KR20110048685A

KR20110048685A - 액정표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR20110048685A
Application number: KR1020090105364A
Authority: KR
Inventors: 장훈석; 손민식; 서승표
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-05-12
Also published as: KR101652015B1

Abstract

본발명은, 액정패널에 형성되며, 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 게이트로우전압과 제 1 게이트하이전압을 갖는 게이트클럭신호를 출력배선에 출력하는 레벨쉬프터와; 상기 게이트클럭신호의 게이트펄스를 변조하는 변조회로에 있어서, 디스차지구간 동안 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하여 상기 제 1 게이트하이전압에서 제 2 게이트하이전압으로 강하되도록 상기 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하고, 프리차지구간 동안 상기 디스차지 전하로 상기 출력배선을 프리차지하여 상기 게이트로우전압에서 프리차지전압으로 상승되도록 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하는 변조회로를 포함하고, 상기 변조된 게이트펄스는, 상기 게이트배선에 인가되는 스캔펄스로서 사용되는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid crystal display device and method of driving the same}

본발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기발광소자 (OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.

이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.

액정표시장치로서는, 매트릭스형태로 배치된 화소 각각에 스위칭트랜지스터를 형성한 액티브매트릭스 타입(active matrix type)의 액정표시장치가 현재 보편 적으로 사용되고 있다.

이와 같은 액티브매트릭스 타입의 액정표시장치에서는, 게이트배선이 스캔되면, 구형파(square ware) 형태의 스캔펄스가 인가되어 스위칭트랜지스터가 턴온된다. 이에 동기하여, 데이터전압이 데이터배선을 통해 전달되어 해당 화소에 인가된다. 이에 따라, 해당 화소의 화소전극에 데이터전압이 인가되어, 이에 대응되는 빛이 발광된다.

그런데, 게이트배선에 대한 스캔구간이 종료하게 되면, 게이트전압은 게이트하이전압(VGH)에서 게이트로우전압(VGL)으로 곧바로 강하되는데, 이와 같은 스캔펄스의 급격한 게이트전압 강하는 화소전극의 화소전압 강하를 유발하게 된다. 이는, 스위칭트랜지스터의 기생커패시터(parasitic capacitor), 예를 들면, 게이트전극과 드레인전극 사이의 중첩에 따른 기생커패시터 등에 기인한다. 이와 같은 전압강하는,

ΔVp = (Cgd/(Cgd + Clc + Cst))*ΔVg

와 같은 수식으로 표현될 수 있다. 여기서, Cgd는 게이트전극-드레인전극 사이의 기생커패시터이고, Clc는 화소의 액정커패시터이며, Cst는 화소의 스토리지커패시터이고, ΔVg는 게이트전압 강하량이고, ΔVp는 화소전압 강하량에 해당된다.

위와 같은 수식에 따르면, 화소전압 강하량(ΔVp)은, 게이트전압 강하량(ΔVg)에 비례함을 알 수 있다. 따라서, 게이트하이전압에서 게이트로우전압으로 급격히 강하되는 스캔펄스의 폴링에지(falling edge) 부분에서, 화소전압 강하가 급격히 커지게 된다. 이로 인해, 플리커와 같은 화질불량이 야기된다.

이를 개선하기 위해, 게이트하이전압을 이보다 낮은 전압으로 먼저 강하한 후에 게이트로우전압(VGL)으로 전압이 강하되도록, 스캔펄스를 변조하는 방식이 제안되었다.

도 1은 종래의 변조된 스캔펄스를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 게이트전압(Vg)의 구형파 형태의 스캔펄스에서는, 게이트하이전압 즉 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 게이트로우전압(VGL)으로 곧바로 강하됨을 알 수 있다.

한편, 변조된 스캔펄스에서는, 일정시간 동안 게이트하이전압 즉 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 먼저 강하된 후에, 제 2 게이트하이전압(VGH2)에서 게이트로우전압(VGL)으로 강하됨을 알 수 있다.

이에 따라, 변조된 스캔펄스를 사용한 경우의 게이트전압 강하량(ΔVg2)은, 구형파의 스캔펄스를 사용한 경우의 게이트전압 강하량(ΔVg1)에 비해, 감소하게 된다. 따라서, 변조된 스캔펄스를 사용하는 경우에, 플리커와 같은 화질불량을 개선할 수 있게 된다.

