 탑재된다. 둘째로, 소위 칩 온 글라스 기술이 있는데, 이 기술에서는 게이트 드라이버가 글라스 배선에 직접 접속된다.
이들 새로운 어셈블리 기술은 저가(low-cost)이지만, 온 글라스 배선 트랙 저항(on-glass wiring track resistance)이 인쇄 회로 기판 상에서 발견되는 트랙 저항보다 훨씬 높다는 단점을 갖는다. 온 글라스 상호접속부(on-glass interconnection)에 대한 시트 저항(sheet resistance)은 PCB-기술에 대한 것보다 100배 더 높다. 이 차이는, 통상적으로 약 0.2㎛ 두께의 증기 증착된 Al을 사용하는 온 글라스 컨덕터(on-glass conductors)에 비해, PCB 컨덕터가 더 두꺼우며, 낮은 저항성 물질, 즉, 약 35㎛ 두께의 적층 구리를 사용하기 때문에 발생한다. 2개의 게이트 드라이버 사이의 트랙 저항에 대한 전형적인 값은 게이트 오프 서플라이 트랙(gate off supply track)에 대해서는 25Ω이고, 다른 신호의 트랙에 대해서는 100Ω에 이른다. 게이트 오프 서플라이 트랙(VL)은 게이트 라인의 OFF 상태 전압을 공급하여, 어드레스되지 않은 라인의 TFT 트랜지스터를 비전도성(OFF) 상태로 유지한다.
트랙 저항의 증가는 '블록 딤(block dim)' 문제와 같은 응용 문제를 가져온다. 블록 딤 문제는 주로 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 상의 트랙 저항에 의해 야기된다. 온 글라스 트랙 저항을 낮추기 위해, 트랙의 폭이 증가될 수 있으나, 모든 트랙의 라우팅에 이용할 수 있는 LCD-패널 상의 공간은 제한된다. 그 결과, 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 트랙은 가장 중요하기 때문에 가능한 한 넓게 제작되고, 다른 트랙은 더 가늘다.
XGA-해상도를 위한 LCD-패널은 전형적으로 256개의 출력 채널을 각각 구비한 3개의 게이트 드라이버를 사용한다. 무PCB 또는 COG-패널 상에서, 게이트 드라이버에 대한 모든 서플라이 라인들 및 제어 신호는 하나의 LCD-패널 코너로부터 LCD-패널의 활성 평면 상의 게이트 드라이버로 라우팅된다. 그 결과, 제 3 게이트 드라이버에 관련된 트랙 저항은 제 1 게이트 드라이버에 대한 트랙 저항보다 약 3배 더 높다. 일반적으로, 게이트 드라이버의 수는 LCD-패널의 크기에 의존한다.
활성 매트릭스 LCD-패널은, 그 수가 패널 해상도의 함수가 되는 픽셀 어레이로 구성된다. 예를 들어, XGA 패널은 1024*768개의 픽셀을 갖는다. 픽셀은 통상 3개의 도트로 구성되는데, 하나의 도트는 모든 기본 컬러(적색, 녹색, 청색)에 대한 것이다. 따라서, XGA-패널의 예는 수평축(x-축) 상에서는 총 1024*3개의 열을 가지며, 수직축(y-축) 상에서는 768개의 행 또는 라인을 갖는다. 각 도트는 스위치를 통해 각각의 열 전극에 접속된다. 스위치는 행 전극에 의해 어드레스(예를 들어, ON 또는 OFF 전환)된다. 선택된 행의 도트를 구동하기 위해, 전압이 열 전극에 인가되고 스위치가 ON 전환된다. 이것은 선택된 행의 모든 도트를 열 전극 상에 나타나는 전압으로 충전하게 한다. 어드레싱 시간의 끝에서, 스위치가 OFF 전환되는데, 이는 도트가 열 전극으로부터 분리되어 그들이 다음 시간에 선택될 때까지 그 값(전하)을 유지한다는 것을 의미한다. 개별적인 도트들의 라인 어드레싱에 의한 이러한 라인은 통상적으로 디스플레이의 "수평 스캐닝"이라고 지칭된다. 디스플레이의 모든 도트는 보통 소정 60Hz의 프레임 속도로 리프레시(refresh)된다. 이것은 XGA 패널의 예에 대해 단일 라인이 라인 (어드레싱) 시간이라고 지칭되는 로 어드레싱되는 것을 의미한다.
