KR100310626B1

KR100310626B1 - 액정 디스플레이 구동용 반도체장치

Info

Publication number: KR100310626B1
Application number: KR1019980036115A
Authority: KR
Inventors: 가쓰미 아베
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2001-12-17
Also published as: JPH1185112A; CN1102811C; CN1212523A; JP3031312B2; TW424216B; US6323848B1; KR19990029460A

Abstract

본 발명의 목적은, 회로 내에서 리셋시간을 줄이는 것이며, 이러한 목척은, 리셋 시에, 스위치들에 의해 전체회로로부터 연산증폭기를 분리하고, 이 리셋동작 종료 후에는, 소망의 출력을 획득하기 위해, 연산증폭기를 회로에 다시 접속하는 것에 의해 성취된다. 따라서, 리셋동작을, 연산증폭기가 전체회로로부터 분리된 상태로 행해서, 연산증폭기의 출력을 안정화하는데 필요한 시간과 무관하게 리셋시간을 설정할 수 있다. 그래서, 이 리셋시간을 종래 기술의 예에서 보다 단축시킬 수 있으며, 이 출력을 액정을 구동하기 위해 사용하는 경우, 실제 구동시간을 증가시킬 수 있다.

Description

액정 디스플레이 구동용 반도체장치

본 발명은 구동신호를 출력하는 구동회로에 관한 것으로, 특히, 액정을 구동하는 액정 디스플레이 구동용 반도체장치에 관한 것이다.

현재, 액정패널 내에 어드레스용의 박막트랜지스터(TFT; Thin-Film Transistor)들을 매트릭스형태로 내장함으로써 디스플레이를 실현하는 TFT능동매트릭스형 액정표시장치가, 매트릭스형 액정표시장치의 주류이다. TFT능동매트릭스형 액정표시장치를 구동시키기 위해, 화상신호를 송출하는 소스드라이버와, 선순차주사를 행하기 위한 주사신호를 송출하는 게이트 드라이버가 사용되고 있다.

게이트 드라이버는, 신호변환회로에서 화상신호로부터 생성되는 행 전극주사를 위한 타이밍신호에 따라서, TFT들의 게이트전극들에 전압을 인가하는 장치이다. 1수평간격(주사간격)을 H라 하면, 게이트 드라이버는, H를 펄스 폭으로 하는 주사신호를 매 행마다 주사전극들에 인가하고, 패널상의 TFT들을 매 행마다 순차 온상태로 설정한다. 여기서, 1수평간격(주사간격) H는, 행전극들의 1프레임(전 주사간격)을 T로 행전극들의 수를 N으로 하면, H=T/N으로 된다고 가정한다. 화상신호는, 신호변환회로와 감마(γ)보정회로에 의해, 액정의 전압-투과율특성을 따르는 교류 구동신호로 변환되며, 소스 드라이버에 의해 온상태로 된 TFT를 매개해서 액정에 인가된다. 이 동작을 모든 행 전극들에 대해 반복하는 것에 의해, 모든 화소들의 액정들에 적절한 전압이 인가될 수 있다.

상술한 동작을 모든 행들에 대해 반복하는 시간간격이 1프레임이다. 그러나, 1프레임 간격(T)은, 사용자가 선 순차주사를 인식할 수 없는 시간간격이어야 하며, 1수평간격(H)은, 액정의 용량에 걸리는 전압이 소스 드라이버에 의해 인가되는 전압으로 되는 시간간격보다 길어야만 한다.

TFT능동매트릭스형 액정표시장치의 그레이레벨(gray-level) 표시는 액정에 인가되는 전압을 변화시킴으로써 실현된다. 광의 투과율은, 상부편광판 및 하부편광판과 이 편광판들 사이에 끼어있는 액정의 전기광학적 특성으로 인해 액정에 인가된 전압에 따라서 변화한다. 이 때문에, 액정패널의 배후의 백라이트로부터 액정패널을 투과하는 광의 밝기(톤)는, 액정에 인가되는 전압에 의해 결정된다.

근년에, 칼라(멀티-톤) 및 고선명 TFT능동매트릭스형 액정표시장치들의 개발이 진행되고 있다.

