KR20060115817A - 액정 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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KR20060115817A
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박창주
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 타이밍 제어부를 간소화하고, 신호 전달과정에서의 신호왜곡을 줄여 화질 향상에 기여할 수 있는 액정 표시장치에 관한 것으로, 기판에 교차되도록 배열된 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 게이트라인에 인가되는 주사신호의 출력을 제어할 게이트-스타트-펄스(GSP)와 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 생성하여 출력하는 타이밍 제어부와, 상기 타이밍 제어부의 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호로부터 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 생성하고, 상기 게이트-스타트-펄스(GSP), 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호 및 게이트-쉬프트-클럭(GSC)에 제어되어 상기 게이트라인에 주사신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성된다.
타이밍제어부(timing controller), 게이트-쉬프트-클럭(GSC), 게이트-스타트-펄스(GSP), 게이트-출력-인에이블(GOE), 펄스폭, 지연

Description

액정 표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
도1은 일반적인 액정 표시장치를 보인 도면.
도2a는 게이트 집적회로의 내부 구성을 나타낸 도면.
도2b는 도2a의 게이트 집적회로에 인가되는 신호들의 펄스를 나타낸 타이밍도.
도3은 본 발명에 따른 액정 표시장치를 나타낸 도면.
도4a는 본 발명에 따른 게이트 집적회로의 내부 구성을 보인 도면.
도4b는 도4a의 구동 파형을 나타낸 타이밍도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
201: 액정패널 202: 박막트랜지스터 어레이기판
204: 컬러필터 기판 208: 데이터TCP
210: 데이터 집적회로 212: 인쇄회로기판(PCB)
214: 게이트TCP 216: 게이트 집적회로
218: 게이트라인 220: 데이터라인
221: 화상표시영역 222: TCP공급라인
224: TCP입력라인 225: TCP출력라인
230: 타이밍 제어부 232: 전원공급부
235: 펄스폭 조절부 237: 지연부
본 발명은 액정 표시장치(liquid crystal display device) 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 타이밍 제어부(timing controller)를 간소화시키고, 화질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관(cathode ray tube: CRT)을 빠르게 대체하며, 수요가 늘어나고 있는 액정 표시장치는 합착된 두 기판 사이에 주입된 액정을 전계에 의해 재배열시켜 광투과율을 조절함으로써, 화상을 표시하는 표시장치이다.
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이(thin film transistor array)기판 및 컬러필터(color filter) 기판이 일정한 셀-갭(cell-gap)으로 합착된 액정패널(liquid crystal display panel)과, 그 액정패널을 구동시키는 구동부와, 상기 액정패널의 배면에 구비되어 수광성 물질인 액정에 광을 공급하는 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판에는 복수의 화소(pixel)가 매트릭스(matrix) 형태로 배열되어 액정의 광투과율에 따라 실제로 화상을 시각적으로 구현하게 된다. 상기 화소에는 개별적으로 화소전극이 구비되는데, 상기 컬러필터 기판에 형성되는 공통전극과 함께 액정층에 전계를 인가한다.
상기 구동부는 크게 게이트 구동부와 데이터 구동부, 타이밍 제어부(timing controller)와 전원공급부(DC/DC converter)로 구분할 수 있다. 상기 타이밍 제어부는 액정 표시장치 내에서 사용되는 각종 제어신호를 생성하여 각 장치로 적절하게 배분하는 기능을 수행하며, 전원공급부는 외부의 전원을 인가받아 액정 표시장치에서 사용될 복수의 구동전압을 생성한다. 상기 게이트 구동부는 타이밍 제어부에서 인가받은 제어신호에 의해 액정패널에 순차적으로 주사신호를 출력하고, 상기 데이터 구동부는 상기 주사신호가 출력되는 구간에 맞춰 액정패널에 화상신호를 출력한다. 상기 화소의 화소전극에는 화상정보에 따른 전압이 인가되어 각 화소에 표시되는 화상의 계조가 결정된다.
상기와 같은 액정 표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 일반적인 액정 표시장치를 보인 도면이다.
도1을 참조하면, 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판(2)과 컬러필터 기판(4)이 합착된 액정패널(1)과, 데이터 집적회로(data integrated circuit, 10)가 개별적으로 실장되고, 상기 액정패널(1)과 인쇄회로기판(12)을 전기적으로 접속시키는 복수의 데이터TCP(tape carrier package, 8)와, 게이트 집적회로(gate integrated circuit, 16)가 개별적으로 실장되고, 상기 액정패널(1)에 전기적으로 접속되는 복수의 게이트TCP(14)와, 화상정보와 제어신호를 상기 데이터 집적회로(10)에 공급하고, 제어신호를 상기 액정패널(1) 상에 형성된 라인-온-글래스 배선(26)을 통해 상기 게이트 집적회로(16)에 공급하는 타이밍제어부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판은 횡방향으로 배열된 복수의 게이트라인(20)과, 종방향으로 배열되어 상기 게이트라인(20)과 수직으로 교차하는 복수의 데이터라인(18)과, 상기 게이트라인(20)과 데이터라인(18)의 교차에 의해 구획된 영역에 정의되는 복수의 화소와, 각 화소에 개별적으로 구비된 화소전극으로 구성된다. 상기 화소는 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 행렬형태로 배열된다. 상기 액정패널(1)에는 화소가 배열된 영역에 대응하여 실제적으로 화상을 구현하는 화상표시영역(21)이 구비된다.
