KR930001650B1 - 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로 - Google Patents

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후쿠오까 히로후미
가나따니 요시하루
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샤프 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로
제1도는 본 발명의 구동회로의 출력스테이지를 표시하는 회로도.
제2도는 제1도의 구동회로의 작동을 표시하는 타이밍챠트.
제3도는 구동회로와 매트릭스타입 액정 디스플레이장치의 개략도.
제4도는 제3도의 디스플레이장치에서 게이트-온 신호의 타이밍챠트.
제5도는 종래의 구동회로의 출력스테이지를 표시하는 회로도.
제6도는 제5도의 구동회로의 작동을 표시하는 타이밍챠트.
제7도는 본 발명의 다른 구동회로의 출력스테이지를 표시하는 회로도, 그리고
제8도는 본 발명의 또한 구동회로의 출력단계를 표시하는 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 차동증폭기 10, 11, 12 : 트랜지스터
7, 8 : 아날로그 스위치 9 : 출력라인
101 : 주사전극 102 : 신호전극
200 : 게이트 드라이버 300 : 소스 드라이버
본 발명은 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로, 특히 매트릭스타입 액정 디스플레이장치의 구동회로에 관한 것이다.
근년에 디자인과 제조기술에서의 급속한 발전으로 인하여 매트릭스타입 액정 디스플레이장치는 음극선관의 것과 필적할 수 있는 디스플레이 품질을 가지기 시작하고 있다.
얇고 가벼운 무게구조와 낮은 전력소모와 같은 우수한 특질로 매트릭스 액정 디스플레이장치는 텔리비젼 수신기의 디스플레이장치와, 퍼스널컴퓨터 및 다른 정보장치의 디스플레이장치등과 같은 다양한 분야에서 응용을 발견하고 있다.
제3도는 종래의 매트릭스타입 액정 디스플레이장치의 일예를 보여준다. 제3도에서 보여지는 액정 디스플레이장치는 TFT 액정 디스플레이 패널(100)과, 게이트 드라이버(200)와 그리고 소스 드라이버(300)를 포함한다. 디스플레이 패널(100)에서 화소(103)는 n형 m열의 매트릭스로 배열되고, 박막 트랜지스터(TFTS)는 화소(103)를 구동하기 위한 스위칭소자로서 사용된다.
MOS 트랜지스터와 같은 다른 트랜지스터들은 스위칭소자로서 사용될 수 있다. 수평선방향으로 배열된 화소(103)의 어레이는 하나의 수평 주사선을 형성 한다. 박막 트랜지스터(104)는 각각 화소(103)에 인접하게 배치된다. 각 박막 트랜지스터(104)의 드레인은 대응 화소(103)의 전극에 연결된다. 카운터전극(105)은 모든 화소(103)에 공통하는 다른 전극처럼 배치된다. TFT 액정 디스플레이 패널(100)상에 서로 평행한 n수의 주사전극(101)이 배치된다. j수평 주사선의 화소(103)에 대응하는 TFTS(104)의 게이트가 j주사전극(101)에 연결된다. m수의 신호전극(102)의 주사전극(101)과 오른쪽 각에서 교차하고 서로 평행하게 배치된다. i열상의 TFTS(104)의 소스가 i신호전극(102)에 연결된다. TFT 액정 디스플레이 패널(100)이 게이트 드라이버(200)(수직 주사수단)와, 소스 드라이버(300)(비디오 신호출력 수단)에 의해 여진된다. 게이트 드라이버(200)와 소스 드라이버(300)는 주사전극(101)과 신호전극(102)에 각각 연결된다. 비디오신호는 소스 드라이버(300)에 입력된다. 게이트 드라이버(200)로의 주사펄스(scanning pulse)와, 소스 드라이버(300)로의 샘플링 클럭 펄스(sampling clock pulses)와 같은 제어신호들이 표시되지 않은 제어회로로부터 입력된다. 제3도에 표시된 매트릭스타입 액정 디스플레이 장치의 디스플레이 작동이 제4도와 관련하여 설명될 것이다.
제4도에 표시한 바와 같이, 게이트 드라이버(200)는 디스플레이 패널(100)상의 주사전극(101)에 게이트-온 신호를 순차적으로 인가한다. 즉 게이트 드라이버(200)는 미리 정해진 순서로 수평주사선을 주사한다. 시간 TH이 일수평 주사선의 주사에 할당된다. j번 주사선이 주사될 때, j번 주사전극(101)에 연결된 TFT(104)가 켜진다. 소스 드라이버(300)는 미리 정해진 주파수로 입력 비디오 신호를 샘플하고 그 샘플된 비디오신호를 게이트 드라이버(200)로부터의 게이트-온 신호 출력과 동기(同期)로 신호 전극(102)으로 피드한다. 그리하여 비디오신호가 활성 TFT(104)를 통해 화소(103)에 기록된 신호는 다음 신호가 거기에 기록될때까지 신간 TV동안 보유된다.