대부분의 활성 매트릭스 LCD 패널에서, 스위치는 소위 박막트랜지스터(TFT)를 사용하여 형성된다. TFT-트랜지스터는 3개의 단자, 즉, 드레인, 게이트 및 소스를 갖는다. TFT-LCD 도트 상에서, 게이트는 통상적으로 게이트 라인(GLy)이라고 지칭되는 행 전극에 접속된다. 소스는 통상적으로 소스 라인(SLx)이라고 지칭되는 열 전극에 접속된다. TFT 트랜지스터의 드레인은 LC 커패시턴스(도트 노드)에 접속된다. 도트 커패시턴스의 제 2 평면은 공통 카운터 전극(Vcom)에 접속된다. TFT-트랜지스터는, 상당한 전하 누전으로 인해, 일측에서는 도트 노드에 접속되고 다른 측에서는 기준 노드에 접속되는 부가적인 저장 커패시터(Cst)가 필요하다. 통상적으로, 이전 게이트 라인(GLy-1) 또는 다음 게이트 라인(GLy+1)이 기준 노드로 사용되는데, 이는 이들 노드가 용이하게 액세스될 수 있기 때문이다. 또한, 가장 흔하게는 Vcom에 접속되는, 게이트 라인에 평행하게 이어진 여분의 기준 라인을 갖는 것도 가능하다. 블록 딤 문제는 이전 게이트 라인(GLy-1) 또는 다음 게이트 라인(GLy+1)이 저장 커패시터(Cst)에 대한 기준 노드로 사용될 때에만 발생한다. 이하에서, 이전 게이트 라인(GLy-1)이 저장 커패시터(Cst)에 대한 기준 노드인 경우의 LCD-패널이 논의될 것이나, 제시된 해결책은 다음 게이트 라인(GLy+1)이 기준 노드인 경우의 패널에 용이하게 적용될 수 있다.
상이한 패턴이 LCD-패널에 적용될 수 있으나, 가장 중요한 패턴은 VL 상에 높은 귀환 전류를 생성하는 비대칭 패턴이다. 이러한 패턴 중의 하나가 소위 DoDo-패턴이며, 이는 인접 도트에 대한 도트-온, 도트-오프(Dot-on, Dot-off)를 의미한다. LCD-패널이 비대칭 패턴을 이용하여 구동될 때, LCD-패널 상에 존재하는 열 내지 행 기생 커패시터는 게이트 드라이버의 게이트 오프 서플라이 라인(VL)에 많은 양의 전하를 연결한다. 그러나, 게이트 오프 서플라이 라인(VL)의 방전은 큰 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 트랙 저항 때문에 하나의 라인 시간 내에 완료될 수 없다.
이 불완전 방전은 개별적인 도트들의 샘플링된 전압에 에러를 유발하는데, 이는 게이트 오프 서플라이 라인(VL)이 이전 어드레스된 게이트 라인(GLy-1) 및 저장 커패시터(Cst)를 거쳐 도트에 연결되기 때문이다. 샘플링된 전압 에러는 LCD-패널의 각 게이트 드라이버에 대해 상이한데, 이는 모든 게이트 드라이버에서 바라본 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항이 불연속적으로 합산되기 때문이다. 샘플링된 전압 에러는 LCD-패널 상에 상이한 그레이 레벨을 초래한다. 그레이 레벨에서의 차이가 서서히 발생하기 때문에, 정확히 게이트 드라이버들 사이의 에지에서, 사용자의 육안이 전이(transition)를 용이하게 검출하고, 이에 따라 수평 블록-딤이 인지된다.
수평 블록-딤 문제를 해결하기 위한 알려진 해결책이 몇 가지 있다.
먼저, 한 가지는 그레이 블록들 사이의 전이에서 스텝을 감소시키고자 할 수 있다. 이것은 하나의 게이트 드라이버의 마지막 라인에서 바라본 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항을 다음 게이트 드라이버의 첫 라인에서 바라본 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항과 매칭시킴으로써 달성된다. 주어진 게이트 드라이버 상에서, 첫 출력에서부터 마지막 출력까지의 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항의 증가는 가시적인 스텝을 생성하지 않도록 점진적으로 발생해야 한다. 이것은, 게이트 드라이버 상의 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항이 글라스 상의 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 트랙 저항과 완벽히 매칭될 것과, 게이트 드라이버 저항의 값이 패널에서의 위치(XGA에 대한 제 1, 제 2 또는 제 3 디바이스)에 따라 모든 게이트 드라이버에 대해 상이할 것을 필요로 할 것이다. 게이트 드라이버에 대해 상이한 값은 가능하지 않은데, 이는 게이트 드라이버가 동일한 제조 릴(reel)로부터 오기 때문이다. 모든 게이트 드라이버에서 사용되어야 하는 대략의 평균값인 게이트 드라이버 VL 트랙을 이용하여 스텝을 최소화하는 방식은 여전히 인지 가능한 블록 딤을 발생시킨다.