상기 컬러필터 기판은 각 화소에 대응하는 위치에 형성된 적색, 녹색 및 청색의 컬러필터와, 상기 컬러필터를 통과하는 빛의 간섭을 방지하기 위해 컬러필터 외곽을 그물형태로 감싸고 있는 블랙 매트릭스(black matrix)와, 상기 컬러필터 기판 전면에 형성된 공통전극으로 구성된다.
상기와 같이 서로 대향하여 합착되는 박막트랜지스터 어레이기판(2)과 컬러필터 기판(4) 중 박막트랜지스터 어레이기판(2)의 면적이 컬러필터 기판(4)의 면적보다 일반적으로 크기 때문에 합착시 박막트랜지스터 어레이기판(2)의 가장자리 영역이 노출되는데, 이 영역에 상기 게이트TCP(14)와 데이터TCP(8)가 부착된다.
상기 게이트TCP(14)와 데이터TCP(8) 중 데이터TCP(8)는 타이밍 제어부와 전원공급부를 실장한 인쇄회로기판(12)과 액정패널을 전기적으로 연결한다. 상기 데이터TCP(8)에는 개별적으로 데이터 집적회로(10)가 실장되며, 상기 데이터 집적회로(10)에 전기신호를 전달하는 TCP입력라인(24)과, 상기 데이터 집적회로(10)에서 처리된 전기신호를 액정패널로 전달하는 TCP출력라인(25)이 함께 형성된다.
상기 인쇄회로기판(12)에 구비되는 타이밍 제어부(미도시)는 외부의 데이터를 가공하여 각종 제어신호를 생성하며, 그 제어신호를 상기 데이터 집적회로(10) 및 게이트 집적회로(16)에 공급한다.
상기 제어신호에는 상기 데이터 집적회로(10)로 공급되는 소스-샘플링-클럭(source sampling clock: SSC), 소스-출력-인에이블(source output enable: SOE)신호 및 소스-스타트-펄스(source start pulse: SSP) 등의 소스 신호와, 상기 게이트 집적회로(16)로 공급되는 게이트-쉬프트-클럭(gate shift clock:GSC), 게이트-출력-인에이블(gate output enable:GOE) 신호 및 게이트-스타트-펄스(gate start pulse: GSP) 등의 게이트 신호가 있다.
상기 타이밍 제어부와 함께 액정 표시장치에서 중요한 구동부인 전원공급부는 외부로부터 직류전원을 공급받아 복수의 직류 구동전압을 생성한다. 상기 게이트 집적회로(16)에 공급되는 게이트 고전압(Vgh)과 게이트 저전압(Vgl)도 상기 전원공급부에서 생성된다.
한편, 상기 게이트 집적회로(16)는 상기 게이트TCP(14)에 개별적으로 실장되며, 상기 박막트랜지스터 어레이기판(2)의 가장자리 영역을 따라 형성된 복수의 라인-온-글래스(line-on-glass) 배선(26)을 통해 상기 게이트-쉬프트-클럭, 게이트-출력-인에이블 신호 및 게이트-스타트-펄스와 같은 제어신호와, 게이트 고전압(Vgh) 및 게이트 저전압(Vgl)과 같은 구동전압을 공급받는다.
상기 게이트 집적회로(16)는 상기 게이트-쉬프트-클럭, 게이트-출력-인에이 블 신호 및 게이트-스타트-펄스에 의해 제어되어 상기 게이트 라인(18)에 주사신호를 출력한다.
도2a는 게이트 집적회로의 내부 구성을 나타낸 도면이고, 도2b는 도2a의 게이트 집적회로에 인가되는 신호들의 펄스를 나타낸 타이밍도이다.
도면을 참조하면, 게이트 집적회로는 구동시기를 알리는 게이트-스타트-펄스(GSP)를 입력받고, 게이트-쉬프트-클럭(GSC)에 대응하여 신호를 출력하는 복수의 플립플롭(flip-flop, 152)과, 상기 플립플롭(152)의 신호를 입력받고, 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 반전시켜 입력받아 그 두 신호를 논리 조합하여 주사신호(Vout1∼Vout4)를 출력하는 복수의 앤드-게이트(AND-gate, 154)를 포함하여 구성된다.