액정의 전압-투과율 특성에 의하면, 투과율이 중간레벨인 경우, 투과율은 전압의 작은 변화로도 크게 변화한다. 멀티-톤 표시를 실현하기 위해서는, 액정이 소망의 투과율을 가지도록 높은 정확도로 전압이 액정층에 인가되어야만 한다.

소스 드라이버들의 출력에 사용되는 연산증폭기의 오프셋 전압은, 동일 칩내에서도 수 mV의 범위를 나타낸다. 패널에 동일 톤을 표시하는 경우, 액정의 전압-투과율 특성에 따라서 각 화소에 전압을 인가하는 소스 드라이버 내의 각 연산증폭기의 오프셋 전압에 어떤 변화가 발생하면, 화소 들 사이에 오프셋 전압만큼 다른 전압이 인가되기 때문에, 액정의 투과율에 차이가 생길 것이다. 톤 수가 많은 경우, 액정들의 투과율에서의 약간의 차이들은 표시장치의 톤들의 차이들로서 나타나며, 이것에 의해, 표시장치의 품질이 저하된다. 따라서, 멀티-톤 표시는, 오프셋 전압을 무시할 수 있는 정확도를 필요로 한다.

도1에 도시된 절환(switched) 커패시터형 디지털-아날로그(D/A)변환기의 회로는, 아날로그 입력으로서의 V1 및 V2와 기준전압 Vr; 정극입력단자가 기준전원전압(Vr)과 접속된 연산증폭기(D1); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 전원들(V1 및 V2)의 각각의 사이에 병렬로 접속되며 nC의 용량을 갖는 커패시터(C1) 및 (α-n)C의 용량을 갖는 커패시터(C2); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 출력단자 사이에 접속되며 αC의 용량을 갖는 커패시터(C3); 전원(V1)과 연산증폭기(D1)에 접속되지 않은 커패시터(C1) 측과의 사이에 제공된 스위치(SW1); 전원(V2)과 연산증폭기(D1)에 접속되지 않은 커패시터(C1) 측과의 사이에 직렬로 접속된 스위치들(SW2 및 SW3); 스위치(SW2)의 V2에 접속되지 않은 측과 연산증폭기(D1)의 정극입력단자 사이에 제공된 스위치(SW4); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 출력단자 사이에서 커패시터(C3)와 병렬이 되게 제공된 스위치(SW8); 및 연산증폭기(D1)의 출력단자와 접속되며, 외부부하(도시되지 않음)와의 접속을 단절하기 위한 스위치(SW9)로 구성되어 있다. 또, 커패시터(C2)는 스위치(SW2)를 매개해서 V2에 접속되어 있다.

이하, 상술한 것과 같이 구성된 회로의 동작에 관해 설명한다.

우선, 스위치(SW9)는 오프상태로 설정되어 도1의 회로와 외부부하(도시되지 않음)를 분리해서, 이 회로가 리셋동작시 외부로부터 영향을 받지 않도록 한다.

다음으로, 스위치들(SW1 및 SW2)이 오프상태로 설정되며, 스위치들(SW3, SW4및 SW8을)은 온상태로 각각 설정되고, 그래서 연산증폭기(D1)는 전압추종기(voltage follower)로서 기능하고, 이상적으로는, 연산증폭기(D1)의 부극입력단자의 전위가, 정극입력단자의 전압(Vr)과 동일하게 되어, 회로의 리셋이 행해진다.

리셋이 완료된 후, 스위치들(SW1 및 SW2)은 온 상태로 설정되며, 스위치들(SW3, SW4 및 SW8)은 오프상태로 설정되고, 회로의 출력이 되는, 외부로의 출력준비 동작 Vout=2Vr-V2-n(V1-V2)/α이 행해진다.

그 후, 스위치(SW9)가 온상태로 설정될 때, 상술한 출력준비 Vout=2Vr-V2-n(V1-V2)/α이 외부로 출력되어, 외부부하에 가해진다.

상술한 종래기술 장치의 리셋에 있어서는, 연산증폭기가 전압추종기로서 기능을 하게 되며, 이런 식으로 리셋동작이 행해지는 것은 회로내의 가벼운 부하에 응답하여 링잉을 발생하기 쉽다.

상술한 종래의 회로에서는, 도2에 도시되듯이, 리셋동작 개시로부터 연산증폭기의 부극입력단자의 전위가 안정화될 때까지 2∼3㎲의 간격이 있다.

