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KR102007814B1 - 표시장치와 그 게이트 구동회로의 제어 방법 - Google Patents

표시장치와 그 게이트 구동회로의 제어 방법 Download PDF

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KR102007814B1
KR102007814B1 KR1020120146064A KR20120146064A KR102007814B1 KR 102007814 B1 KR102007814 B1 KR 102007814B1 KR 1020120146064 A KR1020120146064 A KR 1020120146064A KR 20120146064 A KR20120146064 A KR 20120146064A KR 102007814 B1 KR102007814 B1 KR 102007814B1
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Abstract

본 발명은 표시장치와 그 게이트 구동회로의 제어 방법에 관한 것으로, 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제1 시프트 모드로 제어하고 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하여 상기 캐리 신호들의 시간차가 미리 설정된 기준값 보다 크면 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제2 시프트 방향으로 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다.

Description

표시장치와 그 게이트 구동회로의 제어 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING GATE DRIVING CIRCUIT THEREOF}
본 발명은 양방향 시프트 기능을 갖는 표시장치와 그 게이트 구동회로의 제어 방법에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들(Flat Panel Display, FPD)이 개발 및 시판되고 있다. 이러한 평판 표시장치의 게이트 구동회로는 일반적으로, 시프트 레지스터(shift register)를 이용하여 게이트 라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급하고 있다. 게이트 펄스에 의해 데이터가 기입되는 픽셀들이 표시패널의 라인 단위로 선택된다. 게이트 구동회로는 스캔 구동회로로도 알려져 있다. 최근, 게이트 구동회로는 다양한 구동 방법을 지원하기 위하여 게이트 펄스의 시프트 방향을 변경할 수 있는 양방향 시프트 기능을 내장하고 있다.
게이트 구동회로의 동작에 필요한 제어신호와 전원들이 배선을 통해 게이트 구동회로에 공급된다. 이러한 배선이 단락(short)되거나 개방(open)되면, 게이트 구동회로에서 오동작이 발생되거나 출력이 발생되지 않는 문제가 발생하고 게이트 구동회로의 발열로 인하여 표시패널 상에 접착된 편광필름이 들뜬다. 게이트 구동회로에 정전기가 가해질 때 게이트 구동회로에 동작 이상이 발생될 수 있다.
게이트 구동회로는 표시패널의 픽셀 어레이 밖의 양쪽에 배치될 수 있다. 이렇게 게이트 구동회로가 표시패널의 양쪽에 배치된 경우에, 어느 일측 게이트 구동회로에서 출력이 발생되지 않으면 표시패널의 화면 일부에서만 영상이 표시된다.
본 발명은 표시패널의 양측에 게이트 구동회로들이 배치된 경우에 그 게이트 구동회로들의 동작 이상으로 인하여 표시패널의 화면 일부만이 구동되는 문제를 방지할 수 있는 표시장치와 그 게이트 구동회로 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 표시장치는 서로 직교하는 데이터 라인들과 게이트 라인들, 및 픽셀 어레이가 형성된 표시패널; 상기 픽셀 어레이를 사이에 두고 상기 표시패널의 양측에 나뉘어 배치된 제1 및 제2 게이트 구동회로; 및 게이트 타이밍 제어신호를 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들의 시프트 방향을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함한다.
상기 제1 및 제2 게이트 구동회로는 제1 시프트 모드에서 상기 게이트 라인들에 공급되는 게이트 펄스를 제1 스캔 방향을 따라 시프트시키고, 제2 시프트 모드에서 상기 게이트 펄스를 상기 제1 스캔 방향의 반대 방향인 제2 스캔 방향을 따라 시프트시킨다.
상기 타이밍 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제1 시프트 모드로 제어하고 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하여 상기 캐리 신호들의 시간차가 미리 설정된 기준값 보다 크면 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제2 시프트 방향으로 제어한다.
상기 표시장치의 게이트 구동회로 제어 방법은 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제1 시프트 모드로 제어하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하는 단계; 및 상기 캐리 신호들의 시간차가 미리 설정된 기준값 보다 크면 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제2 시프트 방향으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 표시패널의 양측에 게이트 구동회로들이 배치된 경우에 게이트 구동회로들로부터 출력된 캐리 신호들을 비교하여 그 비교 결과에 따라 시프트 모드를 변경한다. 그 결과, 본 발명의 표시장치는 일부 게이트 구동회로의 오동작이나 동작 불능으로 인하여 표시패널의 화면 일부만이 구동되는 문제를 방지할 수 있고, 게이트 구동회로의 발열로 인한 편광필름의 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서 게이트 드라이브 IC들의 제1 시프트 모드 동작 예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 게이트 드라이브 IC들의 제2 시프트 모드 동작 예를 보여주는 블록도이다.
