KR100524888B1 - 듀얼 공통 전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 저주파수 및 저전압의 구동 전압으로 액정 디스플레이 패널을 구동시키는 구동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 액정 소자로 구성된 단위 픽셀을 소정의 매트릭스 구조로 배열시키고, 상기 액정 소자들을 소정의 구동 방식에 상응하여 구동시키기 위한 상기 트랜지스터의 소스 단자에 출력 신호의 전압에 상응하는 소스 구동 전원을 발생시키는 소스 전원 발생 수단, 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 공급하는 게이트 구동 전원을 발생시키는 게이트 전원 발생 수단 및 상기 액정 소자에 연결하여 기준 전위에 해당하는 공통 전원을 발생시키는 공통 전원 발생 수단을 포함하여 상기 소스 구동 전압과 상기 공통 전압 차를 이용하여 상기 액정 소자를 구동시키는 액정 디스플레이 패널 구동 장치에 있어서, 상기 공통 전원 발생 수단은 소정의 주기로 설정된 상위 레벨과 하위 레벨의 전압을 반복하는 제1공통 전원과 상기 제1공통 전원을 반전시킨 제2공통 전원을 발생시켜 상기 액정 소자를 구동시킴을 특징으로 한다.

이로써, 소스 드라이버의 구동 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 공통 전원의 주파수 또한 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치{Apparatus for driving the LCD panel by dual vcom}

본 발명은 액정 디스플레이 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 저주파수 및 저전압의 구동 전압으로 액정 디스플레이 패널을 구동시키는 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 디스플레이 패널의 구동 방법은 직류 구동 방법과 교류 구동 방법이 있다. 그러나 직류 구동 방법에 의하여 액정 디스플레이 패널을 구동하면 액정 패널의 전극 표면에 전기화학 반응이 일어나 액정 패널이 급속히 열화되기 때문에 현재는 거의 사용되지 않고 있다.

현재 주로 사용되고 있는 교류 구동 방법은 대표적으로 라인 인버젼(Line Inversion) 구동 방식과 돗트 인버젼(Dot Inversion) 구동 방식이 있다.

도 3은 종래의 기술에 의한 라인 인버젼 구동 방식에서의 액정 디스플레이 패널의 단위 픽셀들로 구성된 매트릭스 구조를 나타낸 것이다. 라인 인버젼 구동 방식은 도 4(a)에 도시된 바와 같이 액정 디스플레이 패널을 구동시키는 공통 전압(Vcom)을 매 라인 주기마다 반전시켜 주어, 도 4(b)와 같이 매 라인마다 픽셀의 액정 소자의 극성을 바꿔주는 방식이다. 이 방식은 매 라인마다 공통 전원을 반전시켜 주어야 하기 때문에 대형 액정 디스플레이 패널에서는 공통 전원의 주파수가 높아져야 하는 문제점이 있었다.

또한, 돗트 인버젼 구동 방식은 공통 전원을 고정시키고, 패널의 액정 픽셀의 홀. 짝수 번째에서의 소스 드라이버(source driver) 전압의 극성이 반대가 되도록 제어하고, 프레임을 구성하는 매 라인마다 소스 드라이버 전압의 극성이 반대가 되도록 한다. 이와 같이 공통 전원을 고정시킨 상태에서 각 픽셀마다 극성을 바꾸어 주기 위해서는 픽셀의 액정 소자의 극성이 음이 되기 위해서는 소정의 공통 전원의 레벨에서 출력 신호의 레벨을 감산한 전압을 발생시켜 주고, 픽셀의 액정 소자의 극성이 양이 되기 위해서는 소정의 공통 전원의 레벨에 출력 신호의 레벨을 합산한 전압을 발생시켜 주어야 함으로써 소스 드라이버의 구동 전압의 스윙 폭이 넓어지고, 이에 따라서 소스 구동 전압을 높아지게 된다. 그런데, 반도체 공정에서 사용되는 구동 전압을 높혀주기 위해서는 반도체 생산 공정에서 비용이 추가되는 문제점 및 소비 전력이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 액정 디스플레이 패널의 액정 소자 구동을 위한 공통 전원을 듀얼 전원으로 사용하여 소스 드라이버 전원의 구동 전압을 낮추고, 공통 전원의 주파수를 낮추기 위한 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 액정 소자로 구성된 단위 픽셀을 소정의 매트릭스 구조로 배열시키고, 상기 액정 소자들을 소정의 구동 방식에 상응하여 구동시키기 위한 상기 트랜지스터의 소스 단자에 출력 신호의 전압에 상응하는 소스 구동 전원을 발생시키는 소스 전원 발생 수단, 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 공급하는 게이트 구동 전원을 발생시키는 게이트 전원 발생 수단 및 상기 액정 소자에 연결하여 기준 전위에 해당하는 공통 전원을 발생시키는 공통 전원 발생 수단을 포함하여 상기 소스 구동 전압과 상기 공통 전압 차를 이용하여 상기 액정 소자를 구동시키는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치에 있어서, 상기 공통 전원 발생 수단은 소정의 주기로 설정된 상위 레벨과 하위 레벨의 전압을 반복하는 제1공통 전원과 상기 제1공통 전원을 반전시킨 제2공통 전원을 발생시켜 상기 액정 소자를 구동시킴을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치의 구성도이고, 도 2는 액정 디스플레이 패널을 구성하는 단위 픽셀의 회로도이다.

