KR19990081272A

KR19990081272A - 액정표시장치 소스 드라이버의 출력 구동회로

Info

Publication number: KR19990081272A
Application number: KR1019980015121A
Authority: KR
Inventors: 김희철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-15

Abstract

액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로가 개시된다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로는, 소정 비트의 입력 데이타를 디코딩하여 복수 개의 서로 다른 계조 레벨 전압 중에서 입력 데이타에 상응하는 계조 레벨 전압을 선택하여 출력하는 디코더를 구비한 액정 표시 장치 소스 드라이버에 있어서, 계조 레벨 전압을 전류 증폭하여 출력하는 전류 버퍼, 및 전류 버퍼에 입력되는 계조 레벨 전압에 상응하는 출력 전압의 상승/하강 시간을 빠르게 하여 출력 전압의 지연 시간을 줄이는 증폭 보상 수단을 구비하고, 입력 전압에 상응하는 출력 전압의 상승 또는 하강 시간을 빠르게 함으로써 출력 지연 시간을 줄여 슬루 레이트를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 전력을 소비하지 않고 출력 응답 시간을 빠르게 할 수 있다는 효과가 있다.

Description

액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로

본 발명은 액정 표시 장치 드라이버에 관한 것으로서, 특히, TFT(Thin Film Transistor:TFT)용 액정 표시 장치(Liqiud Crystal device:LCD)를 구동시키는 LCD 소스 드라이버(Source Driver)의 출력 구동 회로에 관한 것이다.

일반적으로 문자, 기호 또는 그래픽을 디스플레이하는데 이용되는 액정 표시 장치(Liqiud Crystal device:LCD)는 전기장에 의하여 분자 배열이 변화하는 액정의 광학적 성질을 이용하여 액정 기술과 반도체 기술을 융합한 표시 장치이다. TFT용 LCD는 내부의 픽셀을 온/오프시키는 스위칭 소자로서 TFT를 이용하며, 이 TFT가 온/오프됨에 따라 픽셀들이 온/오프된다. 즉, 게이트 드라이버에서 TFT의 게이트에 펄스를 인가하여 온 상태로 만들면, 소스 드라이버는 TFT의 소스와 연결된 신호 라인을 통하여 픽셀에 신호 전압을 인가함으로써 TFT패널에 문자 또는 그래픽을 디스플레이한다.

도 1은 종래의 LCD 소스 드라이버의 출력 구동 회로를 설명하기 위한 회로도로서, 디코더(10), 전류 버퍼(14) 및 패널 커패시터(C10)로 구성된다.

도 1에 도시된 디코더(10)는 N비트의 입력 데이타(DIN)의 모든 조합에 해당하는 2^N개의 계조 레벨 전압(Vr1~Vrm) 중에서 입력 데이타(DIN)에 상응하는 하나의 계조 레벨 전압을 선택하여 패널 표시 전압(VIN)으로서 출력한다. 도 1에 도시된 회로도에서 디코더(10)에 입력되는 입력 데이타(DIN)를 6비트라 가정하면, 계조 레벨 전압은 64개가 되고, 출력되는 패널 표시 전압은 64개 중 하나가 된다.

전류 버퍼(12)는 전압 폴로어(VOLTAGE FOLLOWER)구조를 갖는 전류 증폭기로 구현되며, 디코더(10)에서 출력된 패널 표시 전압(VIN)을 입력하여 큰 출력 로드를 구동시킬 수 있도록 전류 증폭하고, 증폭된 결과를 TFT의 소스로 출력한다. 즉, 전류 버퍼(14)는 소스 드라이버에 사용되는 출력단 구동 회로이며, 입력되는 패널 표시 전압(VIN)의 구동 능력을 향상시켜 출력단으로 전달하기 위해 사용한다.

패널 커패시터(C10)는 TFT패널 상에 존재하며, 하나의 소스 라인에 연결된 복수 개의 TFT중에서 턴온된 TFT의 저항 값과, 그 TFT의 드레인 및 커먼 전압(Vc) 사이에 연결되는 액정 커패시터의 용량 값을 더한 값으로 표시된다.

