KR100961956B1

KR100961956B1 - 표시 장치의 구동 장치

Info

Publication number: KR100961956B1
Application number: KR1020030088547A
Authority: KR
Inventors: 맹호석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: KR20050055348A

Abstract

본 발명은 표시 장치의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 외부와의 연결 배선의 수효를 감소시킬 수 있는 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

복수의 화소, 외부로부터의 입력 신호에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어 신호 생성부, 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부, 상기 화소에 상기 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 전달하는 복수의 전송 게이트를 포함한다.

이런 방식으로, 외부에서 입력되는 신호의 수효를 감소시킴으로써 신호를 전달하는 배선의 수효를 감소시켜 공정 비용 내지 원가를 절감할 수 있다.

전송게이트, 표시장치, 배선, 데이터선, 데이터구동부, 스위칭, 제어신호

Description

표시 장치의 구동 장치 {DRIVING APPARATUS OF DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 데이터 구동부와 전송 게이트의 연결을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 스위칭 제어 신호 생성부의 회로도이다.

도 5는 도 4에 도시한 입력 신호의 타이밍도이다.

도 6은 도 4에 도시한 출력 신호의 파형도이다.

본 발명은 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치나 EL(electro luminescence) 표시 장치 등은 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함한다. 각 화소는 화상 신호를 선택적으로 받아들이는 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자로는 MOS형 트랜지스터 등 주로 삼단자 소자가 사용된다. 이러한 표시 장치는 또한 스위칭 소자에 연결된 복수의 게이트선과 복수의 데이터선을 포함하며, 각 게이트선은 스위칭 소자를 각각 턴온시키는 게이트 온 전압을 전달하고, 각 데이터선은 턴온된 스위칭 소자를 통하여 각 화소에 화상 신호를 전달한다.

이러한 표시 장치는 또한 게이트선에 게이트 온 전압을 인가하는 게이트 구동부와 데이터선에 화상 신호를 인가하는 데이터 구동부 및 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.

데이터 구동부는 복수의 데이터 구동 IC로 이루어지며, 하나의 데이터 구동 IC에는 여러 개의 데이터선이 연결되어 있다.

이 때, 연결되는 데이터선의 수를 줄이기 위하여 데이터 구동 IC의 한 개 출력과 복수의 데이터선이 연결되는 1:n의 역다중화 방식을 이용하며, 이 연결부에는 스위칭 소자로서 통상 전송 게이트(transmission gate)를 사용하고, 전송 게이트를 제어하는 신호를 외부의 타이밍 생성부에서 인가하여 각 전송 게이트의 온/오프 시기를 조절한다.

한편, 데이터선의 수효가 증가할수록 데이터 구동 IC에 연결되는 연결부의 스위칭 소자의 수효도 증가하게 되고, 이렇게 되면 외부에서 입력되는 제어 신호의 수효도 점차 늘어나 외부와의 연결을 위한 배선 면적이 증가한다. 이로 인해, 비용의 증가와 COG(chip on glass)를 구현하는데 어려움이 생길 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부와의 연결 배선을 감소시킬 수 있는 표시 장치의 구동 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 장치는 복수의 화소를 포함하며, 외부로부터의 입력 신호에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어 신호 생성부, 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부, 상기 화소에 상기 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 그리고 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 전달하는 복수의 전송 게이트를 포함한다.

한편, 상기 입력 신호는 제1 내지 제4 제어 신호를 포함하고, 상기 스위칭 제어 신호 생성부는 상기 제1 내지 제4 제어 신호를 인가받는 복수의 논리 게이트, 그리고 상기 제4 제어 신호를 반전시키는 인버터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3 제어 신호는 1 수평 주기(H)동안 2번씩 각각 발생되고, 상기 제4 제어 신호는 1/2 H의 주기로 반전될 수 있다.

