JP5273769B2

JP5273769B2 - フラットパネルディスプレイの駆動回路

Info

Publication number: JP5273769B2
Application number: JP2008048781A
Authority: JP
Inventors: スヤンパク
Original assignee: MagnaChip Semiconductor Ltd
Current assignee: MagnaChip Semiconductor Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: US20080204386A1; KR100883030B1; US8194023B2; JP2008217009A; KR20080079810A

Description

本発明は、ディスプレイの駆動回路に関し、特に、フラットパネルディスプレイの駆動回路に関する。

近年、情報化社会における表示素子は、視覚情報の伝達媒体としてその重要性がますます強調されている。現在、主流となっている陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ）又はブラウン管は、重量と体積が大きいという問題がある。このような陰極線管の限界を克服し得る様々なフラットパネルディスプレイ（ｆｌａｔｐａｎｅｌｄｉｓｐｌａｙ）が開発されている。平板表示素子としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、電界放出表示素子（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、及びエレクトロルミネセンス（ＥＬ）などがあり、これらは実用化されて市販されている。

液晶表示装置は、ビデオ信号に対応して液晶層に印加される電界を制御することで画像を表示する。このような液晶表示装置は、小型、薄型、及び低消費電力という長所を有する平板表示装置であって、ノート型パソコンのような携帯用コンピュータ、ＯＡ機器、ＡＶ機器、及び屋内外の広告表示装置などに用いられている。このような構成を有する液晶表示装置は、薄型かつ低消費電力という特徴により、陰極線管（ＣＲＴ）に代わって用いられている。特に、薄膜トランジスタを用いて液晶セルを駆動する液晶表示装置のパネルは、画質に優れ、かつ、消費電力が低いという長所があり、近年の量産技術の確保と研究開発の成果による大型化及び高解像度化によって急速に発展している。

図１は、従来技術に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路を示す回路図である。

同図に示すように、従来技術に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路は、データ信号を変換してデコードするデータ処理回路１１〜１４と、増幅駆動部２１〜２４と、スイッチ部３０と、チャージシェア部４０とを備える。ここで、変換は、デジタル信号をアナログ信号に変換することである。データ処理回路１１〜１４は、正のガンマ値（ｐｏｓｉｔｉｖｅｇａｍｍａｖａｌｕｅ）を処理するデータ処理回路部ＰＤＡＣと、負のガンマ値（ｎｅｇａｔｉｖｅｇａｍｍａｖａｌｕｅ）を処理するデータ処理回路部ＮＤＡＣとに区分される。増幅駆動部２１〜２４は、それぞれ対応するデータ処理回路から提供される信号を増幅し、駆動能力を向上させてからスイッチ部３０に伝達する。スイッチ部３０は、増幅駆動部２１〜２４から出力される信号をそれぞれＡノードとＢノードの何れかに伝達する。スイッチを通過した信号は、ＡノードとＢノードの何れかの１対を介して、対応するチャネルに割り当てられたフラットパネルディスプレイの単位素子を駆動する。

万一、スイッチを通過した信号がＡノードを介してチャネルに伝達される場合、フラットパネルディスプレイは、ＰＮＰＮＰＮの形態で駆動され、また、Ｂノードを介してチャネルに伝達される場合、フラットパネルディスプレイは、ＮＰＮＰＮＰの形態で駆動される。

チャージシェア部４０は、スイッチを通過した信号がフラットパネルディスプレイの単位素子を駆動した後、全てのＡノード又は全てのＢノードの電荷をシェアする回路である。このようにシェアするのは、次のフラットパネルディスプレイを駆動するための準備である。

液晶を使用するディスプレイは、液晶の寿命のために、１回は正の値で駆動し、１回は負の値で駆動する。各チャネルごとに、正の値で駆動する回路と、負の値で駆動する回路とを全て備えると、駆動回路の回路面積が増加しすぎ、消費電流も増加するため、図１に示すように、正の値で駆動する回路と負の値で駆動する回路とを交互に配置し、スイッチ部を介してチャネルごとに交互に駆動できるようにする。