위와 같이 변조된 스캔펄스를 얻기 위해, 레벨쉬프터로부터 출력되는 게이트클럭신호의 펄스를 변조하는 과정이 수행되게 된다. 이와 관련하여, 레벨쉬프터(level shifter)로부터 제 1 게이트하이전압(VGH1)과 게이트로우전압(VGL) 교번하는 게이트클럭신호가 생성되며, 이와 같은 게이트클럭신호의 펄스는, 전술한 변조된 스캔펄스의 형태를 갖도록 변조된다. 이를 위해, 게이트클럭신호의 펄스 출력에 있어, 일정시간 동안 레벨쉬프터의 출력단을 접지시키는 디스차지(discharge)가 수행된다. 이에 따라, 전하가 디스차지되어, 제 1 게이트하이전압(VGH1)은 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 강하되게 된다. 이를 통해 게이트클럭신호의 펄스는 변조되며, 이와 같이 변조된 펄스를 스캔펄스로 사용하여 게이트배선에 인가하게 된다.

그런데, 종래에서는, 위와 같이 전하를 디스차지함으로써 게이트클럭신호의 펄스 변조를 수행함에 따라, 디스차지된 전하량(도 1의 빗금친 부분) 만큼의 전력 낭비가 불필요하게 유발된다.

본발명은, 게이트클럭신호의 펄스를 변조함에 있어 전력소모를 개선할 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 과제가 있다.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본발명은, 액정패널에 형성되며, 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 게이트로우전압과 제 1 게이트하이전압을 갖는 게이트클럭신호를 출력배선에 출력하는 레벨쉬프터와; 상기 게이트클럭신호의 게이트펄스를 변조하는 변조회로에 있어서, 디스차지구간 동안 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하여 상기 제 1 게이트하이전압에서 제 2 게이트하이전압으로 강하되도록 상기 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하고, 프리차지구간 동안 상기 디스차지 전하로 상기 출력배선을 프리차지하여 상기 게이 트로우전압에서 프리차지전압으로 상승되도록 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하는 변조회로를 포함하고, 상기 변조된 게이트펄스는, 상기 게이트배선에 인가되는 스캔펄스로서 사용되는 액정표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 변조회로는, 상기 디스차지된 전하를 저장하는 커패시터와; 상기 커패시터와 상기 출력배선 사이에서 서로 병렬연결된 제 1 및 2 트랜지스터를 포함하며, 상기 제 1 트랜지스터는 상기 디스차지구간 동안 턴온되고, 상기 제 2 트랜지스터는 상기 프리차지구간 동안 턴온될 수 있다.

상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭동작을 각각 제어하는 제 1 및 2 스위칭신호를 공급하는 변조제어회로를 더욱 포함할 수 있다.

상기 제 1 트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 사이에 연결되는 제 1 다이오드와, 상기 제 2 트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 사이에 연결되는 제 2 다이오드를 더욱 포함하고, 상기 제 1 다이오드의 순방향은 상기 제 1 트랜지스터의 소스전극에서 드레인전극 방향이며, 상기 제 2 다이오드의 순방향은 상기 제 2 트랜지스터의 드레인전극에서 소스전극 방향일 수 있다.

상기 변조된 게이트펄스를 갖는 게이트클럭신호를 공급받아 상기 스캔펄스를 출력하는 쉬프트레지스터를 포함하는 게이트구동회로를 더욱 포함하고, 상기 게이트구동회로는 상기 액정패널의 어레이기판의 어레이소자 형성시에 형성되며, 상기 어레이소자는, 상기 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 게이트배선 및 데이터배선과 연결되며 상기 화소에 형성된 스위칭트랜지스터를 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본발명은, 레벨쉬프터로부터 게이트로우전압과 제 1 게이트 하이전압을 갖는 게이트클럭신호를 출력배선에 출력하는 단계와; 변조회로를 통해 상기 게이트클럭신호의 게이트펄스를 변조하는 단계에 있어서, 디스차지구간 동안 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하여 상기 제 1 게이트하이전압에서 제 2 게이트하이전압으로 강하되도록 상기 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하고, 프리차지구간 동안 상기 디스차지 전하로 상기 출력배선을 프리차지하여 상기 게이트로우전압에서 프리차지전압으로 상승되도록 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하는 단계를 포함하고, 상기 변조된 게이트펄스는, 액정패널의 게이트배선에 인가되는 스캔펄스로서 사용되는 액정표시장치 구동방법을 제공한다.