상기 언급된 종래의 구동회로의 기록작동은 소스 드라이버(300)의 출력스테이지중 하나를 표시하는 제5도를 참조할 때 더 상세히 설명될 것이다. 제5도에 표시된 출력스테이지는 일 신호전극(102)에 해당한다. 비디오신호는 샘플펄스(sample pulse)가 입력될 때 샘플링 커패시터(sampling capacitor) CSMP에 저장된다. 비디오신호를 대응 화소(103)로 기록하기전에, 방전 신호 DIS는 신호전극(102)으로부터 전에 기록된 신호를 지우기위하여 제6도에 표시된 것처럼 하이(HIGH)로 된다.
이것이 신호전극(102)이 트랜지스터(303)를 통해 방전되도록 하고, 그 결과 신호전극(102)의 전위는 그라운드 레벨(ground level)로 떨어진다. 그리하여 전달신호(transfer signal) TRF는 비디오 신호가 차동증폭기(差動增幅器)(301)와, 출력트랜지스터(302)와, 트랜지스터(304), (305)를 포함하는 출력회로를 통해 출력선(306)으로 연결된 신호전극(102)으로 출력되는 동안 유지 커패시터(hold capacitor) CH로 샘플링 커패시터 CSMP에 저장된 비디오신호를 전달하도록 하이(HIGH)로 된다.
트랜지스터(305)는 비이어스 전류(Bias current)를 공급하는 기능을 한다. 전달신호 TRF가 하이로 되는 동시에 게이트 드라이버(200)는 적용 주사전극(101)에 연결된 TFTS(104)를 턴온하고, 신호전극(102)상의 비디오신호가 활동 TFT(104)에 연결된 화소(103)에 기록된다.
상기 언급된 종래의 구동회로에서, 소스 드라이버(300)는 입력신호 VIN의 전압레벨이 신호전극(102)의 전압보다 더 낮을때 신호전극(102)의 전압을 낮게 하기 위한 수단을 갖추지 못하고 있다. 그러므로 기록에 앞서 방전신호 DIS에 의해 신호전극(102)을 방전하는 것이 필요하다. 제6도에 명백한 것처럼 방전신호 DIS의 존재가 비디오신호를 화소(103)로 기록하기위한 시간을 감소시킨다. 이것이 화소(103)의 충전특성이 손상되게끔하는 원인이되고, 그리하여 매트릭스 타입액정 디스플레이장치의 콘트라스트(contrast)의 개발을 방해한다.
또한 모든 신호전극(102)이 DIS 신호에 의해 동시에 방전되므로, 큰 방전전류가 소스 드라이버(300)로 흐른다. 더우기 신호전극의 방전이 수평주사선의 모든 주사에서 행해지므로, 소스 드라이버(300)는 많은 양의 전력을 소비한다.
본 발명의 매트릭스타입 표시장치용 구동회로는 선행기술의 상기 논의된 많은 다른 불리한 점들과 결함들을 극복하고, 상기 표시장치의 각 수평주사선을 주사하는 수직 주사수단과 ; 각 수직주사에 비디오신호를 출력부분을 통해 상기 표시장치로 공급하는 비디오신호 출력수단을 구성한다.
상기 비디오신호 출력수단은 상기 각 출력부분들에 대해 이전의 수평주사에 비디오신호 출력에 의해 야기되는 출력부분의 레벨과 출력되는 비디오신호의 레벨을 비교하는 비교수단 ; 그리고 출력되는 상기 비디오 신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 높을 때 상기 출력부분의 레벨을 출력되는 상기 비디오신호의 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 높이며, 출력되는 상기 비디오신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 낮을 때 상기 출력부분의 레벨을 출력되는 상기 비디오신호의 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 낮추는 출력레벨제어수단을 구성한다.
바람직한 실시예에서, 비교수단(comparison means)은 출력되는 상기 비디오신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 낮을 때 상기 비디오신호의 폴링 에지 (folling edge)를 검출하는 검출수단을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 검출수단은 차동회로(differential circuit)이다. 바람직한 실시예에서, 출력레벨 제어수단(output level control means)은 두 스위칭수단을 구성하는데, 상기 두 스위칭수단중 하나는 상기 출력부분과 미리 정해진 레벨의 전압레벨사이에 연결되고, 다른 하나는 상기 출력부분과 그라운드 레벨(ground level)사이에 연결된다.
