KR101581723B1 - 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로에 관한 것으로, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온되는 문제를 해결하기 위해 차지 공유 구간에서 입력 가능 스위치를 오픈 시키고, 입력 HVDD 스위치와 출력 HVDD 스위치를 클로즈 시켜 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만들고, 이때, 출력 HVDD 스위치를 열고, 출력 선택 스위치를 닫으며, 출력 리셋 스위치를 닫음으로써 PAMP 출력을 모두 VRST_GH라인과 쇼트(short) 시키고 NAMP 출력을 모두 VRST_GL 라인과 쇼트 시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 바디 효과에 의한 전압(Vth)의 증가가 없기 때문에 속도가 감소하지 않으며, 추가적인 바디 바이어스 제어 회로가 필요하지 않기 때문에 면적을 줄이고, 소비전력도 줄일 수 있고, 출력 리셋 기능과 앰프 보호 회로를 추가하여 더 안전하게 앰프 회로를 보호 할 수 있다.

액정 패널 소스 드라이버, 앰프 출력 보호회로, 스위칭 제어

Description

액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법{AMP OUTPUT PROTECTIVE CIRCUIT FOR LCD PANEL SOURCE DRIVER AND METHOD THEREOF}

본 발명은 앰프 출력 회로에 관한 것으로서, 특히 1/2 VDD를 사용하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로에서 앰프 보호를 위한 스위칭 제어를 수행하는데 적합한 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정 패널 소스 드라이버는 외부에서 입력되는 디지털 신호 군에 대응하는 전압레벨의 아날로그 신호로 변환하며, 소정의 증폭이득(gain)으로 증폭하여, 궁극적으로 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 패널 소스신호를 제공한다.

도 1은 종래기술에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력단 회로를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 앰프 출력단 회로에서 PAMP와 NAMP의 출력이 HVDD보다 작거나 커지게 되면 앰프 내부의 출력 회로에 있는 PMOS, NMOS 내부의 다이오드(102, 104)가 턴 온(turn-on) 되는 문제가 있으며, 이는 도 2에 도시한 바와 같이 차지 공유(Charge Sharing) 전체 구간(200)에서 차지 공유된 이후 다시 동작하는 경우에 발생할 수 있다.

상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 앰프 출력단 회로에 있어서는, PMOS와 NMOS의 소스 전압이 바디 전압보다 커서 바디 효과(body effect)에 의한 전압(Vth)이 증가되며, 이와 같은 경우, 바디 바이어스 제어(Body bias control) 회로가 추가되어 다이 영역(die area)이 커질 수 있다.

또한, 보호 다이오드(protective diode)만으로 앰프의 출력을 보호하려면, 다이오드의 크기가 커야 되므로 이 또한 다이 영역이 커지게 된다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 문제를 해결하기 위해 차지 공유 구간에서 입력 가능 스위치를 오픈 시키고, 입력 HVDD 스위치와 출력 HVDD 스위치를 클로즈 시켜 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만들 수 있는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로에서 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만든 상태에서, 출력 HVDD 스위치를 오픈시키고, 출력 선 택 스위치를 클로즈 시키며, 출력 리셋 스위치를 클로즈 시켜서 PAMP 출력을 모두 VRST_GH라인과 쇼트(short) 시키고 NAMP 출력을 모두 VRST_GL 라인과 쇼트 시킬 수 있는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 회로에 앰프 보호다이오드를 추가하여 안전하게 앰프 회로를 보호 할 수 있는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로 및 이의 동작 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예 앰프 출력 보호회로는, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 것을 방지하기 위해 차지 공유 구간에서 포지티브 입력(INP) 및 네가티브 입력(INN) 라인에 대한 입력 가능 스위치를 오픈 시키는 입력 가능 스위칭부와, 스위치 클로즈를 통해 상기 INP와 INN 라인을 HVDD로 연결하는 입력 HVDD 스위칭부와, 상기　 입력 가능 스위칭부의 스위치가 클로즈 되는 경우, 상기 INP 및 INN 라인과 연결되는 앰프와, 스위치를 클로즈 시켜 상기 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만드는 출력 HVDD 스위칭부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예 방법은, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 것을 방지하기 위해 차지 공유 구간에서 입력 가능 스위치를 오픈 시키는 단계; 입력 HVDD 스위치와 출력 HVDD 스위치 를 클로즈 시켜 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만드는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 바디 효과에 의한 전압(Vth)의 증가가 없기 때문에 속도가 감소하지 않으며, 추가적적인 바디 바이어스 제어 회로가 필요하지 않기 때문에 면적을 줄이고, 소비전력도 줄일 수 있다.

