KR20090113080A - Gate drive circuit for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치의 구동기술에 관한 것으로, 특히 게이트 구동부의 동작속도를 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시장치의 게이트 구동 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 평판표시 장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 강조되고 있으며, 향후 보다 향상된 경쟁력을 확보하기 위해 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등이 요구되고 있다. 평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있어 티브이 수신기와 각종 휴대단말의 표시장치에 널리 적용되고 있다. Recently, with the development of information technology (IT), the importance of the flat panel display device as a visual information transmission medium has been further emphasized, and low power consumption, thinning, light weight, and high quality are required to secure an improved competitiveness in the future. Liquid crystal display (LCD), which is a representative display device of flat panel display devices, displays images by using optical anisotropy of liquid crystals, and has advantages such as thin, small size, low power consumption, and high quality. It is widely applied to display devices of portable terminals.
이와 같은 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정화소들에 화상정보를 개별적으로 공급하여, 그 액정화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 따라서, 액정 표시장치는 화상을 구현하는 최소 단위인 액정화소들이 액티브 매트릭스 형태로 배열되는 액정 패널과, 상 기 액정 패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다. 그리고, 상기 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 액정표시장치에 광을 공급하는 백라이트 유닛이 구비된다. 상기 구동부는 타이밍 콘트롤러를 비롯하여 데이터 구동부와 게이트 구동부를 구비한다. Such a liquid crystal display device is a display device in which image information is individually supplied to liquid crystal pixels arranged in a matrix, and the light transmittance of the liquid crystal pixels is adjusted to display a desired image. Accordingly, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal pixels, which are the smallest unit for implementing an image, are arranged in an active matrix form, and a driving unit for driving the liquid crystal panel. Since the LCD does not emit light by itself, a backlight unit is provided to supply light to the LCD. The driver includes a timing controller and a data driver and a gate driver.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 구동 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(12) 및 데이터 구동부(13)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC) 및 데이터 제어신호(DDC)를 출력함과 아울러, 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(11)와; 상기 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 액정 패널(14)의 각 게이트라인(GL0∼GLn)에 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부(12)와; 상기 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 상기 액정 패널(14)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부(13)와; 상기 게이트신호와 화소신호에 의해 구동되는 액정셀들을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 액정패널(14)로 구성된 것으로, 이의 작용을 첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a driving block diagram of a liquid crystal display according to the related art, and as shown therein, a gate control signal GDC and a data control signal DDC for controlling the driving of the
타이밍 콘트롤러(11)는 시스템으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호(Hsync/Vsync)와 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 구동부(12)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(13)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 이와 함께, 상기 타이밍 콘트롤러(11)는 상기 시스템으로부터 입력되는 디지털의 화소 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 상기 데이터 구동부(13)에 공급한다.The
상기 게이트 제어신호(GDC)로서 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 시프트 클럭신호(GSC), 게이트 아웃 인에이블신호(GOE) 등이 있고, 데이터 제어신호(DDC)로서 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 시프트 클럭신호(SSC), 소스 아웃 인에이블신호(SOE), 극성신호(POL) 등이 있다. The gate control signal GDC includes a gate start pulse GSP, a gate shift clock signal GSC, a gate out enable signal GOE, and the like. The data control signal DDC includes a source start pulse SSP and a source. The shift clock signal SSC, the source out enable signal SOE, the polarity signal POL, and the like.
게이트 구동부(12)는 상기 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트신호를 게이트라인(GL1∼GLn)에 순차적으로 공급하고, 이에 의해 수평라인 상의 해당 박막트랜지스터(TFT)들이 턴온된다. 이에 따라, 데이터라인(DL1∼DLm)을 통해 공급되는 화소신호들이 상기 박막트랜지스터(TFT)들을 통해 각각의 스토리지 캐패시터(CST)에 저장된다.The
이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 게이트 구동부(12)는 상기 게이트 스타트 펄스(GSP)를 게이트 시프트 클럭(GSC)에 따라 시프트시켜 시프트 펄스를 발생한다. 그리고, 게이트 구동부(12)는 상기 시프트 클럭에 응답하여 수평기간마다 해당 게이트라인(GL)에 게이트 온,오프구간(신호)으로 이루어진 게이트신호를 공급하게 된다. 이 경우 상기 게이트 구동부(12)는 상기 게이트 아웃 인에이블신호(GOE)에 응답하여 인에이블 기간에서만 게이트 온 신호를 공급하고, 그 외의 기간에서는 게이트 오프 신호(게이트 로우 신호)를 공급하게 된다.In more detail, the
데이터 구동부(13)는 상기 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)로 변환하고, 이렇게 변환된 화소신호를 액정패 널(14)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다. The
액정패널(14)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀(CLC)들과, 데이터라인(DL1∼DLm)과 게이트라인(GL1∼GLn)의 교차부마다 형성되어 상기 각 액정셀(CLC)들 각각에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 게이트신호가 공급되는 경우 턴온되어 상기 데이터라인(DL)을 통해 공급되는 화소신호를 액정셀(CLC)에 공급한다. 그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인(GL)을 통해 게이트 오프 신호가 공급될 때 턴오프되어 액정셀(CLC)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.The
상기 액정셀(CLC)은 액정을 사이에 두고 공통전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고, 상기 액정셀(CLC)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(CST)를 더 구비한다. 상기 스토리지 캐패시터(CST)는 화소 전극과 이전단 게이트라인의 사이에 형성된다. 이러한 액정셀(CLC)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변되고, 이에 따라 광투과율이 조절되어 계조가 구현된다.The liquid crystal cell C LC includes a pixel electrode connected to a common electrode and a thin film transistor TFT with a liquid crystal interposed therebetween. The liquid crystal cell C LC further includes a storage capacitor C ST so that the charged pixel signal is stably maintained until the next pixel signal is charged. The storage capacitor C ST is formed between the pixel electrode and the previous gate line. In the liquid crystal cell C LC , an arrangement state of liquid crystals having dielectric anisotropy varies according to pixel signals charged through the thin film transistor TFT, and light transmittance is adjusted accordingly to implement gradation.
