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KR900005167B1 - 매트릭스형 액정표시장치의 선택전극 구동회로 - Google Patents

매트릭스형 액정표시장치의 선택전극 구동회로 Download PDF

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KR900005167B1
KR900005167B1 KR1019850003554A KR850003554A KR900005167B1 KR 900005167 B1 KR900005167 B1 KR 900005167B1 KR 1019850003554 A KR1019850003554 A KR 1019850003554A KR 850003554 A KR850003554 A KR 850003554A KR 900005167 B1 KR900005167 B1 KR 900005167B1
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KR
South Korea
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switching circuit
circuit
capacitor
pulse
pulse generator
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시게루 모로가와
후미노리 스즈끼
Original Assignee
시티즌 도께이 가부시끼가이샤
야마자끼 로꾸야
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Publication of KR850008083A publication Critical patent/KR850008083A/ko
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Abstract

내용 없음.

Description

매트릭스형 액정표시장치의 선택전극 구동회로
제1도는 본 발명에 따른 선택전극 구동회로를 나타내며;
제2도는 펄스 발생기에 의해 제공된 기준펄스의 열 및 기준펄스의 진폭과 같은 양으로 이동된 펄스 레벨의 또 다른 열을 나타내며;
제3도는 필요한 구동펄스의 파형[3(A), 3(B) 및 3(D)]을 나타내며;
제4도는 스위칭 회로의 양태를 나타내는 회로도이며;
제5도는 제4도의 스위칭 회로의 다른 지점에서 나타나는 시그날의 파형을 나타내며;
제6도는 스위칭 회로의 또 다른 양태를 나타내는 회로도이며;
제7도는 제6도의 스위칭 회로의 다른 지점에서 나타나는 시그날의 파형을 나타내며; 그리고
제8도, 제9도, 제10도, 제11도 및 제12도는 다른 전극전위원을 사용한 선택전극 구동회로를 나타낸다.
본 발명은 일반적으로 매트릭스형 표시장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 액정 텔레비젼과 같은 매트릭스형 액정 표시장치에 사용하는데 적합한 선택전극 구동회로에 관한 것이다.
매트릭스형 액정 표시장치는 꼬인 네마틱형 액정 또는 게스트-호스트형(guest host type) 액정과 같이 밀폐된 액정 물질에 의해 분리된 두 전극화-투명물질로 주로 구성되어 있는 것으로 널리 알려져 있다. 그런데 각 투명물질의 외면에는 투명한 전도성 피복물이 서로 평행하는 횡열 또는 종열의 형태로 존재하고 있다. 그리고 전극화 투명물질은 서로 그들의 횡열과 종열이 교차하고 있기 때문에 이들 교차점들에 의한 직사각형의 배열이 형성되므로 매트릭스가 형성되는 것이다. 또한 동작시는 선택전극인 횡전극에 일련의 펄스가 일정한 간격으로 잇따라서 가해지기 때문에 이러한 선택전극이 매우 짧은 기간에 주어진 전위까지 연달아 올라가게 된다. 반면에 표시할 하나의 가시정보를 나타내는 비데오 시그날은 데이터 전극인 종열전극에 가해지기 때문에 액정이 가시형상을 이루기에 충분한 선택된 교차점에서 이루어지게 된다. 매트릭스형 액정 표시장치에 사용되는 액정의 수명을 연장시키기 위해서는 다음과 같은 포지티브-진행 펄스와 네가티브-진행펄스를 교대로 사용하여서 달성할 수 있다: 공유된 주사에 있어서는 한 프레임에서 포지티브-진행 펄스에 의해 교번전극이 구동되며, 그리고 다음 프레임에서는 네가티브-진행 펄스에 의해 나머지 전극이 구동된다. 다른 한편으로는 선택 전극에 일정한 간격으로 교번펄스를 잇따라 가함으로써 선택성을 달성시킨다.
