KR100563739B1 - 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

소스 드라이브 집적회로에 그레이 전압을 생성하기 위한 저항 어레이를 구성하고, 그레이 전압을 결정하기 위한 임피던스를 소스 드라이브 집적회로 설계 시점에 결정함으로써 인터페이스 집적회로와 소스 드라이브 집적회로의 임피던스 매칭을 쉽게하면서 감마 커브를 만족하는 액정 표시장치의 그레이 전압 발생 장치에 관한 것으로써, 인터페이스 회로에서 소스 드라이브 집적회로에 정극성 정전압과 부극성 정전압을 세단자를 통하여 인가하며, 소스 드라이브 집적회로는 소구분과 대구분 과정을 거쳐서 소정 수의 그레이 스케일을 표현하기 위한 그레이 전압을 생성하도록 구성된다. 따라서, 소스 드라이브 집적회로의 설계시점에서 그레이 전압의 레벨을 결정하기 위한 임피던스가 결정되므로, 인터페이스 회로 관점에서 그레이 전압의 레벨 결정을 위한 임피던스 조정이 불필요하여 회로의 설계와 구성이 용이하며, 개별 저항들의 저항값들이 감마 커브에 최적화된 그레이 전압을 발생하도록 설정되므로 그레이 스케일의 블록화 현상이 방지되는 효과가 있다.

Description

액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치
본 발명은 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스 드라이브 집적회로에 그레이 전압을 생성하기 위한 저항 어레이를 구성하고, 그레이 전압을 결정하기 위한 임피던스를 소스 드라이브 집적회로 설계 시점에 결정함으로써 인터페이스 집적회로와 소스 드라이브 집적회로의 임피던스 매칭을 쉽게하면서 감마 커브를 만족하는 액정 표시장치의 그레이 전압 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정이 광을 통과시키는 정도를 인위적으로 조절함으로써 화상을 표시한다. 그리고, 액정의 광 투과율은 액정 양단에 인가된 전압의 크기 즉 대향전극과 화소전극 사이의 액정을 통과하는 전계의 세기에 따라 일정한 관계를 가지고 변화된다.
전술한 액정과 전계의 세기에 따라 광의 투과율이 달라지는 기술로써 원하는 화면이 표시되며, 이때 광 투과량의 차이에 따른 최소 단위는 그레이(Gray)로 표시된다.
화면을 표시하기 위한 그레이는 R, G, B 데이터의 비트 수에 의하여 총 스케일이 결정되며, 일예로 R 데이터가 6 비트로 입력되면 총 그레이 스케일은 2*2*2*2*2*2=64 그레이이고, 64 그레이의 레드 색상이 표현될 수 있다. 일반적으로 소스 드라이브 집적회로는 0V ∼ 5V의 전압 범위로 색상의 밝기를 표현하며, R, G, B 데이터가 6 비트인 경우 0V 내지 5V 사이가 64 그레이로 스케일이 결정된다. 이와 같은 스케일에 포함된 특정 그레이 전압이 소스 드라이브 집적회로로부터 액정패널로 인가된다.
일반적으로 그레이 전압의 레벨 결정은 소스 드라이브 집적회로에서 이루어지며, 다양한 레벨의 그레이 전압은 액정표시장치에 설치되는 인터페이스 회로와 소스 드라이브 집적회로에 구성된 저항 어레이에 의하여 구분 출력된다.
일예로, 6 비트의 데이터를 64 그레이로 구현하기 위하여, 인터페이스 회로는 특정 색상을 표현하기 위한 도 1과 같이 5V로 인가되는 정전압을 소정 수의 대구간으로 분할한다. 그리고, 인터페이스 회로는 대구간 분할 전압들을 출력하며, 대구간이 8구간으로 설정되면 9개의 단자가 소스 드라이브 집적회로에 연결된다. 그리고, 소스 드라이브 집적회로는 단자들 간의 구간 전압을 소정 수로 구분하며, 64 그레이를 구현하기 위하여 각 구간은 8개 소구간으로 세분된다. 따라서 64 그레이가 구현된다. 이와 다르게 인터페이스 회로에서 4 구간으로 대구간이 구분되고, 소스 드라이브 집적회로에서 16 구간의 소구간으로 세분하여 64 그레이를 구현하는 방법이 이용될 수 있다.