상기 게이트 구동부(12)는 도 2에서와 같이 시프트레지스터 방식으로 구동하는 일련의 게이트 구동기(GD11∼GD1n)를 구비하고, 상기 타이밍 콘트롤러(11)로부터 공급되는 클럭신호(CLK1∼CLK4)에 동기하여 도 3과 같은 타이밍으로 게이트신 호(VGOUT[1]∼VGOUT[N])를 출력한다. 이렇게 출력되는 게이트신호(VGOUT[1]∼VGOUT[N])에 의하여 상기 액정패널(14)상의 게이트라인(GL1∼GLn)이 구동된다. 이와 같은 게이트신호(VGOUT[1]∼VGOUT[N]) 발생 동작은 프레임 단위로 반복된다. The
도 4는 상기 게이트 구동기(GD11∼GD1n)의 상세 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 세트신호와 리세트신호에 따라 두 출력단자(Q),(QB)에 상반된 로직의 신호를 출력하는 RS 플립플롭(FF1)과; 클럭신호(CLK)의 단자와 접지단자 사이에 직렬로 접속되고 게이트가 상기 RS 플립플롭(FF1)의 출력단자(Q), 반전출력단자(QB)에 각기 접속되어 드레인, 소스 공통접속점에서 게이트신호(G[N])를 발생하는 충전용 트랜지스터(TPU) 및 방전용 트랜지스터(TPD)로 구성된 것으로, 이의 작용을 도 5의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the gate drivers GD11 to GD1n. As illustrated therein, an RS flip-flop outputs a signal of logic opposite to two output terminals Q and QB according to a set signal and a reset signal. (FF1); It is connected in series between the terminal of the clock signal CLK and the ground terminal, and the gate is connected to the output terminal Q and the inverted output terminal QB of the RS flip-flop FF1, respectively. It consists of a charging transistor (T PU ) and a discharge transistor (T PD ) for generating (G [N]). The operation thereof will be described with reference to the timing diagram of FIG. 5.
t1 구간에서 RS 플립플롭(FF21)의 세트단자(S)에 이전단의 게이트신호(G[N-1])가 '하이'로 입력되어 이의 출력단자(Q)에 중간 레벨의 전압(VM)이 출력되고, 이에 의해 버퍼 역할을 하는 큰 사이즈의 충전용 트랜지스터(TPU)가 턴온 상태로 된다. 상기 중간 레벨의 전압(VM)은 공급전압에서 입력단 트랜지스터의 문턱전압을 감산한 전압(VDD-VTH)이다. 이때, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 리세트단자(R)에 다음단의 게이트신호(G[N+1])가 '로우'로 입력되어 반전출력단자(QB)에 '로우' 신호가 출력되고, 이에 의해 작은 사이즈의 방전용 트랜지스터(TPD)가 턴오프 상태로 된다. In the t1 section, the gate signal G [N-1] of the previous stage is input 'high' to the set terminal S of the RS flip-flop FF21, and the voltage VM of the intermediate level is applied to the output terminal Q thereof. Is output, whereby the large-sized charging transistor T PU serving as a buffer is turned on. The intermediate level voltage VM is a voltage V DD -V TH obtained by subtracting the threshold voltage of the input transistor from the supply voltage. At this time, the next gate signal G [N + 1] is input to the reset terminal R of the RS flip-flop FF1 as 'low' to output a 'low' signal to the inverting output terminal QB. As a result, the small size discharge transistor T PD is turned off.
