JP2007011339A - スルーレートを制御するソースドライバ及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、液晶表示装置に含まれたソースドライバに関する。
【解決手段】本発明に係るソースドライバは、データラインを各々駆動するための多数の出力バッファと、前記出力バッファのスルーレート分布に応じて前記出力バッファに入力されるバイアス電圧を変更するバイアス回路とを含むことを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係るソースドライバは、データラインを各々駆動するための多数の出力バッファと、前記出力バッファのスルーレート分布に応じて前記出力バッファに入力されるバイアス電圧を変更するバイアス回路とを含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は表示装置に係り、具体的には液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display Device)に関する。
液晶表示装置は小型化、低電力の消費の長所を持ち、ノートブックコンピュータ及びLCDTVなどに利用されている。特に、スイッチ素子として薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film TRansistor)を利用するアクティブマトリックスタイプ(Active Matrix Type)の液晶表示装置は動画を表示するのに適する。
液晶表示装置は液晶パネル、多数のデータラインを駆動する駆動電圧を発生するソースドライバ部、及び多数のゲートラインを駆動するゲートドライバ部で構成される。
液晶表示装置の大型化に応じて、液晶パネルの大きさが増加するようになった。液晶パネルの大きさの増加は駆動するデータライン数の増加をもたらし、これはソースドライバ部に具備された出力バッファの増加につながる。液晶パネルに均一な画像を表示するためには出力バッファに一定の特性が要求される。このために、すべての出力バッファに対する特性パラメータのばらつきがなく、均一でなければならない。出力バッファが持つ特性パラメータではスルーレート(Slew Rate)、ゲイン(Gain)、位相マージン(Phase Margin)、共通モード除去比(CMRR;Common Mode Rejection Ratio)、電源電圧変動除去比(PSRR;Power Supply Rejection Ratio)、AC特性などがある。出力バッファが持つ特性パラメータのうち、スルーレートは目に見える画質の不良の可否を決める重要な特性パラメータである。したがって、ソースドライバの出力バッファは、決められた分布内にスルーレート値がばらつくべきである。
本発明の課題は、出力バッファのスルーレートが決められた分布内にばらつくソースドライバを提供することにある。
本発明に係る液晶表示装置のソースドライバは、データラインを各々駆動するための多数の出力バッファと、前記出力バッファのスルーレート分布に応じて前記出力バッファに入力されるバイアス電圧を変更するバイアス回路とを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記各出力バッファに前記バイアス電圧が入力され、バイアス電流を出力するバイアス電流源と、アナログ映像信号と前記データライン駆動信号が差動対で入力されて前記バイアス電流に応じて変更される差動電流を出力する入力部と、前記差動電流に応答して前記データライン駆動信号を発生する増幅出力部と、前記データライン駆動信号の周波数特性を安定化させるキャパシタとを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記スルーレートは前記バイアス電流に比例して、前記キャパシタ容量に反比例することを特徴とする。
この実施形態において、前記バイアス電圧は前記バイアス電流を制御して前記スルーレートを調整することを特徴とする。
この実施形態において、前記バイアス回路は前記バイアス電圧を調整することができる抵抗と、ヒューズが直列連結された一つ以上の抵抗列を含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記ヒューズはレーザや過電流の供給で切断されて、前記抵抗値を調整することができることを特徴とする。
