쉬프트 레지스터 및 이의 구동방법 document_id A220517007041

본 발명은 액정표시장치의 쉬프트 레지스터에 관한 것으로, 특히 클램핑 전압을 감소시켜 회로의 수명을 연장할 수 있는 쉬프트 레지스터 및 이의 구동방법에 대한 것이다. 통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 화소영역들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 상기 액정패널에는 다수개의 게이트 라인들과 다수개의 데이터 라인들이 교차하게 배열되고, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들이 수직교차하여 정의되는 영역에 화소영역이 위치하게 된다. 그리고, 상기 화소영역들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 상기 액정패널에 형성된다. 상기 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)의 소스단자 및 드레인단자를 경유하여 상기 데이터 라인에 접속된다. 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 라인을 경유하여 게이트단자에 인가되는 스캔펄스에 의해 턴-온되어, 상기 데이터 라인의 데이터 신호가 상기 화소전압에 충전되도록 한다. 한편, 상기 구동회로는 상기 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 상기 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 상기 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어하기 위한 제어신호를 공급하는 타이밍 콘트롤러와, 액정표시장치에서 사용되는 여러 가지의 구동전압들을 공급하는 전원공급부를 구비한다. 상기 타이밍 콘트롤러는 상기 게이트 드라이버 및 상기 데이터 드라이버의 구동 타이밍을 제어함과 아울러 상기 데이터 드라이버에 화소데이터 신호를 공급한다. 그리고, 상기 전원공급부는 입력 전원을 승압 또는 감압하여 액정표시장치에서 필요로 하는 공통전압(VCOM), 게이트 하이전압 신호(VGH), 게이트 로우전압 신호(VGL) 등과 같은 구동전압들을 생성한다. 그리고, 상기 게이트 드라이버는 스캔펄스를 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여 액정패널상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으로 구동한다. 그리고, 상기 데이터 드라이버는 게이트 라인들 중 어느 하나에 스캔펄스가 공급될 때마다 데이터 라인들 각각에 화소 전압신호를 공급한다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정셀별로 화소전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 여기서, 상기 게이트 드라이버는 상술한 바와 같은 스캔펄스들을 순차적으로 출력할 수 있도록 쉬프트 레지스터를 구비한다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 쉬프트 레지스터를 나타낸 도면이다. 종래의 쉬프트 레지스터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 종속적으로 연결된 n개의 스테이지들(AST1 내지 ASTn) 및 하나의 더미 스테이지(ASTn+1)로 구성된다. 여기서, 각 스테이지들(AST1 내지 ASTn+1)은 하나씩의 스캔펄스(Vout1 내지 Voutn+1)를 출력하며, 이때 상기 제 1 스테이지(AST1)부터 더미 스테이지(ASTn+1)까지 차례로 스캔펄스(Vout1 내지 Voutn+1)를 출력한다. 이때, 상기 더미 스테이지(ASTn+1)를 제외한 상기 스테이지들(AST1 내지 ASTn)로부터 출력된 스캔펄스들(Vout1 내지 Voutn)은 상기 액정패널(도시되지 않음)의 게이트 라인들에 순차적으로 공급되어, 상기 게이트 라인들을 순차적으로 스캐닝하게 된다. 이와 같이 구성된 쉬프트 레지스터의 전체 스테이지(AST1 내지 ASTn+1)는 제 1 전압원(VDD) 및 제 2 전압원(VSS)과, 그리고 서로 순차적인 위상차를 갖는 제 1 내지 제 4 클럭펄스(CLK1 내지 CLK4) 중 두 개의 클럭펄스를 인가받는다. 여기서, 상기 제 1 전압원(VDD)은 정극성의 전압원을 의미하며, 상기 제 2 전압원(VSS)은 접지전압을 의미한다. 한편, 상기 스테이지들(AST1 내지 ASTn+1) 중 가장 상측에 위치한 제 1 스테이지(AST1)는, 상기 제 1 전압원(VDD), 제 2 전압원(VSS), 및 상기 두 개의 클럭펄스 외에도 스타트 펄스(SP)를 공급받는다. 이와 같이 구성된 종래의 쉬프트 레지스터의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 펄스발생기(도시되지 않음)로부터의 스타트 펄스(SP)가 제 1 스테이지(AST1)에 인가되면, 상기 제 1 스테이지(AST1)는 상기 스타트 펄스(SP)에 응답하여 인에이블된다. 