액정 디스플레이 패널(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 트랜지스터와 액정 소자를 기본 단위로 하는 픽셀을 횡과 열 방향으로 매트릭스 구조로 배열시켜 소스 단자로 입력되는 출력 신호를 라인 스케닝에 의하여 프레임 단위로 디스플레이시킨다.

도 2에 도시된 단위 픽셀의 동작은 액정 소자 양단에 걸리는 전압차(ΔV)에 따른 투과율이 도 9에 도시된 바와 같이 달라지게 되는 원리를 이용하여 출력 신호를 디스플레이시킨다. 도 9에 도시된 바와 같이 액정 소자 양단에 걸리는 전압차(ΔV)는 양의 값을 갖거나, 음의 값을 갖거나 상관없이 상대적 차 전압에 따라서 투과율이 달라짐을 알 수 있다.

그리고 액정 디스플레이 패널(10)에서의 구동 방식에 상응하여 픽셀들의 배치 및 이에 따른 공통 전원의 공급 라인을 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 하였다.

소스 전원 발생 수단(11)은 액정 디스플레이 패널(10)을 구성하는 각 픽셀의 소스 단자에 인가되는 전압을 발생시키는 것으로, 출력 신호에 상응하여 각 액정 소자를 구동시키기 위한 전압을 발생시킨다.

게이트 전원 발생 수단(12)은 액정 디스플레이 패널(10)을 구성하는 각 픽셀들을 라인 별로 순차적으로 스케닝시키기 위하여 라인 단위로 픽셀들의 구동을 스위칭 제어시키는 제어 신호를 발생시킨다.

공통 전원 발생 수단(13)은 액정 디스플레이 패널(10)을 구성하는 각 픽셀의 액정 소자의 구동을 위한 기준 전압을 발생시킨다. 그런데 본 발명에 의한 공통 전원은 프레임 주기로 설정된 상위 레벨과 하위 레벨의 전압을 반복하는 제1공통 전원과 위의 제1공통 전원을 반전시킨 제2공통 전원을 발생시킨다. 여기서, 제1공통 전원과 제2공통 전원이 각각 갖는 2개의 전위 레벨은 액정 소자 구동 전압의 최상위 레벨의 전압과 최하위 레벨의 전압으로 설정한다.

제어 수단(14)은 일정한 타이밍에 의하여 소스 전원, 게이트 전원, 공통 전원의 발생을 제어한다.

그러면 액정 디스플레이 패널 구동 방식 별로 본 발명의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

첫 번째로, 라인 인버젼 구동 방식에 본 발명을 적용하는 경우에 대하여 도 5 및 도 6(a)∼(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5에서 S1, S2, S3, ... 는 소스 드라이버의 구동 선이고, G1, G2, G3, ...는 게이트 드라이버의 구동 선이고, A, B는 제1, 2공통 전원이 인가되는 단자이다.