상기 플립플롭(152)은 서로 캐스케이드(cascade) 형태로 연결되며, 각 플립플롭(152)은 개별적으로 앤드-게이트(154)와 연결된다. 각 플립플롭(152)의 출력단은 다음 단 플립플롭(152)의 입력단과 연결되므로, 각 플립플롭(152)에서 출력된 신호는 다음 단 플립플롭(152)의 입력신호가 되어 해당 플립플롭(152)을 구동시킨다. 그런데, 첫번째 플립플롭(152)은 이전 단 플립플롭(152)이 존재하지 않으므로, 입력신호로서 게이트-스타트-펄스(GSP)가 인가된다. 즉, 상기 게이트-스타트-펄스(GSP)는 플립플롭(152)의 최초 구동시기를 결정하게 된다.
상기와 같이, 첫번째 플립플롭(152)에 인가된 게이트-스타트-펄스(GSP)는 고전위 레벨을 일정시간 유지하는 동안 첫번째 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 상기 앤드-게이트(154)에 인가되고, 게이트-쉬프트-클럭(GSC)은 상기 첫번째 플립플 롭(152)에 인가된다. 상기 첫번째 플립플롭(152)은 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)에 동기되어 신호를 출력한다. 이 신호는 상기 앤드-게이트(154)에 인가됨과 동시에 두번째 플립플롭(152)에도 인가된다.
상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 인버터(156)에 의해 반전되어 상기 앤드-게이트(156)에 입력된다. 이때, 상기 앤드-게이트(154)에는 이미 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호가 인가된 상태로서 상기 반전된 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호와 앤드-조합되어 출력된다. 즉, 상기 앤드-게이트(154)는 상기 플립플롭(154)의 신호가 입력되는 구간에 대응하여 주사신호(Vout1∼Vout4)를 출력한다.
그런데, 매 주기에서 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 고전위 레벨에서 저전위 레벨로 천이하면서 파형이 늘어지는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 경우 저전위 레벨로의 천이가 지연되면서 다음 주기에 발생하는 게이트-쉬프트-클럭(GSC)의 파형과 일부 중첩되면서 간섭을 일으킬 수 있다. 이와 같은 신호간섭은 주사신호(Vout1∼Vout4) 간의 간섭을 가져올 수 있기 때문에 액정 표시장치의 화질을 저하시키는 요인이 된다.
따라서, 상기 주사신호(Vout1∼Vout4) 간의 간섭을 방지하기 위하여 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)의 상승 엣지시점을 포함한 일부 구간과 중첩시켜 상기 앤드 게이트(154)의 앤드 조합에 의해 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호의 양 엣지구간을 제거한다. 따라서, 각 주사신호(Vout1∼Vout4)는 일정한 시간 간격으로 출력된다.
전술한 바와 같이, 상기 게이트 집적회로에는 복수의 앤드-게이트(154)와 플 립플롭(152)이 구비되며, 이 플립플롭(152) 및 앤드-게이트(154)는 상기 박막트랜지스터 어레이기판에 형성된 라인-온-글래스 배선을 통해 제어신호(GSC,GSP,GOE)를 인가받는다. 도면에 도시되진 않았지만, 상기 게이트 집적회로에는 주사신호의 기준 전압레벨이 되는 게이트 고전압과 게이트 저전압도 인가되므로, 상기 박막트랜지스터 어레이기판에는 최소한 5개의 라인-온-글래스 배선이 형성되어야 한다. 이러한 라인-온-글래스 배선(26)은 서로간의 신호 간섭이나 단락(short)를 방지하기 위해 일정한 이격을 갖도록 형성되며, 라인저항에 의한 신호왜곡을 최대한 방지하기 위해 라인의 폭을 최대한 확보하도록 형성되어야 한다. 그러나, 한정된 패드영역에서 라인의 폭을 늘리는데에는 한계가 있기 때문에 라인 저항에 의한 신호왜곡이 발생하게 된다. 또한, 최근, 액정 표시장치를 더 얇고 가볍게 제작하는 추세이므로, 라인-온-글래스 배선을 형성할 수 있는 액정패널의 패드영역은 더욱 좁아지게 되었다.
따라서, 좁은 영역 내에 형성된 라인-온-글래스 배선(26) 간에 신호 간섭이나 라인 저항에 의한 신호 왜곡에 따라 게이트 집적회로에서 출력되는 주사신호도 왜곡될 수 있으며, 액정 표시장치의 화질을 저하시킬 수도 있다.