도 3은 제1 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들의 출력을 보여 주는 파형도이다.
도 4는 제2 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들의 출력을 보여 주는 파형도이다.
도 5a 및 도 5b는 게이트 드라이브 IC들과 게이트 라인들의 제1 연결 형태로 보여 주는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 게이트 드라이브 IC들과 게이트 라인들의 제1 연결 형태로 보여 주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구동회로의 제어 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 8은 타이밍 콘트롤러의 입출력 신호를 보여 주는 도면이다.
도 9는 타이밍 콘트롤러에서 게이트 타이밍 제어 관련 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 10은 유기 발광 표시장치의 픽셀 구성의 일 예를 보여 주는 회로도이다.
도 11은 도 10에 도시된 픽셀에 공급되는 게이트 펄스를 보여 주는 파형도이다.
본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED Display), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시장치의 일 예로서 유기발광 표시장치를 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 유기발광 표시장치에 한정되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서 게이트 드라이브 IC들의 제1 시프트 모드 동작 예를 보여주는 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 게이트 드라이브 IC들의 제2 시프트 모드 동작 예를 보여주는 블록도이다. 도 3은 제1 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들의 출력을 보여 주는 파형도이다. 도 4는 제2 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들의 출력을 보여 주는 파형도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 픽셀 어레이가 형성된 표시패널을 포함한다.
표시패널의 픽셀 어레이는 데이터 라인들, 데이터라인들과 직교되는 게이트 라인들, 데이터라인들과 게이트라인들에 의해 정의된 매트릭스 타입으로 배치된 픽셀들을 포함한다. 표시패널에는 편광필름이 접착될 수 있다.
제1 및 제2 게이트 구동회로는 표시패널 상에서 픽셀 어레이를 사이에 두고 상기 표시패널의 양측에 나뉘어 배치된다. 제1 게이트 구동회로는 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(integrated circuit)(LGIC1~LGIC6)을 포함한다. 제2 게이트 구동회로는 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)을 포함한다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)과 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6) 각각은 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)의 제어 하에 스캔 펄스를 출력하고 그 스캔 펄스를 시프트시키는 시프트 레지스터를 포함한다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)은 픽셀 어레이의 좌측 밖에 배치되어 종속적(cascade)으로 접속되어 표시패널의 게이트 라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)은 픽셀 어레이의 우측 밖에 배치되어 종속적으로 접속되어 표시패널의 게이트 라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)은 COG(Chip On Glass) 공정으로 표시패널의 기판 상에 접착될 수 있다. 표시패널의 기판에는 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)에 게이트 타이밍 제어신호와 전원을 공급하는 LOG(Line on glass) 배선들이 형성된다. 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)은 공지된 양방향 시프트 기능을 갖는 게이트 드라이브 IC로 구현될 수 있다. 예컨대, 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 10-2009-0133572(2009. 12. 30), 미국 특허 출원 12/845,332(2010. 07. 28.)에서 제안된 시프트 레지스터로 구현될 수 있다.
표시패널의 상단이나 하단에는 소스 드라이브 IC들(SIC)이 배치된다. 소스 드라이브 IC들(SIC)이 실장된 COF(Chip on film, COF)는 기판과 소스 인쇄회로보드(Printed Circuit Board, 이하 "PCB"라 함)(SPCB1, SPCB2)에 접착된다. 표시패널이 대화면 표시패널이면 소스 PCB(SPCB1, SPCB2)는 도 1과 같이 두 개로 나뉘어질 수 있다. 소스 드라이브 IC들(SIC)은 타이밍 콘트롤러(TCON)로부터의 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 픽셀 어레이의 데이터라인들에 공급한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 콘트롤 PCB(CPCB) 상에 실장될 수 있다. 콘트롤 PCB(CPCB)는 플렉서블 프린트 서킷(Flexible Print Circuit, 이하 "FPC"라 함)과 같은 연성 회로과 케이블을 통해 소스 PCB(SPCB1, SPCB2)에 연결된다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 외부의 호스트 시스템(host system)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(도 8, RGB)를 표시패널의 픽셀 배치에 맞게 재정렬하여 소스 드라이브 IC들(SIC)에 전송한다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 도 8과 같이 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 메인 클럭신호(CLK) 및 데이터 인에이블신호(DE) 등의 타이밍 신호들을 이용하여 소스 드라이브 IC들(SIC)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 제어신호(STC)와, 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GTC)를 발생한다. 소스 타이밍 제어신호(STC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 게이트 타이밍 제어신호(GTC)는 게이트 펄스의 스타트 타이밍을 제어하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSPF, GSPR), 게이트 펄스의 시프트 타이밍을 제어하는 게이트 시프트 클럭(Gate shift clock, GSC), 게이트 펄스의 출력 타이밍을 제어하는 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE), 시프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다.