이후, t2 구간에서 클럭신호(CLK=CLK[1])가 '하이'로 입력된다. 이에 따라, 상 기 충전용 트랜지스터(TPU)의 게이트와 드레인 사이의 기생캐패시턴스(Cgd)의 커플링 현상으로 인하여 출력단자(Q)의 전압이 상기 중간 레벨의 전압(VM)과 클럭신호(CLK)의 전압(VGH)이 더해진 보다 높은 레벨의 전압(VH)으로 부트스트래핑(bootstrapping)된다. 따라서, 상기 t2 구간에서 해당 게이트 구동기의 게이트신호(G[N])가 상기 클럭신호(CLK)의 전압 레벨(VGH)로 출력된다. 이렇게 출력되는 상기 게이트신호(G[N])는 상기 액정패널(94)의 해당 게이트라인에 공급된다.Thereafter, the clock signal CLK = CLK [1] is input as 'high' in the period t2. Accordingly, due to the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C gd between the gate and the drain of the charging transistor T PU , the voltage of the output terminal Q is reduced to the voltage VM and the clock signal of the intermediate level. The voltage VGH of CLK is added to bootstrapping to a higher level voltage VH. Accordingly, the gate signal G [N] of the gate driver is output at the voltage level VGH of the clock signal CLK in the t2 period. The gate signal G [N] thus output is supplied to the corresponding gate line of the liquid crystal panel 94.
이후, t3 구간에서 상기 클럭신호(CLK=CLK[1])가 '로우' 레벨의 전압(VGL)으로 하강되고, 다음 단의 게이트 구동기에 공급되는 클럭신호(CLK=CLK[2])가 '하이' 레벨의 전압으로 상승된다. 이때, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 세트단자(S)에 이전단의 게이트신호(G[N-1])가 '로우'로 입력된다. 따라서, 상기 충전용 트랜지스터(TPU)가 턴오프된다. Thereafter, the clock signal CLK = CLK [1] is lowered to the 'low' level voltage VGL in a period t3, and the clock signal CLK = CLK [2] supplied to the next gate driver is' The voltage rises to the high level. At this time, the gate signal G [N-1] of the previous stage is input as 'low' to the set terminal S of the RS flip-flop FF1. Thus, the charging transistor T PU is turned off.
이때, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 리세트단자(R)에 다음 단의 게이트신호(G[N+1])가 '하이'로 입력되어 반전출력단자(QB)에 '하이' 신호가 출력되고, 이에 의해 작은 사이즈의 방전용 트랜지스터(TPD)가 턴온 상태로 된다. 이에 따라, 상기 방전용 트랜지스터(TPD)를 통해 상기 게이트신호(G[N])의 방전동작이 이루어져 해당 게이트라인의 전위가 '로우' 레벨로 천이된다. At this time, the gate signal G [N + 1] of the next stage is inputted to the reset terminal R of the RS flip-flop FF1 as 'high' to output a 'high' signal to the inverted output terminal QB. As a result, the small size discharge transistor T PD is turned on. Accordingly, the discharging operation of the gate signal G [N] is performed through the discharging transistor T PD so that the potential of the corresponding gate line transitions to a 'low' level.
그런데, 상기 게이트 구동부(12)를 구성하는 일련의 게이트 구동기(GD11∼GD1n)의 구성요소인 충전용 트랜지스터(TPU) 및 방전용 트랜지스터(TPD)는 a-Si:H TFT로 설계되어 있어 이들의 이동도(Mobility)가 매우 낮다. By the way, the charging transistors T PU and the discharge transistors T PD which are components of the series of gate drivers GD11 to GD1n constituting the
이에 따라, 종래 액정표시장치의 게이트 구동회로의 충전용 트랜지스터 및 방전용 트랜지스터의 채널폭이 각각 1000μm 이상으로 요구되지만, 현실적으로 고해상도 및 대면적의 TFT LCD 구동을 위해 게이트 구동회로의 설치 공간이 극히 제한되어 있어 그 채널폭을 구현하는데 어려움이 있었다. 이로 인하여, 종래의 액정표시장치에서는 라인 타임(Line Time) 내에 게이트라인을 충전하거나 방전할 수 없는 문제점이 있었다.Accordingly, the channel width of the charging transistor and the discharge transistor of the gate driving circuit of the conventional liquid crystal display device is required to be 1000 μm or more, but in reality, the installation space of the gate driving circuit is extremely limited for driving a high resolution and large area TFT LCD. There was a difficulty in implementing the channel width. For this reason, the conventional liquid crystal display device has a problem in that the gate line cannot be charged or discharged in a line time.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 구동부의 구성요소인 충전용 트랜지스터 및 방전용 트랜지스터 모두를 이용하여 방전 기능을 수행하여, 그 충전용 트랜지스터 및 방전용 트랜지스터의 채널폭을 넓히지 않고도 동작속도를 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to perform the discharge function by using both the charging transistor and the discharge transistor as components of the gate driver, thereby improving the operation speed without widening the channel width of the charging transistor and the discharge transistor. It is to make it possible.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일련의 게이트 구동기에서 액정패널의 게이트라인에 게이트신호를 출력한 후 방전용 트랜지스터를 통해 게이트신호를 방전할 때 충전용 트랜지스터를 통해서도 방전동작이 이루어지도록 하여 급속 방전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, so that the discharge operation is performed through the charging transistor when the gate signal is discharged through the discharge transistor after outputting the gate signal to the gate line of the liquid crystal panel in a series of gate drivers. It is characterized in that to enable rapid discharge.