전술한 그레이 전압의 결정은 액정에 인가되는 전압값 대 투과율의 상관관계를 인간의 시각적인지 상태와 매칭시킨 도 1과 같은 감마 커브(Gamma Curve)를 참조한다.
도 2를 참조하면, 종래 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치는 인터페이스 회로(10)에 정전압을 소정 개수의 대구간으로 구분하기 위한 직렬 저항 어레이가 구성되고 소스 드라이브 집적회로(12)에 대구간으로 구분된 전압을 소구간으로 구분하기 위한 직렬 저항 어레이가 구성된다. 인터페이스 회로(10)와 소스 드라이브 집적회로(12)의 각 저항 어레이들은 서로 병렬로 연결된다.
구체적으로 인터페이스 회로(10)에 직렬로 연결된 저항들 R1, R2 …R16에 의하여 정전압이 8개의 대구간으로 분할된 그레이 전압으로 출력되며, 정극성 전압 인가단자 VB+와 그라운드 단자 VW 사이에 연결된 저항들에 의하여 분압되어 출력되는 전압들은 정극성 그레이 전압이고, 부극성 전압 인가단자 VB-와 그라운드 단자 VW 사이에 연결된 저항들에 의하여 분압되어 출력되는 전압들은 부극성 그레이 전압이다.
전술한 바와 같이 인터페이스 회로(10)에서 대구간으로 구분되어 출력되는 정극성 그레이 전압과 부극성 그레이 전압들은 소스 드라이브 집적회로(12)로 인가되고, 소스 드라이브 집적회로(12)는 대구간으로 구분된 전압을 다시 8개의 소구간으로 세분한다.
즉, 도 1 및 도 2의 △V1 전압 구간은 저항 R31, R32, … R38에 의하여 8 개의 구간으로 구분되고 그 결과 VP17, VP18, … VP25의 그레이 전압이 출력되고, △V2 전압 구간은 저항 R41, R42, … R48에 의하여 8 개의 구간으로 구분되고 그 결과 VP25, VP18, … VP33의 그레이 전압이 출력된다.
그러나, 전술한 바와 같이 구성된 종래의 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치는 원하는 레벨로 그레이 전압들을 출력하기 위하여 인터페이스 회로와 소스 드라이브 집적회로의 저항 값을 설정하는 것이 쉽지 않다.
그레이 전압은 인터페이스 회로(10)와 소스 드라이브 집적회로(12)에 구성된 각 저항들의 값에 의하여 레벨이 결정되며, 정확한 그레이 전압의 출력을 위해서 별도의 회로에 분할 구성된 저항들의 값이 정확한지 확인하고 소스 드라이브 집적회로(12)를 기준으로 인터페이스 회로(10)의 저항 값을 일일이 설정해야하는 문제점이 있었다.
그리고, 전술한 종래의 액정표시장치는 소스 드라이브 집적회로(12)에서 설정되는 △V1이 1V이고, △V2가 2V라면, △V1 구간이 동일한 저항값으로 8개의 구간으로 분할되어서 △V1 구간의 각 그레이 전압간 차는 1/8V가 된다. 그리고, △V2 구간도 동일한 저항값으로 8개의 구간으로 분할되어서 △V2 구간의 각 그레이 전압간 차는 2/8V가 된다.
그러므로, 인터페이스 회로(10)에서 설정된 대구간의 경계점에서 그레이 전압 간의 차가 커지며, 이에 의하여 그레이 스케일에서 인접 그레이 간의 광투과율의 현저한 차가 발생된다. 따라서 전체 그레이 스케일에서 대구간으로 구분되는 소정 수의 블록이 그레이 스케일에 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 액정표시장치의 그레이 전압을 발생시키기 위한 저항 어레이를 소스 드라이브 집적회로에 구성하여 설계 시점에서 그레이 전압들을 결정하기 위한 임피던스를 설정함으로써 인터페이스 집적회로와의 임피던스 매칭을 손쉽게 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 그레이 전압을 생성하기 위한 저항 어레이들의 각 저항 값을 소정 블록 단위나 각 저항별로 증가나 감소시킴으로써 광투과율이 감마 커브에 최적화된 그레이 전압을 발생시킴에 있다.