우선 액정 디스플레이 패널(10)에 각 픽셀들을 도 5와 같이 배열시킨다. 그리고 제어 수단(14)의 타이밍 제어에 의하여 공통 전원 발생 수단(13)은 액정 디스플레이 패널을 구성하는 각 픽셀의 액정 소자의 단자, 즉 트랜지스터 드레인 단자와 연결되고 남은 한 단자에 도 6(a), (b)에 도시된 바와 같이 프레임 주기로 상위 레벨과 하위 레벨을 반전시키는 제1공통 전원(Vcom1)과 제1공통 전원을 180⁰ 위상 반전시킨 제2공통 전원(Vcom2)을 발생시킨다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임을 구성하는 매트릭스 구조에서 각 픽셀의 공통 전원 단자에 라인 주기로 반복하여 교대로 제1공통 전원과 제2공통 전원을 인가시키게 공통 전원의 배선을 설치한다.

위에서 설명한 공통 전원 발생 수단(13)에 의하여 발생된 제1, 2공통 전원을 라인 주기로 액정 소자의 기준 전압 단자에 인가시키고, 트랜지스터의 소스 단자에 출력 신호에 상응하는 전압을 인가하면 액정 디스플레이 패널을 구성하는 각 픽셀의 극성은 제1, 2프레임에서 도 6(c)과 도시된 바와 같이 라인 별로 극성이 변환됨을 알 수 있다. 즉, 제1프레임의 첫 번째 라인에 도 6(a)과 같이, 상위 레벨의 공통 전원을 액정 소자 구동을 위한 기준 전압으로 액정 소자의 기준 전압 단자에 인가하면, 이 때의 극성은 음이될 것이다. 그리고 이에 따라서 제2프레임의 첫 번째 라인은 제1공통 전원이 하위 레벨로 변환되어 액정 소자의 기준 전압으로 공급되므로, 이 때는 픽셀을 구성하는 액정 소자의 극성은 양이 될 것이다.

따라서 라인 인버젼 구동 방식에 의한 경우에도 본 발명에서와 같이 듀얼 공통 전원을 사용함으로써, 종래의 기술과 같이 라인 별로 공통 전원을 반전시키지 않고, 프레임 주기로 공통 전원을 반전시켜 액정 디스플레이 패널을 구동시킬 수 있게 되어 공통 전원의 주파수를 낮출 수 있게 되었다.

두 번째로, 돗트 인버젼 구동 방식에 본 발명을 적용하는 경우에 대하여 도 7 및 도 8(a)∼(c)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7에서 S1, S2, S3, ... 는 소스 드라이버의 구동 선이고, G1, G2, G3, ...는 게이트 드라이버의 구동 선이고, A, B는 제1, 2공통 전원이 인가되는 단자이다.

우선 액정 디스플레이 패널(10)에 각 픽셀들을 도 5와 같이 배열시킨다. 그리고 제어 수단(14)의 타이밍 제어에 의하여 공통 전원 발생 수단(13)은 액정 디스플레이 패널을 구성하는 각 픽셀의 드레인과 연결되고 남은 액정 소자의 한 단자에 도 8(a), (b)에 도시된 바와 같이 프레임 주기로 상위 레벨과 하위 레벨을 반전시키는 제1공통 전원(Vcom1)과 제1공통 전원을 180⁰ 위상 반전시킨 제2공통 전원(Vcom2)을 발생시킨다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 제1공통 전원과 상기 제2공통 전원을 상기 매트릭스 구조에서 횡과 열 방향으로 각 단위 픽셀마다 교대로 공급하기 위한 배선 구조를 갖게 설치한다. 따라서, 제1,2공통 전원 중에서 하위 레벨이 인가되는 픽셀에서의 액정 소자는 양극을 띄고, 공통 전원의 상위 레벨이 인가되는 픽셀에서의 액정 소자는 음극을 띄게 된다. 따라서 도 8(c)와 같이, 횡과 열 방향으로 각 픽셀마다 극성이 반전되게 된다. 이 때, 제1, 2공통 전원이 하위 레벨로 인가되는 픽셀의 트랜지스터의 소스 구동 전압은 출력 신호의 전압에 상응하는 전압을 공급한다. 그러나, 제1, 2공통 전원이 최상위 레벨로 인가되는 픽셀의 트랜지스터의 소스 구동 전압은 상위 레벨의 전압에서 출력 신호의 전압을 뺀 값에 상응하는 전압을 공급한다. 이 차 전압(ΔV)에 따른 액정 소자의 투과율은 도 9에 도시한 바와 같다. 따라서 소스 구동 전압은 종래의 기술에 비하여 낮아지게 된다.