この実施形態において、前記抵抗列は直列連結され、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を減少させて前記バイアス電圧を増加させることを特徴とする。
この実施形態において、前記抵抗列は並列連結され、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を増加させて前記バイアス電圧を減少させることを特徴とする。
この実施形態において、前記抵抗列は直列連結と並列連結が混合して、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を増加または減少させて前記バイアス電圧を減少または増加させることを特徴とする。
この実施形態において、前記スルーレート分布の調節は前記ソースドライバが出荷される以前に実行されることを特徴とする。
この実施形態において、前記出力バッファの前記スルーレート分布は前記液晶表示装置の画質の不良を起こさない範囲内にあることを特徴とする。
本発明に係るソースドライバを構成する出力バッファのスルーレートを制御する方法は、前記出力バッファのスルーレート分布を分析する段階と、前記分析されたスルーレート分布が決められたスルーレート範囲に属するか否かを判別する段階と、前記判別段階で前記スルーレート分布が前記範囲を逸脱すれば、前記スルーレート分布が前記範囲に属するように前記出力バッファに印加されるバイアス電圧を調整する段階とを含むことを特徴とする。
この実施形態において、前記スルーレートは、前記出力バッファの内部のバイアス電流とキャパシタ容量によって決められることを特徴とする。
この実施形態において、前記バイアス電圧は、前記バイアス電流を増加または減少させて、前記スルーレートを調整することを特徴とする。
この実施形態において、前記出力バッファの前記スルーレート範囲は、液晶表示装置の画質の不良を起こさない範囲であることを特徴とする。
本発明によれば、バイアス電圧を調整してソースドライバ内の出力バッファが決められた分布内にスルーレート値が散布されて、液晶ディスプレー装置の画質の不良現象を防止することができる。
以下、本発明に係る実施形態を添付の図を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る液晶表示装置を示す図である。図1を参照すれば、液晶表示装置は、液晶パネル(Liquid Crystal Panel)30、ソースドライバ部(SD;Source Driver)10、及びゲートドライバ部(GD;Gate Driver)20を含む。
ソースドライバ部10は多数個のソースドライバSD・100で構成され、ゲートドライバ部20は多数個のゲートドライバGD・200で構成される。ソースドライバ部10に具備されている各々のソースドライバSD・100は液晶パネル30上に配置されるデータラインDLを駆動する。ゲートドライバ部20に具備されている各々のゲートドライバGD・200は液晶パネル30上に配置されるゲートラインGLを駆動する。ここで、データラインはソースラインまたはチャネルともいう。
液晶パネル30は多数の画素31を含む。各々の画素31はスイッチトランジスタTR、液晶からの電流漏洩を減少させるための貯蔵キャパシタCST、及び液晶キャパシタCLCを含む。スイッチトランジスタTRはゲートラインGLを駆動する信号に応答してターンオン/ターンオフ(turn on/turn off)され、スイッチトランジスタTRの一端子はデータラインDLに連結される。貯蔵キャパシタCSTはスイッチトランジスタTRの他の端子と接地電圧VSSとの間に連結され、液晶キャパシタCLCはスイッチトランジスタTRの他の端子と共通電圧VCOMとの間に連結される。
ソースドライバ100の内部回路は、チップ製造メーカー(Chip Maker)に応じて少しずつ差があるが、一般的にソースドライバ100はタイミングコントローラ(図示しない)から印加されたデジタルデータを順にシフトするシフトレジスタ、デジタルデータを対応するアナログ電圧値に変換するデジタルアナログ変換部DAC、及び変換されたアナログ電圧値が入力されてパネルのデータラインを駆動するためのソースドライバ出力回路を含んでいる。アナログ電圧値を液晶パネル30に提供することを命ずるクロック信号TPが入力されれば、ソースドライバ出力部はデータラインDLを駆動してターンオンされた薄膜トランジスタTRを通じて液晶キャパシタCLCに映像信号を印加する。このような機能以外に、本発明に係るソースドライバ100はソースドライバ100の出力が一定のスルーレート範囲を有するようにバイアス電圧を調整して出力する。その結果、ソースドライバ100から出力される信号の変動が減り、改善された画質を提供することができるようになる。これに対する詳細構成は次のようである。