매트릭스형 액정 표시장치의 레졸루션(resolution)을 개선시키려는 노력이 현재에도 진행되고 있는데, 이러한 표시장치의 레졸루션은 선택전극(횡열) 및 데이터전극(종열)의 수가 늘어나면 증가하게 된다. 그렇지만 선택전극 및 데이터 전극의 수를 늘리게 되면 구동펄스가 인접한 선택전극을 동시에 이들의 활성상태로 만들 수 없도록 하기에 충분한 각 구동펄스의 지속기간이 감소하게 된다. 액정의 선택된 교차점을 가시영상을 형성하기에 충분하도록 어둡게 하기 위해서는 펄스의 진폭 또는 높이를 증가시킴으로써 펄스 지속 기간의 감소를 보상할 수 있어야 한다. 실제로 각 구동펄스의 진폭은 횡 또는 종의 수의 제곱근에 의해 증가된다. 보통 선택전극 구동회로는 브레이크다운 전압이 약 20 내지 22볼트에 달하는 C-MOS 장치를 사용한다. 따라서 반도체 장치에 있어 이러한 브레이크다운 전압의 현상은 매트릭스형 액정 표시장치의 레졸루션을 제한하게 된다.
매트릭스형 표시장치에 사용된 반도체 장치의 브레이크다운전압에 의해 허용되는 것을 넘어서 레졸루션의 제한을 철폐하기 위해, 본 발명의 목적은 매트릭스 전극에서 선택 및 데이터 전극의 수가 실질적으로 증가될 수 있도록, 반도체 장치의 브레이크다운전압과 같은 높은 진폭으로 2배의 구동펄스를 제공할 수 있는 선택전극 구동회로를 제공하므로써 매트릭스 전극에서 선택전극 및 데이터전극의 수를 실질적으로 증가시킬 수 있고 이에 따라서 매트릭스형 표시장치내에서 이에 상응하게 레졸루션을 증가시키는데 있다.
본 발명에 따른 매트릭스형 표시장치에 사용되는 선택전극 회로는 일정한 간격으로 기준펄스를 제공하는 펄스 발생기; 양 전위수준이 상기 기준펄스와 비숫한 파형으로 변화하는 전원 공급수단; 및 상기 전원 공급수단에 의해 동작되는 스위칭회로로 주로 구성되어 있다. 본 발명의 다른 목적 및 특징을 첨부된 도면을 통해 더욱 자세히 설명하고자 한다.
제2도는 본 발명에 따른 선택전극 또는 소인회로를 나타낸다. 제1도에 나타난 바와 같이 선택전극 또는 소인회로는 펄스발생기(1), 펄스발생기(1)에 연결된 배터리 또는 전원(3) 그리고 배터리(3)에 십자로 연결된 스위칭회로(5)로 구성되어 있다. 배터리(3)의 전압 Vm은 스위칭회로(5)에서 사용된 C-MOS의 브레이크다운전압과 같도록 선택한다. 펄스 발생기(1)에 의해 제공된 기준펄스의 높이 또는 진폭 Vm은 배터리(3)의 전압과 동일하게 선택함으로써 반도체 장치의 브레이크다운전압을 스위칭회로에 사용한다. 이러한 배열을 함으로써 펄스발생기(1)에 의해서 기준펄스 V1(t)의 열이 스위칭회로(5)의 두 입력단자중 하나(포지티브)로 공급된다. 그리고 이와 동시에 기준펄스와 동일한 양으로 기준펄스 V1(t)의 열이 레벨-이동되며, 레벨-이동된 펄스 시그날(V2)이 스위칭 회로(5)의 다른(네가티브) 입력단자에 공급된다. 스위칭회로(5)는 이러한 서로 다른 파형 V1(t)와 V2(t)를 샘플링할 수 있고(참조 : 제2도), 포지티브-진행펄스와 네가티브-진행펄스로 주로 구성된 소기의 이상된(phase-shifted) 대체 구동 시그날 V3(t)[참조 : 제3도의 3(A), 3(B), 3(C) 및 3(D)] 내부에 상기 샘플링한 일부를 결합시킬 수 있도록 설계되어 있다.