다음, 위치 종속 에러를 더 큰 위치 독립 에러에 인위적으로 번지게 하는 방법이 있다. 이것은, 소스 저항과 비교할 때 글라스 상의 위치 종속 VL 트랙 저항이 무시될 수 있을 정도의 값으로 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 소스 저항을 증가시킴으로써 달성된다. 예를 들어, 2개의 드라이버들 사이의 온-글라스 저항이 25Ω이면, 게이트 오프 서플라이 라인(VL)은 500Ω이며, 각 게이트 드라이버에서 바라본 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 저항에서의 상대적인 차이는 작고, 이에 따라, 샘플링된 에러에서의 차이도 또한 작다. 이 방법은, 모든 도트들에 대해 거의 동일한 레벨이지만 에러의 에러의 절대값을 증가시키며, 이에 따라, 주의깊게 선택된 특수 패턴에 대한 전체 전체 LCD-패널의 전면 스크린(front-of-screen) 성능이 떨어진다.
전술한 문제를 회피하기 위한 제 3의 방법은 라인에서 라인으로의 완전히 평탄한 그레이 레벨 변화를 만드는 것이다. 이것은 특수 도트 레이아웃으로 달성될 있는데, 여기서는 커패시턴스(Cst)가 이전 또는 다음 게이트 라인에 접속되는 것이 아니라, 별도의 부가적인 라인에 접속된다. 커패시턴스(Cst)에 접속된 부가적인 라인은 보통 공통 전극 전압(Vcom)에 접속되어, 이 해결책을 위한 통상적인 명칭 "Cst 대 Vcom"에 접속된다. 이 접근법의 주요 이점은 Vcom 트랙 저항이 완전한 라인 블록에 대해 큰 스텝으로 변화하지 않고 라인에서 라인으로의 작은 증분으로 변화한다는 것이다. 그러한 증분은, 규칙적이고 작기 때문에, 육안으로 검출될 수는 없다. 그러나, 이 해결책의 단점이 있다. 구경비(aperture ratio: AR), 예를 들어, 도트에서 투광 영역과 차광 영역 사이의 비율은 부가적인 라인에 의해 감소된다. 또한, 모든 행의 부가적인 Vcom 라인들은, 접촉부에 의해, 게이트 라인과 교차하는 것을 피하도록 제 2 금속 상에 발우팅되어야 하는 Vcom 합계 라인에 접속될 필요가 있다. 이 부가적인 프로세스 스텝은 LCD-패널의 수율을 감소시키며, 더 고가이다.
도 1은 종래기술에서 알려진 공급 트랙 저항을 갖는 XGA-LCD-패널의 개략도,
도 2는 TFT-LCD 도트 모델을 나타낸 도면,
도 3은 XGA LCD-패널에 대한 블록-딤의 영향을 나타낸 도면,
도 4는 6비트 해상도에 대한 감마 곡선을 나타낸 도면,
도 5a는 소스 라인으로부터 게이트 라인으로의 용량성 커플링에 대한 개략도,
도 5b는 도 5a의 소스 라인으로부터 게이트 라인으로의 용량성 커플링을 간략히 나타낸 도면,
도 6은 DODO 패턴으로 인한 VL 트랙 변동(disturbances)을 갖는 개략적인 XGA LCD 패널을 나타낸 도면,
도 7은 픽셀 전압의 샘플링 시간에서 VL 트랙 변동의 파형을 나타낸 도면,
도 8은 도트 전압의 샘플링을 나타낸 도면,
도 9는 게이트 라인 GLy 방전으로 인한 VL 트랙 변동을 갖는 XGA-LCD-패널을 나타낸 도면,
도 10은 부가적인 서플라이 트랙 VLclean을 구비한 LCD-패널을 나타낸 도면,
도 11a는 종래의 출력 단의 상태를 나타낸 도면,
도 11b는 부가적인 서플라이 라인 VLclean을 구비한 출력 단을 나타낸 도면,
도 12는 제안된 출력 단의 타이밍도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 수고를 적게 들이면서 블록-딤 효과를 피하는 것이다.
이것은 청구항 제 1 항의 특징으로 달성될 것이다.
본 발명은 클린 게이트 오프 서플라이 라인(VL)이 어드레스된 게이트 라인의 저장 커패시터(Cst)에 공급되어야 한다는 아이디어에 기반을 두고 있다. 현재 어드레스된 라인이 그것의 도트들 상의 정확한 값들을 샘플링하기 위해 그것의 저장 커패시터의 기준 단자 상의 클린(에러-리스(error-less)) 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 커넥션을 필요로 하는 관찰에 기반을 두고 있다. 어드레스된 라인의 저장 커패시터가 이전 게이트 라인(GL)에 접속된 경우, 이 이전 게이트 라인(GLy-1)만이 에러-리스 게이트 오프 서플라이 라인(VL)을 필요로 한다. 저장 커패시터가 다음 GL에 접속된 경우, 다음 게이트 라인(GLy+1)만이 에러-리스 게이트 오프 서플라이 라인(VL)을 필요로 한다. 모든 다른(어드레스되지 않은) 라인들은 완전히 방전되지 않은 게이트 오프 서플라이 라인(VL)에 접속되는 저장 커패시터(Cst)를 가질 수도 있다.
