KR101054328B1 - 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 액정표시장치용 구동 회로를 하나의 IC에 내장한 액정표시장치용 구동회로 패키지에 관한 것이다.

이러한 본 발명에 따른 액정표시장치용 구동회로 패키지는, GIP 구현에 필요한 복수개의 레벨쉬프터 회로를 하나의 칩에 집적함으로써 동일 기능을 제공하면서도 회로부의 설계 공간을 유용하게 활용할 수 있으며 또한 종래에 다수의 칩에 비해 하나의 칩만을 사용함에 따른 제조비용의 절감 효과를 제공한다.

Description

액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지{Level shifter package chip for LCD}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도

도 2는 일반적인 액정표시장치의 액정패널의 구성을 도시한 구성도

도 3은 종래의 액정표시장치에서 특히 게이트드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면

도 4는 종래의 액정표시장치에 구비되는 게이트드라이버의 구성을 설명하기 위한 구성블록도

도 5는 종래의 레벨쉬프터 구동칩을 이용하여 GIP 구현기술을 설명하는 도면

도 6은 도 5에 제시된 레벨쉬프터 구동칩의 입출력핀 관계를 설명하기 위한 구동칩 등가회로도

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지의 일 실시예에 따른 외형을 도시한 평면도

도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지의 내부 구성을 도시한 블록구성도

도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지 구성 중 레벨쉬프팅 채널 응용 회로를 예시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

IN1~IN8 : 로직신호 OUT1~OUT8 : 출력신호

VON1, VON2 : 제1 및 제2게이트하이전압

VGL : 게이트로우전압 VGND : 접지전압

CH1~CH8 :　레벨쉬프팅채널

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 액정표시장치용 구동 회로를 하나의 IC에 내장한 액정표시장치용 구동회로 패키지칩에 관한 것이다.

액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 인터페이스(10)는 퍼스널 컴퓨터등과 같은 구동시스템으로부터 입력되는 데이터(RGB Data) 및 제어신호(입력 클럭, 수평동기신호, 수직동기신호, 데이터 인에이블 신호 등)들을 입력받아 타이밍 컨트롤러(12)로 공급한다. 주로 구동 시스템으로부터 데이터 및 제어 신호전송을 위해서 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되고 있다. 또한, 이러한 인터페이스 기능을 모아서 타이밍컨트롤러(12)와 함께 단일 칩(Chip)으로 집적시켜 사용하기도 한다.

액정패널(2)은 도 2와 같이, 글라스를 이용한 기판 상에 다수의 데이터라인(DL1~DLm)과 다수의 게이트라인(GL1~GLn)이 교차되어 다수의 화소영역을 형성하며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(TFT)와 액정(LC)이 구성되어 화면을 표시한다.

타이밍 컨트롤러(12)는 인터페이스(10)를 통해 입력되는 제어신호를 이용하여 복수개의 드라이브 집적회로들로 구성된 데이터 드라이버(18)와 복수개의 게이트 드라이버 집적회로들로 구성된 게이트 드라이버(20)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 또한, 인터페이스(10)를 통해 입력되는 데이터들을 데이터 드라이버(18)로 전송한다.

기준전압생성부(16)는 데이터 드라이버(18)에서 사용되는 DAC(Digital To Analog Converter)의 기준전압들을 생성한다. 기준전압들은 패널의 투과율-전압특성을 기준으로 생산자에 의해서 설정된다.

데이터 드라이버(18)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 입력 데이터의 기준전압들을 선택하고, 선택된 기준전압을 액정패널(2)에 공급하여 액정 분자의 회전 각도를 제어한다.

게이트 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 액정패널(2)상에 배열된 박막트랜지스터(TFT)들의 온/오프 제어를 수행하는데, 액정 패널(2) 상의 게이트 라인(GL1~GLn)을 1 수평동기 시간씩 순차적으로 인에이블 시킴으로써 액정 패널(2) 상의 박막 트랜지스터들(TFT)을 1 라인 분씩 순차적으로 구동시켜 데이터드라이버(18)로부터 공급되는 아날로그 영상신호들이 각 박막트랜지스터(TFT)들에 접속된 픽셀들로 인가되도록 한다.