특히, 구동펄스 시그날 V3(t)는 제3(a)도의 왼편 반쪽에 나타난 바와 같이, V1, V1, V1, V2, V1, V2.....의 순서로 파형 V1(t)과 V2(t)로부터 기준펄스폭과 같이 긴 부분을 선택함으로써 이루어진다. 또한 제3(a)도의 오른편 반쪽에 나타난 바와 같은 바라는 바의 구동펄스 시그날은 파형 V1(t)와 V2(t)를 전환시키고, 그리고 V2, 위에서 전환된 파형 V1(t) 및 V2(t)로부터 기준펄스폭과 같이 긴 부분을 V2, V1, V2......의 순서로 선택함으로써 이루어진다.
제3(b)도에 나타난 바와 같은 구동펄스 시그날을 제공하기 위해서는 펄스폭과 같이 긴 부분을 V1, V1, V2, V1, V1, V2...... V1, V1, V2, V2, V1, V2...... 의 순서로 파형 V1및 V2에서 선택하고, 여기서 선택된 부분을 잇따라 결합시킨다.
제3(c)도 및 제3(d)도에 나타난 바와 같은 바라는 바의 구동 펄스 시그날은 주파수가 높은 클럭펄스(clock pulse)을 사용하여 제3(a)도에 나타난 펄스 시그날의 폭을 좁게 함으로써 나타나게 된다. 그러므로 폭이 좁은 구동펄스 시그날은 표시한 가시영상의 명도를 조절하는데 효과적이라고 사용할 수 있다. 제4도는 제3(a)도에 나타난 바와 같은 바라는 바의 구동 펄스를 나타내는 목적에 적합한 스위칭회로 배열 양태를 나타낸다. 스위칭 회로(5)는 토글(toggle)형 플립- 플롭(51), 플립-플롭(51)의 "Q"단자에 연결된 EXCLU-SIVE-OR게이트(52), EXCLUSIVE-OR게이트(52)에 연결된 4-비트 2진 카운터(53) 및 매트릭스의 선택전극 만큼의 선택 유니트(54), (55), ......로 주로 구성되어 있다. 이러한 선택 유니트는 EXCLUSIVE-OR게이트(52) 및 4-비트 2진 카운터(53)에 연결되어 있다. 또한, 각 선택 유니트는 복호기(541), (551), ..., EXCLUSIVE -OR게이트(542), (552), ...... 및 변환기(543), (553), .....으로 주로 구성되어 있다. 상기 스위칭회로는 제4도에 나타난 바와 같이 기준펄스 시그날 V1(t) 및 레벨-이동 펄스 시그날 V2(t) 에 의해 구동된다. 첫 번째 선택 유니트(54)의 복호기(541)는 방금 카운트된 첫 번째 기준 펄스와 일치하는 네가티브-진행 펄스를 제공하기 위한 EXCLUSIVE-OR게이트(52)의 출력 시그날 CK'(1) 및 카운터(53)의 4비트 출력(0001)으로 이루어진 5비트 시그날에 응답한다. 이와 마찬가지로 두 번째 선택 유니트(55)의 복호기(551)은 첫 번째 기준 펄스에 뒤이어 일어난 펄스간격과 일치하는 네가티브-진행 펄스를 제공하기 위한 EXCLUSIVE-OR게이트(52)에서 나오는 출력시그날 CK'(0) 및 카운터(53)의 4비트 출력(0001)으로 이루어진 5비트 시그날에 응답한다. 또한 "n"번째 선택 유니트(도면에는 없음)는 카운터(53)의 4비트 출력 그리고 네가티브-진행 펄스 제공용 EXCLUSIVE-OR게이트(53)에서 나오는 출력 시그날 CK'에 응답한다.
일련의 예로서 첫 번째 선택 유니트(54)를 취하면, 복호기(541)의 출력 S1및 시그날 CK'가 EXCLUSIVE-OR게이트에 전해져 제5도에 나타난 바와 같이 출력 S2가 제공 된다.