여기서, 상기 논리 게이트는 제1 내지 제6 논리 게이트를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 논리 게이트는 상기 제1 내지 제3 제어 신호 중 하나와 상기 제4 제어 신호를 각각 인가받으며, 상기 제4 내지 제6 논리 게이트는 상기 제1 내지 제3 제어 신호 중 하나와 상기 제4 제어 신호의 반전 신호를 각각 인가받는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 내지 제3 논리 게이트는 전반 1/2 H 동안 제1 내지 제3 스위칭 제어 신호를 생성하고, 상기 제4 내지 제6 논리 게이트는 후반 1/2 H 동안 스위칭 제4 내지 제6 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다.

이 때, 상기 전송 게이트는 제1 내지 제6 전송 게이트를 포함하고, 상기 제1 내지 제6 전송 게이트는 순차적으로 상기 제1 내지 제6 스위칭 제어 신호를 인가받을 수 있다.

한편, 상기 논리 게이트는 논리곱 게이트일 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선 (D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D _m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

또한 신호 제어부(600)의 스위칭 제어 신호 생성부(650)는 외부로부터의 타이밍 생성부(도시하지 않음)로부터의 입력 제어 신호(CONTSW)에 기초하여 전송 게이트(TG1-TG6)의 온/오프 시기를 제어하는 스위칭 제어 신호(CONT3)를 생성하여 내보내며, 이에 대하여 나중에 상세하게 설명한다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시 작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환하고, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키면 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다. 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("컬럼 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전")

그러면 이러한 표시 장치의 구동 장치에 대하여 도 3 내지 도6을 참고하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 데이터 구동부와 전송 게이트의 연결을 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 스위칭 제어 신호 생성부의 회로도이다. 도 5는 도 4에 도시한 입력 신호의 타이밍도이며, 도 6은 도 4에 도시한 출력 신호의 파형도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 데이터 구동 IC에는 복수의 데이터선(D1-D12)이 전송 게이트(TG1-TG6)를 통하여 연결되어 있다.

전송 게이트(TG1-TG6)는 스위칭 제어 신호 생성부(650)에서 생성된 스위칭 제어 신호(SW1-SW6)에 따라 온/오프되며, 턴온된 전송 게이트(TG1-TG6)를 통하여 데이터 전압이 해당 화소에 인가된다.

그러면 스위칭 제어 신호 생성부(650)의 구조와 동작을 설명한 후에 전체적인 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 스위칭 제어 신호 생성부(650)는 복수의 AND 게이트(AND1-AND6)와 인버터(INV)를 포함한다.

AND 게이트(AND1-AND3)는 외부의 타이밍 생성부(도시하지 않음)에서 생성된 입력 신호(S1-S3, CON)를 인가받으며, AND 게이트(AND4-AND6)는 입력 신호(S1-S3)와 반전된 입력 신호(CONB)를 인가받는다.

게이트 클록 신호(CPV)의 하이 구간은 1H의 길이를 가지며, 입력 신호(S1-S3)는 1H 내에서 2번씩 각각 발생한다. 입력 신호(CON)는 1H의 주기로서 하이 및 로우가 1/2H씩 반복된다.

먼저, 입력 신호(S1, CON)가 인가되면 AND 게이트(AND1)는 두 신호가 모두 하이인 구간을 출력하여 도 6에 도시한 스위칭 제어 신호(SW1)를 출력한다. AND 게이트(AND2, AND3) 역시 순차적으로 입력 신호(SW2, SW3, CON)가 입력되면 동일한 동작을 행하여 스위칭 제어 신호(SW2, SW3)를 출력한다. 이 때, 나머지 AND 게이 트(SW4-SW6)는 반전된 입력 신호(CONB), 즉 로우에 해당하는 신호가 입력되므로 출력은 로우를 유지한다.