상술한 바와 같이, 전류 버퍼 또는 전류 증폭기를 사용하는 목적은 입력 전압을 최소한의 전류를 소비하여 최단 시간에 출력 단자로 전달하는데 있다. 따라서, 이상적인 경우에는 전달 시간 즉, 전류 증폭기의 출력 지연 시간이 제로가 되어야 하지만, 실제로는 출력 부하 등의 영향으로 소정의 지연 시간이 존재한다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, LCD 소스 드라이버의 전류 버퍼에 증폭 보상 회로를 추가하여 입력 전압에 따른 출력 전압의 지연 시간을 줄인 LCD소스 드라이버의 출력 구동 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로를 설명하기 위한 회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로를 설명하기 위한 회로도이다.

도 3(a)~(c)는 도 1에 도시된 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로와 도 2에 도시된 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로의 출력을 비교하기 위한 파형도들이다.

상기 과제를 이루기위해, 본 발명에 따른 LCD 소스 드라이버의 출력 구동 회로는, 소정 비트의 입력 데이타를 디코딩하여 복수 개의 서로 다른 계조 레벨 전압 중에서 입력 데이타에 상응하는 계조 레벨 전압을 선택하여 출력하는 디코더를 구비한 액정 표시 장치 소스 드라이버에 있어서, 계조 레벨 전압을 전류 증폭하여 출력하는 전류 버퍼, 및 전류 버퍼에 입력되는 계조 레벨 전압에 상응하는 출력 전압의 상승/하강 시간을 빠르게 하여 출력 전압의 지연 시간을 줄이는 증폭 보상 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 LCD 소스 드라이버의 출력 구동 회로에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 LCD 소스 드라이버의 출력 구동 회로를 설명하기 위한 회로도로서, 디코더(20), 전류 버퍼(24), 증폭 보상부(25) 및 패널 커패시터(C20)로 이루어지고, 여기에서 증폭 보상부(25)는 NMOS트랜지스터(N25)와 PMOS트랜지스터(P25)로 이루어진다.

즉, TFT의 소스에 영상 신호 즉, 서로 다른 계조 레벨 전압을 인가함으로써 LCD패널을 구동하기 위한 LCD소스 드라이버는 신호 드라이버 또는 데이타 드라이버라고도 하며, 소정의 타이밍 제어 블럭(미도시)으로부터 인가되는 n비트의 입력 데이타를 내부의 쉬프트 레지스터에 저장하고, 저장된 데이타를 TFT패널에 전달하라는 명령이 인가되면 각각의 입력 데이타에 상응하는 계조 레벨 전압을 선택하여 TFT패널로 전달한다.

즉, 도 2에 도시된 디코더(20)는 외부의 타이밍 제어 블럭(미도시)으로부터 인가되는 n비트의 입력 데이타(DIN)를 디코딩하여 그 조합에 상응하는 m개의 계조 레벨 전압들(Vr1~Vrm) 중에서 입력 데이타(DIN)에 상응하는 계조 레벨 전압을 선택하여 출력한다. 만약, 디코더(20)에 입력되는 데이타(DIN)를 6비트라 가정 면, 생성할 수 있는 계조 레벨 전압의 수는 2⁶개이므로 64개의 서로 다른 계조 레벨 전압 형태를 얻을 수 있다. 따라서, 디코더(20)는 64개의 계조 레벨 전압들 중에서 입력 데이타(DIN)에 상응하는 전압을 선택하여 패널 표시 전압(VIN)으로서 출력한다. 일반적으로 계조 레벨 전압 범위는 0V~8V 사이에 존재하며 그 사이의 전압을 64단계로 나누어서 사용한다.

전류 버퍼(24)는 디코더(20)에서 출력된 패널 표시 전압(VIN)을 큰 출력 로드에 대해 구동시킬 수 있도록 전류 증폭을 수행한다. 여기에서, 전류 버퍼(24)는 전류 소스 또는 전류 싱크 기능을 하는 전류 미러(current mirror)로서 구현되며, 도 2에 도시된 바와 같이 전압 폴로어(voltage follower) 구조를 갖는다.