그리고, 타이밍 제어부에서 생성되어 게이트 집적회로까지 전달되는 게이트-스타트-펄스(GSP), 게이트-쉬프트-클럭(GSC) 및 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 라인-온-글래스 배선의 재질이나 라인의 폭 등에 의해 영향을 받게되어 신호왜곡이 발생될 수 있다. 이러한 신호왜곡은 액정 표시장치의 화질을 저하시키는 요인이 된다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 창안되었으며, 본 발명의 목적은 타이밍 제어부에서 생성하여 게이트 집적회로에 제공하던 신호들 중 일부를 게이트 집적회로에서 생성함으로써, 신호 전달을 위한 라인-온-글래스 배선의 수를 줄여 다른 라인-온-글래스 배선의 간격과 폭을 충분히 확보할 수 있게되어 액정 표시장치의 화질 저하를 줄일 수 있는 액정 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시장치는 기판에 종횡으로 배열되어 수직교차된 복수의 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 기판과 전기적으로 연결되며, 제 1,2제어신호를 생성하는 타이밍 제어부와, 상기 기판에 형성되고, 상기 타이밍 제어부와 전기적으로 연결된 제 1,2배선과, 상기 제 1,2배선을 통해 전달되는 제 1,2제어신호 중 어느 하나를 이용하여 제 3제어신호를 생성하며, 상기 제 1,2,3제어신호에 의해 제어되어 상기 게이트라인에 순차적으로 주사신호를 출력하는 구동부로 구성된다.
그리고, 액정 표시장치의 구동방법은 상기 게이트 구동부를 제어할 제 1제어신호 및 제 2제어신호를 생성하여 출력하는 단계와, 상기 제 1제어신호 및 제 2제어신호를 상기 게이트 구동부에 제공하는 단계와, 상기 게이트 구동부에서 상기 제 2제어신호를 변형시키는 단계와, 상기 변형된 제 2제어신호의 출력 시점을 조절하여 제 3제어신호로 출력하는 단계와, 상기 제 1,2 내지 3제어신호로 상기 게이트 구동부를 제어하여 상기 게이트라인에 순차적으로 주사신호를 출력하는 단계를 포 함하여 이루어진다.
본 발명의 특징은 액정 표시장치에서 주사신호 출력을 제어하기 위한 제어신호들 중 하나인 게이트-쉬프트-클럭을 종래와 같이 타이밍 제어부가 아니라 게이트 집적회로에서 직접 생성함으로써, 타이밍 제어부에서 게이트-쉬프트-클럭 생성에 관련된 회로부분을 제거하여 타이밍 제어부를 간소화시킬 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 액정 표시장치에 따르면 게이트-쉬프트-클럭을 타이밍 제어부에서 게이트 집적회로까지 전달할 필요가 없어지므로, 타이밍 제어부에서 게이트 집적회로까지 게이트-쉬프트-클럭을 전달하던 라인-온-글래스 배선을 제거하여 다른 라인-온-글래스 배선들의 폭과 이격을 늘릴 공간을 확보하여 전달되는 신호들의 신호왜곡을 최소화할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 특징을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
도3은 본 발명에 따른 액정 표시장치를 나타낸 도면이다.
도3을 참조하면, 박막트랜지스터 어레이기판(202)과 컬러필터 기판(204)이 액정층을 사이에 두고 합착된 액정패널(201)과, 상기 박막트랜지스터 어레이기판(202)에 종횡으로 배열된 복수의 게이트라인(218) 및 데이터라인(220)과, 상기 박막트랜지스터 어레이기판(202)의 가장자리 영역에 전기적으로 연결된 복수의 게이트TCP(214) 및 데이터TCP(208)와, 상기 박막트랜지스터 어레이기판(202) 가장자리 영역에 형성된 제 1 내지 4 라인-온-글래스 배선(L1∼L4)과, 게이트-스타트-펄스 및 게이트-출력-인에이블 신호를 생성하여 상기 데이터TCP(208)와 상기 제 1,2 라 인-온-글래스 배선(L1,L2)을 통해 상기 게이트TCP(214)에 공급하는 타이밍 제어부(230)와, 구동전압을 생성하여 상기 제 3,4 라인-온-글래스 배선(L3,L4)을 통해 상기 게이트TCP(214)에 공급하는 전원공급부(232)와, 상기 게이트TCP(214)에 실장되며, 게이트-출력-인에이블 신호를 가공하여 생성한 게이트-쉬프트-클럭과 상기 게이트-스타트-펄스 및 게이트-출력-인에이블 신호에 의해 제어되어 상기 게이트라인(218)에 순차적으로 주사신호를 출력하는 게이트 집적회로(216)를 포함하여 구성된다.
상기 박막트랜지스터 어레이기판(202)에는 횡방향으로 배열된 게이트라인(218)과 종방향으로 배열된 데이터라인(220)이 수직으로 교차함에 따라 복수의 영역이 구획된다. 이와 같은 복수의 영역에 개별적으로 화소(P10)가 구비된다. 상기 화소(P10)는 액정패널(201)에 매트릭스 형태로 배열되며, 실질적으로 화상을 구현하는 화상표시영역(221)을 구성한다.
상기 박막트랜지스터 어레이기판(202)과 컬러필터 기판(204)의 합착시 상기 컬러필터 기판(204)에 비해 면적이 더 넓은 박막트랜지스터 어레이기판(202)의 가장자리 영역의 일부가 외부에 노출되는데, 이러한 영역을 패드영역이라 하며, 상기 패드영역에는 복수의 게이트TCP(214)와 복수의 데이터TCP(208)가 전기적으로 접속된다.