본 발명의 또다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치는 인터페이스 회로에서 소스 드라이브 집적회로에 정극성 정전압과 부극성 정전압을 세단자를 통하여 인가하며, 소스 드라이브 집적회로는 소구분과 대구분 과정을 거쳐서 소정 수의 그레이 스케일을 표현하기 위한 그레이 전압을 생성하도록 구성된다.
소스 드라이브 집적회로는 내부에 m개의 메인 저항들이 직렬 연결된 제1 저항 어레이 및 m*n개의 서브 저항들이 직렬 연결된 제2 저항 어레이를 구비하고, 상기 제1 저항 어레이의 각 메인 저항별로 제2 저항 어레이에 포함된 n개의 서브 저항들이 병렬로 연결된다. 이로써 상기 제1 저항 어레이에 의하여 상기 정극성 정전압과 부극성 정전압이 각각 m개의 대구간들로 분할되어 m개의 메인 그레이 전압들이 출력되고, 상기 메인 그레이 전압들 각각이 상기 제2 저항 어레이에 의하여 n개의 소구간들로 세분되어 m*n개의 서브 그레이 전압들이 생성된다.(상기 m,n은 자연수임)
그리고, 상기 제1 저항 어레이에 의하여 상기 m개의 대구간들로 분할된 소정 영역의 대구간 전위차 각각이 상기 n개의 소구간들로 세분되어 소구간 전위차들로 이루어지고, 상기 각 대구간의 중심에 위치한 소구간 전위차들은 상기 대구간 전위차를 n으로 나눈 값인 평균 전위차의 근사값을 갖고, 상기 각 대구간의 변부에 위치한 소구간 전위차들은 상기 평균 전위차에서 가감된 소정의 값을 갖는 것이 바람 직하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
액정표시장치의 액정패널은 소스 드라이브 집적회로와 게이트 드라이브 집적회로에서 인가되는 신호에 의하여 구동되며, 특히 소스 드라이브 집적회로는 인터페이스 회로로부터 제공되는 신호로써 풀 스케일에 대한 다수의 그레이 전압을 생성하여 화소 별로 특정 레벨의 그레이 전압을 인가한다.
본 발명은 인터페이스 회로에서 정극성 전압과 부극성 전압을 제공하고, 소스 드라이브 집적회로에서 정극성 전압과 부극성 전압을 일차로 다수의 구간으로 대구분하며 이차로 대구분된 전압구간을 다수의 구간으로 소구분하도록 구성된다. 그러므로, 그레이 전압을 결정하기 위한 저항들은 소스 드라이브 집적회로에 구성된다.
여기에서 그레이 전압은 정극성 풀 스케일과 부극성 풀 스케일에 대한 수로 생성되며, 이는 그레이 전압이 액정의 물성적 특성에 영향을 미치므로 주기적으로 상대적인 극성으로 인가되어야 하기 때문이며, 실제 6 비트 색상 데이터에 대해서 정극성 전압 64 그레이와 부극성 전압 64 그레이 즉 총 128 레벨의 전압이 생성된다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 인터페이스 회로(20)에 그라운드 단자 Vw와 정극성 전압 단자 VB+ 출력 단자 및 부극성 전압 단자 VB- 출력 단자가 형성되고, 정극성 전압 단자 VB+와 그라운드 단자 Vw 사이에 정극성 전압이 인가되며, 부극성 전압 단자 VB-와 그라운드 단자 Vw 사이에 부극성 전압이 인가된다.
그리고, 소스 드라이브 집적회로(22)에는 화이트 레벨 단자 VGW와 정극성 블랙 레벨 단자 VGP1 및 부극성 블랙 레벨 단자 VGN1이 형성되고, 이들은 인터페이스 회로(20)의 그라운드 단자 Vw, 정극성 전압 단자 VB+ 및 부극성 전압 단자 VB-에 일대일 연결된다. 정극성 블랙 레벨 단자 VGP1는 블랙을 표시하기 위한 정극성의 그레이1의 전압을 출력하기 위한 단자로써 이하 정극성 그레이1 단자라 하고, 부극성 블랙 레벨 단자 VGN1는 블랙을 표시하기 위한 부극성의 그레이1의 전압을 출력하기 위한 단자로써 이하 부극성 그레이1 단자라 한다.