이어서, 상기 인에이블된 제 1 스테이지(AST1)는 펄스발생기로부터의 제 1 및 제 2 클럭펄스(CLK1 내지 CLK2)를 입력받아 제 1 스캔펄스(Vout1)를 출력하고, 이를 제 1 게이트 라인과 제 2 스테이지(AST2)에 함께 공급한다. 그러면, 상기 제 2 스테이지(AST2)는 상기 제 1 스캔펄스(Vout1)에 응답하여 인에이블된다. 이어서, 상기 인에이블된 제 2 스테이지(AST2)는 상기 펄스발생기로부터의 제 2 및 제 3 클럭펄스(CLK2, CLK3)를 입력받아 제 2 스캔펄스(Vout2)를 출력하고, 이를 제 2 게이트 라인, 제 3 스테이지(AST3) 및 상기 제 1 스테이지(AST1)에 함께 공급한다. 그러면, 상기 제 2 스캔펄스(Vout2)에 응답하여 상기 제 3 스테이지(AST3)는 인에이블되고, 또한, 상기 제 2 스캔펄스(Vout2)에 응답하여 상기 제 1 스테이지(AST1)는 디스에이블되어 제 2 전압원(VSS)을 상기 제 1 게이트 라인에 공급한다. 이어서, 상기 인에이블된 제 3 스테이지(AST3)는 상기 펄스발생기로부터의 제 3 및 제 4 클럭펄스(CLK3, CLK4)를 입력받아 제 3 스캔펄스(Vout3)를 출력하고, 이를 제 3 게이트 라인, 제 4 스테이지(AST4) 및 상기 제 2 스테이지(AST2)에 함께 공급한다. 그러면, 상기 제 3 스캔펄스(Vout3)에 응답하여 상기 제 4 스테이지(AST4)는 인에이블되고, 또한, 상기 제 3 스캔펄스(Vout3)에 응답하여 상기 제 2 스테이지(AST2)는 디스에이블되어 제 2 전압원(VSS)을 상기 제 2 게이트 라인에 공급한다. 이와 같은 방식으로, 나머지 제 4 내지 제 n 스테이지(AST4 내지 ASTn)까지 순차적으로 제 4 내지 제 n 스캔펄스(Voutn)를 출력하여 상기 제 4 내지 제 n 게이트 라인에 순차적으로 인가한다. 결국, 상기 제 1 내지 제 n 게이트 라인은 상기 순차적으로 출력되는 제 1 내지 제 n 스캔펄스(Vout1 내지 Voutn)에 의해 차례로 스캐닝된다. 한편, 상기 더미 스테이지(ASTn+1)는 상기 제 n 스테이지(ASTn)로부터의 제 n 스캔펄스(Voutn)에 응답하여 인에이블된 후, 상기 펄스발생기로부터의 두 개의 클럭펄스를 입력받아 제 n+1 스캔펄스(Voutn+1)를 상기 제 n 스테이지(ASTn)에 공급하여, 상기 제 n 스테이지(ASTn)가 디스에이블되어 제 n 게이트 라인에 상기 제 2 전압원(VSS)을 제공할 수 있도록 한다. 다시말하면, 상기 더미 스테이지(ASTn+1)는 단지 상기 제 n 스테이지(ASTn)가 제 2 전압원(VSS)을 출력할 수 있도록 상기 제 n+1 스캔펄스(Voutn+1)를 제공할 뿐, 상기 제 n+1 스캔펄스(Voutn+1)를 게이트 라인에는 공급하지 않는다. 따라서, 상기 더미 스테이지(ASTn+1)를 포함한 전체 스테이지의 수는 상기 게이트 라인의 수보다 항상 1개가 더 많게 된다 일반적으로, 상기 제 1 내지 제 n 스테이지(AST1 내지 ASTn), 그리고 더미 스테이지(ASTn+1)는 제 1 및 제 2 노드의 충전 및 방전 상태를 제어하기 위한 노드 제어부와, 상기 제 1 및 제 2 노드의 상태에 따라 스캔펄스 또는 제 2 전압원(VSS)을 출력하여, 이를 액정패널의 게이트 라인에 공급하는 출력부를 갖는다. 여기서, 상기 제 1 노드와 제 2 노드는 서로 교번적으로 충전 및 방전되는데, 구체적으로 상기 제 1 노드가 충전된 상태일때에는 상기 제 2 노드가 방전된 상태를 유지하며, 상기 제 2 노드가 충전된 상태일 때에는 상기 제 1 노드가 방전된 상태를 유지하게 된다 한편, 상기 스테이지의 수가 증가할수록 클램핑 전압이 증가한다. 상기 클램핑 전압은, 상기 각 스테이지(AST1 내지 ASTn+1)가 한 프레임동안 2번 이상의 스캔펄스를 출력하지 않도록 제 2 노드에 유지되어야 하는 최소전압을 의미한다. 일반적으로, 이 클램핑 전압은 스테이지의 수가 늘어날수록 그의 초기값이 증가하게 된다. 이 클램핑 전압이 증가하여, 상기 제 2 노드를 충전시키고자 하는 전압원과 동일해지면 상기 쉬프트 레지스터는 오동작을 일으키게 된다. 즉, 상기 쉬프트 레지스터의 구동시간에 비례하여 상기 클램핑 전압도 증가하게 되는데, 상기 클램핑 전압이 증가하여 상기 전압원(VDD)과 동일해지는 순간 상기 쉬프트 레지스터의 수명이 다하게 된다. 종래의 쉬프트 레지스터는 상기 스테이지의 수가 많기 때문에 클램핑 전압의 초기값이 처음부터 높게 설정된다. 이로 인해 종래의 쉬프트 레지스터는 그의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다. 즉, 클램핑 전압과 전압원과의 관계를 나타낸 도 2를 보면 알 수 있듯이, 상기 스테이지의 수가 증가하게 되면 클램핑 전압과 전압원(VDD)간의 차이가 줄어들게 되며, 이로 인해 상기 클램핑 전압이 상기 전압원(VDD)에 도달하는 시간(수명)이 짧아지게 된다. 결국, 종래의 쉬프트 레지스터는 많은 수의 스테이지를 갖기 때문에, 수명이 짧아질 수밖에 없다.