EXCLUSIVE-OR게이트의 출력 S2는 변환기(543)에 의해 변환되어 제5도에 나타난 바와 같이 출력 S3를 제공한다. 위에서 설명한 바와 같이, 스위칭회로에 그의 전원으로서 기준펄스 시그날 V1(t) 및 레벨-이동펄스시그날 V2(t)가 가해질때에는 제5도에 나타난 바와 같은 출력 OUT1의 첫번째 선택 유니트(54)에서 나오게 된다. 이와 마찬가지로 제5도에 나타난 바와 같은 출력 OUT2도 또한 후에 클럭 시그날 CK' 주기의 절반인 두 번째 선택 유니트(54)에서 나오게 된다.
제6도는 제3(b)도에 나타난 바와 같은 바라는 바의 구동펄스를 만들기 위한 또 다른 양태의 스위칭회로도를 나타낸다. 이러한 스위칭 회로도는 리세트 시그날 R과 클럭 시그날 CK가 카운터(53)에 직접 가해지는 점을 제외하고는 제4도에 나타난 바와 같은 스위칭 회로도와 유사하다. 여기의 제6도에서는 동일한 구성부품의 참조부호가 동일하게 표현되어 있으며 이들의 설명은 생략되었다.
제7도는 제6도의 스위칭 회로의 서로 다른 지점에서 나타나는 시그날의 파형을 나타낸다. 이러한 회로의 작동은 제4도에 나타난 바와 같은 양태와 유사하기 때문에 제7도의 OUT1 및 OUT2로서 나타난 구동 시그날이 스위칭회로에서 나오게 된다.
제8도는 본 발명에 따른 전위원으로서 클램핑 유니트를 갖춘 선택전극 구동회로를 나타낸다. 도면에 나타난 바와 같이 클램핑 유니트(3)는 커패시터(31) 및 다이오드(32)로 구성되어 있다. 이러한 커패시터(31) 및 한 플레이트(도면의 왼쪽)는 펄스 발생기(1)의 포지티브 단자 및 스위칭회로(5)의 포지티브 단자에 연결되어 있다. 또한 커패시터(31)의 또 다른 플레이트(도면의 오른쪽)는 다이오드(32)의 양극 및 스위칭회로(5)의 네가티브 단자에 연결되어 있다. 한편 다이오드(32)의 음극은 접지되어 있다.
동작시 제2도에 나타난 기준펄스 V1의 열은 클램핑 유니트(3), 특히는 클램핑 유니트(3)의 커패시터(31)에 가해진다. 한편 포지티브-진행 펄스를 커패시터(31)에 가하면 이어서 전류가 커패시터(31) 및 다이오드(32)를 통해 흘러 접지되고 커패시터(31)이 기준펄스의 파고정도로 높은 전위 Vm을 지니게 된다. 이때 기준펄스가 사라지면, 커패시터(31)의 왼쪽 플레이트의 전위는 0까지, 또는 접지의 전위까지 내려가며, 결과적으로 커패시터(31)의 오른쪽 플레이트는 -Vm까지 내려가므로 다이오드(32)가 뒤로 치우치게 되는 결과를 야기시킨다. 그러므로 기준펄스의 진폭 또는 높이와 동일한 양으로 레벨-이동된 펄스의 열이 결과적으로 형성 된다(제2도의 점선부분).
위에서 설명한 바와 같이, 스위칭회로(5)는 이러한 기준펄스 V1와 레벨-이동된 펄스 V2를 수집해 이들부분을 결합함으로써 스위칭회로(5)의 출력단자에서 바라는 바의 교번펄스 V3의 열을 제공하는 역할을 한다. 다음에 스위칭회로(5)는 교차로 가해진 전압 Vm에 의해 동작되어 피크간의 진폭이 Vm처럼 큰 두배인 펄스를 제공하게 된다.