소스 드라이브 집적회로(22)에는 정극성 그레이1 단자 VGP1와 화이트 레벨 단자 VGW의 사이에는 정전압을 8구간으로 대구분하기 위한 8개의 저항들 Ra, Rb …Rh가 직렬로 연결되며, 각 저항들 사이에는 전체 구간을 대구분하는 정극성 그레이 전압을 출력하기 위한 단자들이 연결된다. 따라서 전체 그레이 스케일은 도 1과 같이 1그레이∼9그레이, 9그레이∼17그레이, 17그레이∼25그레이, 25그레이∼33그레이, 33그레이∼41그레이, 41그레이∼49그레이, 49그레이∼57그레이 및 57그레이∼64그레이와 같이 8구간으로 구분된다.
그리고, 그레이 스케일의 대구분을 위한 각 저항 Ra, Rb … Rh에는 소구분을 위한 8개의 직렬 저항들이 병렬로 연결되며, 이들 각 저항들 사이에도 대구분된 구간을 소구분하는 정극성 그레이 전압을 출력하기 위한 단자들이 연결된다.
일예로, 도 1의 17그레이∼25그레이 구간 즉, △V1 구간에 해당하는 전압은 그레이17 단자 VGP17와 그레이25 단자 VGP25 사이에 형성된 단자들을 통하여 출력되며, 25그레이∼33그레이구간 즉, △V2 구간에 해당하는 전압은 그레이25 단자 VGP25와 그레이33 단자 VGP33 사이에 형성된 단자들을 통하여 출력된다.
전술한 정극성의 그레이 전압을 출력하는 저항 어레이들의 구성과 동일하게, 부극성의 그레이 전압을 출력하는 저항 어레이들이 구성된다. 즉, 부극성 그레이 1 단자 VGN1와 화이트 레벨 단자 VGW의 사이에는 8개의 직렬 저항들 Ri, Rj …Rp가 연결되며, 각 저항들 사이에는 대구분된 구간을 구분하는 부극성 그레이 전압을 출력하기 위한 단자들이 연결된다. 그리고 각 단자들의 사이에 8개의 직렬 저항들 Ri, Rj … Rp가 연결되며, 이 저항들의 사이에 대구분된 구간을 소구분하는 단자들이 연결된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 소스 드라이브 집적회로(22) 내부에 대구간 구분과 소구간 구분을 위한 저항들의 어레이가 구성됨으로써 소스 드라이브 집적회로(22)의 설계 시점에서 이들 저항들의 값이 설정될 수 있고, 인터페이스 회로(20)로부터 정극성 전압과 부극성 전압이 인가되면 임피던스 매칭을 고려하지 않고서 설계된 바대로 각 단자로부터 그레이 레벨 전압이 생성된다.
그러므로, 원하는 레벨의 그레이 전압을 정확히 출력하기 위한 소스 드라이브 집적회로(22)와 인터페이스 회로(20)의 임피던스 매칭 작업이 불필요하다.
그리고, 본 발명에 따른 실시예는 64개의 그레이 전압을 생성하기 위하여 일차적으로 저항 Ra, Rb …Rh의 값이 서로 다르게 설정된다. 이는 인가전압에 따른 액정의 투과율이 도 1과 같이 일차함수적으로 증가하지 않기 때문에 투과율을 감안하여 각 구간별 전압차를 다르게 설정함으로써 구간별로 동일 비율로 투과율이 변형될 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 각 구간을 경계짓는 전압들 간의 전위차는 상이하다. 예로써 세번째 구간의 17그레이 전압과 25그레이 전압간 전위차 △V1이 1V라면 네번째 구간의 25그레이 전압과 33그레이 전압간 전위차 △V2는 2V로 설정될 수 있다. 이러한 구간별 전위차의 차이는 세번째 구간과 네번째 구간과 같이 감마 커브의 기울기 차가 큰 구간에서 크게 설정된다.
실시예는 전술한 △V1 구간과 △V2 구간의 경계를 기준으로 각 그레이 전압의 차를 유사한 수준으로 근접될 수 있도록 저항들의 값이 설정된다. 이는 구간별 감마 커브의 경사도를 고려하여 일정 비율로 계산하여 적용하거나 실험치로 적용할 수 있으며, 그에 따라서 각 그레이 레벨 전압을 출력하기 위하여 구성된 저항들의 저항값이 달라진다. 일예는 <표 1>과 같다.