따라서, 본 발명의 구현은 어드레스된 게이트 라인 GLy의 저장 커패시턴스(Cst) 기준 단자(패널에 따라 GLy-1 또는 BLy+1)를 별도의 클린 게이트 오프 서플라이 라인에 접속시키는 회로로 구성되는데, 이 별도의 라인은 이하에서 VLclean 라인이라 명명된다. 모든 다른 커패시터(Cst)들은 통상의 VL 서플라이 라인에 여전히 접속되어 있다. 한 번에 하나만이 VLclean 라인에 접속되기 때문에 VLclean 라인의 트랙 저항은 큰 관심거리는 아니다. VLclean 라인의 귀환 전류는 게이트 오프 서플라이 라인(VL)의 귀환 전류의 값인 ~1/n을 가지며, 이에 따라 하나의 라인 시간 내에 완전히 방전할 수 있다. 그 결과, 모든 라인들이 커패시턴스(Cst)에서 정확한 기준 전압으로 샘플링된다.
이것은, 본 발명이 LCD-패널과 드라이버 사이의 저항 매칭을 요구하지 않기 때문에 유리하다. 따라서, 그것은 임의의 LCD-패널에 사용될 수 있고, LCD-패널 프로세스 변화에 대해서도 허용된다. 또한, 그것은 임의의 부가적인 에러를 시스템에 추가하지 않는다. 모든 어드레스된지 않은 라인들의 방전은 LCD-패널의 게이트 오프 서플라이(VL) 트랙 저항에 의해서만 제한되며, 큰 소스 저항에 의해 추가로 제한되지는 않는다. 따라서, 감소된 뷰잉 각도와 같이, 어드레스되지 않은 행의 불완전한 방전에 의해 유도된 아티팩트가 최소화된다. 제안된 해결책은 라인에서 라인으로의 임의의 그레이 레벨 변화를 동시에 제거함으로써 설명된 제 3의 방법의 비용 및 성능 단점을 회피시킨다. 따라서, 본 발명이 아주 적절한 장소에서 아주 적절한 때에 게이트 오프 서플라이 라인(VL) 유도 에러를 완전히 제거하는 것으로 요약될 수 있다. 제안된 발명의 주요 이점은, 모든 어드레스된 라인들이 동일한 값의 커패시턴스(Cst) 기준 라인으로 샘플링되기 때문에, 게이트 오프 서플라이 라인의 불완전 방전에 의해 유도된 수평 블록-딤이 완전히 제거된다는 것이다. 이것은 LCD-패널의 모든 행에 대해, 그들의 위치 및 그들이 어떤 드라이버에 접속되어 있는지와는 무관하게, 균일하고 정확한 샘플링된 도트 전압이 되게 한다. 해결책의 작은 단점은 그것이 LCD-패널의 모든 게이트 드라이버에 부가적인 트랙을 요구한다는 것이다.
이제, 본 발명이 잘 이해될 수 있도록 하기 위해, 예로써 주어진 소정의 실시예가 첨부한 도면을 참조하여 설명될 것이다.
다음의 도면에서, 동일한 참조번호는 다양한 관점에서의 동일한 소자들을 식별하는 데 사용될 것이다.
도 1은 본 발명의 구현없이 종래기술에서 알려진 무PCB 또는 COG 어셈블리 상에서 발견된 바와 같은 3개의 게이트 드라이버 GD1-GD3을 구비한 완전 XGA LCD-패널을 도시한다. 모든 공급 및 제어 신호(VH, VL, VDD, GND, CLK, DIS, Start)는 LCD-패널 코너에서 TFT LCD-패널의 활성 평면 상의 게이트 드라이버 GD1-GD3으로 라우팅된다. 그 결과, 게이트 드라이버 GD3에서 바라본 트랙 저항은 게이트 드라이버 GD1에서 바라본 것보다 약 3배 더 높다.