図2は本発明の望ましい実施形態に係るソースドライバ100の回路図である。図2はソースドライバ100を構成する多くの内部回路のうち、出力と係わる回路、例えばデジタルアナログ変換部DAC110とバイアス回路130、及び多数の出力バッファ121〜12nに対する構成を示す。
デジタルアナログ変換部110は、デジタル映像信号をアナログ映像信号に変換して出力する。デジタルアナログ変換部110から出力される各々のアナログ映像信号は階調電圧(Gray Voltage)VI1〜VInを示す。
バイアス回路130は出力バッファ121〜12nの各々にバイアス電圧Vbiasを供給する役割を果たす。本発明に係るバイアス回路130は出力バッファ121〜12nが一定のスルーレート範囲を有するようにバイアス電圧を調整して出力する。
多数の出力バッファ121〜12nにデジタルアナログ変換部110から発生された階調電圧VI1〜VInと、バイアス回路130から発生されたバイアス電圧Vbiasが入力され、指数的に上昇する出力電圧VO1〜VOnを出力する。出力電圧VO1〜VOnはデータラインDL1〜DLnを駆動する駆動電圧になる。この場合、出力バッファ121〜12nから発生される出力電圧VO1〜VOnのスルーレートは出力バッファ121〜12nに提供されるバイアス電圧Vbiasによって調節される。出力バッファ121〜12n及びバイアス回路130の詳細の構成を説明する前にスルーレートに対する定義は、次のようである。
図3は図2に示した出力バッファのスルーレート特性を説明するための波形図である。
一般的に出力バッファ121〜12nの入力端に大きいステップ入力VIを印加すれば、出力電圧VOは時間に応じて線形的な勾配を有して直線的に変化している途中で一定の電圧Vaで飽和し、この時、勾配をスルーレートという。スルーレートが一定の範囲を逸脱して小さすぎるか、または大きすぎる場合は、画面に表示される映像に偏差が発生する。よって、本発明ではこのような問題を防止するためにスルーレートが一定の範囲内に収斂するように、出力バッファ121〜12nにスルーレートが制御されたバイアス電圧Vbiasを与える。
図4は図2に示した出力バッファ121の回路図である。図4はフォールデッドカスコード(Folded Cascode)演算増幅器を示す回路図であり、出力バッファ121は、バイアス電流源1213、入力部1215、増幅出力部1217、キャパシタ1219で構成される。
バイアス電流源1213はPMOSトランジスタMP5で構成される。第5PMOSトランジスタMP5に第1バイアス電圧Vbias1が入力され、差動対である第1と第2PMOSトランジスタMP1、MP2にバイアス電流Iを供給する。
入力部1215はPMOSトランジスタMP1、MP2を含み、互いに相補(Complementary)信号関係である第1入力信号INPと第2入力信号INNが入力される。入力部1215は出力信号VOが入力信号INP、INNのうち反転(Inverting)入力信号INNにフィードバックされる電圧フォロワ構造(VOltage Follower Configuration)を持つ。第1入力信号INPはアナログ映像信号であり、第2入力信号INNはデータライン駆動信号である。入力部1215はバイアス電流源1213から入力されるバイアス電流Iに対応して可変の差動電流を出力する。
増幅出力部1217はPMOSトランジスタMP3、MP4、MP6、MP7とNMOSトランジスタMN1〜MN4とを含む。ウィルソン電流ミラーの構成を取るPMOSトランジスタMP3、MP4、MP6、MP7は増幅部の出力抵抗を増加させる役割を果たす。第1と第2NMOSトランジスタMN1、MN2に第2バイアス電圧Vbias2が入力されて利得を増加させるためのカスコード増幅端になる。第3と第4NMOSトランジスタMN3、MN4に第3バイアス電圧Vbias3が入力されて電流電源の役割を果たす。
キャパシタ1219、Cは出力信号VOの周波数の特性を安定化させる役割を実行する。