여기서, 상기 게이트펄스를 변조하는 단계는, 상기 디스차지구간 동안 상기 변조회로의 제 1 트랜지스터를 턴온하여, 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하는 단계와; 상기 디스차지된 전하를 상기 변조회로의 커패시터에 저장하는 단계와; 상기 프리차지구간 동안 상기 변조회로의 제 2 트랜지스터를 턴온하여, 상기 디스차지된 전하로 상기 출력배선을 프리차지하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭동작을 각각 제어하는 제 1 및 2 스위칭신호를 공급하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

본발명에서는, 게이트펄스를 변조함에 있어, 디스차지된 전하를 재차 프리차지를 위해 재사용하게 된다. 이에 따라, 게이트펄스 변조시에, 불필요하게 전력이 낭비되는 것을 개선할 수 있게 된다. 더욱이, 디스차지된 전하를 재사용하여 프리 차지를 하게 됨으로써, 소비전력을 감소시킬 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 설명한다.

도 2는 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본발명의 실시예에 따른 화소의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(200)과, 구동회로와, 백라이트(500)를 포함한다. 구동회로는, 타이밍제어회로(310)와, 게이트구동회로(320)와, 데이터구동회로(330)와, 감마기준전압발생회로(340)와, 게이트클럭신호공급회로(400)를 포함한다.

액정패널(200)은, 서로 마주하는 두개의 기판, 예를 들면 어레이기판과 대향기판과 이들 두 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

액정패널(200)의 어레이기판에는, 제 1 방향을 따라 연장된 다수의 게이트배선(GL)과, 제 2 방향을 따라 연장된 다수의 데이터배선(DL)이 교차하여, 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 다수의 화소(P)가 정의된다.

도 3을 참조하면, 각 화소(P)에는, 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된 스위칭트랜지스터(TS)가 형성되어 있다. 스위칭트랜지스터(TS)는 화소전극과 연결되어 있다. 한편, 화소전극에 대응하여 공통전극이 형성되며, 이들 화소전극과 공통전극 사이에 전계가 형성되어 액정을 구동하게 된다. 화소전극과 공통전극 그리고 이들 전극 사이에 위치하는 액정은 액정커패시터(Clc)를 구성하게 된다. 한편, 각 화소(P)에는, 스토리지커패시터(Cst)가 더욱 구성되며, 이는 화소전극에 인가된 데이터전압을 다음 프레임까지 저장하는 역할을 하게 된다.

타이밍제어회로(310)는 TV시스템이나 비디오카드와 같은 외부시스템으로부터 제어신호와, 영상데이터(Data)를 입력받게 된다.

타이밍제어회로(310)는 입력된 제어신호를 사용하여, 게이트구동회로(320)를 제어하기 위한 게이트제어신호(GCS)와 데이터구동회로(330)를 제어하기 위한 데이터제어신호(DCS)를 생성한다.

감마기준전압발생부(340)는, 고전위전압과 저전위전압을 분압하여 다수의 감마기준전압(Vgamma)을 생성하고, 이를 데이터구동회로(330)에 공급한다.

게이트구동회로(320)는, 타이밍제어회로(310)로부터 공급되는 게이트제어신호(GCS)에 응답하여, 다수의 게이트배선에 게이트전압을 순차적으로 인가하게 된다. 예를 들면, 매 프레임마다 다수의 게이트배선(GL)을 순차적으로 스캔(scan)하고, 각 스캔구간 동안에는 게이트배선(GL)에 스캔펄스를 출력하게 된다. 이에 따라, 스캔펄스의 게이트하이전압에 의해, 스위칭트랜지스터(T)는 턴온된다. 한편, 다음 프레임의 스캔구간까지는 게이트배선(GL)에 게이트로우전압이 공급된다.

위와 같은 스캔펄스로서, 게이트클럭신호공급회로(400)로부터 전달되는, 게이트클럭신호의 게이트펄스가 사용될 수 있다. 이와 같은 게이트펄스에 대해서는, 이후에 보다 상세하게 설명한다.

데이터구동회로(330)는, 타이밍제어회로(310)로부터 공급되는 데이터제어신호(DCS)에 응답하여, 데이터전압을 다수의 데이터배선(DL)에 공급하게 된다. 즉, 감마기준전압(Vgamma)을 사용하여, 입력된 영상데이터 각각에 대응되는 데이터전압을 생성한다. 이와 같이 생성된 데이터전압은, 게이트배선(GL)의 스캔에 동기하여, 해당 데이터배선(DL)에 출력되어 해당 화소(P)에 인가된다.