호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 함께 그 데이터와 동기되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, CLK, DE)을 타이밍 콘트롤러(TCON)로 전송한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 게이트 타이밍 제어신호를 이용하여 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)의 시프트 방향을 제어할 수 있다. 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)은 제1 시프트 모드로 동작할 때 표시패널의 상단으로부터 하단으로 향하는 제1 스캔 방향을 따라 게이트 펄스를 시프트시키고, 제2 시프트 모드로 동작할 때 표시패널의 하단으로부터 상단으로 향하는 제2 스캔 방향을 따라 게이트 펄스를 시프트시킨다. 제2 스캔 방향은 제1 스캔 방향의 반대 방향이다.
도 5a 및 도 6a와 같이 표시패널의 상단에 배치된 제1 그룹의 제1 게이트 드라이브 IC(LGIC1)에 제1 게이트 스타트 펄스(GSPF)가 공급되고, 제2 그룹의 제1 게이트 드라이브 IC(RGIC1)에 제2 게이트 스타트 펄스(GSPR)가 공급되면, 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)과 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)은 제1 시프트 모드로 동작하여 제1 스캔 방향을 따라 게이트 펄스를 시프트시킨다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6) 각각은 다음 IC의 스타트 펄스 입력 단자로 전송되는 캐리 신호(LCAR)를 출력한다. 예를 들어, 제1 게이트 드라이브 IC(LGIC1)는 제1 시프트 모드에서 제1 게이트 스타트 펄스(GSPF)에 응답하여 게이트 펄스(도 3, SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 아래로 시프트시킨다. 제1 게이트 스타트 펄스(GSPF)는 게이트 드라이브 IC의 첫 번째 출력 채널로부터 출력되는 첫 번째 게이트 펄스의 스타트 타이밍을 제어한다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)에서, 제N(N은 2 이상의 양의 정수) 게이트 드라이브 IC는 제1 시프트 모드에서 제N-1 게이트 드라이브 IC로부터 출력된 캐리 신호(LCAR)를 스타트 펄스로서 입력받아 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 아래로 시프트시킨다.
제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)은 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)을 180° 돌린 자세로 게이트라인들에 연결된다. 따라서, 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)의 시프트 방향과 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)의 시프트 방향과 반대 방향일 때 표시패널 전체의 게이트 펄스 시프트 방향이 같아진다. 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6) 각각은 다음 IC의 스타트 펄스 입력 단자로 전송되는 캐리 신호(RCAR)를 출력한다. 예를 들어, 제1 게이트 드라이브 IC(RGIC1)는 제1 시프트 모드에서 제2 게이트 스타트 펄스(GSPR)에 응답하여 게이트 펄스(도 3, SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 아래로 시프트시킨다. 제2 게이트 스타트 펄스(GSPR)는 게이트 드라이브 IC의 마지막 출력 채널로부터 출력되는 첫 번째 게이트 펄스의 스타트 타이밍을 제어한다. 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)에서, 제N 게이트 드라이브 IC는 제1 시프트 모드에서 제N-1 게이트 드라이브 IC로부터 출력된 캐리 신호(RCAR)를 스타트 펄스로서 입력받아 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 아래로 시프트시킨다. 도 1, 도 3, 도 5a 및 도 6a는 제1 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)의 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)와 캐리 신호(LCAR, RCAR)를 보여 주는 도면이다.
도 5b 및 도 6b와 같이 표시패널의 하단에 배치된 제1 그룹의 마지막 게이트 드라이브 IC(LGIC6)에 제2 게이트 스타트 펄스(GSPR)가 공급되고, 제2 그룹의 마지막 게이트 드라이브 IC(RGIC6)에 제1 게이트 스타트 펄스(GSPF)가 공급되면, 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)과 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)은 제2 시프트 모드로 동작하여 제2 스캔 방향을 따라 게이트 펄스(도 4, SCAN1~SCANn)를 시프트시킨다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6) 각각은 다음 IC의 스타트 펄스 입력 단자로 전송되는 캐리 신호(LCAR)를 출력한다. 예를 들어, 제6 게이트 드라이브 IC(LGIC6)는 제2 시프트 모드에서 제2 게이트 스타트 펄스(GSPR)에 응답하여 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스를 제2 스캔방향을 따라 위로 시프트시킨다. 제1 그룹의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)에서, 제N 게이트 드라이브 IC는 제2 시프트 모드에서 제N+1 게이트 드라이브 IC로부터 출력된 캐리 신호(LCAR)를 스타트 펄스로서 입력받아 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 제2 스캔 방향을 따라 위로 시프트시킨다.