出力バッファ121のスルーレートは出力バッファ121に含まれているキャパシタCによって発生する。出力バッファ121のスルーレートを数式で示せば、下のようである。
(式1)でIは出力バッファ121に流れる電流を示し、Cは出力バッファ121内のキャパシタCの容量を示す。(式1)から分かるように、出力バッファ121のスルーレートSRはバイアス電流Iに比例して、出力バッファ121に含まれているキャパシタCに反比例する。よって、本発明ではバイアス電流Iの量を調節して出力バッファ121のスルーレートSRを調節するようになる。例えば、出力バッファ121のスルーレートSRが要求される範囲より低い値を持つ場合には、バイアス電流Iの量を増やし、出力バッファ121のスルーレートSRが要求される範囲より高い値を持つ場合には、バイアス電流Iの量を減らす。このようなバイアス電流Iの量はバイアス回路130から発生された第1バイアス電圧Vbias1のレベルによって調節される。
図5は本発明に係る出力バッファのスルーレート調節結果を示すばらつき図である。
図5のBSR1とBSR2はスルーレート改善前の出力バッファ121〜12nのスルーレート分布を示し、ASRはスルーレート改善後の出力バッファ121〜12nのスルーレート分布を各々示す。要求されるSR範囲SR1〜SR2は出力バッファの画質の不良が発生しない安定的なスルーレート範囲を示す。BSR1とBSR2は要求されるSR範囲SR1〜SR2を逸脱した形態を取る。よって、本発明はスルーレート構成因子のうち、電流Iを調節してBSR1の中心軸C1とBSR2の中心軸C2をC0に移動させる。すなわち、出力バッファのスルーレート分布が要求されるSR範囲SR1〜SR2内に入るようにバイアス回路130から発生された第1バイアス電圧Vbias1のレベルを調節して出力バッファの電流Iを調節する。要求されるSR範囲SR1〜SR2はソースドライバチップ製造メーカーによって若干の差を持たせつつ決められるであろう。
ソースドライバ100の設計検証段階で出力バッファ121〜12nの様々な特性を分析して、画質の不良を起こす恐れがあるか否かを検査する段階を通る。検査段階においては、特性分析装備(図示しない)は各出力バッファ121〜12nのスルーレート分布を分析して、スルーレート分布が図5の要求されるSR範囲SR1〜SR2に属するか否かを確認する。もし、出力バッファ121〜12nのスルーレート分布が要求されるSR範囲SR1〜SR2を逸脱すれば、特性分析装備はバイアス回路130を調整して、出力バッファ121〜12nに印加されるバイアス電圧を変更する。よって、出力バッファ121〜12nに印加される変更されたバイアス電圧は、出力バッファ121〜12n内の電流Iを変化させて、スルーレートが要求されるSR範囲SR1〜SR2に入るようになる。バイアス回路130の調整により、ソースドライバ100内の出力バッファ121〜12nが一定のスルーレート分布を持つようになり、ディスプレイ装置の画質の不良を防止することができるようになる。
図6は図2に示したバイアス回路の回路図である。図6は電流ミラー形態のバイアス回路130であり、ゲートが互いに連結されたNMOSトランジスタQ1、Q2とヒュージング抵抗部135で構成される。バイアス回路130の基準電流Irefは、電源電圧VDDと電流ミラーとの間に接続されているヒュージング抵抗部135によって決められる。出力電流IOは、基準電流Irefの定数倍nに該当する値になる。定数nは二つのNMOSトランジスタQ1、Q2の大きさの比を示し、第1トランジスタQ1に比べて第2トランジスタQ2の幅と長W/Lがn倍になることを意味する。よって、出力電流IOはヒュージング抵抗部135値によって変わり、出力電流IOは第1バイアス電圧Vbias1値を調整する。
図7は図6に示したヒュージング抵抗部の一例を示す回路図である。本発明はバイアス回路130内のヒュージング抵抗部135の値を変化させて第1バイアス電圧Vbias1を調整し、図7は二つのノードN1、N2の間に連結されたヒュージング抵抗部135の一例を示す。二つのノードN1、N2の間に並列連結された多数の抵抗R1〜Rnの各々はヒューズf1〜fnと連結されている。各ヒューズf1〜fnはバイアス回路130で所望する第1バイアス電圧Vbias1を出力するために抵抗値を調整する役割を果たす。