증폭 보상부(25)는 전류 버퍼(24)의 입력 전압(VIN)에 따라 출력 단자 VOUT 를 통하여 출력되는 출력 전압의 지연 시간을 보상하기 위한 블럭으로서, 출력 전압의 하강 또는 상승 시간을 빠르게 함으로써 출력 응답 시간을 빠르게 한다. 증폭 보상부(25)의 NMOS트랜지스터(N25)는 전원 전압(VDD)과 연결된 드레인과, 전류 버퍼(24)의 출력(VOUT)과 연결된 소스 및 전류 버퍼(24)의 입력 전압(VIN)과 연결된 게이트를 갖는다. 또한, PMOS트랜지스터(P25)는 기준 전원(GND)과 연결된 드레인과, 전류 버퍼(24)의 입력 전압(VIN)과 연결된 게이트와, 전류 버퍼(22)의 출력(VOUT)과 연결된 소스를 갖는다. 여기에서 증폭 보상부(25)는 도 2에 도시된 바와 같이, NMOS트랜지스터(N25)와 PMOS트랜지스터(P25)로 구현될 수 있고, 하나의 NMOS 트랜지스터 또는 하나의 PMOS트랜지스터 만을 이용하여 구현하는 것이 가능하다. 그 외에도 다수의 NMOS트랜지스터들과 다수의 PMOS트랜지스터들을 이용하여 증폭 보상부(25)를 구현함으로써 더 빠른 상승 시간 및 하강 시간을 갖는 출력 구동 회로를 설계할 수 있다.

또한, 패널 커패시터(C20)는 하나의 소스 라인과 커먼 전압(Vc)사이에 연결되며, 일반적으로 30~150pF의 값을 갖는다. 즉, 패널 커패시터(C20)는 TFT패널 상에 존재하며, 하나의 소스 라인에 연결된 복수 개의 TFT중에서 턴온된 TFT의 저항 값과, 그 TFT의 드레인 및 커먼 전압(Vc) 사이에 연결되는 액정 커패시터의 용량 값을 더한 값으로 표현된다.

도 3(a)~3(c)는 도 1에 도시된 종래의 출력 구동 회로와 도 2에 도시된 출력 구동 회로의 출력 신호를 비교하기 위한 파형도로서, 3(a)는 전류 버퍼(24)에 입력 되는 패널 표시 전압(VIN)을 나타내고, 3(b)는 종래의 출력 구동 회로의 출력 전압 을 나타내고, 3(c)는 본 발명에 따른 출력 구동 회로의 출력 전압을 나타낸다.

도 3(b)를 참조하면, tr'는 종래의 출력 구동 회로의 상승 시간을 나타내고, tf'는 종래의 하강 시간을 나타낸다. 또한, 도 3(c)를 참조하면, tr은 본 발명에 따른 출력 구동 회로의 상승 시간을 나타내고, tf는 본 발명에 따른 출력 구동 회로의 하강 시간을 나타낸다.

이하에서, 본 발명에 따른 LCD소스 드라이버의 출력 구동 회로의 동작에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 6비트의 입력 데이타(DIN)가 디코더(20)에서 디코딩되어 0~8V 사이에 존재하는 64개의 계조 레벨 전압들(V1~V64)중 하나를 선택하여 패널 표시 전압(VIN)으로서 출력한다. 디코더(20)에서 출력되는 패널 표시 전압을 VIN이라 하면, 전류 버퍼(24)는 입력되는 패널 표시 전압(VIN)을 더 큰 전류로 증폭하고, 증폭된 값을 출력 단자 VOUT를 통하여 출력한다.

만약, 도 3(a)에 도시된 패널 표시 전압(VIN)이 로우에서 하이로 레벨이 변화하면, 증폭 보상부(25)의 NMOS트랜지스터(N25)가 턴온되고, NMOS트랜지스터 (N25)의 드레인과 연결된 전원 전압(VDD)에 의해 출력 단자 VOUT의 전위가 빠르게 상승한다.

즉, 전류 버퍼(24)에 입력되는 전압(VIN)이 로우 레벨에서 하이 레벨로 상승하면, NMOS트랜지스터(N25)의 게이트에 입력되는 전압이 임계 전압(threshold voltage)보다 더 커져서 드레인과 소스 사이에 반전층(Inversion layer)이 형성 되고, 이 때 NMOS트랜지스터(N25)는 선형 영역에서 동작하게 된다. 즉, NMOS 트랜지스터(N25)가 턴온되는 조건은 VOUT<VIN-VTN이며, VOUT=VIN-VTN이 될 때까지 출력 전위가 빨리 상승한다. 여기에서 VTN은 NMOS트랜지스터(N25)의 임계 전압을 나타낸다. 따라서, NMOS트랜지스터(N25)가 완전히 턴온된 후 VIN-VTN<VOUT<VIN인 구간 에서는 순수한 전류 버퍼(24)의 전류에 의해서만 동작하게 된다.