근래의 액정표시장치의 대형화, 고선명화가 진행됨과 함께, 액정을 구동시키기 위한 시간간격의 단축에 대한 요구가 증가되고 있다.

리셋을 위해 2∼3㎲의 시간간격을 요구하는 장치가 대형 또는 고선명 액정표시장치에 사용되는 경우, 전위가 안정화되기 전에 소자에 대한 구동시간이 끝나 버리며, 그래서, 소망의 전압이 액정에 인가될 수 없다. 이러한 실패는 의도된 표시와는 다른 표시가 행해져 버릴 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 회로내의 리셋시간을 단축할 수 있는 구동방법 뿐만 아니라, 구동회로, 액정구동용 반도체장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래기술의 액정구동용 반도체장치의 구성의 일 예를 나타내는 회로도이며;

도2는 도1에 도시된 회로의 리셋 동안, 연산증폭기의 부극입력단자에서의 전위의 변화를 도시하며;

도3은 본 발명에 따른 액정구동용 반도체장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이며;

도4는 도3에 도시된 회로의 리셋 동안, 연산증폭기의 부극입력단자에서의 전위의 변화를 도시한다.

본 발명에서는, 리셋을 행하는 경우, 연산증폭기를 스위칭 수단에 의해 전체회로로부터 분리한다. 그리고 나서, 리셋이 종료한 후, 다시 연산증폭기를 회로에 접속해서, 소망의 출력을 획득한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징 및, 이점들은, 본 발명의 바람직한 실시형태들의 실시예들을 설명하는 첨부도면에 기초한 다음의 설명에서부터 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면들을 참조하여 설명한다.

도3에 도시되듯이, 본 실시예는, 아날로그 입력으로서의 제1전원(V1) 및 제2전원(V2)과 기준전원전압(Vr); 기준전원전압(Vr)과 접속된 정극입력단자를 갖는 연산증폭기(D1); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 V1 사이에 접속되며 nC의 용량을 갖는 제1커패시터(C1); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 V2 사이에 접속된(α-n)C의 용량을 갖는 제2커패시터(C2); 연산증폭기(D1)의 부극입력단자와 출력단자 사이에 접속되며 αC의 용량을 갖는 제3커패시터(C3); V1과 연산증폭기(D1)에 접속되지 않은 커패시터(C1)측 사이에 마련된 제1스위칭수단인 스위치(SW1); V2와 커패시터(C2)의 연산증폭기(D1)에 접속되지 않은 측 사이에 마련된 제2스위칭수단인 스위치(SW2); 연산증폭기(D1)에 접속되지 않은 커패시터(C1) 측을 연산증폭기(D1)와 접속되어 있지 않은 커패시터(C2) 측과 접속하기 위한 제3스위칭수단인 스위치(SW3); V2에 접속되지 않은 스위치(SW2) 측과 연산증폭기(D1)의 정극입력단자를 접속하기 위한 제4스위칭수단인 스위치(SW4); 연산증폭기(D1)에 접속된 커패시터(C2) 측과 연산증폭기(D1)의 정극입력단자 사이에 제공된 제5스위칭수단인 스위치(SW5); 연산증폭기(D1)의 출력단자와 연산증폭기(D1)의 부극입력단자에 접속되지 않은 커패시터(C3)측 사이에 제공된 제6스위칭수단인 스위치(SW6); 연산증폭기(D1)의 정극입력단자와 출력단자를 접속하기 위한 제7스위칭수단인 스위치(SW7); SW6을 매개해서 연산증폭기(D1)의 출력단자와 접속되며, 외부부하(도시되지 않음)와의 접속을 단절하기 위한 스위치(SW9)로 이루어져 있다.

이하, 상술한 구성으로 되어 있는 회로의 동작에 관해서 설명한다.

우선, 회로가 리셋되고, 이 동작을 위해, 스위치들(SW6 및 SW9)이 먼저 오프상태로 설정되어, 연산증폭기(D1)는 전체회로에서 분리되고 연산증폭기(D1)의 출력은 리셋동작에 어떠한 영향도 미치지 않고, 또, 도3의 회로와 외부부하(도시하지 않음)는 리셋동작시 외부의 영향이 미치지 않도록 분리된다.