전원전압생성부(14)는 각 구성부들의 동작전원을 공급하고 액정패널(2)의 공통전극 전압을 생성하여 공급한다.

상기와 같은 통상의 액정표시장치 구성에서, 상기 게이트드라이버(20)는 액정패널(2)의 크기에 따라 하나 이상 구성되기도 하며, 액정패널(2)의 좌/우측에 각각 구성되기도 한다.

상기와 같은 구성의 액정표시장치는 일반적으로 다수개의 각 드라이버(18)(20)를 집적회로(IC) 형태로 형성하여 TCP 또는 COF 테잎과 같이 패널에 부착하여 사용하거나 또는 글라스 상에 직접 구성하고 있으며, 구동회로가 구성된 인쇄회로기판(PCB)으로부터 다수의 제어신호를 입력받아 동작된다.

도 3은 종래의 액정표시장치에서 특히 게이트드라이버의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 보면, 각각 박막트랜지스터(TFT)가 구성된 적(R), 녹(G), 청(B) 3개의 서브 픽셀로 하나의 픽셀을 이루며, 데이터 드라이버(18)로부터 데이터를 입력받아 컬러를 표시하는 영역인 액정패널(2)이 구성되고, 상기 액정패널(2)에 형성된 다수의 게이트라인(GL1~GL3)으로 박막트랜지스터(TFT) 구동을 위한 게이트 구동신 호를 게이트라인 순차적으로 인가하기 위한 게이트 드라이버(20)가 구성되어 있다.

상기한 게이트 드라이버(20)는 그 동작을 위해, 다수개의 구동 전압과 타이밍 제어신호를 입력받게 되는데, 입력받는 구동전압으로는 Vgh, Vgl, Vcc, GND 등이 있으며 또한 타이밍 제어신호로는 GSP(Gate Start Pulse), GSC(Gate Shift Clock), GOE(Gate Output Enable) 등이 있다. 상기 각 구동전압은 전원전압생성부(14)에 의해 생성되어 입력되고, 상기 각 제어신호는 타이밍 컨트롤러(12)에 의해 생성되어 인가된다.

상기 Vgh, Vgl 전압은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 단자 온/오프 구동신호이며, Vcc 및 GND 전원은 드라이버 동작을 위한 구동전원이다.

상기 GSP 신호는 게이트 구동신호의 인가 위치를 알려주는데, 게이트 구동신호가 액정 패널의 최초 첫 라인으로 인가됨을 알려준다.

상기 GSC 신호는 게이트 구동신호에 의해 박막트랜지스터(TFT)가 온(on) 상태를 유지하는 시간을 지정한다.

상기 GOE 신호는 게이트 드라이버의 게이트 구동신호 출력을 제어하는 신호이다.

상기와 같이 다수의 구동전원과 제어신호를 인가받아 게이트 구동신호를 출력하는 역할을 수행하는 게이트 드라이버(20)의 내부 구성을 도 4에 간략히 블록 도시하였다.

게이트 드라이버(20)는 게이트 구동신호를 출력하기 위한 다수의 채널(channel)을 구비하는데, 각각의 채널은 도면 번호 (21)로 표시된 바와 같이 쉬프 트레지스터(22a 내지 22d), 레벨쉬프터(24a 내지 24d), 출력버퍼(26a 내지 26d)로 구성된다.

외부로부터 입력되는 캐리입력신호(C)는 최전단 채널의 쉬프트레지스터(22a)로만 입력되며, 나머지 채널의 쉬프트레지스터(22b 내지 22d)의 입력신호는 바로 전단 채널의 쉬프트레지스터의 출력을 받도록 구성된다. 물론 클럭신호(CLK)가 이와 같은 신호 전달을 제어한다. 여기서, 상기 캐리입력신호(C)는 전술한 GSP(게이트 스타트 펄스)이고, 상기 클럭신호(CLK)는 전술한 GSC(게이트 쉬프트 클럭)이다.