백라이트(500)는, 빛을 액정패널(200)에 공급하는 역할을 하게 된다. 백라이트(500)로서, 냉음극관형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL), 발광다이오드(light emitting diode: LED)가 사용될 수 있다.

게이트클럭신호공급회로(400)는, 게이트클럭신호를 생성하여 게이트구동회로(320)에 공급하게 된다. 본발명의 실시예에서는, 게이트클럭공급회로(400)를 통해, 게이트펄스의 파형을 변조하는 과정이 수행되는데, 이에 대해 도 4 내지 6을 더욱 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본발명의 실시예에 따른 게이트클럭신호공급회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본발명의 실시예에 따라 입력클럭신호를 레벨쉬프트하는 과정과 관련된 신호들의 파형을 도시한 도면이고, 도 6은 본발명의 실시예에 따라 게이트펄스를 변조하는 과정과 관련된 신호들의 파형을 도시한 도면이다.

도 4 내지 6을 더욱 참조하면, 게이트클럭신호공급회로(400)는, 레벨쉬프터(410)와, 변조회로(420)와, 변조제어회로(430)를 포함한다.

레벨쉬프터(410)는, 게이트클럭신호공급회로(400)의 입력단(IN)으로부터 입 력된 입력클럭신호(CLK_IN)의 레벨을 쉬프트하여 게이트클럭신호(GCLK)를 출력하게 된다. 예를 들면, 입력클럭신호(CLK_IN)은 로우전압과 하이전압이 교번하는 구형파의 형태를 갖게 된다. 여기서, 입력클럭신호(CLK_IN)은 로우전압으로서 0V를, 하이전압으로서 3.3V의 전압을 가질 수 있다. 물로, 이와 같은 입력클럭신호의 로우전압과 하이전압의 값은 일예로서, 필요에 따라, 그 외의 다른 값을 가질 수 있다.

도 5를 참조하면, 레벨쉬프터(410)는, 입력클럭신호(CLK_IN)의 로우전압을 게이트로우전압(VGL)으로, 그리고 입력클럭신호(CLK_IN)의 하이전압을 게이트하이전압(VGH1)으로, 전압레벨을 쉬프트하게 된다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 레벨쉬프트된 게이트하이전압(VGH1)을, 제 1 게이트하이전압(VGH1)으로 칭한다.

이와 같은 레벨쉬프트 동작을 위해, 레벨쉬프터(410)는, 두개의 전원입력단 각각에서 제 1 게이트하이전압(VGH1)과 게이트로우전압(VGL)을 인가받게 된다.

게이트로우전압(VGL)은, 예를 들면, -5~6V의 전압을 가질 수 있다. 그리고, 제 1 게이트하이전압(VGH1)은, 예를 들면, 27-29V의 전압을 가질 수 있다. 물로, 이와 같은 게이트로우전압(VGL)과 제 1 게이트하이전압(VGH)의 값은 일예로서, 필요에 따라, 그 외의 다른 값을 가질 수 있다.

위와 같이 전압레벨이 쉬프트된 게이트클럭신호는, 입력클럭신호과 마찬가지로 구형파의 형태를 갖게 된다. 즉, 게이트펄스의 전압라이징에지(rising edge) 부분에서는, 게이트로우전압(VGL)에서 제 1 게이트하이전압(VGL)으로 곧바로 상승하는 형태를 갖게 된다. 그리고, 전압폴링에지(falling edge) 부분에서는, 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 게이트로우전압(VGL)으로 곧바로 강하하는 형태를 갖게 된다.

이와 같이 구형파의 형태를 갖는 게이트펄스는, 변조회로(420)를 사용함으로써, 그 파형이 변조된다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 구형파의 게이트펄스에 대해, 전압폴링에지를 종점으로 일정기간 동안 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 강하하고, 전압라이징에지를 종점으로 일정기간 동안 게이트로우전압(VGL)에서 프리차지전압(Vpre)으로 상승하는 파형을 갖도록 변조하게 된다.

여기서, 전압라이징부분의 변조는, 전압폴링부분의 변조를 위해 사용된 전하를 재사용함으로써 수행된다.

이와 같은 게이트펄스 변조를 위해, 변조회로(420)는 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)와, 커패시터(C)를 포함할 수 있다.