다음으로, 스위치들(SW1과 SW2)이 오프상태로 설정되며, 스위치들(SW3-SW5 및 SW7)은 온상태로 각각 설정되고, 그래서, 커패시터들(C1-C3) 각각의 양 단자들은 기준전원전압(Vr)으로 고정되고, 용랑은 강제적으로 리셋된다.

리셋동작 완료 후, 스위치들(SW3-SW5 및 SW7)은 각각이 오프상태로 설정되고, 스위치들(SW1과 SW2)은 온상태로 설정되어, 전원전위(V1)가 커패시터(C1)에 인가되며, 전원전위(V2)는 커패시터(C2)에 인가되고, 희로의 출력준비가 행해진다.

그리고 나서, 스위치(SW6과 SW9)는 온상태로 설정되어, 회로출력으로서 Vout=2Vr-V2-n(V1-V2)/α를 출력하고, 이 출력은 외부부하에 인가된다.

본 실시예에서는, 연산증폭기(D1)는 리셋을 행할 때에 스위치(SW6)에 의해 전체회로로부터 분리된 상태로 되며, 그래서, 리셋시간은 연산증폭기(D1)의 출력이 안정화되는데 필요한 시간과는 무관하게 설정될 수 있다.

도4에 도시되듯이, 본 실시예에서, 리셋동작의 개시로부터 연산증폭기(D1)의 부극입력단자의 전위가 안정하게 될 때까지의 시간은 1㎲ 미만이고, 또, 연산증폭기(D1)에 걸리는 부하는 연산증폭기(D1)의 출력단자에 스위치(SW6)를 마련함으로 인해 증가되고, 그래서 링잉의 발생이 억제된다.

상술한 설명에 따라 구성된 회로는 액정표시장치를 구동하는데 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예가 특정용어를 사용해서 설명하지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 목적이며, 다음의 청구항들의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 변화 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연산증폭기가 전체회로로부터 분리되어서 리셋이 행해지고, 리셋시간이 연산증폭기의 출력을 안정화하는데 필요한 시간과 무관하게 설정되므로, 종래의 것에 비해 리셋시간이 단축되고, 출력이 액정을 구동시키는 때의 실질적인 구동시간이 길어진다. 그래서, 종래, 충분히 구동시킬 수 없었던 액정에서도 구동이 가능하게 되었다. 또한, 연산증폭기의 출력단자에 스위칭 수단들을 접속한 경우는, 연산증폭기에 걸리는 부하가 크게 되어서, 링잉이 억제된다.