바람직한 실시예에서, 두 스위칭수단은 트랜지스터이다. 바람직한 실시예에서, 트랜지스터는 서로 똑같은 전도성 타입을 가진다. 바람직한 실시예에서, 트랜지스터는 서로 다른 전도성 타입을 가진다. 그리하여 여기에서 설명되는 발명은 (1) 방전신호를 사용할 필요가 없는 매트릭스 타입 디스플레이장치용 구동회로를 제공하고 ; (2) 비디오신호를 화소로 기록하기위한 시간이 연장될 수 있는 매트릭스타입 디스플레이장치용 구동회로를 제공하고 ; (3) 화소의 충전 특성이 향상될 수 있는 매트릭스타입 디스플레이장치용 구동회로를 제공하고 ; (4) 매트릭스타입 액정 디스플레이장치의 콘트라스트가 향상될 수 있는 매트릭스타입 디스플레이장치용 구동회로를 제공하고 ; (5) 모든 수평주사에 화소를 방전할 필요가 없는 매트릭스타입 디스플레이 장치용 구동회로를 제공하고 ; (6) 더 적은 전압을 소모하는 매트릭스타입 디스플레이장치용 구동회로를 제공한다고 하는 목적을 기능하게 한다.
매트릭스타입 액정 디스프레이장치를 구동하는데 사용되는 본 발명에 다른 구동회로가 설명되겠다. 이 구동회로 제3도에 표시된 구동회로와 유사한 양식으로 게이트 드라이버와 소스 드라이버를 구성한다.
바람직한 실시예의 구동회로에서 소스 드라이버는 제1도에 표시된 출력 스테이지를 구성한다. 비디오신호가 입력되는 입력라인(6)은 아날로그 스위치(7), (8)를 통해 차동증폭기(1)의 비반전 입력터미널(non-inverted input terminal)로 연결된다. 제5도에 표시된 회로에서 처럼, 샘플링 커패시터 CSMP와 유지 커패시터 (hold capacitor) CH는 입력라인(6)으로 연결된다.
차등중폭기(differential amplifier)(1)의 출력(13)은 제1출력트랜지스터(2)의 게이트로 연결된다. 제1출력트랜지스터(2)의 소스는 출력라인(9)으로 연결된다. 출력신호(비디오신호)는 출력라인(9)를 통해 제1출력트랜지스터(2)로부터 디스플레이장치의 신호전극으로 공급된다. 출력라인(9)은 또한 차동증폭기(1)의 반전 입력 터미널(invertde input terminal)로 연결된다. 트랜지스터(10)는 전력소스 VCC와 증폭기 (1)의 출력(13)사이에 연결된다. 트랜지스터(10)의 게이트 트랜지스터 출력라인(9)에 연결된다. 트랜지스터(10)는 출력라인(9)상의 전압 VOUT과 차동증폭기(1)의 신호레벨 VG을 비교한다. 출력라인(9)상에 나타나는 전압 VOUT은 화소로의 이전의 수평주사에서 화소에 기록된 것에 해당한다.
출력 제어 트랜지스터(11)는 저압 소스, VCC와 그라운드사이에 배치된다. 트랜지스터(11)의 게이트는 트랜지스터(10)의 드레인에 연결된다. 제2출력 트랜지스터(12)(N-채널)는 제1출력 트랜지스터(2)의 소스와 그라운드사이에 연결된다. 제2출력 트랜지스터(12)의 게이트는 출력 제어 트랜지스터(11)의 소스로 연결된다. 제1도의 실시예에서, 커패시터 CSMP, CH와 트랜지스터(12)는 그라운드(OV)로 연결된다. 교대로 이 구성부분들은 미리 정해진 레벨의 마이너스 전압 레벨(예를들면 -12V)로 연결될 수 있다. 제1도의 회로의 작동이 묘사될 것이다. 샘플링 펄스가 아날로그 스위치(7)로 공급될 때 비디오신호는 샘플링 커패시터 CSMP에 저장된다. 그다음에 아날로그 스위치(8)와 결합된 전달신호 TRF기 샘플링 커패시터 CSMP에 저장된 비디오신호를 유지 커패시터 CH로 전달하기위해 하이 (HIGH)로 된다.