도 2는 TFT-LCD 도트의 모델을 도시한다. 이 구성에서, 게이트 라인 GLy의 저장 커패시터 Cst는 이전 게이트 라인 GLy-1에 접속되지만, 모델은 마찬가지로 다음 라인 GLy+1에 접속된 Cst를 갖는 구성에 사용될 수 있다. 오늘날의 LCD-패널 중의 대부분은 이전 라인 GLy-1에 접속된 커패시터 Cst를 사용한다. 이러한 도트 레이아웃은 투광, 뷰잉 각도, 제조 수율, 비용 등에 악영향을 주게 되는 행마다의 부가적인 Vcom 라인의 사용을 회피하게 하기 때문에 널리 사용된다.
커패시터 Clc는 액정 셀의 용량이다. Cst'는 Cc와 병렬인 저장 커패시터 Cst를 간략화한 긋으로, GLy-1과 도트 사이의 중첩 커패시턴스이다. 용량 Csgo은 소스 라인 SLx와 게이트 라인 GLy 사이의 중첩 커패시턴스이다. Rgl은 도트마다의 게이트 라인 저항이다. 전형적인 값의 예는 Clc=250fF, Cst=175fF, Cc=18fF -> Cst'=193fF, Csgo=19fF, Rgl=1Ω, Cgl=109fF이다.
도 3은 XGA LCD-패널에 대한 블록 딤 효과를 도시한다. 가장 중요한 블록 딤은 'DODO' 패턴이라고 지칭된 특정 비대칭 패턴과 관련하여 발생한다. DODO 패턴은 예를 들면 백색-흑색-백색-흑색-백색-흑색 등의 값을 연속 열에서 디스플레이한다.
다음의 표는 인가 전압(상측 또는 하측 감마 곡선)의 Vcom에 대해 1(백색에 관한 것임) 또는 0(흑색에 관한 것임)으로서 도트의 광도(brightness)와, + 및 - 극성을 나타낸다. 이 비대칭 패턴은 열에서 행까지의 용량성 커플링으로 인해 VL 서플라이 상에 큰 귀환 전류를 유도한다. 이 큰 귀환 전류는 개별적인 게이트 드라이버의 국부적 VL 서플라이 상에 상당한 변동을 발생시킨다. VL트랙의 유한 임피던스로 인해, 국부적 VL의 변동은 하나의 라인 시간 내에 충분히 감쇠될 수 없다. VL이 모든 도트(Cst에 접속됨)에서 참조로서 사용되기 때문에, 모든 게이트 드라이버에 대한 상이한 VL 레벨은 상이한 그레이 값을 생성하는데, 이는 도 3에 도시한 블록 딤 효과를 가져온다.
DODO 패턴을 이용하면, 모든 홀수 열은 백색이고, 모든 짝수 열은 흑색이다. 3개의 도트를 포함하는 제 1 행의 첫 번째 픽셀은 적색 및 청색(마젠타) 도트를 디스플레이할 것이고, 두 번째 픽셀은 녹색을 디스플레이할 것이다. DODO 패턴은, 마젠타 및 녹색의 광 평균이 그레이이기 때문에, 육안으로는 그레이로 인지된다. 선택된 반전 방식 때문에, 인가 신호의 극성은 모든 열 및 모든 행(도트 단위)에 대해 변화한다.
표에 도시한 바와 같이, 제 1 행의 도트 절반은 1+이고, 나머지 절반은 0-이다. 제 2 열에 대해, 도트 절반은 1-이고, 나머지 절반은 0+이다. '0' 및 '1'에 대응하는 전압 레벨은 도 4에 도시한 바와 같은 감마 곡선에 의해 결정된다.
예를 들어 '1'=Vcom +/- 0.5V이고 '0'=Vcom -/+5.0V인 경우, 평균 열 전압은 제 1 행에 대해서는 Vcom=+2.25V이고 제 2 행에 대해서는 Vcom=-2.25V이다. 따라서, 평균 열 전압은 모든 라인 시간에서 4.5V만큼 폭등하고 있다. 이것이 DODO 패턴을 비대칭 패턴이라고 부르는 이유이다.
도 5a는 소스 라인 SL로부터 게이트 라인 GL로의 용량성 커플링의 개략도를 도시한다. 모든 도트에서의 열 내지 행 중첩 커패시턴스 Csgo로 인해, 평균 열 전압의 이러한 4.5V 폭등은 LCD-패널의 게이트 라인 GLy에 용량성으로 커플링된다. 커패시턴스 Cgl은 도 2에서 설명한 바와 같이, 용량 Cst' 및 Clc를 간단히 한 것이다. 용량 Csgo와 용량 Cgl 사이의 비율은 대략 1:5이다. 이것은 소스 라인 상에 존재하는 펄스의 진폭의 대략 1/6이 게이트 라인 GL에 커플링된다는 것을 의미한다. TFT-LC 셀 쌍에서 보자면, 소스 라인 SLodd 및 소스 라인 SLeven은 평균값 (SLodd+SLeven)/2로 대체될 수 있으며, 이는 도 5b에 나타내어진다. 그래서, 게이트 라인들로의 용량성 커플링 전압은 이 예에서 4.5V/6=750mV가 될 것이다. 펄스 SLodd 및 SLeven은 인가 전압의 극성이 두 개의 인접 열에 대해 도트 반전 드라이브 방식으로 인해 서로 반대가 되기 때문에 위상이 다르다는 점에 유의하라.