상기 게이트TCP(214)에는 게이트 집적회로(216)가 개별적으로 실장되고, 상기 데이터TCP(208)에는 데이터 집적회로(210)가 개별적으로 실장된다. 상기 데이터 집적회로(210)는 상기 데이터TCP(208)에 형성된 TCP입력라인(224)을 통해 인쇄회로 기판(212)과 전기적으로 연결되며, TCP출력라인(225)을 통해 액정패널(201)과 전기적으로 연결된다.
상기 데이터TCP(208)를 통해 액정패널(201)과 연결되는 인쇄회로기판(212)에는 타이밍 제어부(230)와 전원공급부(232)가 구비된다. 상기 타이밍 제어부(230)와 전원공급부(232)는 첫번째 데이터TCP(208)에 형성된 TCP공급라인(222)을 통해 상기 액정패널(201)과 전기적으로 연결되는데, 상기 TCP공급라인(222)은 상기 게이트TCP(214)와 라인-온-글래스 배선(L1∼L4)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 타이밍 제어부(230)는 외부데이터를 입력받아 그 외부데이터를 이용하여 액정 표시장치의 게이트 집적회로(216)와 데이터 집적회로(210)를 제어할 복수의 제어신호를 생성한다. 이들 중 게이트-스타트-펄스(GSP) 및 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 상기 게이트 집적회로(216)에 공급한다. 종래에는 상기 타이밍 제어부(230)에서 게이트-스타트-펄스, 게이트-출력-인에이블 신호 및 게이트-쉬프트-클럭을 생성하여 게이트 집적회로(216)에 공급하였으나, 본 발명에서는 타이밍 제어부(230)에서 게이트-스타트-펄스 및 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호 두 개만을 생성하여 게이트 집적회로(216)에 공급하기 때문에 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 생성하는 회로를 제거할 수 있게되어 타이밍 제어부(230)를 간소화시킬 수 있다. 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 생성하는 기능은상기 타이밍 제어부(230)에서 게이트 집적회로(216)로 이전된다.
상기 전원공급부(232)는 직류-직류 변환기(DC/DC converter)라고도 하며, 입력받은 외부 전원을 램프, 게이트 집적회로(216) 및 데이터 집적회로(210) 등에 사 용될 여러 레벨의 구동전압으로 변환하여 각 장치에 공급한다. 상기 전원공급부(232)에서 생성되는 여러 구동전압 중 게이트 집적회로(216)에는 게이트 고전압과 게이트 저전압이 공급된다.
상기 타이밍 제어부(230)에서 생성된 게이트-스타트-펄스 및 게이트-출력-인에이블 신호는 상기 TCP공급라인(222)과 제 1,2라인-온-글래스 배선(L1,L2)을 통해 상기 게이트TCP(214)의 게이트 집적회로(216)에 공급된다.
그리고, 상기 전원공급부(232)에서 생성된 게이트 고전압 및 게이트 저전압은 상기 TCP공급라인(222)과 제 3,4라인-온-글래스 배선(L3,L4)을 통해 상기 게이트TCP(214)의 게이트 집적회로(216)에 공급된다.
상기 TCP공급라인(222)은 첫번째 데이터TCP(208)에 형성되므로, 상기 첫번째 데이터TCP(208)는 다른 데이터TCP(208)보다 약간 넓은 면적을 갖도록 제작되어야 한다.
전술한 바와 같이, 상기 패드영역에는 상기 게이트-스타트-펄스와 게이트-출력-인에이블 신호를 게이트 집적회로(216)에 전달하는 제 1,2라인-온-글래스 배선(L1,L2)과, 상기 게이트 고전압 및 게이트 저전압을 게이트 집적회로(216)에 전달하는 제 3,4라인-온-글래스 배선(L3,L4)이 형성된다. 그런데, 게이트-쉬프트-클럭은 타이밍 제어부(230) 대신 게이트 집적회로(216)에서 생성하게 되므로, 게이트-쉬프트-클럭을 전달할 라인-온-글래스 배선은 형성할 필요가 없게되어 종래에 비해 라인-온-글래스 배선의 수를 하나 줄일 수 있다. 이와 같이, 배선 수를 줄여 그만큼의 패드영역을 확보할 경우 상기 제 1 내지 4 라인-온-글래스 배선(L1∼L4)의 폭 과 상기 제 1 내지 4 라인-온-글래스 배선(L1∼L4)들의 간격을 늘려줄 수 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 4 라인-온-글래스 배선(L1∼L4)을 통해 전달되는 신호의 왜곡을 줄여 액정 표시장치의 화질 저하를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 제 3,4라인-온-글래스 배선(L3,L4)을 통해 게이트 집적회로(216)에 공급된 게이트 고전압과 게이트 저전압은 게이트 집적회로(216)에서 출력되는 주사신호의 기준 전압레벨이 되며, 상기 제 1,2라인-온-글래스 배선(L1,L2)을 통해 게이트 집적회로(216)에 공급된 게이트-스타트-펄스와 게이트-출력-인에이블 신호는 상기 게이트 집적회로(216)가 순차적으로 주사신호를 출력하도록 제어한다. 특히, 상기 게이트-출력-인에이블 신호는 상기 게이트 집적회로(216)의 펄스폭 조절부(235)와 지연부(237)를 통해 게이트-쉬프트-클럭을 추가적으로 생성되는데에도 사용된다. 상기 게이트-출력-인에이블 신호가 게이트-쉬프트-클럭과 동일한 주기를 갖는 신호이기 때문에 상기 타이밍 제어부(230)에서 제공된 게이트-출력-인에이블 신호를 변환시켜 상기 게이트 집적회로(216)에서 직접 게이트-쉬프트-클럭을 생성할 수 있다. 따라서, 상기 타이밍 제어부(230)에서 미리 생성하여 전달할 경우 필요한 라인-온-글래스 배선을 없앨 수 있고, 전달 과정에서 발생하는 신호의 왜곡도 방지할 수 있다.