図8は図6に示したヒュージング抵抗部の他の例を示す回路図である。図8は二つのノードN1、N2の間にヒューズf1〜fnと抵抗R1〜Rnが直列に連結される。各ヒューズはバイアス回路130で所望する第1バイアス電圧Vbias1を出力するために抵抗値を調整する役割を果たす。
ヒュージング抵抗部135は図7の並列構造と図8の直列構造が混合した構造を持つこともできる。
もし、図2の出力バッファ121〜12nのスルーレート分布が、要求されるSR範囲SR1〜SR2を逸脱すれば、特性分析装備はバイアス回路130から出力バッファ121〜12nに印加しなければならない第1バイアス電圧Vbias1を設定する。設定された第1バイアス電圧Vbias1を出力するために、バイアス回路130内のヒュージング抵抗部135値が調整される。所望するヒュージング抵抗部135の値はヒュージング装置(図示しない)などを利用して特定ヒューズf1〜fnを切断することで設定される。特定ヒューズf1〜fnを切断することはレーザや過電流を供給する方法などで実現することができる。
上述のように、本発明に係るソースドライバはバイアス電圧を調整してソースドライバ内の出力バッファが一定のスルーレート分布を持つようになり、液晶ディスプレイ装置の画質不良現象を防止することができる。
一方、このような本発明の特徴は液晶表示装置と類似の駆動方式を持つ平板ディスプレイ装置、例えばECD(Electrochromic display)、DMD(Digital Mirror Device)、AMD(Actuated Mirror Device)、GLV(Grating Light Value)、PDP(Plasma Display Panel)、ELD(Electro Luminescent Display)、LED(Light Emitting Diode)ディスプレイ、VFD(Vacuum Fluorescent Display)のうちの少なくともいずれか一つに適用されることができる。そして、本発明が適用される液晶表示装置は大画面TV、HDTV(High Definition Television)、携帯用コンピュータ、キャムコーダ、自動車用ディスプレイ、情報通信用マルチメディア、及びバーチャルリアリティー分野などに適用することができる。
以上のように、図面と明細書で最適の実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これはただ本発明を説明するための目的として使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、本技術分野の通常の知識を持った者であれば、今後、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解するであろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって決められなければならないであろう。
10 ソースドライバ部
20 ゲートドライバ部
30 パネル
100 ソースドライバ
110 DAC
121〜12n 出力バッファ
130 バイアス回路
135 ヒュージング抵抗部
20 ゲートドライバ部
30 パネル
100 ソースドライバ
110 DAC
121〜12n 出力バッファ
130 バイアス回路
135 ヒュージング抵抗部
Claims (20)
- 液晶表示装置のソースドライバにおいて、
データラインを各々駆動するための多数の出力バッファと、
前記出力バッファのスルーレート分布に応じて前記出力バッファに入力されるバイアス電圧を変更するバイアス回路と
を含むことを特徴とするソースドライバ。 - 前記各出力バッファは、
前記バイアス電圧が入力され、バイアス電流を出力するバイアス電流源と、
アナログ映像信号と前記データライン駆動信号が差動対で入力されて前記バイアス電流に応じて変更される差動電流を出力する入力部と、
前記差動電流に応答して前記データライン駆動信号を発生する増幅出力部と、
前記データライン駆動信号の周波数特性を安定化させるキャパシタと
を含むことを特徴とする請求項1に記載のソースドライバ。 - 前記スルーレートは、前記バイアス電流に比例し、前記キャパシタ容量に反比例することを特徴とする請求項2に記載のソースドライバ。
- 前記バイアス電圧は、前記バイアス電流を制御して前記スルーレートを調整することを特徴とする請求項3に記載のソースドライバ。