제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6) 각각은 다음 IC의 스타트 펄스 입력 단자로 전송되는 캐리 신호(RCAR)를 출력한다. 예를 들어, 제6 게이트 드라이브 IC(RGIC6)는 제2 시프트 모드에서 제1 게이트 스타트 펄스(GSPF)에 응답하여 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스를 제2 스캔방향을 따라 위로 시프트시킨다. 제2 그룹의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)에서, 제N 게이트 드라이브 IC는 제2 시프트 모드에서 제N+1 게이트 드라이브 IC로부터 출력된 캐리 신호(LCAR, RCAR)를 스타트 펄스로서 입력받아 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 출력하기 시작하고 그 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)를 제2 스캔 방향을 따라 위로 시프트시킨다. 도 2, 도 4, 도 5b 및 도 6b는 제2 시프트 모드에서 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)의 게이트 펄스(SCAN1~SCANn)와 캐리 신호(LCAR, RCAR)를 보여 주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 게이트 드라이브 IC들과 게이트 라인들의 제1 연결 형태로 보여 주는 도면들이다. 도 6a 및 도 6b는 게이트 드라이브 IC들과 게이트 라인들의 제1 연결 형태로 보여 주는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 게이트 구동회로(10A)의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6)은 모든 게이트 라인들(G1~Gn)에 연결될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 제2 게이트 구동회로(10B)의 게이트 드라이브 IC들(RGIC1~RGIC6)은 모든 게이트 라인들(G1~Gn)에 연결될 수 있다. 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)는 게이트 스타트 펄스(GSPF, GSPR)를 동시에 입력받아 동시에 게이트 펄스를 출력한다. 따라서, 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)로부터 출력된 게이트 펄스는 같은 게이트 라인의 양끝단에 동시에 인가되고, 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)의 게이트 드라이브 IC들(LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6)로부터 캐리 신호(LCAR, RCAR)가 동시에 출력된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 게이트 구동회로(10A)는 제1 그룹의 게이트라인들에 연결되어 제1 그룹의 게이트라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 제2 게이트 구동회로(10B)는 제2 그룹의 게이트라인들에 연결되어 제2 그룹의 게이트라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다.
제1 그룹의 게이트라인들은 기수 번째 게이트 라인들(G1, G3,...Gn-1)에 연결될 수 있다. 제2 그룹의 게이트라인들은 우수 번째 게이트 라인들(G2, G4,...Gn)에 연결될 수 있다. 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)에는 소정의 시간차를 두고 게이트 스타트 펄스(GSPF, GSPR)가 인가될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)의 게이트 펄스 출력 타이밍과 캐리 신호 출력 타이밍에서 소정의 시간차가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 게이트 구동회로(10A)로부터 제1 게이트 펄스가 제1 게이트 라인(G1)에 인가된 후, 대략 1 수평 기간 뒤에 제2 게이트 구동회로(10B)로부터 제2 게이트 펄스가 제2 게이트 라인(G2)에 인가될 수 있다. 또한, 제1 게이트 구동회로(10A)의 제6 게이트 드라이브 IC(LGIC6)로부터 마지막 캐리 신호(LCAR)이 출력된 후에 대략 1 수평 기간 뒤에 제2 게이트 구동회로(10B)의 제6 게이트 드라이브 IC(RGIC6)로부터 마지막 캐리 신호(RCAR)이 출력될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서, 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)가 정상 동작할 때, 그 게이트 구동회로(10A, 10B)들로부터 출력되는 캐리 신호들(LCAR, RCAR)의 시간 차는 후술하는 기준값 보다 작다.