또한, 출력 리셋 기능과 앰프 보호 회로를 추가하여 더 안전하게 앰프 회로를 보호 할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 문제를 해결하기 위해 차지 공유 구간에서 입력 가능 스 위치를 오픈 시키고, 입력 HVDD 스위치와 출력 HVDD 스위치를 클로즈 시켜 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만드는 것이며, 이때, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로에서 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만든 상태에서, 출력 HVDD 스위치를 오픈시키고, 출력 선택 스위치를 클로즈 시키며, 출력 리셋 스위치를 클로즈 시켜서 PAMP 출력을 모두 VRST_GH라인과 쇼트(short) 시키고 NAMP 출력을 모두 VRST_GL 라인과 쇼트 시키는 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 구조를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로는 PAMP와 NAMP, 입력 가능 스위칭부(302), 입력 HVDD 스위칭부(304), 앰프 출력 보호 다이오드(306), 출력 HVDD 스위칭부(308), 출력 선택 스위칭부(310), 출력 리셋 스위칭부(312) 등을 포함하며, Half VDD(=1/2*VDD)로 동작하는 NMOS, PMOS를 사용한다.

또한, 차지 공유 스위치(Charge sharing switch)(도시되지 않음)는 Full VDD(=VDD)로 동작하는 NMOS, PMOS를 사용한다.

이하에서는 앰프 출력 보호회로의 동작 방식을 설명하기 위해 예컨대, VDD=16V, HVDD=8V, VSS=0V라 가정한다.

차지 공유 스위치가 턴 온 되었을 때, VRST의 전압은 최대 (16+8)/2=12V, 최 소 (8+0)/2=4V의 범위를 갖게 된다. 이후 차지 공유 스위치가 턴 오프되고 출력 선택 스위치가 턴 온 되었을 때 두 가지 경우가 발생 할 수 있다.

1) VRST=12V일 때, NAMP 출력이 8.7V(=8V+0.7V)보다 크기 때문에 NAMP 출력단 회로(output stage)의 PMOS의 내부 p-n 다이오드가 턴 온 되는 문제가 발생한다.

2) VRST=4V일 때, PAMP 출력이 7.3V(=8V+0.7V) 보다 작기 때문에 PAMP 출력단 회로의 NMOS의 내부 p-n 다이오드가 턴 온 되는 문제가 발생한다.

위 두 가지 문제점을 해결하기 위해서 차지 공유 구간에서 포지티브(INP), 네가티브(INN) 라인의 입력부에 연결된 입력 가능 스위칭부(302)의 스위치를 오픈 시키고, 입력 HVDD 스위칭부(304)와 출력 HVDD 스위칭부(308)의 스위치를 클로즈 시켜 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만드는 것이며, 이때, 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만든 상태에서, 출력 HVDD 스위칭부(308)의 스위치를 오픈시키고, 출력 선택 스위칭부(310)의 스위치를 클로즈 시키며, 출력 리셋 스위칭부(312)의 스위치를 클로즈 시켜서 PAMP 출력을 모두 VRST_GH라인과 쇼트(short) 시키고 NAMP 출력을 모두 VRST_GL 라인과 쇼트 시키도록 하는 것이다.

이를 통해 앰프의 입력, 출력의 전압을 모두 기 설정된 전압(예컨대, 8V)으로 만들게 되며, 차지 공유 구간에서 보다 안전하게 앰프를 보호하기 위해서 앰프 보호 다이오드(306)를 추가할 수 있다. 이때, 앰프 보호 다이오드(306)로는 쇼트키 베리어 다이오드(Schottky-Barrier Diode, 이하 SBD라 한다)를 사용한다. 이 다이오드는 PMOS, NMOS 내부의 다이오드의 턴 온 전압(0.6~0.8V)보다 작은 0.3~0.5V이 므로 내부의 다이오드가 오픈되기 전에 먼저 턴 온 되어서 앰프 회로를 보호할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 구조를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로는 PAMP와 NAMP, 입력 가능 스위칭부(402), 입력 HVDD 스위칭부(404), 앰프 출력 보호 회로(406), 출력 HVDD 스위칭부(408), 출력 선택 스위칭부(410), 출력 리셋 스위칭부(412) 등을 포함하며, Half VDD(=1/2*VDD)로 동작하는 NMOS, PMOS를 사용한다. 또한, 차지 공유 스위치(Charge sharing switch)(도시되지 않음)는 Full VDD(=VDD)로 동작하는 NMOS, PMOS를 사용한다.

이에 앰프 보호를 위한 회로 동작은 도 3과 동일하나, 차지 공유구간에서 보다 안전하게 앰프를 보호하기 위해서 앰프 보호회로(406)가 추가된다. 앰프 보호회로(406)는 다이오드의 특성을 갖고 PMOS, NMOS 내부 다이오드의 턴 온 전압보다 작아서 내부의 다이오드가 오픈되기 전에 먼저 턴 온 되어 앰프회로를 보호할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력단 회로를 도시한 도면,

도 2는 일반적인 차지 공유 구간을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 구조를 도시한 도면.