게이트 구동부가 상기 일련의 게이트 구동기를 포함하여 구성되고, 이 게이트 구동부가 패널에 내장되는 것을 특징으로 한다. The gate driver includes the series of gate drivers, and the gate driver is embedded in the panel.
본 발명은 액정표시장치의 게이트 구동부에서 액정패널의 게이트라인에 게이트신호를 출력한 후 방전용 트랜지스터를 통해 게이트신호를 방전할 때 충전용 트랜지스터를 통해서도 방전동작이 이루어지도록 함으로써, 급속 방전이 가능하게 되어 게이트 구동기의 동작 속도가 향상되는 효과가 있다. According to the present invention, when the gate driver of the liquid crystal display device outputs the gate signal to the gate line of the liquid crystal panel and discharges the gate signal through the discharge transistor, the discharge operation is also performed through the charging transistor, thereby enabling rapid discharge. As a result, the operation speed of the gate driver is improved.
이로 인하여, 고속 동작을 필요로 하는 고해상도 대면적의 게이트 구동기 개발에 기여할 수 있는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that can contribute to the development of a high-resolution large area gate driver that requires high-speed operation.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 게이트 구동 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 클럭신호(CLK1∼CLK4)에 동기하여 순차적으로 구동하면서 액정패널의 각 게이트라인에 게이트신호(VGOUT[1]∼VGOUT[N])를 출력하는 일련의 게이트 구동기(GD21∼GD2n)를 구비하되, 방전구간에서 상기 각 게이트 구동기(GD21∼GD2n)의 충전용 트랜지스터 및 방전용 트랜지스터 모두를 통해 게이트신호를 방전하도록 구성한다.FIG. 6 is a gate driving circuit diagram of the liquid crystal display according to the present invention. As shown in FIG. 6, the gate signals VGOUT [1] to FIG. 6 are sequentially driven in synchronization with the clock signals CLK1 to CLK4. And a series of gate drivers GD21 to GD2n for outputting VGOUT [N], and discharging the gate signal through both the charging transistor and the discharge transistor of each of the gate drivers GD21 to GD2n in a discharge section. do.
도 7은 본 발명에 의한 상기 각 게이트 구동기(GD21∼GD2n)의 상세 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 세트신호와 리세트신호에 따라 두 출력단자(Q),(QB)에 상반된 로직의 신호를 출력하는 RS 플립플롭(FF1)과; 상기 RS 플립플롭(FF1)의 반전출력단자(QB)에서 출력되는 신호와 다음 단 게이트신호(G[N+1])를 오아연산하는 오아게이트(OR1)와; 충전구간에서 상기 RS 플립플롭(FF1)의 출력단자(Q)에서 출력되는 신호와 클럭신호에 의해 액정패널의 해당 게이트라인에 게이트신호(G[N])를 출력하고, 방전구간에서도 턴온 상태를 유지하여 그 게이트신호(G[N])를 방전시키는 충전용 트랜지스터(TPUD)와; 방전구간에서 상기 오아게이트(OR1)의 출력신호에 의해 턴온되어 상기 게이트신호(G[N])를 방전시키는 방전용 트랜지스터(TPD)로 구성한다.7 is a detailed circuit diagram of each of the gate drivers GD21 to GD2n according to the present invention. As shown therein, a signal of logic opposite to the two output terminals Q and QB in accordance with the set signal and the reset signal is shown. An RS flip-flop FF1 for outputting; An oar gate OR1 that performs an ord operation on the signal output from the inverted output terminal QB of the RS flip-flop FF1 and the next gate signal G [N + 1]; The gate signal G [N] is output to the corresponding gate line of the liquid crystal panel by the signal and the clock signal output from the output terminal Q of the RS flip-flop FF1 in the charging section, and the turn-on state is maintained even in the discharge section. A charging transistor T PUD for holding and discharging the gate signal G [N]; A discharge transistor T PD is turned on by an output signal of the OR gate OR1 in a discharge section to discharge the gate signal G [N].
이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 8 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 8 to 12 attached to the operation of the present invention configured as described above in detail as follows.