제9도는 유사한 클램핑 유니트(3)를 지닌 또 다른 선택전극 구동회로를 나타낸다. 도면에 나타나 있는 바와 같이, 클램핑 유니트(3)는 여분의 커패시터(31') 및 다이오드(32')를 갖추고 있다. 이러한 여분의 엘레멘트는 스위칭회로(5)의 입력단자 및 접지에 관해 대칭적인 상태로 커패시터(31) 및 다이오드(32)에 연결되어 있기 때문에, 스위칭회로(5)의 포지티브 단자로부터 및 펄스발생기(1)를 향한 접지로부터 측정한 임피던스 ZPG를 스위칭회로(5)의 네가티브단자로부터 및 접지로부터 측정한 임피던스 ZPG와 동일하게 만든다. 그렇지 않으면, 포지티브-진행 펄스의 절대 파고 값이 네가티브-진행 펄스의 것과 상이하게 된다. 클램핑 유니트(30는 제8도의 연속적 구동회로의 것과 동일하게 동작한다.
제10도는 전위원으로서의 클램핑 유니트를 지닌 또 다른 선택전극 구동회로를 나타낸다. 클램핑 유니트(3)는 클램핑 다이오드 자리에 스위칭 트랜지스터를 사용하기 때문에, 클램핑 엘레멘트를 가로지르는 전압강하(예 : 사용할 경우 실리콘 다이오드에 대해 약 0.6볼트)를 가능한 최소치(약 0.01볼트)까지 감소 시킨다.
제10도에 나타난 바와 같이, 클램핑 유니트(3)는 콜렉터 및 에미터전극이 각각 스위칭 회로(5)의 네가티브 단자 및 접지에 연결된 스위칭 트랜지스터(33); 트랜지스터(33)의 콜렉터 전극과 펄스발생기(1) 사이에 연결된 클램핑 커패시터(31); 에미터전극과 트랜지스터(33)의 기준 전극 사이에 연결된 바이어스저항기(35); 트랜지스터(35)와 트랜지스터(33)의 기준전극 사이의 접점에 연결된 αc-블로킹 커패시터; 및 커패시터(34) 및 펄스 발생기(1)의 포지티브 단자 사이에 연결된 변환기(36)로 주로 구성되어 있다. 동작시는 포지티브-진행 펄스가 변환기(36) 및 클램핑 커패시터(31) 모두에 가해짐을 추측할 수 있다. 이렇게 되면 다음에는 포지티브-진행펄스가 변환기(36)에 의해 변환되며, 이때 형성된 네가티브-진행 펄스는 커패시터(34)를 통해 지난 다음 트랜지스터(33)의 기준전극에 가해지기 때문에, 트랜지스터(33)가 그의 전도성 상태로 되며, 커패시터(31)가 포지티브-진행 펄스의 파고 Vm와 같이 높은 전위의 전류로 하전되는 원인이 된다. 다음에는, 첫 번째의 포지티브-진행 펄스가 변환기(36)의 압력단자에서 사라져 트랜지스터(33)가 그의 비전도성 상태로 된다. 클램핑 커패시터(31)의 좌측 플레이트는 접지전위 상태로 있기 때문에 결과적으로 클램핑 커패시터의 우측 플레이트가 -Vm까지 내려간다. 그러므로 기준펄스의 진폭 또는 높이와 같은 양으로 레벨-이동된 펄스의 열을 스위칭회로(5)의 네가티브 단자에 가하고, 반면에 기준펄스의 열은 스위칭회로(5)의 포지티브 단자에 가한다.
제11도는 제10도에 나타난 선택전극 구동회로의 클램핑 유니트를 변형시킨 변형예 이다. 이는 펄스 발생기(1)를 향한 스위칭회로(5)의 포지티브 및 네가티브 단자에서 측정한 임피던스의 균형을 이루기 위한 제10도에 나타난 클램핑 유니트의 스위칭 구조에 대한 대칭적인 상대물을 포함하고 있는 것이 특징이다.