一方、実際に人が映像を認識するときは、線形的ではなく、非線形的に認識する。したがって、線形的に入力された画面情報を非線形的に変換する必要があり、これが広く知られているガンマ補正方法である。図１のデータ処理回路部ＰＤＡＣ，ＮＤＡＣは、入力された画面情報に関するデータをガンマ補正したガンマ値を出力するものであり、データ処理回路部ＰＤＡＣは、正のガンマ値を出力し、データ処理回路部ＮＤＡＣは、負のガンマ値を出力する。

以上で説明したフラットパネルディスプレイの駆動回路は、データ処理回路でデコードされた信号を増幅し、駆動能力を向上させてから、スイッチを介してチャネルに伝達される。チャネルは、フラットパネルディスプレイにおける１カラムを意味する。一般的に、スイッチは、ＭＯＳトランジスタによって実現されるが、このＭＯＳトランジスタのターンオン抵抗によって、スイッチを通過する過程で信号が減衰する問題が発生する。これを解決するために、増幅駆動部から出力される信号の駆動能力を十分に向上させるか、又は、スイッチのターンオン抵抗を減らさなければならないが、このためには、増幅ドライバを構成するＭＯＳトランジスタのサイズを増加させるか、又は、スイッチを構成するＭＯＳトランジスタのサイズを増加させなければならない。これによって、フラットパネルディスプレイの回路面積の増加という問題が発生する。

そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、スイッチや増幅ドライバを構成するＭＯＳトランジスタのサイズを最小限に維持しつつも、デコーダから入力された信号をチャネルに伝達できるフラットパネルディスプレイの駆動回路を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のフラットパネルディスプレイの駆動回路は、第１画面情報を受信して、正のガンマ値に変換する第１データ信号処理部（ＰＤＡＣ）と、第２画面情報を受信して、負のガンマ値に変換する第２データ信号処理部（ＮＤＡＣ）と、前記正のガンマ値と前記負のガンマ値を選択するスイッチ部と、前記スイッチ部出力の前記負のガンマ値又は前記正のガンマ値を受信してフラットパネルディスプレイに提供する出力駆動回路と、を備えたフラットパネルディスプレイの駆動回路において、前記出力駆動回路は、複数の出力ドライバが配置され、該出力ドライバは前記スイッチ部から提供される前記正のガンマ値又は前記負のガンマ値を受信して、第１チャネルに対応する駆動信号を出力する第１出力ドライバと、前記スイッチ部から前記第１チャネルに対応するガンマ値と逆の値を受信して、第２チャネルに対応する駆動信号を出力する第２出力ドライバとから構成され、前記第１データ信号処理部（ＰＤＡＣ）から前記正のガンマ値を１の入力信号として受信し、前記第１出力ドライバ、又は第２出力ドライバからの出力を他の入力信号として受信して増幅する第１差動増幅器を有して、前記スイッチ部に伝達する第１信号増幅部と、前記第２データ信号処理部（ＮＤＡＣ）から前記負のガンマ値を１の入力信号として受信し、前記第１出力ドライバ、又は第２出力ドライバからの出力を他の入力信号として受信して増幅する第２差動増幅器を有して、前記スイッチ部に伝達する第２信号増幅部と、を備えることを特徴とする。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術思想を容易に実施し得る程度に詳細に説明するため、本発明の最も好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。

図２は、本発明の好ましい実施形態に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路は、極性制御信号生成部１００と、信号増幅部２００と、極性反転スイッチ部３００と、二重出力駆動部４００とを備える。極性制御信号生成部１００は、信号増幅部２００と、極性反転スイッチ部３００と、二重出力駆動部４００とが動作するために必要な各種の制御信号を生成して供給する。信号増幅部２００は、フラットパネルディスプレイに表示された画面情報に対応する信号を受信して増幅するブロックである。極性反転スイッチ部３００は、信号増幅部２００から提供される正のガンマ値と負のガンマ値との何れかを選択して伝達するブロックである。二重出力駆動部４００は、極性反転スイッチ部３００から提供される正のガンマ値を用いて、対応するチャネルを駆動する。