본 발명에서는 도 6에서와 같이, 클럭신호(CLK1∼CLK4)에 동기하여 시프트 레지스터와 같이 구동하면서 액정패널의 각 게이트라인에 게이트신호(VGOUT[1]∼VGOUT[N])를 출력하는 일련의 게이트 구동기(GD21∼GD2n)를 구현함에 있어서, 방전구간에서 상기 각 게이트 구동기(GD21∼GD2n)의 충전용 트랜지스터 및 방전용 트랜지스터 모두를 통해 게이트신호를 방전하여 급속방전이 가능하도록 하였다.In the present invention, as shown in Fig. 6, a series of outputting gate signals VGOUT [1] to VGOUT [N] to each gate line of the liquid crystal panel while driving like a shift register in synchronization with clock signals CLK1 to CLK4. In implementing the gate drivers GD21 to GD2n, the gate signals are discharged through both the charging transistors and the discharge transistors of the gate drivers GD21 to GD2n in the discharge section to enable rapid discharge.
이를 위해 상기 게이트 구동기(GD21∼GD2n)를 도 7에서와 같이 구현한 것으로, 이의 작용을 도 8의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.To this end, the gate drivers GD21 to GD2n are implemented as shown in FIG. 7, and the operation thereof will be described with reference to the timing diagram of FIG. 8.
먼저, t1 구간에서 RS 플립플롭(FF1)의 세트단자(S)에 이전 단의 게이트신호(G[N-1])가 '하이'로 입력되어 이의 출력단자(Q)에 중간 레벨의 전압(VM)이 출력되고, 이에 의해 큰 사이즈의 충전용 트랜지스터(TPUD)가 턴온 상태로 된다. 하지만 아직 클럭신호(CLK=CLK[1])가 '로우'로 입력되고 있어 게이트신호(G[N])가 '로우' 레벨의 전압(VGL)으로 출력된다. 상기 중간 레벨의 전압(VM)은 공급전압에서 입력단 트랜지스터의 문턱전압을 감산한 전압(VDD-VTH)이다.First, the gate signal G [N-1] of the previous stage is input as 'high' to the set terminal S of the RS flip-flop FF1 in the period t1, and the voltage of the intermediate level is applied to the output terminal Q thereof. VM) is output, whereby the large-sized charging transistor T PUD is turned on. However, since the clock signal CLK = CLK [1] is still input as 'low', the gate signal G [N] is output as the voltage VGL having the 'low' level. The intermediate level voltage VM is a voltage V DD -V TH obtained by subtracting the threshold voltage of the input transistor from the supply voltage.
이때, 상기 RS 플립플롭(FF21)의 리세트단자(R)에 리세트신호(RESET)가 '로우'로 입력되어 이의 반전출력단자(QB)에 '로우' 신호가 출력되고, 다음 단의 게이트신호(G[N+1])가 '로우'로 출력되고 있으므로 오아게이트(OR1)의 출력단자(Gd)에 '로우' 신호가 출력되어 작은 사이즈의 방전용 트랜지스터(TD)가 턴오프 상태가 된다. At this time, the reset signal RESET is inputted to the reset terminal R of the RS flip-flop FF21 as 'low', and a 'low' signal is output to the inverted output terminal QB thereof. Since the signal G [N + 1] is output 'low', a 'low' signal is output to the output terminal Gd of the OR gate OR1, so that the small-sized discharge transistor T D is turned off. Becomes
이후, t2 구간에서 상기 클럭신호(CLK)가 '하이'로 입력된다. 이에 따라, 상기 충전용 트랜지스터(TPUD)의 게이트와 드레인 사이의 기생캐패시턴스(Cgd)의 커플링 현상으로 인하여 출력단자(Q)의 전압이 상기 중간 레벨의 전압(VM)과 클럭신호(CLK)의 전압(VGH)이 더해진 보다 높은 레벨의 전압(VH)으로 부트스트래핑(bootstrapping)된다. 따라서, 상기 t2 구간에서 해당 게이트 구동기로부터 게이트신호(G[N])가 상기 클럭신호(CLK)의 전압 레벨(VGH)로 출력된다. Thereafter, the clock signal CLK is input as 'high' in a period t2. Accordingly, due to the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C gd between the gate and the drain of the charging transistor T PUD , the voltage of the output terminal Q is set to the intermediate level voltage VM and the clock signal CLK. ) Is bootstrapping to a higher level voltage (VH) plus a voltage (VGH). Accordingly, the gate signal G [N] is output at the voltage level VGH of the clock signal CLK from the corresponding gate driver in the t2 period.
이후, t3 구간에서 상기 클럭신호(CLK)가 '로우' 레벨의 전압(VGL)으로 하강되고, 상기 기생캐패시턴스(Cgd)의 커플링 현상으로 인하여 상기 충전용 트랜지스터(TPUD)의 게이트에 공급되는 전압이 상기 중간 레벨의 전압(VM)으로 하강되어 그 레벨을 유지하게 된다.Thereafter, the clock signal CLK drops to the 'low' level voltage VGL in a period t3 and is supplied to the gate of the charging transistor T PUD due to the coupling phenomenon of the parasitic capacitance C gd . The voltage to be lowered to the intermediate level voltage VM maintains that level.