제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)는, 커패시터(C)와 레벨쉬프터(410)의 출력단과 연결된 출력배선(LO) 사이에서 서로 병렬연결되어 있다. 이와 같은 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)는 스위치로서 기능하게 된다.

제 1 및 2 트랜지스터(T1)의 드레인전극은 출력배선(LO)에 공통적으로 연결된다. 그리고, 제 1 및 2 트랜지스터(T2)의 소스전극은 커패시터(C)의 제 1 전극에 공통적으로 연결될 수 있다. 한편, 커패시터(C)의 제 2 전극은 전원전압에 연결되는데, 예를 들면 접지될 수 있다.

제 1 트랜지스터(T1)는, 턴온되면 출력배선(LO)을 커패시터(C)에 연결하게 된다. 이로 인해, 출력배선(LO)에 인가된 전하는, 제 1 트랜지스터(T1)를 통해 커 패시터(C)로 디스차지되게 된다. 이처럼, 제 1 트랜지스터(T1)는 전하를 디스차지하는 기능을 하게 된다. 따라서, 제 1 트랜지스터(T1)는, 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하기 위해 사용된다.

이와 관련하여, 게이트펄스가 출력배선(LO)으로 출력되는 경우에, 게이트펄스의 전압폴링에지를 종점으로 한 일정구간(T_dis) 동안 제 1 트랜지스터(T1)를 턴온시킨다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 제 1 트랜지스터(T1)를 턴온시키는 일정구간(T_dis)은, 디스차지구간(T_dis)이라고 칭할 수 있다. 이처럼, 제 1 트랜지스터(T1)를 턴온시키게 되면, 출력배선(LO)의 전하는 디스차지된다. 이에 따라, 디스차지구간(T_dis) 동안, 제 1 게이트하이전압(VGH1)은 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 강하된다.

이처럼, 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 강하된 후에, 게이트펄스의 폴링에지부분에서, 제 2 게이트하이전압(VGH2)에서 게이트로우전압(VGL)으로 강하된다.

전술한 바와 같이, 게이트펄스의 전압폴링에지를 종점으로 한 디스차지구간(T_dis) 동안 제 1 트랜지스터(T1)를 턴온시키게 된다. 이에 따라, 게이트펄스는, 제 1 게이트하이전압(VGH1)에서 제 2 게이트하이전압(VGH2)으로 강하된 후 게이트로우전압(VGL)으로 강하되는 파형을 갖도록 변조될 수 있게 된다.

한편, 위와 같이 게이트펄스의 전압폴링부분이 변조되도록 하는 디스차지된 전하(Q)는 커패시터(C)에 저장된다. 이와 같이 저장된 디스차지된 전하(Q)는, 제 2 트랜지스터(T2)를 통해, 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하도록 하는데 사용된다.

제 2 트랜지스터(T1)는, 턴온되면 출력배선(LO)을 커패시터(C)에 연결하게 된다. 이로 인해, 커패시터(C)에 저장된 전하(Q)는, 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 출력배선(LO)을 프리차지하게 된다. 이처럼, 제 2 트랜지스터(T1)는, 디스차지된 전하(Q)로 출력배선(LO)을 프리차지하는 기능을 하게 된다. 따라서, 제 2 트랜지스터(T2)는, 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하기 위해 사용된다.

이와 관련하여, 다음번 게이트펄스가 출력배선(LO)으로 출력되기 전, 즉 전압라이징에지를 종점으로 한 일정구간(T_pre) 동안 제 2 트랜지스터(T2)를 턴온시킨다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 제 2 트랜지스터(T2)를 턴온시키는 일정구간(T_pre)은, 프리차지구간(T_pre)이라고 칭할 수 있다. 이처럼, 제 2 트랜지스터(T2)를 턴온시키게 되면, 커패시터(C)에 저장된 디스차지된 전하(Q)는 출력배선(LO)에 인가된다. 이에 따라, 프리차지구간(T_pre) 동안, 게이트로우전압(VGL)은, 디스차지된 전하(Q) 만큼의 전압(Vpre) 즉 프리차지전압(Vpre)으로 상승한다.

이처럼, 게이트로우전압(VGL)에서 프리차지전압(Vpre)으로 상승된 후에, 게이트펄스의 라이징에지 부분에서, 프리차지전압(Vpre)에서 제 1 게이트하이전압(VGH1)으로 상승된다.