[표 1]
<표 1>에서 저항 Rax, Rbx, … Rhx(여기에서 x=1,2 …,8)는 저항 Ra, Rb …, Rh에 병렬로 연결된 직렬 저항들이다.
전술한 <표 1>을 참조하면, 각 저항값들은 전체적으로 동일하지 않고 점차적으로 감소하다가 증가하는 값을 갖는다. 그리고, 하나의 대구분 범위 내의 그레이 전압을 출력하기 위하여 구성되는 저항들도 저항값이 동일하지 않다.
바람직하기로는 정전압의 대구분을 위하여 구성된 저항 어레이에 의하여 8개의 대구간으로 분할된 소정 영역의 전위차가 8개의 소구간으로 세분되며, 대구간의 중심에 위치한 소구간들의 전위차는 평균 전위차(대구간 전위차/n)의 근사값을 가지고, 대구간의 변부에 위치한 소구간들의 전위차는 평균 전위차에서 가감된 소정 값을 갖도록 설정된다.
이는 저항들에 의하여 출력되는 전압 레벨을 조정하여 서로 인접한 그레이 레벨에서 광투과율이 현저히 차이나지 않고 그레이 스케일이 1그레이부터 64그레이까지 연결되기 위함이다. 따라서, 대구간으로 구분되는 영역끼리 광투과율의 현저한 차로 전체 그레이 스케일이 소정 수로 블록화되는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 실시예는 6 비트의 색상 데이터로써 그레이 스케일을 64 그레이로 결정하기 위한 것이며, 소스 드라이브 집적회로 내부에서 일차 저항 어레이에서 8개의 대구분된 그레이 전압을 생성하고, 대구분된 그레이 전압이 이차 저항 어레이에서 8개의 소구분된 그레이 전압으로 분할된다. 이에 국한되지 않고, 본 발명은 일차 저항 어레이에서 4개의 대구분된 그레이 전압이 생성되고, 다시 대구분된 그레이 전압들이 16개의 소구분되어서 총 64 그레이 전압이 발생되도록 구성될 수 있다. 그리고, 색상 데이터의 비트수 변환에 따라서 다양하게 변형실시될 수 있음은 자명하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 소스 드라이브 집적회로의 설계시점에서 그레이 전압의 레벨을 결정하기 위한 임피던스가 결정되므로, 인터페이스 회로 관점에서 그레이 전압의 레벨 결정을 위한 임피던스 조정이 불필요하여 회로의 설계와 구성이 용이하며, 개별 저항들의 저항값들이 감마 커브에 최적화된 그레이 전압을 발생하도록 설정되므로 그레이 스케일의 블록화 현상이 방지되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 감마 커브를 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3은 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도이다.

Claims (4)

  1. 정극성 정전압과 부극성 정전압을 출력하는 인터페이스 회로; 및
    상기 정극성 정전압과 상기 부극성 정전압을 인가받고, m개의 메인 저항들이 직렬 연결된 제1 저항 어레이, 및 m*n개의 서브 저항들이 직렬 연결된 제2 저항 어레이를 구비하는 소스 드라이브 집적회로를 포함하고,
    상기 제1 저항 어레이의 각 메인 저항별로 상기 제2 저항 어레이에 포함된 n개의 서브 저항들이 병렬로 연결되며, 상기 제1 저항 어레이에 의하여 상기 정극성 정전압과 상기 부극성 정전압이 각각 m개의 대구간들로 분할되어 m개의 메인 그레이 전압들이 출력되며, 상기 메인 그레이 전압들 각각이 상기 제2 저항 어레이에 의하여 n개의 소구간들로 세분되어 m*n개의 서브 그레이 전압들이 생성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치. (상기 m,n은 자연수임)
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 저항 어레이에 의하여 상기 m개의 대구간들로 분할된 소정 영역의 대구간 전위차 각각이 상기 n개의 소구간들로 세분되어 소구간 전위차들로 이루어지고,
    상기 각 대구간의 중심에 위치한 소구간 전위차들은 상기 대구간 전위차를 n으로 나눈 값인 평균 전위차의 근사값을 갖고,
    상기 각 대구간의 변부에 위치한 소구간 전위차들은 상기 평균 전위차에서 가감된 소정의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 m*n는 8*8임을 특징으로 하는 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 m*n는 4*16임을 특징으로 하는 액정표시장치의 그레이 전압 발생 장치.
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