그리고 마지막 채널의 쉬프트레지스터(22d)의 출력 신호는 다음 칩의 첫 번째 채널의 쉬프트레지스터의 입력으로 사용하기 위하여 외부의 캐리 신호로 출력되도록 구성된다.

각 채널의 레벨쉬프터(24a 내지 24d)는 해당 채널의 각각의 쉬프트레지스터의(22a 내지 22d) 출력 신호를 입력으로 받으며, 각 채널의 출력 버퍼(26a 내지 26d)의 입력은 해당 채널의 레벨쉬프터(24a 내지 24d)의 출력 신호를 입력으로 받도록 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 게이트 드라이버의 구동에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부로부터 게이트 드라이버(20)로 펄스 파형의 캐리 신호(C)가 입력되면, 캐리 신호(C)는 첫 번째 채널(21)의 쉬프트 레지스터(22a)에 입력된다.

상기 쉬프트 레지스터(22a)로 입력된 신호는 레벨쉬프터(24a)에 의해 출력되어질 전압 레벨만큼 변환된 후 출력버퍼(26a)를 통하여 출력된다.

그리고 상기 첫 번째 채널(21)의 쉬프트 레지스터(22a)에 입력된 캐리 신호(C)는 클럭신호(CLK)에 의해 두 번째 채널의 쉬프트 레지스터(22b)에 입력되어 상기 전술한 방식과 동일한 방식으로 레벨쉬프터(24b)를 통하여 출력되어질 전압 레벨만큼 변환된 후 출력버퍼(26b)를 통해 출력된다.

이와 같은 방식으로 다수개의 출력을 발생시키는 게이트 드라이버(20)는 클럭신호(CLK)에 따라 변환된 전압 레벨을 갖는 펄스(즉, 게이트 구동신호)를 액정패널(20)의 게이트라인(GL1~GLn)으로 순차적으로 출력한다.

여기서, 마지막 채널의 쉬프트 레지스터(22d)에 입력되는 캐리 신호(C)는 동일한 방식으로 변환되어 출력 버퍼(26d)에서 출력이 발생하는 동시에 직렬로 연결되는 다른 드라이버 칩의 첫 번째 채널의 쉬프트 레지스터의 입력으로 사용하기 위하여 칩 외부로 출력된다.

상기 설명한 바와 같은 액정표시장치의 구성과 동작으로 인해 화상을 표시함에 있어 최근의 추세는 장치의 소형화 및 박형화를 구현하는데 있다.

이러한 기조에 따라 액정패널 상에 구동회로부를 구성하는 방법을 적용하고 있으며, 이중 상기 게이트드라이버(20)에 포함된 회로부(이하 게이트구동회로부)를 액정패널 상에서 구현하는 게이트 인 패널(Gate in panel:이하 GIP) 기술이 제안되고 있다.

이러한 GIP 기술은 레벨쉬프터 부분만 외부회로로 구성하고 나머지 게이트구동회로부를 액정패널 상에 구성하며, 이때 종래의 게이트구동신호 생성을 위한 GOE, GSC, GSP 등의 제어신호를 이용하는 것이 아니라 다수의 클럭신호 (CLK1~CLK4), GIP회로부 스타트신호(Vst), GIP회로부 리셋신호(RESET), GIP 출력회로부 구동신호(VDD_ODD, VDD_EVEN) 등을 이용하여 상기 레벨쉬프터와 패널 내부의 나머지 GIP 회로부를 이용하여 게이트구동신호(Vg)를 패널로 출력하는 기술이다.

도 5는 상기한 GIP 기술에 따른 레벨쉬프터 구현의 예시를 도시하고 있다.

도 5에서 예시하는 종래의 GIP 기술에 따른 레벨쉬프터는 도 6과 같이 입출력동작을 수행하도록 구성된 레벨쉬프터 구동칩(DG403)을 외부회로에 다수개 구성하여 사용하는 것으로, 액정패널을 구동하기 위해서는 4상의 클럭출력(CLK1~CLK_4)과 RESET, Vst, VDD_1OUT, VDD_2OUT 등 기본적으로 8개의 출력이 필요하기 때문에 도시된 바와 같이 상기 도 6에 제시된 레벨쉬프터 구동칩(DG403)이 4개가 구성되었다.