제1 그룹의 게이트라인들과 제2 그룹의 게이트 라인들은 도 6a 및 도 6b에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 그룹의 게이트 라인들은 표시패널의 상반부나 좌반부에 형성된 게이트라인들일 수 있고, 제2 그룹의 게이트 라인들은 표시패널의 하반부나 우반부에 형성된 게이트라인들일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 게이트 구동회로의 제어 방법을 보여 주는 흐름도이다. 타이밍 콘트롤러(TCON)는 게이트 타이밍 제어신호를 이용하여 도 7과 같이 게이트 구동회로들(10A, 10B)을 제어한다. 도 8은 타이밍 콘트롤러(TCON)의 입출력 신호를 보여 주는 도면이다. 도 9는 타이밍 콘트롤러(TCON)에서 게이트 타이밍 제어 관련 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(TCON)는 비교기(32) 및 게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(TCON)는 제1 시프트 모드로 게이트 구동회로들(10A, 10B)을 제어한다. 비교기(32)는 제1 시프트 모드로 동작하는 게이트 구동회로들(10A, 10B)로부터 캐리 신호들(LCAR, RCAR)을 입력 받아 그 캐리 신호들(LCAR, RCAR)의 입력 시간차를 측정하여 게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)에 전송한다.(S1) 기준값은 제1 게이트 구동회로(10A)에 인가되는 게이트 타이밍 신호(GTC)와 제2 게이트 구동회로(10B)에 인가되는 게이트 타이밍 신호(GTC)의 시간차로 설정될 수 있다. 게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)는 캐리 신호들(LCAR, RCAR) 간의 시간 차를 소정의 기준값과 비교하여 그 시간차가 기준값 이하이면 캐리 신호들(LCAR, RCAR)이 정상적으로 수신되어 제1 및 제2 게이트 구동회로(10A, 10B)가 정상 동작하는 것으로 판단하여 제1 시프트 모드를 유지한다.(S2 및 S3)
게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)는 비교기(32)를 통해 입력된 캐리 신호들(LCAR, RCAR)의 입력 시간차가 기준값 보다 크면, 게이트 구동회로들(10A, 10B) 중 어느 하나가 동작하지 않는 것으로 판단하여 제2 시프트 모드로 게이트 구동회로들(10A, 10B)을 제어한다.(S4) 게이트 구동회로들(10A, 10B)의 시프트 방향을 변경하면 게이트 구동회로들(10A, 10B)이 정상 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 시프트 모드에서, 도 1, 도 5a 및 도 6a와 같이 제1 게이트 드라이브 IC(LGIC1, RGIC1)에 게이트 스타트 펄스(GSPF, GSPR)이 인가된다. 그런데 제1 게이트 드라이브 IC(LGIC1, RGIC1)의 스타트 펄스 입력 단자에 연결된 LOG 배선이 단락되거나 개방되면 제1 게이트 드라이브 IC(LGIC1, RGIC1)에 게이트 스타트 펄스가 정상적으로 입력되지 못하므로 제1 시프트 모드로 게이트 구동회로들(10A, 10B)이 동작할 수 없다. 이러한 배선 불량이 있는 상태에서, 제2 시프트 모드로 게이트 구동회로들(10A, 10B)을 제어하면 도 2, 도 5b 및 도 6b와 같이 제6 게이트 드라이브 IC(LGIC6, RGIC6)의 스타트 펄스 입력 단자에 게이트 스타트 펄스(GSPF, GSPR)가 정상적으로 입력되므로 게이트 구동회로들(10A, 10B)이 제2 시프트 모드로 정상 동작할 수 있다.
게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)는 제2 시프트 모드로 동작하는 게이트 구동회로들(10A, 10B)로부터 수신된 캐리 신호들(LCAR, RCAR)의 시간차가 기준값 이하이면, 제2 시프트 모드를 유지한다.(S6)
게이트 타이밍 제어신호 발생부(34)는 제2 시프트 모드로 동작하는 게이트 구동회로들(10A, 10B)로부터 수신된 캐리 신호들(LCAR, RCAR)의 시간차가 기준값 보다 크면, 모든 구동회로들의 전원을 차단한다.(S7) 여기서, 모든 구동회로는 타이밍 콘트롤러, 게이트 드라이브 IC, 소스 드라이브 IC, 전원 회로 등 표시패널 구동에 필요한 모든 구동회로를 의미한다.
본 발명의 표시장치는 유기발광 표시장치로 구현될 수 있다. 이 예를 도 10 및 도 11을 결부하여 설명하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 게이트 라인들(G1~Gn) 각각은 스캔라인들(15a), 에미션라인들(15b), 및 초기화라인들(15c)을 포함할 수 있다. 픽셀들 각각은 다수의 TFT들(Thin Film Transistor)(DT, ST1~ST4), 커패시터들(Cst, Cgss), 및 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함) 등을 포함한다. 픽셀들은 도 10에 한정되지 않고 공지의 어떠한 OLED 픽셀 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 픽셀들(P)은 OLED, 데이터전압에 따라 OLED에 흐르는 전류를 조절하는 구동소자, 하나 이상의 스위치 소자, 하나 이상의 커패시터 등을 포함하고 스캔펄스에 응답하여 데이터전압을 구동소자의 게이트에 공급한 후에 발광제어신호에 응답하여 OLED를 발광시키는 공지의 어떠한 회로로도 구현될 수 있다.
게이트 구동회로들(10A, 10B)은 타이밍 콘트롤러(TCON)의 제어 하에 데이터전압과 동기되는 스캔신호(SCAN)를 스캔라인들(15a)에 순차적으로 공급하고, 발광제어신호(EM)를 에미션라인들(15b)에 순차적으로 공급한다. 그리고 게이트 구동회로들(10A, 10B)은 초기화신호(INIT)를 라인 순차 방식으로 초기화라인들(15c)에 순차적으로 공급한다. 스캔신호(SCAN), 발광제어신호(EM), 및 초기화신호(INIT) 각각은 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙(swing)한다. 게이트 하이 전압(VGH)은 픽셀들(P)에 형성된 스위치 TFT들의 문턱 전압 이상의 높은 전압으로 설정되는 반면, 게이트 로우 전압(VGL)은 픽셀들(P)에 형성된 스위치 TFT들의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다.