한편, 도3에서는 집적회로를 액정패널(201)에 전기적으로 접속시키는 방법으로 집적회로를 TCP에 실장하여 액정패널(201)에 접속시키는 탭(tape automated package, TAB)방식의 액정 표시장치가 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서 집적회로를 액정패널(201)에 직접 실장하는 칩-온-글래스(chip-on-glass, COG)방식 등 다양한 액정 표시장치가 본 발명에 적용될 수 있다.
상기 도3에서는 본 발명에 따른 액정 표시장치 전체가 도시되었으나 이하에서 본 발명의 특징 부분인 게이트 집적회로를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 하겠다.
도4a는 본 발명에 따른 게이트 집적회로의 내부 구성을 보인 도면이고, 도4b는 도4a의 구동 파형을 나타낸 타이밍도이다.
도면을 참조하면, 게이트 집적회로는 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 인가받아 펄스폭을 늘리는 펄스폭 조절부(360)와, 상기 펄스폭 조절부(360)로부터 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 전달받아 출력 시점을 조절하여 게이트-쉬프트-클럭(GSC)으로 출력하는 지연부(365)와, 상기 지연부(365)의 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 인가되는 구간에 대응하여 신호를 출력하는 복수의 플립플롭(352)과, 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 반전시켜 입력받고, 상기 플립플롭(352)의 출력신호를 입력받아 그 두 신호를 논리 조합하여 출력하는 복수의 앤드 게이트(AND gate, 354)로 구성된다.
상기 플립플롭(352)은 캐스케이드(cascade) 형태로 연결되어 순차적으로 신호를 전달한다. 예를 들어, N번째 플립플롭(352)의 출력이 N+1번째 플립플롭(352)의 입력신호로 전달되고, 그 N+1번째 플립플롭(352)의 출력이 N+2번째 플립플롭(352)의 입력신호로 전달되는 방식이다. 즉, 플립플롭(352)의 출력이 다음 단 플립플롭(352)의 입력신호가 되어 다음 단 플립플롭(352)의 출력을 발생시키게되어 상기 플립플롭(352)에서는 순차적으로 출력이 발생된다. 이와 같은, 플립플롭(352)의 동작에 의해 게이트 집적회로가 주사신호(Vout11∼Vout14)를 순차적으로 출력하게 된다.
상기 게이트 집적회로의 구동은 첫번째 플립플롭(352)에 게이트-스타트-펄스(GSP)가 인가되면서 시작된다. 상기 게이트-스타트-펄스(GSP)가 첫번째 플립플롭(352)에 인가되어 고전위 레벨을 유지하는 동안 상기 첫번째 플립플롭(352)에 상기한 바와 같이 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 가공하여 생성한 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 인가되면, 상기 첫번째 플립플롭(352)은 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)의 고전위 레벨에 대응하여 신호를 출력한다.
상기 펄스폭 조절부(360)와 지연부(365)에서의 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호의 변환 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도면부호 A는 상기 펄스폭 조절부(360)에 의해 가공된 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 가리키며, 도면부호 B는 상기 지연부(365)를 통해 출력되는 게이트-쉬프트-클럭을 가리킨다.
상기 게이트-스타트-펄스(GSP)가 첫번째 플립플롭(352)에 인가되어 고전위 레벨을 유지하는 구간의 어느 한 시점에 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 게이트 집적회로에 인가된다. 상기 게이트 집적회로에 인가된 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 상기 앤드 게이트(354)와 펄스폭 조절부(360)에 동시에 제공된다. 이때, 상기 앤드 게이트(354)에 제공된 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 인버터(356)에 의해 전위 레벨이 반전되어 입력된다.