따라서, 이때 상기 충전용 트랜지스터(TPUD)가 턴온 상태를 유지하게 되고, 이로 인하여 그 충전용 트랜지스터(TPUD)를 통해 상기 게이트신호(G[N])가 '로우' 레벨의 전압(VGL)으로 방전된다.Therefore, at this time, the charging transistor T PUD is maintained in a turn-on state, so that the gate signal G [N] is 'low' level voltage VGL through the charging transistor T PUD . Discharged.
이와 동시에 클럭신호(CLK[2])가 공급되는 다음 단 게이트 구동기에서 게이트신호(G[N+1])가 '하이'로 출력되고, 이에 의해 상기 오아게이트(OR1)의 출력단자(Gd)에 '하이'가 출력된다. 이에 따라, 상기 방전용 트랜지스터(TPD)도 턴온되므로 이를 통해서도 상기 게이트신호(G[N])의 방전동작이 이루어진다.At the same time, the gate signal G [N + 1] is output as 'high' in the next gate driver to which the clock signal CLK [2] is supplied, thereby outputting the output terminal Gd of the OR gate OR1. 'High' is printed. Accordingly, since the discharge transistor T PD is also turned on, the discharge operation of the gate signal G [N] is performed through this.
이와 같이 방전구간(t3)에서 충전용 트랜지스터(TPUD)와 방전용 트랜지스터(TPD) 를 통해 동시에 상기 게이트신호(G[N])의 방전동작이 이루어지므로 통상의 경우와 같이 하나의 방전용 트랜지스터(TPD)를 통해 방전동작이 이루어지는 것에 비하여 방전동작이 신속하게 진행되어 상기 게이트신호(G[N])의 하강시간(Falling Time)이 그만큼 단축된다.As described above, since the discharging operation of the gate signal G [N] is simultaneously performed through the charging transistor T PUD and the discharging transistor T PD in the discharge period t3, one discharge is performed as in the usual case. Compared to the discharge operation performed through the transistor T PD , the discharge operation proceeds quickly, and the falling time of the gate signal G [N] is shortened by that amount.
이후, t4 구간에서 상기 RS 플립플롭(FF1)의 리세트단자(R)에 두 번째 단의 게이트 구동기로부터 게이트신호(G[N+2])가 '하이'로 입력된다. 이에 따라, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 출력단자(Q)에 '로우' 신호가 출력되어 상기 충전용 트랜지스터(TPUD)가 턴오프되지만, 반전출력단자(QB)에는 계속해서 '하이' 신호가 출력되므로 이에 의해 상기 오아게이트(OR1)에서 계속 '하이'가 출력된다. 따라서, 상기 방전용 트랜지스터(TPD)가 계속 턴온상태로 유지되어 상기 게이트신호(G[N])의 방전동작이 계속 이루어진다.Thereafter, the gate signal G [N + 2] is input as 'high' from the gate driver of the second stage to the reset terminal R of the RS flip-flop FF1 in a period t4. Accordingly, a 'low' signal is output to the output terminal Q of the RS flip-flop FF1 to turn off the charging transistor T PUD , but the 'high' signal continues to the inverting output terminal QB. Is outputted, whereby 'high' is continuously output from the oragate OR1. Accordingly, the discharge transistor T PD is kept turned on to continue the discharge operation of the gate signal G [N].
한편, 도 9는 상기 도 7의 게이트 구동기의 구현예를 보인 상세 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 트랜지스터(T1-T7)로 구성된 RS 플립플롭(FF1)과; 트랜지스터(T8-T15)로 구성된 오아게이트(OR1)와; 충전용 트랜지스터(TPUD) 및 방전용 트랜지스터(TPD)로 구성된 게이트신호 출력부(71)로 구성하였다.FIG. 9 is a detailed circuit diagram illustrating an embodiment of the gate driver of FIG. 7, and the RS flip-flop FF1 composed of transistors T1-T7 as shown therein; An OR gate OR1 composed of transistors T8-T15; A gate
상기 RS 플립플롭(FF1)에 있어서, 상기 도 7에서 이전 단의 게이트신호(G[N-1])에 해당되는 시작신호(VST)가 '하이'로 입력될 때 트랜지스터(T1)가 턴온되어 출력단자(Q)에 '하이' 신호가 출력된다. 이후, 상기 리세트신호(RESET)가 '하이'로 입 력될 때에는 트랜지스터(T3)가 턴온되어 상기 출력단자(Q)의 신호가 그 트랜지스터(T3)를 통해 접지단자로 뮤팅되므로 그 출력단자(Q)가 '로우' 상태로 된다. 이때, 출력단자(Q)에서 출력되는 '로우' 신호에 의해 트랜지스터(T5)가 턴오프되므로, 다이오드형 트랜지스터(T4)를 통해 트랜지스터(T6)의 게이트에 '하이' 신호가 공급되어 그 트랜지스터(T6)가 턴온된다. 이때, 상기 시작신호(VST)가 '로우'로 입력되어 트랜지스터(T7)가 턴오프된다. 이에 따라, 상기 트랜지스터(T6)를 통해 반전출력단자(QB)에 '하이'신호가 출력된다.In the RS flip-flop FF1, the transistor T1 is turned on when the start signal VST corresponding to the gate signal G [N-1] of the previous stage is input as 'high' in FIG. 7. A high signal is output to the output terminal Q. Subsequently, when the reset signal RESET is input 'high', the transistor T3 is turned on so that the signal of the output terminal Q is muted to the ground terminal through the transistor T3. ) Becomes the 'low' state. At this time, since the transistor T5 is turned off by the 'low' signal output from the output terminal Q, the 'high' signal is supplied to the gate of the transistor T6 through the diode-type transistor T4 and the transistor ( T6) is turned on. At this time, the start signal VST is input as 'low' and the transistor T7 is turned off. Accordingly, a 'high' signal is output to the inverting output terminal QB through the transistor T6.