- 前記バイアス回路は、前記バイアス電圧を調整することができる少なくとも1つの抵抗と少なくとも1つのヒューズを含むヒュージング抵抗部を含むことを特徴とする請求項1に記載のソースドライバ。
- 前記ヒューズは、レーザや過電流供給で切断されて前記抵抗値を調整することができることを特徴とする請求項5に記載のソースドライバ。
- 少なくともひとつの抵抗とヒューズが直列連結され、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を減少させて前記バイアス電圧を増加させることを特徴とする請求項6に記載のソースドライバ。
- 少なくともひとつの抵抗とヒューズは並列連結され、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を増加させて前記バイアス電圧を減少させることを特徴とする請求項6に記載のソースドライバ。
- 前記抵抗列は、直列連結と並列連結が混合して、前記ヒューズを制御して前記抵抗値を増加または減少させて前記バイアス電圧を減少または増加させることを特徴とする請求項6に記載のソースドライバ。
- 前記スルーレート分布の調節は、前記ソースドライバが出荷される以前に実行されることを特徴とする請求項1に記載のソースドライバ。
- 前記出力バッファの前記スルーレート分布は、前記液晶表示装置の画質の不良を起こさない範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のソースドライバ。
- ソースドライバを構成する出力バッファのスルーレートを制御する方法において、
前記出力バッファのスルーレート分布を分析する段階と、
前記分析されたスルーレート分布が決められたスルーレート範囲に属するか否かを判別する段階と、
前記判別段階で前記スルーレート分布が前記範囲を逸脱すると、前記スルーレート分布が前記範囲に属するように前記出力バッファに印加されるバイアス電圧を調整する段階と
を含むことを特徴とするスルーレート制御方法。 - 前記スルーレートは、前記出力バッファの内部のバイアス電流とキャパシタ容量によって決められることを特徴とする請求項12に記載のスルーレート制御方法。
- 前記バイアス電圧は、前記バイアス電流を増加または減少させて、前記スルーレートを調整することを特徴とする請求項13に記載のスルーレート制御方法。
- 前記出力バッファの前記スルーレート範囲は、液晶表示装置の画質の不良を起こさない範囲であることを特徴とする請求項12に記載のスルーレート制御方法。
- 前記バイアス電圧は、前記出力バッファのヒュージング抵抗部の抵抗値が増加または減少するように前記バイアス電圧を調節することを特徴とする請求項12に記載のスルーレート制御方法。
- 前記抵抗値は、前記出力バッファのヒューズのうち少なくとも1つを切断することによって、増加または減少することを特徴とする請求項16に記載のスルーレート制御方法。
- ディスプレイ装置のデータラインを駆動するための電圧を出力する複数の出力バッファと、
前記出力バッファに可変バイアス電圧を供給して前記出力バッファが一定のスルーレート範囲を有するようにするバイアス回路とを含み、
前記出力バッファの各々は、
前記バイアス電圧が入力される第5PMOSトランジスタを含み、第1及び第2PMOSトランジスタにバイアス電流を供給するバイアス電流源と、
各々第1及び第2入力信号が入力される第1及び第2PMOSトランジスタを含み、前記バイアス電流に対応する可変電流を出力する入力回路と、
電流ミラーを形成する第3、第4、第6及び第7PMOSトランジスタと、カスコード増幅端を形成する第1、第2NMOSトランジスタと、電流源を形成する第3及び第4NMOSトランジスタとを含み、前記可変電流が入力され、前記出力電圧を発生する増幅出力回路と、
前記出力電圧の周波数の特性を安定化するキャパシタと
を含むことを特徴とするディスプレイ装置のソースドライバ。 - 前記バイアス回路は、電流ミラーを形成する第1及び第2NMOSトランジスタと、電源電圧と前記電流ミラーの間に連結されたヒュージング抵抗部とを含むことを特徴とする請求項18に記載のディスプレイ装置のソースドライバ。
- 前記バイアス電圧は、前記ヒュージング抵抗部により変更されることを特徴とする請求項19に記載のディスプレイ装置のソースドライバ。
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