상기 펄스폭 조절부(360)는 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호의 파형을 변형 시켜 도4b에 도시된 A신호를 생성한다. 상기 펄스폭 조절부(360)는 입력된 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호의 파형의 상승 엣지를 기준으로 고전위 레벨 구간을 더 늘려준다. 따라서, 상기 펄스폭 조절부(360)에서 출력되는 A신호는 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호보다 더 넓은 펄스폭을 갖게 된다. 상기 A신호의 펄스폭은 통상 사용되는 게이트-쉬프트-클럭(GSC)과 같은 펄스폭으로 조절한 것이다. 이와 같이, 상기 펄스폭 조절부(360)에 의해 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 게이트-쉬프트-클럭(GSC)으로 변환시키기 위한 1단계가 수행된다.
상기 펄스폭 조절부(360)에서 출력된 A신호는 상기 지연부(365)에 전달된다. 상기 펄스폭 조절부(360)는 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호 파형을 변형시키지만 상기 지연부(365)는 A신호의 파형은 그대로 유지하고, 출력 시점만 조절한다. 즉, 상기 지연부(365)에서 출력하는 B신호는 상기 A신호와 동일한 펄스폭을 갖지만 출력 시점이 상기 A신호에 비해 소정 시간 지연된 신호이다.
도시된 바와 같이, 상기 B신호는 상기 A신호의 상승 엣지시점으로부터 일정 시간 쉬프트된 상태이다. 이때, 상기 B신호의 상승 엣지가 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호의 고전위 레벨 구간의 한 시점에 위치하도록 쉬프트되어야 게이트-쉬프트-클럭(GSC)의 기능을 수행할 수 있게 된다. 이와 같이, 상기 지연부(365)에서 소정 시간 지연되어 출력되는 B신호가 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호에서 최종적으로 게이트-쉬프트-클럭(GSC)으로 변환된 신호이며, 이 신호는 상기 플립플롭(352)에 공급된다.
상기 펄스폭 조절부(360)에서 출력되는 A신호와 상기 지연부(365)에서 출력 되는 B신호 및 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호는 펄스폭이나 출력 시점은 일치하지 않지만 모두 동일한 주기를 갖는 신호이다.
한편, 상기 지연부(365)로부터 출력된 B신호, 즉, 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 첫번째 플립플롭(352)에 인가되면, 상기 첫번째 플립플롭(352)은 그 게이트-쉬프트-클럭(GSC)의 고전위 레벨 구간동안 신호를 출력한다. 상기 첫번째 플립플롭(352)에는 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 인가되기 전에 이미 게이트-스타트-펄스(GSP)가 인가된 상태로서, 상기 게이트-쉬프트-클럭(GSC)에 바로 반응하여 신호를 출력한다.
상기 첫번째 플립플롭(352)에서 출력된 신호는 두번째 플립플롭(352)에 입력신호로서 전달됨과 동시에 전기적으로 연결된 앤드 게이트(354)에도 전달된다. 상기 두번째 플립플롭(352)부터는 상기 첫번째 플립플롭(352)에 공급되었던 게이트-스타트-펄스(GSP)는 더 이상 공급되지 않고, 이전 단 플립플롭(352)에서 출력된 신호를 입력신호로 사용한다. 즉, 각 플립플롭(352)은 이전 단 플립플롭(352)에서 출력된 신호를 입력받아 게이트-쉬프트-클럭(GSC)이 인가되면, 출력신호로 내보낸다.
상기 플립플롭(352)에서 출력된 신호는 앤드 게이트(354)에 입력된다. 상기 앤드 게이트(354)의 두 개의 입력단 중 하나에는 이미 인버터(356)에 의해 반전된 게이트-출력-인에이블(GOE_INT) 신호가 입력된 상태이기 때문에 상기 앤드 게이트(354)는 상기 플립플롭(352)의 출력신호와 반전된 게이트-출력-인에이블(GOE_INT) 신호를 앤드 조합하여 주사신호(Vout11∼Vout14)를 출력한다.
상기 앤드 게이트(354)에서 반전된 게이트-출력-인에이블(GOE_INT) 신호의 저전위 레벨 구간은 상기 B신호(GSC)의 양 엣지부분과 앤드 조합됨에 따라 상기 주사신호(Vout11∼Vout14)는 상기 B신호(GSC)의 양 엣지부분이 제거된 파형으로 출력된다. 따라서, 각 주사신호(Vout11∼Vout14)는 상기 반전된 게이트-출력-인에이블(GOE_INT) 신호의 저전위 구간에 대응하는 시간 간격으로 출력되므로, 각 주사신호(Vout11∼Vout14) 간의 신호 간섭을 방지할 수 있다. 즉, 각 주사신호(Vout11∼Vout14) 파형의 늘어짐 현상에 의해 인접한 주사신호(Vout11∼Vout14) 파형을 왜곡시키는 것을 방지한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시장치에서 게이트 집적회로는 타이밍 제어부로부터 게이트-스타트-펄스(GSP)와 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호만 공급받고, 주사신호 출력 제어에 필요한 게이트-쉬프트-클럭(GSC)은 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호로부터 직접 생성하므로, 타이밍 제어부로부터 게이트 집적회로까지 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 전달하기 위한 배선이 불필요해졌다. 이와 같이, 상기 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호로부터 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 생성하는 것이 가능한 것은 두 신호의 주기가 동일하여 각 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호 발생시마다 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 용이하게 생성할 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시장치는 타이밍 제어부의 제어신호 생성 기능의 일부를 게이트 집적회로로 이전함으로써, 타이밍 제어부를 간소화시킬 수 있고, 타이밍 제어부에서 게이트 집적회로까지의 신호 전달경로를 생략할 수 있게되어 전달 과정에서의 신호 왜곡을 방지할 수 있다.