마지막으로 제12도는 본 발명에 따른 전극 전위원으로서 또 다른 클램핑 유니트(3)를 사용한 선택전극 구동회로를 나타낸다. 도면에 나타난 바와 같이, 클램핑 유니트(3)는 스위칭회로(5)의 네가티브 단자 및 펄스발생기(1)의 포지티브 단자 사이에 연결된 클램핑 커패시터(31); 스위칭회로(5)를 가로질러 입력단자에서 접지에 연결된 변환기(37); 및 전원, 게이트 그리고 드레인 전극이 스위칭회로(5)의 네가티브 단자 변환기(37)의 출력단자 및 접지에 각각 연결된 전계효과적 트랜지스터(38)로 주로 구성되어 있다. 동작시, 펄스발생기(1)에 의해 발생된 기준펄스의 포지티브-진행 펄스를 변환기(37)에 가하여 트랜지스터(38)을 전도성으로 만들경우는, 클램핑 커패시터(31)가 포지티브-진행 펄스의 파고와 같은 높은 전위까지 하전을 갖게된다. 기준펄스의 첫 번째 포지티브-진행 펄스가 사라질 경우는, 트랜지스터(38)가 변환기(37)에 의해 비전도성 상태로 되고, 다음에는 클램핑 커패시터(31)의 좌측 플레이트가 접지 전위상태로 하전되기 때문에, 그결과 클램핑 커패시터(31) 우측 플레이트의 전위가 -Vm까지 내려가게 된다. 그러므로 기준펄스의 진폭 또는 높이와 동일 양으로 레벨-이동된 펄스의 열을 스위칭 회로(5)의 네가티브 단자에 가하는 반면에 기준펄스의 열을 스위칭회로의 포지티브 단자에 가한다.
지금까지 기술한 본 발명이 특정한 양태에 관해서 기술되어 있을지라도, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 또한 본 발명의 테두리를 떠나지 않고 여러 변형을 가할 수 있다.

Claims (7)

  1. 일정한 간격으로 기준펄스를 제공하는 펄스발생기(1); 양 전위 수준이 상기 기준펄스와 유사한 파형으로 변하는 전력 공급수단(3); 및 상기 전력 공급수단에 의해 전력을 공급받는 스위칭회로(5)로 이루어진 매트릭스형 액정 표시장치용 선택전극 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 전력 공급수단(3)이 펄스 발생기(1)에서 나오는 기준펄스의 열을 레벨-이동시키기 위한 클램핑 회로로 주로 이루어진 선택전극 구동회로.
  3. 제2항에 있어서, 클램핑 회로가 스위칭 회로(5) 평행으로 연결된 커패시터(31) 및 양극과 음극이 커패시터와 스위칭회로의 네가티브 단자 사이의 접점과 접지에 각각 연결된 다이오드(32)로 이루어진 선택전극 구동회로.
  4. 제3항에 있어서, 클랭핑 회로(3)가 커패시터(31)(31') 및 다이오드 조합(32)(32')의 부합물로 추가로 이루어져 있어 펄스 발생기(1)를 향한 스위칭회로(5)에서 측정한 임피던스의 평형을 달성할 수 있는 선택전극 구동회로.
  5. 제2항에 있어서, 클램핑 회로가 스위칭회로(5)에 평행으로 연결된 첫 번째 커패시터(31); 콜렉터 및 에미터 전극이 스위칭회로(5)의 네가티브단자 및 접지에 연결된 트랜지스터(33); 트랜지스터(33)의 베이스 전극에 연결된 두 번째 커패시터(34); 및 두 번째 커패시터(34)와 펄스 발생기(1) 사이에 연결된 변환기(36)로 이루어진 선택전극 구동회로.
  6. 제5항에 있어서, 클램핑 회로가 트랜지스터 스위칭 구조의 부합물로 추가로 이루어져 있어 펄스 발생기를 향한 스위칭회로에서 측정한 임피던스의 평형을 달성할 수 있는 선택전극 구동회로.
  7. 제2항에 있어서, 클램핑 회로가 스위칭회로에 평행으로 연결된 커패시터(31); 스위칭회로(5)를 가로질러 입력단자에서 접지에 연결된 변환기(37); 및 전원, 게이트 및 드레인 전극이 스위칭회로의 네가티브단자, 변환기의 출력단자 및 접지에 각각 연결된 전계 효과적 트랜지스터(38)로 이루어진 선택전극 구동회로.
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