다음, 1/2H가 지나면 입력 신호(CON)가 반전되고 AND 게이트(AND1-AND3)에는 로우인 입력 신호(CON)와 입력 신호(S1-S3)가 인가되어 로우인 신호가 출력되고, AND 게이트(AND4-AND6)에는 인버터(INV)를 거쳐 반전된 하이 신호와 입력 신호(S1-S3)가 입력되면서 도 6에 도시한 바와 같이 스위칭 제어 신호(SW4-SW6)를 생성한다.

이렇게 생성된 스위칭 제어 신호(SW1-SW6)가 순차적으로 도 3에 도시한 전송 게이트(TG1-TG6)에 인가되어 순차적으로 턴온되고, 데이터 전압이 해당 화소에 인가된다.

도 4에 도시한 표시 장치의 구동 장치는 본 발명의 실시예에서는 신호 제어부(600)에 위치하는 것으로 하였으나, 별개의 칩으로 구현될 수 있다.

이런 방식으로, 전송 게이트(TG1-TG6)의 수효가 증가하더라도 외부에서 입력되는 신호는 수를 대폭 줄일 수 있다. 다시 말하면, 종래의 방식에서는 외부에서 스위칭 소자의 수효에 해당하는 만큼, 예를 들어 도 6의 경우에는 6개의 스위칭 제어 신호를 인가하여야 한다. 따라서, 스위칭 소자가 늘어나는 만큼 스위칭 제어 신호를 인가하여야 하므로, 외부와의 연결 배선이 늘어나게 된다.

하지만, 본 발명의 실시예에 따르면 외부와의 연결 배선을 6개에서 4개로 줄일 수 있다. 이는 앞으로 전송 게이트의 수효가 증가하더라도 외부와의 연결 배선의 수효를 크게 증가시키지 않을 것이며, 이로 인해 공정 비용 내지 원가를 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이, 신호 제어부내 또는 별개의 칩으로 스위칭 제어 신호 생성부를 따로 마련하여 스위칭 제어 신호를 생성하면 외부와의 연결 배선을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 장치로서,

외부로부터의 입력 신호에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어 신호 생성부,

데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부,

상기 화소에 상기 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선, 그리고

상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 데이터 전압을 상기 데이터선에 전달하는 복수의 전송 게이트

를 포함하되,

상기 입력 신호는 제1 내지 제4 제어 신호를 포함하고,

상기 스위칭 제어 신호 생성부는

상기 제1 내지 제4 제어 신호를 인가받는 제1 내지 제6 논리 게이트, 그리고

상기 제4 제어 신호를 반전시키는 인버터를 포함하고,

상기 제1 내지 제3 논리 게이트는 상기 제1 내지 제3 제어 신호 중 하나와 상기 제4 제어 신호를 각각 인가받으며,

상기 제4 내지 제6 논리 게이트는 상기 제1 내지 제3 제어 신호 중 하나와 상기 제4 제어 신호의 반전 신호를 각각 인가받고,

상기 스위칭 제어 신호는 제1 내지 제6 스위칭 제어 신호를 포함하고,

상기 전송 게이트는 제1 내지 제6 전송 게이트를 포함하고,

상기 제1 내지 제6 전송 게이트는 순차적으로 상기 제1 내지 제6 스위칭 제어 신호를 인가받는 표시 장치의 구동 장치.
삭제
제1항에서,

상기 제1 내지 제3 제어 신호는 1 수평 주기(H)동안 2번씩 각각 발생되고, 상기 제4 제어 신호는 1/2 H의 주기로 반전되는 표시 장치의 구동 장치.
삭제
제3항에서,

상기 제1 내지 제3 논리 게이트는 전반 1/2 H 동안 상기 제1 내지 제3 스위칭 제어 신호를 생성하고,

상기 제4 내지 제6 논리 게이트는 후반 1/2 H 동안 상기 제4 내지 제6 스위칭 제어 신호를 생성하는

표시 장치의 구동 장치.
삭제
제5항에서,

상기 논리 게이트는 논리곱 게이트인 표시 장치의 구동 장치.