<　도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

302 : 입력 가능 스위칭부 304 : 입력 HVDD 스위칭부

306 : 앰프 출력 보호 다이오드 308 : 출력 HVDD 스위칭부

310 : 출력 선택 스위칭부 312 : 출력 리셋 스위칭부

Claims (11)

1. 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 것을 방지하기 위해 차지 공유 구간에서 포지티브 입력(INP) 및 네가티브 입력(INN) 라인에 연결된 입력 가능 스위치를 오픈 시키는 입력 가능 스위칭부와,

   제1 스위치를 닫음으로써 상기 INP와 INN 라인을 HVDD(High Voltage Device Drain)로 연결하는 입력 HVDD 스위칭부와,

   상기　입력 가능 스위칭부의 스위치가 닫히는 경우, 상기 HVDD와 연결되는 앰프와,

   제2 스위치를 닫음으로써 상기 앰프의 입력과 출력을 상기 HVDD로 만드는 출력 HVDD 스위칭부

   를 포함하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 앰프 출력 보호회로는,

   상기 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만든 상태에서, 상기 제2 스위치를 오픈시켜, 상기 앰프 중 상기 INP 라인에 연결되는 PAMP(positive amplifier)의 신호 및 상기 앰프 중 상기 INN 라인에 연결되는 NAMP(negative amplifier)의 신호를 출력하는 상기 출력 HVDD 스위칭부와,

   제3 스위치를 닫음으로써 상기 PAMP의 신호 및 상기 NAMP의 신호를 출력 라인으로 선택적으로 연결하는 출력 선택 스위칭부와,

   제4 스위치를 닫음으로써 상기 PAMP의 신호를 VRST_GH(reset voltage when the gate voltage is high; 게이트 전압이 High 일때의 리셋 전압) 라인과 쇼트 시키고, 상기 NAMP의 신호를 VRST_GL(reset voltage when the gate voltage is low;게이트 전압이 Low 일때의 리셋 전압) 라인과 쇼트 시키는 출력 리셋 스위칭부

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 PAMP, NAMP와 상기 출력 HVDD 스위칭부 사이에 PMOS, NMOS 내부 다이오드의 턴 온 전압보다 낮은 앰프 보호 다이오드를 더 포함하며, 상기 앰프 보호 다이오드는 상기 제2 스위치와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 앰프 보호 다이오드는,

   쇼트키 베리어 다이오드(SBD)인 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 앰프와 각각의 스위칭부는 하프(half) VDD(Voltage Drain Drain)로 동작하는 NMOS, PMOS

   를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로.
7. 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 회로의 PMOS, NMOS 내부 다이오드가 턴 온 되는 것을 방지하기 위해 차지 공유 구간에서 포지티브 입력(INP) 및 네가티브 입력(INN) 라인에 연결된 입력 가능 스위치부의 입력 가능 스위치를 오픈 시키는 단계;

   상기 INP 및 INN 라인과 앰프 사이에 연결되는 입력 HVDD 스위칭부의 제1 스위치와 상기 앰프의 후단에 연결되는 출력 HVDD 스위칭부의 제2 스위치를 닫음으로써 상기 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만드는 단계

   를 포함하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 동작 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 방법은,

   상기 앰프의 입력과 출력을 HVDD로 만든 상태에서, 상기 제2 스위치를 오픈시켜, 상기 출력 HVDD 스위칭부의 후단에 연결되는 출력 선택 스위칭부로 PAMP(positive amplifier)의 신호 및 NAMP(negative amplifier)의 신호를 전달하는 단계;

   상기 출력 선택 스위칭부의 제3 스위치를 닫음으로써 상기 PAMP의 신호 및 상기 NAMP의 신호를 상기 출력 선택 스위칭부의 후단에 연결되는 출력 리셋 스위칭부로 선택적으로 출력시키는 단계;

   상기 출력 리셋 스위칭부의 제4 스위치를 닫음으로써 상기 PAMP의 신호를 VRST_GH(reset voltage when the gate voltage is high; 게이트 전압이 High 일때의 리셋 전압) 라인과 쇼트 시키고, 상기 NAMP의 신호를 VRST_GL(reset voltage when the gate voltage is low;게이트 전압이 Low 일때의 리셋 전압) 라인과 쇼트 시키는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 동작 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 방법은,

   상기 PAMP, NAMP와 상기 출력 HVDD 스위칭부 사이에 위치하여 PMOS, NMOS 내부 다이오드의 턴 온 전압보다 낮은 앰프 보호 다이오드가 상기 제2 스위치와 병렬로 연결되어 상기 앰프 회로를 보호하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 동작 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 앰프 보호 다이오드는,

    쇼트키 베리어 다이오드(SBD)인 것을 특징으로 하는 액정 패널 소스 드라이버를 위한 앰프 출력 보호회로의 동작 방법.
11. 삭제

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