図３は、図２に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路を具体的に示す回路図である。

同図に示すように、フラットパネルディスプレイの駆動回路は、正のガンマ値を処理するデータ処理回路部ＰＤＡＣと、負のガンマ値を処理するデータ処理回路部ＮＤＡＣと、信号増幅部２００と、スイッチ部３００と、二重出力駆動部４００と、チャージシェア部５００とを備える。ここで、データ処理回路部ＰＤＡＣ，ＮＤＡＣと信号増幅部２００とが、データ信号を処理するデータ信号処理部の役割をする。

信号増幅部２００は、対応するデータ処理回路部ＰＤＡＣから正のガンマ値を受信して増幅する信号増幅部２１０と、対応するデータ処理回路部ＮＤＡＣから負のガンマ値を受信して増幅する信号増幅部２２０とが交互に配置される。二重出力駆動部４００には、複数の出力ドライバ４１０，４２０、…が配置されている。スイッチ部は、信号増幅部２１０の出力を出力ドライバ４１０に伝達するスイッチＳ１と、信号増幅部２１０の出力を出力ドライバ４２０に伝達するスイッチＳ２と、信号増幅部２２０の出力を出力ドライバ４１０に伝達するスイッチＳ３と、信号増幅部２２０の出力を出力ドライバ４２０に伝達するスイッチＳ４と、出力ドライバ４１０の出力を信号増幅部２１０の入力としてフィードバックさせるスイッチＳ５と、出力ドライバ４１０の出力を信号増幅部２２０の入力としてフィードバックさせるスイッチＳ６と、出力ドライバ４２０の出力を信号増幅部２１０の入力としてフィードバックさせるスイッチＳ７と、出力ドライバ４２０の出力を信号増幅部２２０の入力としてフィードバックさせるスイッチＳ８とを備える。このように、８つのスイッチが１組となって、２つの信号増幅部と２つの出力ドライバに接続される。

図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示した信号増幅部を示す回路図である。信号増幅部は、図４Ａに示すように、ＰＭＯＳトランジスタをロッドとして用いる差動増幅器を備えることもでき、図４Ｂに示すように、ＮＭＯＳトランジスタをロッドとして用いる差動増幅器を備えることもできる。具体的に、信号増幅部２１０は、画面情報に対応する入力信号ＩＮ１と、それに対応する出力ドライバの出力を入力信号ＩＮ２としてフィードバックして、対応するチャネルに電荷を充電させることができる第１正のガンマ値ＶＨＡを出力する差動増幅器２１１と、該差動増幅器２１１の出力に応じて、画面情報に対応するチャネルに電荷を放電させることができる第２正のガンマ値ＶＨＢを出力する信号出力部２１２とを備える。信号増幅部２２０は、画面情報に対応する入力信号ＩＮ１と、それに対応する出力ドライバの出力を入力信号ＩＮ２としてフィードバックして、対応するチャネルに電荷を充電させることができる第１負のガンマ値ＶＬＡを出力する差動増幅器２２１と、該差動増幅器２２１の出力に応じて、画面情報に対応するチャネルに電荷を放電させることができる第２負のガンマ値ＶＬＢを出力する信号出力部２２２とを備える。

図５は、図３に示した二重出力駆動部を詳細に示す回路図である。

同図に示すように、二重出力駆動部は、スイッチ部３００を介して伝達される信号が正のガンマ値の場合、伝達された信号の駆動能力を向上させる正信号ドライバＰ−ＤＲＩＶＥＲと、スイッチ部３００を介して伝達される信号が負のガンマ値の場合、伝達された信号の駆動能力を向上させる負信号ドライバＮ−ＤＲＩＶＥＲとを備える。