상기 오아게이트(OR1)에 있어서, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 반전출력단자(QB)의 출력신호가 '하이'로 입력되어 트랜지스터(T9)가 턴온되거나, 다음 단의 게이트신호(G[N+1])가 '하이'로 입력되어 트랜지스터(T10)가 턴온되면 이에 의해 트랜지스터(T12),(T15)가 턴오프된다. 이때, 다이오드형 트랜지스터(T11)를 통해 트랜지스터(T13)의 게이트에 '하이' 신호가 공급되어 그 트랜지스터(T13)가 턴온된다. 이에 따라, 상기 트랜지스터(T13)를 통해 출력단자(Gd)에 '하이' 신호가 출력된다.In the OR gate OR1, the output signal of the inverted output terminal QB of the RS flip-flop FF1 is input 'high' so that the transistor T9 is turned on or the gate signal G [N of the next stage is turned on. +1]) is input as 'high' and the transistor T10 is turned on, thereby turning off the transistors T12 and T15. At this time, a 'high' signal is supplied to the gate of the transistor T13 through the diode-type transistor T11, and the transistor T13 is turned on. Accordingly, a 'high' signal is output to the output terminal Gd through the transistor T13.
게이트신호 출력부(71)는 상기 도 7에서와 동일하게 동작한다. 즉, 충전모드에서 상기 RS 플립플롭(FF1)의 출력단자(QB)의 신호에 의해 충전용 트랜지스터(TPUD)가 턴온되어 액정패널의 해당 게이트라인에 게이트신호(G[N])를 출력한다. 방전모드에서 상기 오아게이트(OR1)의 출력신호에 의해 방전용 트랜지스터(TPD)가 턴온되어 상기 게이트신호(G[N])가 그 방전용 트랜지스터(TPD)를 통해 방전되는데, 이때 상기 충전용 트랜지스터(TPUD)도 턴온 상태를 유지하여 이를 통해서도 방전 동작이 이루어진다.The gate
한편, 도 10은 상기 도 7의 게이트 구동기의 다른 구현예를 보인 상세 회로도로서, 트랜지스터(T1-T5)로 구성된 RS 플립플롭(FF1)과; 트랜지스터(T6-T10)로 구성된 오아게이트(OR1)와; 충전용 트랜지스터(TPUD) 및 방전용 트랜지스터(TPD)로 구성된 게이트신호 출력부(71)로 구성하였다. 도 10을 상기 도 9와 비교해 볼 때 상기 RS 플립플롭(FF1) 및 오아게이트(OR1)의 구성을 간단하게 구성한 것이 다른 점이고, 전류 소비량이 적은 것이 다른 점이다.FIG. 10 is a detailed circuit diagram illustrating another embodiment of the gate driver of FIG. 7, which includes an RS flip-flop FF1 composed of transistors T1-T5; An oar gate OR1 composed of transistors T6-T10; A gate
상기 RS 플립플롭(FF1)에 있어서, 상기 도 7에서 이전 단의 게이트신호(G[N-1])에 해당되는 시작신호(VST)가 '하이'로 입력될 때, 트랜지스터(T1)가 턴온되어 출력단자(Q)에 '하이' 신호가 출력된다. 이후, 상기 리세트신호(RESET)가 '하이'로 입력될 때에는 트랜지스터(T3)가 턴온되어 상기 출력단자(Q)의 신호가 그 트랜지스터(T3)를 통해 접지단자로 뮤팅되므로 그 출력단자(Q)가 '로우' 상태로 된다. 이때, 출력단자(Q)에서 출력되는 '로우' 신호에 의해 트랜지스터(T5)가 턴오프되므로, 다이오드형 트랜지스터(T4)를 통해 반전출력단자(QB)에 '하이'신호가 출력된다.In the RS flip-flop FF1, when the start signal VST corresponding to the gate signal G [N-1] of the previous stage is input as 'high' in FIG. 7, the transistor T1 is turned on. The high signal is output to the output terminal Q. Subsequently, when the reset signal RESET is input as 'high', the transistor T3 is turned on so that the signal of the output terminal Q is muted to the ground terminal through the transistor T3. ) Becomes the 'low' state. At this time, since the transistor T5 is turned off by the 'low' signal output from the output terminal Q, the 'high' signal is output to the inverting output terminal QB through the diode-type transistor T4.