그런데, 상기와 같은 GIP 구현용 레벨쉬프터 회로부는 8개의 출력을 생성하는데 4개의 레벨쉬프터 구동칩(DG403)이 사용되기 때문에 액정표시장치의 소형화 및 박형화 추세에 부합하지 못하며, 또한 다수의 레벨쉬프터 구동칩(DG403)을 구성하는데 따른 비용의 증가는 제품경쟁력을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, GIP기술의 구현을 위한 다수의 조건에 부합되는 액정표시장치용 레벨쉬프터 구동칩을 제안하는데 목적이 있다. 즉, 곧 부품의 수를 줄일 수 있으며, 제조비용의 절감, 구동회로PCB 설계에 효율적인 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지를 제안하는데 목적이 있 다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 액정표시장치 구동을 위한 게이트구동펄스를 생성하기 위한 반도체 패키지로서, 로직신호가 입력되는 N 개의 로직입력핀과; 상기 게이트구동펄스의 하이레벨에 해당하는 제1 및 제2 게이트하이전압이 각각 입력되는 제1 및 제2게이트하이입력핀과; 상기 게이트구동펄스의 로우레벨에 해당하는 게이트로우전압이 입력되는 게이트로우입력핀과; 상기 제1 또는 제2게이트하이전압 중 하나와 상기 게이트로우전압을 입력받고 상기 로직신호에 따라 상기 게이트구동펄스를 출력하는 N 개의 레벨쉬프팅 채널과; 상기 각 레벨쉬프팅 채널로 접지레벨의 접지전압이 입력되는 접지전압입력핀과; 상기 각 레벨쉬프팅 채널에서 생성된 상기 게이트구동펄스를 출력하는 N 개의 출력핀을 포함하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지를 제안한다.

상기 레벨쉬프터 패키지에 있어서, 상기 제1게이트하이입력핀 또는 제2게이트하이입력핀으로 입력되는 하이레벨 전압은 양극성의 전압이고, 상기 게이트로우입력핀으로 입력되는 로우레벨 전압은 음극성의 전압인 것을 특징으로 한다.

상기 레벨쉬프터 패키지에 있어서, 상기 로직신호는 구형파신호인 것을 특징으로 한다.

상기 레벨쉬프터 패키지에 있어서, 상기 로직신호는 순차적으로 입력되는 제1 내지 제4클럭펄스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레벨쉬프터 패키지에 있어서, 상기 N 은 8인 것을 특징으로 한다.

상기 레벨쉬프터 패키지에 있어서, 상기 레벨쉬프터 패키지는 하나의 집적회로칩으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지에 대해 설명한다.

먼저 본 발명에서 제안하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지에 대해 간략히 설명하면, 액정패널 상에 게이트구동회로부를 형성하는 GIP 회로 구현에 있어서 복수개의 레벨쉬프터구동칩(DG403)을 이용하던 종래 방식을 개선하기 위해, 상기 각 레벨쉬프터 구동칩(DG403)이 하나의 로직입력에 대해 2개의 출력핀에 동일 출력을 발생시키는 불필요한 구조를 개선하기 위해 제안된 것으로서, 각각의 출력에 대해서 하나의 출력핀을 할당하며 공용 가능한 공통신호 역시 하나의 입력핀으로 할당하는 구조를 가진다.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지(100)의 일 실시예에 따른 외형을 도시한 평면도이고 도 8은 그 내부 구성을 도시한 블록구성도로서, 복수개의 입/출력용 리드(lead)(110)를 구비한 집적회로칩(IC)의 형태이다.

그 외형을 살펴보면, 본 발명의 레벨쉬프터 패키지(100)는 8개의 로직신호(IN1~IN8)가 입력되는 8개의 로직입력핀(pin2~pin9)과, 상기 로직신호(IN1~IN8)를 입력받아 액정표시패널 게이트라인 구동용 신호(이하 게이트구동펄스(Vg))를 생성하는 8개의 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)이 내장된 패키지바디(120)와, 상기 각 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)에서 생성된 신호(OUT1~OUT8)를 출력하는 8개의 로직출력핀 (pin12~pin19)을 구비한다. 아울러 상기 각 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)로 접지레벨의 전압(VGND)을 제공하는 접지전압입력핀(pin10)이 구성된다.