전술한 바와 같이, 다음번 게이트펄스의 전압라이징에지를 종점으로 한 프리차지구간(T_pre) 동안 제 2 트랜지스터(T2)를 턴온시키게 된다. 이에 따라, 다음번 게이트펄스는, 게이트로우전압(VGL)에서 프리차지전압(Vpre)으로 상승된 후 제 1 게이트하이전압(VGH1)으로 상승되는 파형을 갖도록 변조될 수 있게 된다.

위와 같이, 구형파의 게이트펄스에 대해, 제 1 트랜지스터(T1)를 사용하여, 디스차지구간(T_dis) 동안 전하(Q)를 디스차지함으로써, 전압폴링부분을 변조하게 된다. 그리고, 이와 같이 디스차지된 전하(Q)를 커패시터(C)에 저장한다. 한편, 제 2 트랜지스터(T2)를 사용하여, 프리차기구간(T_pre) 동안 디스차지된 전하(Q)로 프리차지함으로써, 다음번 게이트펄스에 대해 전압라이징부분을 변조하게 된다. 이에 따라, 레벨쉬프터(410)를 통해 출력된 게이트펄스들 각각에 대해, 변조회로(420)의 동작을 통해, 전압라이징부분과 전압폴링부분이 변조되게 된다. 따라서, 게이트클럭신호공급회로(400)는, 이와 같이 변조된 변조게이트펄스를 갖는 게이트클럭신호(GCLK)를 출력단(OUT)에서 출력할 수 있게 된다.

한편, 변조회로(420)은, 제 1 내지 4 다이오드(D1 내지 D4)와, 제 1 및 2 저항(R1, R2)을 더욱 구비할 수 있다.

예를 들면, 제 1 다이오드(D1)는 제 1 트랜지스터(T1)에 병렬연결될 수 있다. 여기서, 제 1 트랜지스터(T1)의 소스전극에서 드레인전극 방향이 순방향이 되도록 제 1 다이오드(D1)가 구성될 수 있다. 제 2 다이오드(D2)는 제 2 트랜지스터(T2)에 병렬연결될 수 있다. 여기서, 제 2 트랜지스터(T2)의 드레인전극에서 소스전극 방향이 순방향이 되도록 제 2 다이오드(D2)가 구성될 수 있다.

그리고, 제 3 다이오드(D3)와 제 1 저항(R1)은 서로 직렬연결되며, 제 1 트랜지스터(T1)과 커패시터(C) 사이에 연결될 수 있다. 제 4 다이오드(D4)와 제 2 저항(R2)은 서로 직렬연결되며, 제 2 트랜지스터(T2)와 커패시터(C) 사이에 연결될 수 있다.

전술한 바와 같은 변조회로(420)의 동작은, 변조제어회로(430)를 통해 제어된다. 변조제어회로(430)는, 제 1 및 2 스위칭신호(SC1, SC2)를 생성한다. 이와 같은 제 1 및 2 스위칭신호(SC1, SC2) 각각은, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)의 게이트전극에 공급된다.

예를 들면, 제 1 스위칭신호(SC1)는, 하이전압과 로우전압이 교번하는 파형을 갖게 된다. 제 1 트랜지스터(T1)가 N타입의 트랜지스터인 경우에, 하이전압은 턴온전압이 되고, 로우전압은 턴오프전압이 된다. 이에 따라, 하이전압이 인가되는 경우에, 제 1 트랜지스터(T1)는 턴온된다. 제 1 트랜지스터(T1)는 디스차지구간(T_dis) 동안 턴온되므로, 하이전압은 디스차지구간(T_dis) 동안 인가된다.

한편, 제 2 스위칭신호(SC2)는, 하이전압과 로우전압이 교번하는 파형을 갖게 된다. 제 2 트랜지스터(T2)가 N타입의 트랜지스터인 경우에, 하이전압은 턴온전압이 되고, 로우전압은 턴오프전압이 된다. 이에 따라, 하이전압이 인가되는 경우에, 제 2 트랜지스터(T2)는 턴온된다. 제 2 트랜지스터(T2)는 프리차지구간(T_pre) 동안 턴온되므로, 하이전압은 프리차지구간(T_pre) 동안 인가된다.

전술한 바와 같이, 제 1 및 2 스위칭신호(SC1, SC2)는 각각 디스차지구간(T_dis)과 프리차지구간(T_pre) 동안 턴온되는 바, 이들의 턴온전압 즉 하이전압은 서로 교번하게 된다. 따라서, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)는 교대로 턴온된다.