도 6은 DODO 패턴으로 인한 VL 트랙 변동을 갖는 개략적인 XGA LCD 패널을 도시한다. 그 후, 용량성 커플링에 의해 게이트 라인 상으로 인가된 전하는 대응 게이트 드라이버의 국부 VL(VL_1, VL_2, VL_3 등)로 게이트 드라이버(GD1-GD3)의 출력 단(OUTx)을 통해 방전한다. 방전 전류는 VL LCD-패널-트랙의 저항 Rp를 통과한다.
XGA LCD-패널에 대한 총 게이트 라인 커패시턴스는 전형적으로 257nF(=768 라인*3072열*109fF/게이트 라인)이고, 평균 LCD-패널 트랙 저항은 50Ω(2*25Ω(VL 서플라이로부터 중간 게이트 드라이버 디바이스까지의 평균 값))이다. 따라서, 방전 프로세스에 대한 결과적인 RC 시간 상수는 12.9ms(50Ω*257nF)이며, 이는 약 20ms의 XGA 행 시간에 매우 근접하다. 이것은, 전형적으로 6-비트 LCD-패널의 정확도 내에서 VL을 방전하는 데에 6타우가 필요하기 때문에 방전 프로세스가 하나의 행 시간 내에서 완료될 수 없다는 것을 의미한다.
국부적 VL 상의 전압은 개별적인 저항 Rp를 흐르는 전류와 같은 방전 곡선을 도시한다. 따라서, 방전 진폭 및 파형은, VL 서플라이에 가까운 임피던스가 위치 종속적(많은 직렬 접속된 Rp)이기 때문에 VL_1, VL_2 또는 VL_3에 대해 더욱 상이하다.
도 7은, DODO 패턴이 열에 적용될 때 VL_1, VL_2 및 VL_3 상에 국부적 파형을 갖는 XGA LCD-패널을 도시한다. 그것은, 활성 게이트 라인 GLy가 낮아질 때, VL_1, VL_2 및 VL_3 상의 변동이 샘플링 지점 tsample에서 상당히 다르다는 점을 명백히 강조한다.
도 8은 도트 전압의 샘플링을 도시한다. 샘플링 지점 tsample에서, 소스 라인SLx에서의 전압은 도트 상에서 샘플링된다. 이상적인 VL 값과 다른 전압 VGLy-1은 도트 상에 여분의 전하를 가져오는데, 이는 일단 TFT 트랜지스터가 오프되면 용량 Cst 및 Clc 상에서 인지된다. GLy-1 상의 평균 전압이 VL이기 때문에, 도트 셀 상의 평균 전압은 △Vdot=-(VLy-1(tsample)-VL)*Cst'/(Cst'+Clc)의 오프셋 전압을 얻는다.
Cst 및 Clc는 대략 동일한 것이기 때문에, 평균 도트 전압은 샘플링 순간에 전압 VLy-1-VL의 약 절반의 오프셋(에러)을 갖는다. VGL-1 상의 변동이 게이트 드라이버의 입력에서 국부적 VL_1 내지 VL_3의 변동과 동일하기 때문에, 도트의 에러는 국부적 VL 변동에 의존한다. VL 트랙 저항이 게이트 드라이버로부터 게이트 드라이버까지의 한정적인 스텝으로 증가했을 때, 도트 에러 전압 △Vdot는 또한 2개의 게이트 드라이버들 사이의 경계에서 스텝을 만든다. 에러 함수에서의 이 스텝은 육안으로 검출될 수 있으면, 도 3에 도시된다. 가시적인 결과는, 상이한 강도의 그레이 음영과, 모든 게이트 드라이버 디바이스의 경계에 대응하는 에지를 갖는 수평 블록-딤이다.