또한 상기 각 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)로 게이트구동펄스(Vg) 생성에 요구되는 게이트구동펄스의 하이레벨 전압(Von1, Von2)을 공급하는 제1 및 제2게이트하이입력핀(pin20, pin11)과, 상기 각 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)로 게이트구동펄스(Vg) 생성에 요구되는 게이트구동펄스의 로우레벨(VGL) 전압을 공급하는 게이트로우입력핀(pin1)이 구성된다. 이때 상기 제1 및 제2게이트하이입력핀(pin20, pin11)으로 각각 입력되는 제1 및 제2게이트하이전압(Von1, Von2)은 약 25~30 볼트이고, 상기 게이트로우입력핀(pin1)으로 입력되는 게이트로우전압(VGL)은 -5~-10볼트이다.

여기서 상기 8개의 로직입력핀(pin2~pin9)으로 입력되는 로직신호(IN1~IN8)는 구형파신호로서, 순차적으로 게이트구동펄스(Vg)를 출력하기 위해 순차입력되는 4개의 클럭신호(CLK1~CLK4)와, 액정패널 상에 구성된 전체 GIP 회로부의 구동을 지시하는 스타트신호(Vst)와, 액정패널 상에 구성된 전체 GIP 회로부의 초기화(reset)를 지시하는 리셋신호(RESET)와, 액정패널 상에 구성된 전체 GIP 회로부의 출력회로(플립플롭회로)부의 구동을 지시하는 2상의 VDD신호(VDD_ODD, VDD_EVEN)로 구성된다.

상기와 같은 구성으로 상기 제1 또는 제2게이트하이전압(Von1, Von2)과 게이트로우전압(VGL), 로직신호(IN)를 입력받아 게이트구동펄스를 생성하기 위한 레벨쉬프팅 채널(CH1~CH8)은, 도 9에 예시된 바와 같이, 입력되는 로직신호(IN)의 레벨 에 따라 게이트하이전압(Von1 또는 Von2)과 게이트로우전압(VGL)을 선택하여 출력하게 된다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지는, GIP 구현에 필요한 복수개의 레벨쉬프터 회로를 하나의 칩에 집적함으로써 동일 기능을 제공하면서도 회로부의 설계 공간을 유용하게 활용할 수 있으며 또한 종래에 다수의 칩에 비해 하나의 칩만을 사용함에 따른 제조비용의 절감 효과가 있다.

Claims (6)

1. 액정표시장치 구동을 위한 게이트구동펄스를 생성하기 위한 반도체 패키지로서,

   로직신호가 입력되는 N 개의 로직입력핀과;

   상기 게이트구동펄스의 하이레벨에 해당하는 제1 및 제2 게이트하이전압이 각각 입력되는 제1 및 제2게이트하이입력핀과;

   상기 게이트구동펄스의 로우레벨에 해당하는 게이트로우전압이 입력되는 게이트로우입력핀과;

   상기 제1 또는 제2게이트하이전압 중 하나와 상기 게이트로우전압을 입력받고 상기 로직신호에 따라 상기 게이트구동펄스를 출력하는 N 개의 레벨쉬프팅 채널과;

   상기 각 레벨쉬프팅 채널로 접지레벨의 접지전압이 입력되는 접지전압입력핀과;

   상기 각 레벨쉬프팅 채널에서 생성된 상기 게이트구동펄스를 출력하는 N 개의 출력핀

   을 포함하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제1게이트하이입력핀 또는 제2게이트하이입력핀으로 입력되는 하이레벨 전압은 양극성의 전압이고, 상기 게이트로우입력핀으로 입력되는 로우레벨 전압은 음극성의 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 로직신호는 구형파신호인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지
4. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 로직신호는 순차적으로 입력되는 제1 내지 제4클럭펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지
5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 N 은 8인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지
6. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 레벨쉬프터 패키지는 하나의 집적회로칩으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 레벨쉬프터 패키지

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