또한 비디오신호는 차동증폭기(1)로 입력된다. 차동증폭기(1)는 비반전 증폭기(non-inverting amplifier)로서 작동하므로, 차동증폭기(1)의 출력전압 VG는 입력비디오신호의 레벨변화에 따라 변화한다. 증폭기(1)의 출력(13)에 나타나는 전압 VG이 출력라인(9)상의 전압 VOUT보다 더 높을 때 제1출력 트랜지스터(2)는 충전전류 i1가 제1출력 트랜지스터(2)로부터 출력라인(9)로 흐르도록 턴온한다.
결과로서 전압 VOUT은 그것이 차동 증폭기(1)의 비반전 터미널로의 전압 VIN입력과 같아질 때까지 높여진다. 이 기간에 트랜지스터(10, 11, 12)는 오프상태로 있다.
다른 한편으로, 전압 VG가 저압 VOUT보다 낮을 때(즉, 입력신호 VIN의 레벨이 낮을 때), 트레인전류는 트랜지스터(10)의 들인 전압이 출력 제어 트랜지스터(11)의 게이트를 제어하도록 트랜지스터(10)로부터 흐른다. 이것이 트레인 전류가 출력 제어 트랜지스터(11)로부터 흐르게끔 하고, 그리하여 제2출력 트랜지스터(12)가 방전 전류 I2를 흐르도록 턴온된다. 결과로서 전압 VOUT은 그것이 전압 VIN과 같아질 때까지 감소된다.
이와같이 이 실시예의 구동회로에서 방전신호 DIS를 사용하는 신호전극의 방전을 전도할 필요는 없다.
즉 이 구동회로에 따라 신호전극이 늘 모든 수평주사에 방전되지는 않는다. 제2도에 표시된 것처럼, 이 실시예의 구동회로를 사용함으로서 하나의 수평주사라인의 주사에 할당된 모든 시간 TH은 화소상의 기록작동을 위해 사용될 수 있다. 제2b도는 게이트 트라이버(200)로부터 주사전극(101)으로 인가된 게이트-온 신호를 표시한다.
제7도는 그 발명에 따른 다른 구동회로의 출력스테이지를 표시한다. 제7도에 표시된 실시예에서, 차동회로(16)가 제1도의 실시예에서 사용되는 트랜지스터(10)대신에 사용된다. 차동회로(16)는 출력(13)과 출력제어 트랜지스터(11)의 게이트사이에 연결된 커패시터(14)와, 전력 소스 VCC와 출력제어 트랜지스터(11)의 게이트사이에 연결된 레지스터(resistor)(15)를 구성한다. 증폭기(1)의 출력(13)에 나타나는 전압 VG는 출력라인(9)상의 전압 VOUT보다 더 높을 때, 제7도의 회로는 제1도의 것과 유사한 양식으로 작동한다.
전압 VG이 전압 VOUT보다 더 낮을 때, 차동회로(16)는 전압 VG의 폴링에지(falling dege)에 음 펄스 전압을 발생한다. 이 펄스전압은 트랜지스터가 턴온되도록 출력 제어 트랜지스터(11)의 게이트로 인가된 그것에 의하여 트레인 전류는 트랜지스터(11)로부터 흐르고, 제2출력 트랜지스터(12)는 방전 전류 I2를 흐르도록 턴온된다. 결과로서, 전압 VOUT은 그것이 전압 VIN과 똑같아질 때까지 감소된다.
제8도는 이 발명에 따른 또한 구동회로의 출력스테이지를 표시한다. 제8도에 표시된 실시예에서, 제2출력 트랜지스터(12)는 P-채널 트랜지스터이고, 그것의 게이트는 차동 증폭기(1)의 출력(13)에 직접 연결된다.
바이어스 전압을 설정하는 트랜지스터(17)가 출력라인(9)과 그라운드사이에 연결된다. 출력제어 트랜지스터(11)와 트랜지스터(12) 혹은 차동회로(16)는 이 실시예에서 사용되지 않는다. 증폭기(1)의 출력(13)에 나타나는 전압 VG이 출력라인(9)상의 전압 VOUT보다 더 높을 때 전압 VG은 충전전류 I1가 제1출력 트랜지스터(2)로부터 출력라인(9)으로 흐르도록 그것을 턴온하는 제1출력 트랜지스터(2)(N-채널)의 게이트를 제어한다.
결과로서, 전압(VOUT)은 그것이 차동 증폭기(1)의 비반전 터미널로의 전압 VIN과 같아질 때까지 높아진다.
다른 한편으로, 전압 VG이 전압 VOUT보다 낮아질 때(즉, 입력신호 VIN의 레벨이 낮을 때), 전압 VG은 방전전류 I2가 출력라인(9)으로부터 그라운드를 흐르도록 그것을 턴온하는 제2출력 트랜지스터(12)(P-채널)를 제어한다.