블록-딤을 초래하는 다른 영향이 있다. 제 2 블록-딤은 임의의 패턴으로 발생할 수 있다. 그것은 제 1 블록-딤 효과만큼 강하지는 않으며, 보통 육안으로는 검출될 수 없다. 그러나, LCD-패널, 칩 또는 일반적으로 큰 VL 트랙 저항 상의 VL의 부주의한 서플라이 라우팅은 이 효과를 검출 가능한 레벨로 만든다. 게이트 드라이버가 'OFF' 상태(VL)로 전환할 때, VL 상의 변동에 대한 제 2 원인은 게이트 라인 GLy의 방전 전류이다. GLy의 전하는 출력 단을 통해 대응 게이트 드라이버의 국부적 VL_x 서플라이로 방전한 후, VL 트랙 저항 Rp를 통해 VL 서플라이로 방전한다. 처음 GLy의 스위칭 후, 전하의 중요 부분은 동일한 드라이버의 모든 다른 게이트 라인들 전체에 부분적으로 분포되는데, 예를 들어, 모든 선택되지 않은 게이트 라인들의 커패시턴스는 VL 디커플링 커패시터로서 작용한다. 이 국부적 VL 디커플링은 국부 VL_x 상의 많은 양의 변동 진폭을 감소시킨다. 인접한 게이트 드라이버의 선택되지 않은 라인은 또한 국부적 디커플링 커패시턴스로서 작용하여, 변동 진폭을 더욱 감소시킨다.
도 9는 각각의 국부적 VL_x에 대한 3개의 펄스를 도시한다. 제 1 펄스는 디바이스 게이트 드라이버 GD1으로부터 구동된 임의의 GL이 낮아지고 있을 때의 국부적 변동을 도시한다. 제 2 펄스는 게이트 드라이버 GD2로부터의 GL이 전환할 때의 국부적 변동이고, 제 3 펄스는 게이트 드라이버 GD3으로부터의 GL이 전환할 때 발생한다. VL 상의 변동 또는 스파이크는 샘플링 순간에 정확히 발생한다. TFT가 급속히 닫히기 때문에, 에러 VGL-1(tsample)-VL의 작은 부분만이 도트 내로 주입될 것이다. 그러나, 일부 애플리케이션에서 이것은 가시적인 딤을 가져올 수 있다는 것이 가능할 것이다.
도 10은 부가적인 서플라이 트랙 VLclean을 갖는 LCD-패널을 도시하는데, 여기서 게이트 드라이버 GD1-GD3은 개략적으로 예시된다. DODO 패턴을 갖는 주요 문제는 게이트 드라이버 디바이스(VL_1, VL_2, VL_3 등)의 국부적 서플라이가 소스 라인들의 커플링으로부터 그리 충분히 빨리 복구되지 않는다는 것이다. 시간 상수는 큰 LCD-패널 저항 및 많은 LCD-패널 게이트 라인 커패시턴스로 인해 너무 크다. 이 시간 상수는 실제로 감소될 수 없다. 그러나, VL 에러 전압은 샘플링 지점에서 LCD-패널의 어드레스 라인의 저장 커패시터에 대한 악영향만을 갖는다. 어드레스되지 않은 라인들이 라인에서 라인으로의 커패시턴스 Cst 기준 전압 폭등을 갖는지의 여부는 그러한 폭등이 도트의 샘플링 동작을 변경하지 않기 때문에 부차적인 것이다. 본 발명은 현재 어드레스된 라인만이 샘플링 점에서 정확한 도트 전압을 저장하기 위해 용량 Cst에 접속된 클린 VL 라인 또는 에러없는 VL 라인을 필요로 한다는 단일 관측에 기반을 두고 있다.
오로지 게이트 라인 GLy-1(Cst가 이전 GL에 접속된 경우)의 방전에 사용되는 LCD-패널 상에 여분의 서플라이 라인을 추가함으로써, 소스 라인에 의해 게이트 라인 GLy-1에 커플링된 펄스는 더 빨리 감쇠될 수 있는데, 이는 방전될 필요가 있는 커패시턴스가 단지 총 LCD-패널 커패시턴스의 1/758(XGA 패널에 관함 것임) 또는 1/1024(SXGA에 관한 것임)에 불과하기 때문이다. 그 결과, VLclean 서플라이 트랙의 LCD-패널 트랙 저항 Rp2는 VL의 LCD-패널 트랙 저항 Rp1보더 상당히 더 클 수 있다. VLclean을 게이트 라인 GLy+1에 접속함으로써 다음 게이트 라인 GL에 접속된 Cst를 갖는 LCD-패널에 동일한 원리가 적용될 수 있다.
도 11a는 전통적인 2-레벨 게이트 드라이버의 출력 단 아키텍처를 도시한다. 전통적인 게이트 드라이버에서, PMOS 트랜지스터 MP1은 게이트 라인이 선택될 때 전도된다. NMOS 트랜지스터 MN1은 라인이 비선택일 때 전도된다.