Claims

미리 정해진 전압들이 인가되는 제1 및 제2커패시터들; 기준전압이 일방의 입력단자에 인가되고 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 미리 결정된 동작을 실행하고 상기 동작의 결과를 출력하는 연산증폭기; 및 리셋동작 동안, 상기 연산증폭기를, 구동회로를 구동하기 위한 나머지 기능부분으로부터 분리하는 스위칭수단을 포함하는 구동회로.
제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 상기 연산증폭기는 상기 제1 및 제2커패시터들의 용량들 및 일방의 입력단자에 인가되는 기준전압에 기초해서 상기 미리 결정된 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 구동회로.
미리 정해진 전압들이 인가되는 제1 및 제2커패시터들; 기준전압이 일방의 입력단자에 인가되고 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 미리 결정된 동작을 실행하고 상기 동작의 결과를 출력하는 연산증폭기; 상기 연산증폭기에 인가되는 전압을 갖는 신호들이 입력되는 제1 및 제2전원단자들; 상기 연산증폭기의 타방의 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 제3커패시터; 상기 제1전원단자와 상기 제1커패시터 사이에 마련된 제1스위칭수단; 상기 제2전원단자와 상기 제2커패시터 사이에 마련된 제2스위칭수단; 상기 연산증폭기에 접속되지 않은 상기 제1커패시터의 측과 상기 연산증폭기에 접속되지 않은 상기 제2커패시터의 측을 접속하는 제3스위칭수단; 상기 제2전원단자에 접속되지 않은 상기 제2스위칭수단의 측과 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자를 접속하는 제4스위칭수단; 상기 제2커패시터와 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자 사이에 마련된 제5스위칭수단; 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 제3커패시터 사이에 마련된 제6스위칭 수단; 및 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자와 출력단자에 접속되지 않은 상기 제6스위칭수단의 측을 접속하는 제7스위칭수단을 포함하는 구동회로.
제3항에 있어서, 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 상기 연산증폭기는 상기 제1 및 제2커패시터들의 용량들 및 일방의 입력단자에 인가되는 기준전압에 기초해서 상기 미리 결정된 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 구동회로.
제3항의 구동회로의 구동방법에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하는 것에 의해, 상기 구동회로를 리셋시키는 단계; 및 상기 리셋동작을 완료한 후, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하는 것에 의해, 상기 연산증폭기로부터 소망의 전압을 출력하는 단계를 포함하는 구동회로의 구동방법.
제4항의 구동회로의 구동방법에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하는 것에 의해, 상기 구동회로를 리셋시키는 단계; 및 상기 리셋동작을 완료한 후, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하는 것에 의해, 상기 연산증폭기로부터 소망의 전압을 출력하는 단계를 포함하는 구동회로의 구동방법.
액정을 구동하기 위해 미리 정해진 전압들이 인가되는 제1 및 제2커패시터들; 기준전압이 일방의 입력단자에 인가되고 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 미리 결정된 동작을 실행하고 상기 동작의 결과를 출력하는 연산증폭기; 및 리셋동작 동안, 상기 연산증폭기를, 액정구동용 반도체장치를 구동하기 위한 나머지 기능 부분으로부터 분리하는 스위칭수단을 포함하는 액정구동용 반도체장치.
제7항에 있어서, 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 상기 연산증폭기는 상기 제1 및 제2커패시터들의 용량들 및 일방의 입력단자에 인가되는 기준전압에 기초해서 상기 미리 결정된 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정구동용 반도체장치.
액정을 구동하기 위해 미리 정해진 전압들이 인가되는 제1 및 제2의 커패시터들; 기준전압이 일방의 입력단자에 인가되고 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패티터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 미리 결정된 동작을 실행하고 상기 동작의 결과를 상기 액정에 출력하는 연산증폭기; 상기 연산증폭기에 인가되는 전압을 갖는 신호들이 입력되는 제1 및 제2전원단자들; 상기 연산증폭기의 타방의 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 제3커패시터; 상기 제1전원단자와 상기 제1커패시터 사이에 마련된 제1스위칭수단과; 상기 제2전원단자와 상기 제2커패시터 사이에 마련된 제2스위칭수단; 상기 연산증폭기에 접속되지 않은 상기 제1커패시터의 측과 상기 연산증폭기에 접속되지 않은 상기 제2커패시터의 측을 접속하는 제3스위칭수단; 상기 제2전원단자에 접속되지 않은 상기 제2스위칭수단의 측과 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자를 접속하는 제4스위칭수단; 상기 제2커패시터와 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자 사이에 마련된 제5스위칭수단; 상기 연산증폭기의 출력단자와 상기 제3커패시터 사이에 마련된 제6스위칭수단; 및 상기 연산증폭기의 일방의 입력단자와 출력단자에 접속되지 않은 상기 제6스위칭수단의 측을 접속하는 제7스위칭수단을 포함하는 액정구동용 반도체장치.
제9항에 있어서, 상기 미리 정해진 전압들이 상기 제1 및 제2커패시터들을 통하여 타방의 입력단자에 인가되는 경우, 상기 연산증폭기는 상기 제1 및 제2커패시터들의 용량들 및 일방의 입력단자에 인가되는 기준전압에 기초해서 상기 미리 결정된 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정구동용 반도체장치.
제9항의 액정구동용 반도체장치의 구동방법에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하는 것에 의해, 상기 액정구동용 반도체장치를 리셋시키는 단계; 및 상기 리셋동작을 완료한 후, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하는 것에 의해, 상기 연산증폭기로부터 소망의 전압을 출력하는 단계를 포함하는 액정구동용 반도체장치의 구동방법.
제10항의 액정구동용 반도체장치에 구동방법에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하는 것에 의해, 상기 액정구동용 반도체장치를 리셋시키는 단계; 및 상기 리셋동작을 완료한 후, 상기 제1, 제2 및 제6스위칭수단의 각각을 접속상태로 설정하고, 상기 제3, 제4, 제5 및 제7스위칭수단의 각각을 개방상태로 설정하는 것에 의해, 상기 연산증폭기로부터 소망의 전압을 출력하는 단계를 포함하는 액정구동용 반도체장치의 구동방법.