또한, 전류 버퍼(24)에 입력되는 전압(VIN)이 하이 레벨에서 로우 레벨로 하강하면, PMOS트랜지스터(P25)가 턴온되고 PMOS트랜지스터(P25)의 드레인과 연결된 기준 전원(GND) 즉, '로우' 전위에 의해 PMOS트랜지스터(P21)의 하강 시간이 빨라진다. 즉, PMOS트랜지스터(P25)는 VOUT>VIN-VTP일 때 턴온되고, 턴온된 구간에서 출력 전압 VOUT=VIN-VTP가 될 때까지 출력 전위가 빨리 하강하게 된다. 여기에서, VTP는 PMOS트랜지스터(P25)의 임계 전압을 나타낸다. 또한, VIN<VOUT<VIN-VTP인 구간에서는 순수한 전류 버퍼(24)의 전류에 의해 동작하게 된다.

도 3(c)를 참조하면, 전압 V1은 VIN-VTN을 나타내고, V2는 VIN-VTP를 나타낸다. 또한, 구간 31은 NMOS트랜지스터(N25)가 턴온되는 구간을 나타내고, 구간 33은 PMOS트랜지스터(P25)가 턴온되는 구간을 나타낸다. 즉, 3(b)와 3(c)를 비교하면, 본 발명에 따른 LCD소스 드라이버의 출력 구동 회로는 종래의 출력 구동 회로와 비교할 때 상승 지연 시간 및 하강 지연 시간이 현저히 줄어들었고 따라서 슬루 레이트(SLEW RATE)가 개선되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 증폭 보상부(25)는 하나의 NMOS트랜지스터 또는 하나의 PMOS트랜지스터로 구현하는 것이 가능할 뿐 아니라, 다수의 NMOS트랜지스터들과 다수의 PMOS트랜지스터들을 이용함으로써 더 빠른 상승 시간과 하강 시간을 갖는 LCD소스 드라이버의 출력 구동 회로를 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면, LCD소스 드라이버의 출력 구동 회로에 있어서 전류 버퍼의 입력 전압에 상응하는 출력 전압의 상승 또는 하강 시간을 빠르게 함으로써 출력 지연 시간을 줄여 슬루 레이트(SLEW RATE)를 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 증폭 보상부에서 별도의 전력을 소비하지 않고 출력 응답 시간을 빠르게 할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

소정 비트의 입력 데이타를 디코딩하여 복수 개의 서로 다른 계조 레벨 전압 중에서 상기 입력 데이타에 상응하는 계조 레벨 전압을 선택하여 출력하는 디코더를 구비한 액정 표시 장치 소스 드라이버에 있어서,

상기 계조 레벨 전압을 전류 증폭하여 출력하는 전류 버퍼; 및

상기 전류 버퍼에 입력되는 상기 계조 레벨 전압에 상응하는 출력 전압의 상승/하강 시간을 빠르게 하여 상기 출력 전압의 지연 시간을 줄이는 증폭 보상 수단을 포함하는 것을 특징으로하는 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 증폭 보상 수단은,

상기 전류 버퍼의 입력과 연결된 게이트와, 전원 전압과 연결된 드레인 및 출력 단자와 연결된 소스를 갖는 NMOS트랜지스터; 및

상기 전류 버퍼의 입력과 연결된 게이트와, 기준 전원과 연결된 드레인 및 상기 출력 단자와 연결된 소스를 갖는 PMOS트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로하는 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 증폭 보상 수단은,

상기 전류 버퍼의 입력과 연결된 게이트와, 상기 전원 전압과 연결된 드레인 및 상기 출력 단자와 연결된 소스를 갖는 NMOS트랜지스터임을 특징으로하는 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로.
제1항에 있어서, 상기 증폭 보상 수단은,

상기 전류 버퍼의 입력과 연결된 게이트와 상기 출력 단자와 연결된 소스 및 상기 기준 전원과 연결된 드레인을 갖는 PMOS트랜지스터임을 특징으로하는 액정 표시 장치 소스 드라이버의 출력 구동 회로.