OLED는 구동 TFT(DT)로부터 공급되는 전류에 의해 발광한다. OLED의 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode) 사이에는 유기 화합물층들이 적층된다. OLED의 유기 화합물층들은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL) 등을 포함한다.
구동 TFT(DT)는 자신의 게이트-소스 간 전압으로 OLED에 흐르는 전류를 조절한다. 구동 TFT(DT)의 게이트전극은 노드 B에, 드레인전극은 고전위 셀구동전압(EVDD) 입력단에, 소스전극은 노드 C에 각각 접속된다.
제1 스위치 TFT(ST1)는 발광제어신호(EM)에 응답하여 노드 A와 노드 B 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 턴-온(turn-on)됨으로써 노드 A에 저장된 데이터전압(Vdata)을 노드 B에 전달한다. 제1 스위치 TFT(ST1)의 게이트전극은 에미션라인(15b)에, 드레인전극은 노드 A에, 소스전극은 노드 B에 각각 접속된다.
제2 스위치 TFT(ST2)는 초기화신호(INIT)에 응답하여 초기화전압(Vinit)의 입력단과 노드 C 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제2 스위치 TFT(ST2)는 턴-온 됨으로써 노드 C에 초기화전압(Vinit)을 공급한다. 제2 스위치 TFT(ST2)의 게이트전극은 초기화라인(15c)에, 드레인전극은 초기화전압(Vinit)의 입력단에, 소스전극은 노드 C에 각각 접속된다.
제3 스위치 TFT(ST3)는 초기화신호(INIT)에 응답하여 기준전압(Vref)의 입력단과 노드 B 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제3 스위치 TFT(ST3)는 턴-온됨으로써 노드 B에 기준전압(Vref)을 공급한다. 제3 스위치 TFT(ST3)의 게이트전극은 초기화라인(15c)에, 드레인전극은 기준전압(Vref)의 입력단에, 소스전극은 노드 B에 각각 접속된다.
제4 스위치 TFT(ST4)는 스캔신호(SCAN)에 응답하여 데이터 라인(14)과 노드 A 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제4 스위치 TFT(ST4)는 턴-온됨으로써 노드 A에 데이터전압(Vdata)을 공급한다. 제4 스위치 TFT(ST4)의 게이트전극은 스캔라인(15a)에, 드레인전극은 데이터 라인(14)에, 소스전극은 노드 A에 각각 접속된다.
보상 커패시터(Cgss)는 노드 B와 노드 C 사이에 접속된다. 보상 커패시터(Cgss)는 구동 TFT(DT)의 문턱전압 검출시 소스 팔로워(source follower) 방식을 가능케 하며, 문턱전압에 대한 보상 능력 향상에 기여한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 노드 A와 노드 C 사이에 접속된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 노드 A에 입력된 데이터전압(Vdata)을 저장하고 노드 C에 전달한다.
픽셀(P)의 동작은 노드 A,B,C를 특정 전압으로 초기화하는 초기화기간(Ti), 구동 TFT(DT)의 문턱전압을 검출 및 저장하는 센싱기간(Ts), 데이터 기입을 위하여 데이터전압(Vdata)을 픽셀(P)에 인가하는 프로그래밍기간(Tp), 및 구동 TFT(DT)의 문턱전압에 영향을 받지 않는 데이터전압(Vdata)에 따라 구동되는 구동 TFT(DT)를 통해 OLED의 전류를 공급하는 발광기간(Te)으로 나뉘어진다. 발광기간(Te)은 제1 및 제2 발광기간(Te1,Te2)으로 나뉘어질 수 있다.
초기화기간(Ti)에서, 제2 및 제3 스위치 TFT(ST2, ST3)는 하이 로직 레벨(high logic level)의 초기화신호(INIT)에 응답하여 동시에 턴-온된다. 제1 스위치 TFT(ST1)는 초기화기간(Ti)에 발광제어신호(EM)의 제1 펄스(P1)에 응답하여 턴-온된다. 발광제어신호(EM)의 제1 펄스(P1)는 초기화신호(INIT)와 중첩된다. 초기화신호(INIT)의 펄스는 초기화를 안정화하기 위하여 발광제어신호(EM)의 제1 펄스(P1) 보다 더 넓게 설정되는 것이 바람직하다. 그 결과, 초기화기간(Ti) 동안 초기화전압(Vinit)은 노드 C에 공급되고, 기준전압(Vref)은 노드 B에 공급된다. 또한, 기준전압(Vref)은 제1 및 제3 스위치 TFT들(ST1, ST3)을 경유하여 노드 A에 공급된다. 제4 스위치 TFT(ST4)는 초기화기간(Ti)에 오프 상태를 유지한다. 구동 TFT(DT)의 게이트 전압을 소스 전압 보다 높게 하여 구동 TFT(DT)의 드레인-소스 간 전류 패스를 도통시키기 위하여, 기준전압(Vref)은 초기화전압(Vinit)에 비해 높게 설정된다.