상기 오아게이트(OR1)에 있어서, 상기 RS 플립플롭(FF1)의 반전출력단자(QB)의 출력신호가 '하이'로 입력되어 트랜지스터(T7)가 턴온되거나, 다음 단의 게이트신호(G[N+1])가 '하이'로 입력되어 트랜지스터(T8)가 턴온되면 이에 의해 트랜지스터(T10)가 턴오프된다. 이때, 다이오드형 트랜지스터(T9)를 통해 출력단자(Gd)에 ' 하이' 신호가 출력된다.In the OR gate OR1, the output signal of the inverted output terminal QB of the RS flip-flop FF1 is input 'high' so that the transistor T7 is turned on or the gate signal G [N of the next stage is turned on. +1]) is input as 'high' and the transistor T8 is turned on, thereby turning off the transistor T10. At this time, a 'high' signal is output to the output terminal Gd through the diode transistor T9.
게이트신호 출력부(71)는 상기 도 7 및 도 9에서와 동일하게 동작한다. The gate
도 11은 상기와 같이 동작하는 게이트 구동기(GD21∼GD2n)의 동작 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로, 각 출력단자(Q node),(QB node),(Gd node)의 전압이 상기 도 8의 타이밍에서와 같이 나타나고 이에 의해 방전구간에서 게이트신호(VGOUT[N])가 신속히 방전되는 것을 알 수 있다. FIG. 11 shows operation simulation results of the gate drivers GD21 to GD2n operating as described above, and the voltages of the respective output terminals Q node, QB node, and Gd node are different from those of the timing shown in FIG. As shown in the figure, it can be seen that the gate signal VGOUT [N] is quickly discharged in the discharge section.
도 12는 상기와 같이 동작하는 게이트 구동기(GD21∼GD2n)의 출력 특성에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로, 종래 게이트 구동기에서 출력되는 게이트신호(G1)를 본 발명에 의한 게이트 구동기에서 출력되는 게이트신호(G2)와 비교해 볼 때 하강시간(Falling time)이 월등히 짧아진 것을 알 수 있다. FIG. 12 shows simulation results of the output characteristics of the gate drivers GD21 to GD2n operating as described above. The gate signal G1 output from the conventional gate driver is output from the gate driver according to the present invention. Compared with G2), the falling time is much shorter.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 구동 블록도.1 is a driving block diagram of a liquid crystal display device according to the prior art.
도 2는 도 1에서 게이트 구동부의 상세 블록도.FIG. 2 is a detailed block diagram of the gate driver of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 2에서 각부의 파형도.3 is a waveform diagram of each part in FIG.
도 4는 도 2에서 게이트 구동기의 회로도.4 is a circuit diagram of the gate driver in FIG.
도 5는 도 4의 각부에서 출력되는 신호의 타이밍도.5 is a timing diagram of signals output from respective parts of FIG. 4.
도 6은 본 발명에 의한 게이트 구동 회로의 블록도.6 is a block diagram of a gate driving circuit according to the present invention;
도 7은 도 6에서 게이트 구동기의 회로도.7 is a circuit diagram of the gate driver in FIG.
도 8은 도 7의 각부에서 출력되는 신호의 파형도.8 is a waveform diagram of a signal output from each part of FIG. 7;
도 9는 도 7의 게이트 구동기의 구현예를 보인 상세 회로도.FIG. 9 is a detailed circuit diagram illustrating an implementation of the gate driver of FIG. 7. FIG.
도 10은 도 7의 게이트 구동기의 다른 구현예를 보인 상세 회로도.FIG. 10 is a detailed circuit diagram illustrating another embodiment of the gate driver of FIG. 7. FIG.
도 11은 본 발명에 의한 게이트 구동회로에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 파형도.11 is a waveform diagram showing a simulation result for a gate driving circuit according to the present invention.
도 12는 본 발명에 게이트 구동기의 출력신호의 비교 파형도.12 is a comparison waveform diagram of an output signal of a gate driver in the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
GD21-GD2n : 게이트 구동기 FF1 : RS 플립플롭GD21-GD2n: Gate Driver FF1: RS Flip-Flop
OR1 : 오아게이트 71 : 게이트신호 출력부OR1: OA gate 71: gate signal output unit
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