또한, 신호 전달경로의 생략에 따라 배선 수를 줄일 수 있으므로, 그 확보된 공간만큼 다른 배선의 폭과 간격을 늘릴 수 있게되어 라인 저항에 의한 액정 표시장치의 화질 저하를 줄일 수 있다.

Claims (16)

  1. 기판에 종횡으로 배열된 복수의 게이트라인 및 데이터라인;
    상기 게이트라인에 인가될 신호를 제어할 제 1,2제어신호를 출력하는 타이밍 제어부;
    상기 타이밍 제어부의 제 1,2제어신호 중 어느 하나를 이용하여 제 3제어신호를 생성하고, 상기 제 1,2,3제어신호에 제어되어 상기 게이트라인에 주사신호를 출력하는 게이트 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판에는 그 기판 상에 직접 형성되어 상기 타이밍 제어부의 제 1,2제어신호를 상기 게이트 구동부로 전달하는 제 1,2배선이 추가적으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1,2배선은 라인-온-글래스 배선인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1제어신호는 게이트-스타트-펄스(GSP)이고, 제 2제어신호는 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호이며, 제 3제어신호는 게이트-쉬프트-클럭(GSC)인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2제어신호 및 제 3제어신호는 동일한 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 구동부는
    입력받은 제 2제어신호의 파형을 변형시키는 펄스폭 조절부;
    상기 펄스폭 조절부로부터 변형된 제 2제어신호를 전달받아 출력 시점을 조절하여 제 3제어신호로 출력하는 지연부;
    상기 지연부로부터 입력되는 제 3제어신호에 대응하여 신호를 출력하는 플립플롭; 및
    상기 펄스폭 조절부에 입력되는 제 2제어신호를 반전시킨 신호와 상기 플립플롭에서 출력된 신호를 논리조합하여 출력하는 논리게이트(logic gate)로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 논리게이트는 앤드 게이트(AND-gate)인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 펄스폭 조절부는 제 2제어신호의 펄스폭을 늘리는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 지연부는 제 2제어신호보다 시간을 지연시켜 제 3제 어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3제어신호의 출력 시점은 상기 제 2제어신호의 고전위 레벨 구간의 어느 시점에서 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  11. 기판에 교차되도록 배열된 복수의 게이트라인 및 데이터라인;
    상기 게이트라인에 인가되는 주사신호의 출력을 제어할 게이트-스타트-펄스(GSP)와 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호를 생성하여 출력하는 타이밍 제어부;
    상기 타이밍 제어부의 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호로부터 게이트-쉬프트-클럭(GSC)을 생성하고, 상기 게이트-스타트-펄스(GSP), 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호 및 게이트-쉬프트-클럭(GSC)에 제어되어 상기 게이트라인에 주사신호를 출력하는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  12. 기판에 종횡으로 배열된 게이트라인 및 데이터라인과, 상기 게이트라인에 주사신호를 출력하는 게이트 구동부와, 상기 게이트 구동부를 제어하는 타이밍 제어부를 포함하여 구성된 액정 표시장치에 있어서,
    상기 게이트 구동부를 제어할 제 1제어신호 및 제 2제어신호를 생성하여 출력하는 단계;
    상기 제 1제어신호 및 제 2제어신호를 상기 게이트 구동부에 제공하는 단계;
    상기 게이트 구동부에서 상기 제 2제어신호를 변형시키는 단계;
    상기 변형된 제 2제어신호의 출력 시점을 조절하여 제 3제어신호로 출력하는 단계; 및
    상기 제 1,2 내지 3제어신호로 상기 게이트 구동부를 제어하여 상기 게이트라인에 순차적으로 주사신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1제어신호는 게이트-스타트-펄스(GSP)이고, 제 2제어신호는 게이트-출력-인에이블(GOE) 신호이며, 제 3제어신호는 게이트-쉬프트-클럭(GSC)인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2제어신호를 변형시키는 단계에서 상기 제 2제어신호의 펄스폭을 늘리는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 제 3제어신호는 상기 제 2제어신호의 출력 시점보다 지연시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 3제어신호의 출력 시점은 상기 게이트 구동부에 제공된 제 2제어신호의 고전위 레벨 구간 중 어느 한 시점인 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
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