図６は、図２に示した極性反転スイッチ部と出力駆動部を示す回路図である。

同図は、スイッチ部と出力駆動部を実際に実現した回路図である。回路３１０，３２０が図３のスイッチ部の役割をし、回路４１１，４１２が図５のＰ−ＤＲＩＶＥＲとＮ−ＤＲＩＶＥＲの役割をする。選択信号ＳＥＬ，／ＳＥＬは、極性制御信号生成部１００で生成される制御信号である。駆動信号ＶＨＡ，ＶＨＢ，ＶＬＡ，ＶＬＢは、１つの出力端を介してチャネルに伝達される。イネーブル信号Ｅ１〜Ｅ６は、スイッチ部３１０，３２０をイネーブルさせるための回路である。

図７Ａ及び図７Ｂは、図３に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路の動作を示す回路図である。

図７Ａに示すように、フラットパネルディスプレイの駆動回路は、スイッチ部３００のＡノードに接続されたスイッチが全てターンオンされ、Ｂノードに接続されたスイッチがターンオフされたとき、ＰＮＰＮＰＮ…の形態でチャネルを駆動する。逆に、図７Ｂに示すように、フラットパネルディスプレイの駆動回路は、スイッチ部３００のＡノードに接続されたスイッチが全てターンオフされ、Ｂノードに接続されたスイッチがターンオンされたとき、ＮＰＮＰＮＰ…の形態でチャネルを駆動する。したがって、出力駆動部４００に配置された出力ドライバ４１０，４２０は、交互に負のガンマ値と正のガンマ値とを駆動する。

図８は、図２に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路のガンマ補正動作を示す波形図である。

同図に示すように、フラットパネルディスプレイの駆動回路は、Ｘ軸に、デジタル値に対するＹ軸の電圧を有する信号を用いてガンマ補正したガンマ値を生成して、ディスプレイを駆動する。同図には、正のガンマ値と負のガンマ値とがそれぞれ対称に表示されている。

以上で説明したように、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路は、フラットパネルディスプレイに表示した情報に対応する信号を増幅してから、スイッチング動作によって出力ドライバに伝達し、その後、出力ドライバが信号の駆動能力を向上させることを特徴としている。したがって、従来技術において問題となっていた、駆動能力を向上させてからスイッチ部を通過する過程で、スイッチ部のスイッチ抵抗による信号の減衰が発生せず、出力ドライバの駆動能力を向上させる必要がない。また、スイッチ部を通過する信号が、その駆動能力を向上させる前にスイッチ部を通過するため、スイッチ部を構成するスイッチ用ＭＯＳトランジスタを小さく設計しても良い。更に、データ処理回路部ＰＤＡＣ，ＮＤＡＣから出力される信号が出力ドライバを経てディスプレイパネルに伝達される時間を大幅に減らすことができる。

本発明は、フラットパネルディスプレイの駆動回路の駆動時間及び回路面積を減らすことができる。また、スイッチ部を通過した信号を用いて駆動能力を向上させるため、スイッチ部を構成する回路を通過する信号の大きさが小さいことから、スイッチを構成するＭＯＳトランジスタを小さく設計しても良い。更に、出力ドライバが駆動能力を向上させた信号が、スイッチを通過せずに直接チャネルに伝達されるため、従来のスイッチ部によって発生された抵抗成分に影響されず、信号の減衰が発生しない。したがって、フラットパネルディスプレイの駆動回路は、チャネルを高速に駆動することができる。

以上で説明した本発明は、前述した実施形態及び添付図面によって限定されるのではなく、本発明の技術思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形、及び変更が可能なことは、本発明の属する分野における通常の知識を有する者に明らかであろう。

従来技術に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路を示す回路図である。本発明の好ましい実施形態に係るフラットパネルディスプレイの駆動回路を示すブロック図である。図２に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路を具体的に示す回路図である。図３に示した信号増幅部を示す回路図である。図３に示した信号増幅部を示す回路図である。図３に示した二重出力駆動部を詳細に示す回路図である。図２に示した極性反転スイッチ部と出力駆動部を示す回路図である。図３に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路の動作を示す回路図である。図３に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路の動作を示す回路図である。図２に示したフラットパネルディスプレイの駆動回路のガンマ補正動作を示す波形図である。