결과로서, 전압 VOUT은 그것이 전압 VIN과 같아질 때까지 감소된다.
종래의 구동회로와 비교할 때, 이 발명의 구동회로에 따라, 화소의 충전특성과 디스플레이장치의 콘트라스트는 크게 향상될 수 있다. 또한 방전과 관련된 전류에 대한 필요가 제거되므로, 전류는 입력 전압 VIN과 출력전압 VOUT사이의 갭을 막을 필요만 있고, 이것은 실질적으로 구동회로를 포함한 디스플레이장치의 전력소비를 감소시킨다.
더우기 본 발명에 따라 매트릭스타입 액정 디스플레이장치용 구동회로는 디스플레이의 콘트라스트를 향상시킬 수 있고 디스플레이의 전력소비를 감소시킬 수 있다. 매트릭스타입 액정 디스플레이장치의 분야에서 더 큰 디스플레이 스크린과 더 높은 해상도(resolution)에 대한 노력이 이루어질 것이 기대된다. 이것은 화소상의 기록시간에서 더 한층 감소를 필요로 한다.
더우기 더 큰 스크린은 더 오랜 신호지연뿐만 아니라 디스플레이 패널에서 더 큰 소스와 게이트 커패시터를 필요로한다는 사실을 고려할 때, 비디오신호를 화소로 기록하는 상황이 더욱 심각해진다는 것이 예상된다. 본 발명은 그러한 상황을 모방함에 있어서 매우 큰 이점들을 제공한다.
또한, 더 높은 해상도가 구동회로를 포함하는 IC 칩용의 증가된 핀 수를 이끎으로, 고밀도의 패킹 테크닉이 필요로 될 것이 예상된다. COG(Chip On Glass) 테크닉은 고밀도 패킹 테크닉으로서 가장 기대할만한 것으로 고려된다.
본 발명에 의해 얻어지는 감소된 전력소비는 COG에 의한 고밀도 패킹을 완성시키는데 있어 또한 매우 유용하다. 다른 다양한 변형들이 본 발명의 범위와 전신으로부터 벗어남없이 그 기술에 숙련된 사람들에 의해 쉽게 만들어질 수 있다는 것이 매우 명백히 이해된다.
따라서 여기에 첨부된 청구범위의 범위는 지금까지의 설명에 한정되지않으며, 차라리 그 청구범위는 본 발명이 속하는 기술에 숙련된 사람들에 의해 거기에 상당하는 것으로서 간주될 수 있는 모든 특징들을 포함해서 본 발명의 특허신규성의 모든 특징들을 포괄하는 것으로 해석되었으면 한다.

Claims (7)

  1. 디스플레이장치의 각 수평주사선을 주사하는 수직 주사수단과; 각 수평주사에 출력부분을 통해 상기 디스플레이장치로 비디오신호를 공급하는 비디오신호 출력수단을 구성하고, 상기 비디오신호 출력수단은 상기 각 출력부분에 대해 이전 수평주사에 비디오신호출력에 의해 생기는 출력부분의 레벨과 출력되는 비디오 신호의 레벨을 비교하는 비교수단과; 출력되는 상기 비디오신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 높을 때 출력되는 상기 비디오신호의 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 상기 출력부분의 레벨을 높이며 출력되는 상기 비디오신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 낮을 때 출력되는 상기 비디오신호의 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 상기 출력부분의 레벨을 낮추는 출력레벨 제어수단을 구성함을 특징으로하는 복수의 화소가 매트릭스에 정렬되는 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  2. 제1항에 있어서 상기 비교수단이 출력되는 상기 비디오신호의 레벨이 상기 출력부분의 레벨보다 더 낮을 때 상기 비디오신호의 폴링에지를 검출하는 검출수단을 구성하는 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검출수단이 차동회로인 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  4. 제1항에 있어서 상기 출력레벨 제어수단이 두개의 스위칭수단을 구성하며, 두개의 스위칭 수단중 하나는 미리 정해진 레벨의 전압레벨과 상기 출력부분사이에 연결되고 다른 하나는 그라운드 레벨과 상기 출력부분사이에 연결되는 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 두개의 스위칭수단이 트랜지스터인 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  6. 제5항에 있어서 상기 트랜지스터가 서로 똑같은 전도성 타입을 가지는 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
  7. 제5항에 있어서 상기 트랜지스터가 서로 다른 전도성 타입을 가지는 매트릭스타입 디스플레이장치의 구동회로.
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