이상과 같이 액정 소자 구동 시에 기준 전압이 되는 공통 전압을 레벨이 대칭되는 2개의 공통 전압을 발생시킴으로써, 라인 인버젼 구동 방식에서는 공통 전원의 주파수를 낮출 수 있게 되고, 돗트 인버젼 구동 방식에서는 소스 구동 전압을 낮출 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 액정 소자를 구동시키기 위한 공통 전원을 최상위 구동 전압과 최하위 구동 전압을 프레임 주기로 반전시킨 제1공통 전원과 제1공통 전원을 반전시킨 제2공통 전원을 액정 구동 기준 단자에 인가시킴으로써, 소스 드라이버의 구동 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 공통 전원의 주파수 또한 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치의 블록도이다.

도 2는 액정 디스플레이 패널을 구성하는 단위 픽셀의 회로도이다.

도 3은 종래의 기술에 의한 라인 인버젼 구동 방식에서의 액정 디스플레이 패널의 단위 픽셀들로 구성된 매트릭스 구조를 나타낸 것이다.

도 4(a), (b)는 도 3의 액정 소자 구동 공통 전원 및 이에 따른 액정 디스플레이 패널에서의 극성을 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 라인 인버젼 구동을 방식을 적용한 액정 디스플레이 패널의 단위 픽셀들로 구성된 매트릭스 구조를 나타낸 것이다.

도 6(a)∼(c)는 도 5의 액정 소자 구동 듀얼 공통 전원 및 이에 따른 액정 디스플레이 패널에서의 극성을 도시한 것이다.

도 7은 본 발명에 의한 돗트 인버젼 구동을 방식을 적용한 액정 디스플레이 패널의 단위 픽셀들로 구성된 매트릭스 구조를 나타낸 것이다.

도 8(a)∼(c)는 도 7의 액정 소자 구동 듀얼 공통 전원 및 이에 따른 액정 디스플레이 패널에서의 극성을 도시한 것이다.

도 9는 액정 소자의 구동 전압에 따른 투과율의 관계를 도시한 것이다.

Claims (4)

1. 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된 액정 소자로 구성된 단위 픽셀을 소정의 매트릭스 구조로 배열시키고, 상기 액정 소자들을 소정의 구동 방식에 상응하여 구동시키기 위한 상기 트랜지스터의 소스 단자에 출력 신호의 전압에 상응하는 소스 구동 전원을 발생시키는 소스 전원 발생 수단, 상기 트랜지스터의 게이트 단자에 공급하는 게이트 구동 전원을 발생시키는 게이트 전원 발생 수단 및 상기 액정 소자에 연결하여 기준 전위에 해당하는 공통 전원을 발생시키는 공통 전원 발생 수단을 포함하여 상기 소스 구동 전압과 상기 공통 전압 차를 이용하여 상기 액정 소자를 구동시키는 액정 디스플레이 패널 구동 장치에 있어서,

   상기 공통 전원 발생 수단은 소정의 주기로 설정된 상기 액정을 구동시키는 최상위 전압과 최하위 전압을 반복하는 제1공통 전원과 상기 제1공통 전원을 반전시킨 제2공통 전원을 발생시킴을 특징으로 하는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정의 주기는 프레임 주기로 결정하여 상기 최상위 전압과 최하위 전압을 반복하여 발생시킴을 특징으로 하는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 소정의 구동 방식이 라인 인버젼 구동 방식인 경우에, 상기 제1공통 전원과 상기 제2공통 전원을 상기 매트릭스 구조의 라인 주기 별로 교대로 공급하기 위한 배선 구조를 갖게 함을 특징으로 하는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 소정의 구동 방식이 돗트 인버젼 구동 방식인 경우에, 상기 제1공통 전원과 상기 제2공통 전원을 상기 매트릭스 구조에서 횡과 열 방향으로 각 단위 픽셀마다 교대로 공급하기 위한 배선 구조를 갖게 함을 특징으로 하는 듀얼 공통전원 액정 디스플레이 패널 구동 장치.

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