초기화전압(Vinit)은 발광기간(Te)을 제외한 나머지 기간들(Ti,Ts,Tp)에서 OLED가 발광이 방지되지 않도록 적절히 낮은 값으로 설정된다. 예컨대, 고전위 셀구동전압(EVDD)가 20V, 저전위 셀구동전압(EVSS)가 0V로 설정되는 경우, 기준전압(Vref) 및 초기화전압(Vinit)은 각각 -1V 및 -5V로 설정될 수 있다.
스캔신호(SCAN), 발광제어신호(EM), 및 초기화신호(INIT)는 도 11과 같다. 이러한 신호들(SCAN, EM, INIT)은 게이트 구동회로들(10A, 10B)에 의해 시프트되면서 게이트 라인들(15)에 공급된다.
센싱기간(Ts)에서, 발광제어신호(EM)와 초기화신호(INIT)는 로우 로직 레벨로 반전된다. 스캔신호(SCAN)도 센싱 기간(Ts)에 로우 로직 레벨로 유지된다. 그 결과, 제1 내지 제4 스위치 TFT들(ST1, ST2, ST3, ST4)은 센싱 기간(Ts) 동안 오프 상태를 유지하고, 구동 TFT(DT)를 통해 흐르는 전류(Idt)는 서서히 감소된다. 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압이 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)까지 도달하면 구동 TFT(DT)가 턴 오프되며, 이 때 구동 TFT(DT)의 문턱전압(Vth)이 소스 팔로워 방식으로 검출되어 노드 C에 충전된다.
프로그래밍기간(Tp)에서, 제4 스위치 TFT(ST4)는 입력 영상의 데이터전압(Vdata)에 동기되는 하이 로직 레벨의 스캔신호(SCAN)에 의해 턴-온된다. 이 때 데이터전압(Vdata)은 노드 A에 공급된다. 제1 내지 제3 스위치 TFT들(ST1, ST2, ST3)은 프로그래밍기간(Tp) 동안 오프 상태를 유지한다. 프로그래밍기간(Tp)에서, 노드 B 및 C는 TFT 또는 커패시터에 의해 노드 A와 분리되어 있으므로 센싱기간(Ts)에서의 전위를 거의 그대로 유지한다.
제1 발광기간(Te1)에서, 제1 스위치 TFT(ST1)는 발광제어신호(EM)의 제2 펄스(P2)에 의해 턴-온된다. 이 때, 노드 A에 충전된 데이터전압(Vdata)이 노드 B로 전달된다. 제2 내지 제4 스위치 TFT들(ST2, ST3, ST4)은 제1 발광기간(Te1) 동안 오프 상태를 유지한다. 구동 TFT(DT)는 제1 발광기간(Te1)에 노드 B에 전달되는 데이터전압(Vdata)에 비례하는 전류를 OLED에 공급한다. 제1 발광기간(Te1) 동안, 구동 TFT(DT)를 통해 흐르는 전류에 의해 노드 C의 전위가 상승하여 그 전위가 OLED의 문턱 전압 이상으로 상승하면 OLED를 도통시킬 수 있는 "Voled"까지 증가시키고, 그 결과 OLED가 턴-온되어 발광한다.
제2 발광기간(Te2)에서, 제1 내지 제4 스위치 TFT들(ST1, ST2, ST3, ST4)은 오프 상태를 유지한다. 제2 발광기간(Te2)은 발광제어신호(EM)가 인가되는 제1 스위치 TFT(ST1)의 열화 방지를 위해 설정된다. 이를 위해, 발광제어신호(EM)는 제1 스위치 TFT(ST1)의 게이트 바이어스 스트레스(gate bias stress)를 보상하기 위하여 제2 발광기간(Te2) 동안 로우 로직 레벨로 반전된다.