符号の説明

１００極性制御信号生成部
２００信号増幅部
３００極性反転スイッチ部
４００二重出力駆動部

Claims

第１画面情報を受信して、正のガンマ値に変換する第１データ信号処理部（ＰＤＡＣ）と、
第２画面情報を受信して、負のガンマ値に変換する第２データ信号処理部（ＮＤＡＣ）と、
前記正のガンマ値と前記負のガンマ値を選択するスイッチ部と、
前記スイッチ部出力の前記負のガンマ値又は前記正のガンマ値を受信してフラットパネルディスプレイに提供する出力駆動回路と、
を備えたフラットパネルディスプレイの駆動回路において、
前記出力駆動回路は、複数の出力ドライバが配置され、該出力ドライバは前記スイッチ部から提供される前記正のガンマ値又は前記負のガンマ値を受信して、第１チャネルに対応する駆動信号を出力する第１出力ドライバと、
前記スイッチ部から前記第１チャネルに対応するガンマ値と逆の値を受信して、第２チャネルに対応する駆動信号を出力する第２出力ドライバとから構成され、
前記第１データ信号処理部（ＰＤＡＣ）から前記正のガンマ値を１の入力信号として受信し、前記第１出力ドライバ、又は第２出力ドライバからの出力を他の入力信号として受信して増幅する第１差動増幅器を有して、前記スイッチ部に伝達する第１信号増幅部と、
前記第２データ信号処理部（ＮＤＡＣ）から前記負のガンマ値を１の入力信号として受信し、前記第１出力ドライバ、又は第２出力ドライバからの出力を他の入力信号として受信して増幅する第２差動増幅器を有して、前記スイッチ部に伝達する第２信号増幅部と、
を備えることを特徴とするフラットパネルディスプレイの駆動回路。
前記スイッチ部が、
前記第１信号増幅部の出力を前記第１出力ドライバに伝達する第１スイッチと、
前記第１信号増幅部の出力を前記第２出力ドライバに伝達する第２スイッチと、
前記第２信号増幅部の出力を前記第１出力ドライバに伝達する第３スイッチと、
前記第２信号増幅部の出力を前記第２出力ドライバに伝達する第４スイッチと、
前記第１出力ドライバの出力を前記第１信号増幅部の入力としてフィードバックさせる第５スイッチと、
前記第１出力ドライバの出力を前記第２信号増幅部の入力としてフィードバックさせる第６スイッチと、
前記第２出力ドライバの出力を前記第１信号増幅部の入力としてフィードバックさせる第７スイッチと、
前記第２出力ドライバの出力を前記第２信号増幅部の入力としてフィードバックさせる第８スイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイの駆動回路。
前記第１信号増幅部が、ＰＭＯＳトランジスタ又はＮＭＯＳトランジスタで構成される前記第１差動増幅器を備え、
前記第２信号増幅部が、ＰＭＯＳトランジスタ又はＮＭＯＳトランジスタで構成される前記第２差動増幅器を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイの駆動回路。
前記第１信号増幅部が、
第１画面情報に対応する入力信号と、前記第１出力ドライバ又は第２出力ドライバの出力とを受信して、第１正のガンマ値を出力する前記第１差動増幅器と、
該第１差動増幅器の出力に応じて、前記第１画面情報に対応するチャネルに電荷を放電させることができる第２正のガンマ値を出力する信号出力部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイの駆動回路。
前記第２信号増幅部が、
第２画面情報に対応する入力信号と、前記第１出力ドライバ又は第２出力ドライバの出力とを受信して、第１負のガンマ値を出力する前記第２差動増幅器と、
該第２差動増幅器の出力に応じて、前記第２画面情報に対応するチャネルに電荷を放電させることができる第２負のガンマ値を出力する信号出力部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイの駆動回路。