전술한 바와 같이, 변조게이트펄스를 갖는 게이트클럭신호를 출력하는 게이 트클럭신호공급회로(400)는, 액정표시장치(100)에서 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 예를 들면, N개의 게이트클럭신호공급회로 즉 제 1 내지 N 게이트클럭신호공급회로가 구비되는 경우에, 이들로부터 출력되는 게이트클럭신호의 파형은 순차적으로 쉬프트되는 형태일 것이다.

이와 같이 적어도 하나의 게이트클럭신호공급회로를 통해 출력된 게이트클럭신호는, 게이트구동회로(320)에 공급된다. 예를 들면, 게이트구동회로(320)의 쉬프트레지스터회로(미도시)에 공급된다. 여기서, 쉬프트레지스터회로는, 게이트배선들(GL)에 각각 연결된 쉬프트레지스터단들을 포함할 수 있다. 이와 같은 쉬프트레지스터회로는, 게이트클럭신호의 변조게이트펄스를 샘플링하여, 대응되는 게이트배선(GL)에 스캔펄스로서 출력할 수 있게 된다.

한편, 본발명의 실시예에 있어서, 게이트구동회로(320)는, 액정패널(200)에 직접 형성될 수 있다. 예를 들면, 액정패널(200)의 어레이기판에 형성된 구성요소들, 예를 들면, 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 스위칭트랜지스터(TS)와 화소전극 등의 어레이소자를 형성하는 과정에서, 비표시영역에 게이트구동회로(320)를 형성할 수 있다. 물론, 게이트클럭신호공급회로 또한 액정패널(200)에 직접 형성할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본발명의 실시예에서는, 구형파의 게이트펄스에 대해, 제 1 트랜지스터를 사용하여, 디스차지구간 동안 전하를 디스차지함으로써, 전압폴링부분을 변조하게 된다. 그리고, 이와 같이 디스차지된 전하를 커패시터에 저장한다. 한편, 제 2 트랜지스터를 사용하여, 프리차기구간 동안 디스차지된 전하로 프리차지함으로써, 다음번 게이트펄스에 대해 전압라이징부분을 변조하게 된다. 이에 따라, 레벨쉬프트를 통해 출력된 게이트펄스는, 변조회로의 동작을 통해, 전압라이징부분과 전압폴링부분이 변조되게 된다.

이처럼, 본발명의 실시예에서는, 디스차지된 전하를 재차 프리차지를 위해 재사용하게 된다. 이에 따라, 게이트펄스 변조시에, 불필요하게 전력이 낭비되는 것을 개선할 수 있게 된다. 더욱이, 디스차지된 전하를 재사용하여 프리차지를 하게 됨으로써, 소비전력을 감소시킬 수 있게 된다.

표 1은 다양한 영상패턴을 표시함에 있어서 종래의 게이트펄스 변조에 따른 소비전력과 본발명의 실시예의 게이트펄스 변조에 따른 소비전력을 비교한 도표이다.

표 1

영상패턴	종래의 게이트펄스 변조	실시예의 게이트펄스 변조
White	501mA＠12V (= 6.012W)	491mA＠12V (= 5.892W)
Black	442mA＠12V (= 5.304W)	433mA＠12V (= 5.196W)
H 1 by 1	525mA＠12V (= 6.300W)	519mA＠12V (= 6.228W)
Mosaic	471mA＠12V (= 5.652W)	465mA＠12V (= 5.580W)

표 1에서, 영상패턴으로서, "White"는 전체화면을 화이트로 표시하는 경우에 해당되고, "Black"은 전체화면을 블랙으로 표시하는 경우에 해당되고, "H 1 by 1"은 수평방향을 따라 화이트와 백색을 교대로 표시하는 경우에 해당되고, "Mosaic"는 화이트와 블랙을 모자이크 형태로 표시하는 경우에 해당된다.

표 1을 참조하면, 위와 같은 다양한 영상패턴을 표시함에 있어, 본발명의 실시예의 게이트펄스 변조에 따른 소비전력이, 종래의 게이트펄스 변조에 따른 소비 전력에 비해, 낮음을 알 수 있다. 이처럼, 본발명의 실시예에 따르게 되면, 전력효율이 향상되게 된다.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

도 1은 종래의 변조된 스캔펄스를 도시한 도면.