픽셀들(P)은 도 10과 같은 회로로 구현되는 경우에 소스 팔로워(source-follower) 방식에 따라 구동 TFT(DT)의 문턱전압을 검출한다. 소스 팔로워 방식은 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 사이에 보상 커패시터를 접속시키고 문턱전압 검출시 구동 TFT의 소스전압을 게이트전압에 추종시킨다. 더욱이, 구동 TFT(DT)의 드레인에는 게이트와 분리되어 고전위 셀구동전압(EVDD)이 공급되고 있으므로, 소스 팔로워 방식은 양의 값을 갖는 구동 TFT(DT)의 문턱전압 뿐만 아니라 음의 값을 갖는 문턱전압까지 검출할 수 있다. 픽셀들(P)은 구동 TFT(DT)의 문턱전압 센싱시 구동 TFT(DT)의 게이트를 플로팅(floating) 시키고, 구동 TFT(DT)의 게이트-소스 사이에 접속된 보상 커패시터(Cgss)와 구동 TFT(DT)의 기생 커패시터를 이용하여 문턱전압 보상 능력을 향상시킬 수 있다. 발광제어신호(EM)의 온 듀티(on-duty)를 줄이면, 발광제어신호(EM)에 따라 스위칭되는 제1 스위치 TFT(ST1)의 열화를 최소화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10A, 10B : 게이트 구동회로 32 : 비교기
34 : 게이트 타이밍 발생부 LCAR, RCAR : 캐리 신호
LGIC1~LGIC6, RGIC1~RGIC6 : 게이트 드라이브 IC SIC : 소스 드라이브 IC
TCON : 타이밍 콘트롤러

Claims (6)

  1. 서로 직교하는 데이터 라인들과 게이트 라인들, 및 픽셀 어레이가 형성된 표시패널;
    상기 픽셀 어레이를 사이에 두고 상기 표시패널의 양측에 나뉘어 배치된 제1 및 제2 게이트 구동회로; 및
    게이트 타이밍 제어신호를 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들의 시프트 방향을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로는 제1 시프트 모드에서 상기 게이트 라인들에 공급되는 게이트 펄스를 제1 스캔 방향을 따라 시프트시키고, 제2 시프트 모드에서 상기 게이트 펄스를 상기 제1 스캔 방향의 반대 방향인 제2 스캔 방향을 따라 시프트시키고,
    상기 타이밍 콘트롤러는 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제1 시프트 모드로 제어하고 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하여 상기 캐리 신호들의 시간차가 미리 설정된 기준값 보다 크면 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제2 시프트 방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는 상기 제2 시프트 모드로 동작하는 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하여 상기 캐리 신호들의 시간차가 상기 기준값 보다 크면 상기 게이트 구동회로들과 상기 타이밍 콘트롤러의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1 게이트 구동회로가 상기 게이트 라인들의 일측 끝단에 연결되고, 상기 제2 게이트 구동회로가 상기 게이트 라인들의 타측 끝단에 연결된 경우,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들이 정상적으로 동작할 때 상기 타이밍 콘트롤러로부터 게이트 스타트 펄스를 동시에 입력 받아 상기 게이트 라인들의 양측에 상기 게이트 펄스를 동시에 공급하고, 상기 캐리 신호들을 동시에 출력하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 게이트 구동회로는 제1 그룹의 게이트라인들에 연결되어 상기 제1 그룹의 게이트라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급하고,
    상기 제2 게이트 구동회로는 제2 그룹의 게이트라인들에 연결되어 상기 제2 그룹의 게이트라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급하고,
    상기 제1 게이트 구동회로로부터 출력된 캐리 신호와 상기 제2 게이트 구동회로로부터 출력된 캐리 신호에 시간 차가 있고,
    상기 캐리 신호들의 시간 차는 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로의 정상 동작시에 상기 기준값 보다 작은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 서로 직교하는 데이터 라인들과 게이트 라인들, 및 픽셀 어레이가 형성된 표시패널, 상기 픽셀 어레이를 사이에 두고 상기 표시패널의 양측에 나뉘어 배치된 제1 및 제2 게이트 구동회로; 및 게이트 타이밍 제어신호를 이용하여 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들의 시프트 방향을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 포함하는 표시장치의 게이트 구동회로 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제1 시프트 모드로 제어하는 단계;
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로들로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하는 단계; 및
    상기 캐리 신호들의 시간차가 미리 설정된 기준값 보다 크면 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로를 제2 시프트 방향으로 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로는 제1 시프트 모드에서 상기 게이트 라인들에 공급되는 게이트 펄스를 제1 스캔 방향을 따라 시프트시키고, 제2 시프트 모드에서 상기 게이트 펄스를 상기 제1 스캔 방향의 반대 방향인 제2 스캔 방향을 따라 시프트시키는 것을 특징으로 하는 표시장치의 게이트 구동회로 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 시프트 모드로 동작하는 상기 제1 및 제2 게이트 구동회로로부터 수신된 캐리 신호들을 비교하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 게이트 구동회로로부터 수신된 캐리 신호들의 시간차가 상기 기준값 보다 크면 상기 게이트 구동회로들과 상기 타이밍 콘트롤러의 전원을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 게이트 구동회로 제어 방법.
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