도 11b는 2개의 게이트 오프 VL 서플라이를 갖는 게이트 드라이버의 출력 단 아키텍처를 도시한다. 하나의 PMOS MP1 및 하나의 NMPOS 트랜지스터 MN1 대신, PMOS MP1 및 부가적인 VLclean 라인을 갖는 게이트 드라이버에 대한 2개의 NMOST(MN1, MN2)가 있다. 부가적인 VLclean 라인을 갖는 출력 단에서, MP1에 대한 타이밍은 전통적인 게이트 드라이버와 여전히 동일하다. 그러나, MN1 및 MN2는 약간 상이하게 구동된다. 도 12에 도시한 바와 같이, MN2는 전체 단계 GLy-1 중에 전도되어, 게이트 라인 GLy이 선택될 때 게이트 라인 GLy-1이 VLclean 라인에 접속되게 한다. MN1은 모든 다른 비선택된 단계에서 전도되어, 모든 다른 게이트 라인이 VL에 접속되게 한다. OUTx가 VH에서 VL로 전환할 때 단계 GLy의 끝에서 이미 MN1을 구동(turn-on)할 것이 권고된다는 점에 유의하라. 샘플링 점(tsample)을 결정하는 이러한 전이는 신호 DIS("disable") 또는 EON("output enable not")을 활성화함으로써 일반적으로 유도된다.

Claims (7)

  1. LC-디스플레이에 있어서,
    x개의 행(Rx) 및 y개의 열(Cy)로 배열된 도트들을 갖는 디스플레이를 구동하기 위한 n개의 게이트 드라이버(GD) 및 소스 드라이버(SD)를 구비하되,
    상기 게이트 드라이버(GDn)는상기 디스플레이의 상기 게이트 라인(GLy)을 구동하기 위한 여러 개의 출력 단(OUTx)을 가지며,
    부가적인 전압 라인(VLclean)이 제공되어 상기 게이트 드라이버(GDn)의 상기 출력 단(OUTx)에 커플링되는
    LC-디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 단에는 PMOS 및 두 개의 NMOS 트랜지스터가 제공되고,
    상기 PMOS 트랜지스터(MP1)는 서플라이 라인 VH와 상기 출력 단의 상기 출력(OUTx) 사이에 배열되며,
    상기 제 1 NMOS 트랜지스터 MN1은 상기 서플라이 라인(VL)과 상기 출력 단의 상기 출력(OUTx) 사이에 배열되고,
    상기 제 2 NMOS 트랜지스터(MN2)는 상기 서플라이 라인(VLclean)과 상기 출력 단의 상기 출력(OUTx) 사이에 배열되는
    LC-디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가의 서플라이 라인(VLclean)은 VL-포텐셜로부터의 별도 트랙 전체에 라우팅되는
    LC-디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서플라이 라인(VL)의 상기 트랙과 상기 서플라이 라인(VLclean)의 상기 트랙은 동일한 서플라이 레벨로 커플링되는
    LC-디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서플라이 라인(VL)의 상기 트랙과 상기 서플라이 라인(VLclean)의 상기 트랙은 서플라이 회로의 출력에 대한 트랙 임피던스가 낮은 위치에서 서로 접속되는
    LC-디스플레이.
  6. LC-디스플레이 구동 방법에 있어서,
    상기 디스플레이는 n개의 게이트 드라이버(GDn)와 적어도 하나의 소스 드라이버(SD)를 구비하며,
    도트들이 x개의 행(Rx) 및 y개의 열(Cy)로 배열되고,
    상기 게이트 드라이버(GDn)가 상기 디스플레이의 게이트 라인(GLy)을 구동하기 위한 여러 개의 출력 단(OUTx)을 구비하며,
    상기 선택된 게이트 라인(GLy)의 커패시턴스(Cst)가 이전 게이트 라인(GLy-1)에 접속되고,
    행(GLy+1)이 활성화될 때 행(GLy)에 대한 상기 출력 단의 부가적인 서플라이 라인(VLclean)이 활성화되는 것을 특징으로 하는
    LC-디스플레이 구동 방법.
  7. LC-디스플레이 구동 방법에 있어서,
    상기 디스플레이는 n개의 게이트 드라이버(GDn)와 소스 드라이버(SD)를 구비하며,
    도트들이 x개의 행(Rx) 및 y개의 열(Cy)로 배열되고,
    상기 게이트 드라이버(GDn)가 상기 디스플레이의 게이트 라인(GLy)을 구동하기 위한 여러 개의 출력 단(OUTx)을 구비하며,
    상기 선택된 게이트 라인(GLy)의 커패시턴스(Cst)가 다음 게이트 라인(GLy+1)에 접속되고,
    행(GLy+1)이 활성화될 때 행(GLy)에 대한 상기 출력 단의 부가적인 서플라이 라인(VLclean)이 활성화되는 것을 특징으로 하는
    LC-디스플레이 구동 방법.
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