도 2는 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본발명의 실시예에 따른 화소의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본발명의 실시예에 따른 게이트클럭신호공급회로를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본발명의 실시예에 따라 입력클럭신호를 레벨쉬프트하는 과정과 관련된 신호들의 파형을 도시한 도면.

도 6은 본발명의 실시예에 따라 게이트펄스를 변조하는 과정과 관련된 신호들의 파형을 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

400 : 게이트클럭신호공급회로 410 : 레벨쉬프터

420 : 변조회로 430 : 변조제어회로

T1 : 제 1 트랜지스터 T2 : 제 2 트랜지스터

C : 커패시터

Claims

액정패널에 형성되며, 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;

게이트로우전압과 제 1 게이트하이전압을 갖는 게이트클럭신호를 출력배선에 출력하는 레벨쉬프터와;

상기 게이트클럭신호의 게이트펄스를 변조하는 변조회로에 있어서,

디스차지구간 동안 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하여 상기 제 1 게이트하이전압에서 제 2 게이트하이전압으로 강하되도록 상기 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하고, 프리차지구간 동안 상기 디스차지 전하로 상기 출력배선을 프리차지하여 상기 게이트로우전압에서 프리차지전압으로 상승되도록 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하는 변조회로를 포함하고,

상기 변조된 게이트펄스는, 상기 게이트배선에 인가되는 스캔펄스로서 사용되는

액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 변조회로는,

상기 디스차지된 전하를 저장하는 커패시터와;

상기 커패시터와 상기 출력배선 사이에서 서로 병렬연결된 제 1 및 2 트랜지스터를 포함하며,

상기 제 1 트랜지스터는 상기 디스차지구간 동안 턴온되고, 상기 제 2 트랜지스터는 상기 프리차지구간 동안 턴온되는

액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭동작을 각각 제어하는 제 1 및 2 스위칭신호를 공급하는 변조제어회로를 더욱 포함하는

액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 사이에 연결되는 제 1 다이오드와, 상기 제 2 트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 사이에 연결되는 제 2 다이오드를 더욱 포함하고,

상기 제 1 다이오드의 순방향은 상기 제 1 트랜지스터의 소스전극에서 드레인전극 방향이며, 상기 제 2 다이오드의 순방향은 상기 제 2 트랜지스터의 드레인전극에서 소스전극 방향인

액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 변조된 게이트펄스를 갖는 게이트클럭신호를 공급받아 상기 스캔펄스를 출력하는 쉬프트레지스터를 포함하는 게이트구동회로를 더욱 포함하고,

상기 게이트구동회로는 상기 액정패널의 어레이기판의 어레이소자 형성시에 형성되며,

상기 어레이소자는, 상기 게이트배선 및 데이터배선과, 상기 게이트배선 및 데이터배선과 연결되며 상기 화소에 형성된 스위칭트랜지스터를 포함하는

액정표시장치.
레벨쉬프터로부터 게이트로우전압과 제 1 게이트하이전압을 갖는 게이트클럭신호를 출력배선에 출력하는 단계와;

변조회로를 통해 상기 게이트클럭신호의 게이트펄스를 변조하는 단계에 있어서,

디스차지구간 동안 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하여 상기 제 1 게이트하이전압에서 제 2 게이트하이전압으로 강하되도록 상기 게이트펄스의 전압폴링부분을 변조하고, 프리차지구간 동안 상기 디스차지 전하로 상기 출력배선을 프리차지하여 상기 게이트로우전압에서 프리차지전압으로 상승되도록 다음번 게이트펄스의 전압라이징부분을 변조하는 단계를 포함하고,

상기 변조된 게이트펄스는, 액정패널의 게이트배선에 인가되는 스캔펄스로서 사용되는

액정표시장치 구동방법.
제 6 항에 있어서,

상기 게이트펄스를 변조하는 단계는,

상기 디스차지구간 동안 상기 변조회로의 제 1 트랜지스터를 턴온하여, 상기 출력배선으로부터 전하를 디스차지하는 단계와;

상기 디스차지된 전하를 상기 변조회로의 커패시터에 저장하는 단계와;

상기 프리차지구간 동안 상기 변조회로의 제 2 트랜지스터를 턴온하여, 상기 디스차지된 전하로 상기 출력배선을 프리차지하는 단계를 포함하는

액정표시장치 구동방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭동작을 각각 제어하는 제 1 및 2 스위칭신호를 공급하는 단계를 더욱 포함하는

액정표시장치 구동방법.