KR101388350B1 - Source driver integrated circuit and liquid crystal display using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 이 소스 드라이버 집적회로는 입력되는 N 비트의 디지털 신호의 계조가 감마 곡선(Gamma Curve)의 선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호의 상위 M 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제1 변환부와, 상기 디지털 신호의 하위 (N-M) 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제2 변환부를 포함하는 선형 변환부; 및 상기 N 비트의 디지털 신호의 계조가 상기 감마 곡선의 비선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 비선형 변환부를 포함한다. 상기 제1 변환부는 상기 상위 M 비트를 디코딩하여 상기 선형 계조 구간의 감마 기준 전압들 중에서 두 개의 전압을 출력한다. 상기 제2 변환부는 상기 하위 (N-M) 비트를 디코딩하여 상기 두 개의 전압 사이의 전압들 중에서 하나를 선택한다. The present invention relates to a source driver integrated circuit and a liquid crystal display device having the same, wherein the source driver integrated circuit includes the digital signal when a gray level of an input N-bit digital signal belongs to a linear gray level section of a gamma curve. A linear converter including a first converter converting the upper M bits of the signal into an analog signal and a second converter converting the lower (NM) bits of the digital signal into an analog signal; And a nonlinear converter for converting the digital signal into an analog signal when the gray level of the N bit digital signal belongs to a nonlinear gray level section of the gamma curve. The first converter decodes the upper M bits and outputs two voltages among the gamma reference voltages of the linear grayscale interval. The second converter decodes the lower (N-M) bit to select one of the voltages between the two voltages.
액정 표시 장치, 소스 구동부, 디지털-아날로그 컨버터 Liquid Crystal Display, Source Driver, Digital-to-Analog Converter
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 소스 구동부를 이루는 소스 드라이버 집적회로의 세부 구성도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating a source driver integrated circuit constituting the source driver of FIG. 1.
도 3은 도 2의 소스 드라이버 집적회로의 감마 특성을 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating gamma characteristics of the source driver integrated circuit of FIG. 2.
도 4는 도 2의 소스 드라이버 집적회로를 이루는 디지털-아날로그 컨버터의 세부 구성도이다.FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a digital-analog converter constituting the source driver integrated circuit of FIG. 2.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS (S)
100: 액정 패널 110: 게이트 구동부100: liquid crystal panel 110: gate driver
120: 소스 구동부 130: 타이밍 컨트롤러부120: source driver 130: timing controller
140: 감마 전압 발생부 150: 백라이트 어셈블리140: gamma voltage generator 150: backlight assembly
160: 인버터 220: 소스 드라이버 집적회로160: inverter 220: source driver integrated circuit
221: 쉬프트 레지스터 222: 데이터 레지스터221: shift register 222: data register
223: 데이터 래치 224: 디지털-아날로그 컨버터223
225: 출력 버퍼225: output buffer
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a display device, and more particularly, to a source driver integrated circuit and a liquid crystal display device having the same.
액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 상, 하부 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 상부 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다.The liquid crystal display device has a liquid crystal layer having an anisotropic permittivity between an upper and a lower substrate, which is a transparent insulating substrate, and then adjusts the intensity of an electric field formed on the liquid crystal layer to change the molecular arrangement of the liquid crystal material. And displays a desired image by adjusting the amount of light transmitted through the upper substrate.
이러한 액정 표시 장치는 화상이 표시되는 액정 패널과 액정 패널을 구동하는 구동부를 포함하게 된다.Such a liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which an image is displayed and a driving unit for driving the liquid crystal panel.
액정 패널에는 행(row)을 이루는 게이트 라인들과, 열(column)을 이루며 게이트 라인들과 교차되는 데이터 라인들이 배열되며, 서로 교차되는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 영역이 구분되는 복수 개의 화소들이 매트랙스 타입으로 배열되어 하나의 프레임을 이루게 된다. 게이트 라인들에 순차적으로 스캔 신호가 인가되면, 스캔 신호에 동기하여 각 데이터 라인들에 아날로그 신호가 인가되면서, 액정 패널 상에 하나의 프레임이 디스플레이 된다.The liquid crystal panel includes a plurality of gate lines that form a row and data lines that form a column and intersect the gate lines, and a plurality of regions in which regions are divided by gate lines and data lines that cross each other. The pixels are arranged in a matrix type to form a frame. When the scan signal is sequentially applied to the gate lines, an analog signal is applied to each data line in synchronization with the scan signal, and one frame is displayed on the liquid crystal panel.
액정 표시 장치의 구동부는 액정 패널의 데이터 라인들로 아날로그 신호를 인가하기 위한 복수의 소스 드라이버 집적회로 (Source Driver Integrated Circuit)를 구비한다.The driving unit of the liquid crystal display includes a plurality of source driver integrated circuits for applying an analog signal to data lines of the liquid crystal panel.
각각의 소스 드라이버 집적회로는 화상 데이터를 수신하고, 복수 레벨의 감마 전압 중 화상 데이터에 대응하는 감마 전압을 선택하여 액정 패널로 출력하게 된다.Each source driver integrated circuit receives the image data, and selects a gamma voltage corresponding to the image data from a plurality of levels of gamma voltages and outputs the same to the liquid crystal panel.
일반적으로, 복수 레벨의 감마 전압은 시리얼(Serial)하게 형성된 복수의 저항열형(Resistor-string)에 의해 생성되며, 생성된 복수 레벨의 감마 전압은 소스 드라이버 집적회로 내에 포함되어 디지털-아날로그 변환을 수행하는 디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)의 기준 전압으로 사용된다.In general, a plurality of levels of gamma voltages are generated by a plurality of resistor-strings serially formed, and the generated plurality of levels of gamma voltages are included in a source driver integrated circuit to perform digital-to-analog conversion. It is used as the reference voltage of the digital-to-analog converter.
종래의 디지털-아날로그 컨버터로는 복수의 스위치를 이용하여 N 비트(bit) 디코더를 구성한 저항열형 디지털-아날로그 컨버터가 사용되는 것이 일반적이다.As a conventional digital-to-analog converter, a resistive string type digital-to-analog converter in which an N bit decoder is formed using a plurality of switches is generally used.
저항열형 디지털-아날로그 컨버터에는 N개의 스위치를 구비한 스위치열이 2N개 배치된다. 여기서, 스위치열의 수는 비트 수가 1 비트 증가할 때마다 2배씩 증가되고, 스위치열이 차지하는 면적 또한 2배씩 증가하게 된다.In the resistance string type digital-to-analog converter, 2 N switch strings having N switches are arranged. Here, the number of switch strings is increased by twice each time the number of bits is increased by one bit, and the area occupied by the switch strings is also increased by two times.
이러한 구조의 N 비트 저항열형 디지털-아날로그 컨버터는 고해상도의 소스 드라이버 집적회로에 사용될 경우, 비트 수가 증가되면 면적이 대폭 증가되어야 하므로, 소형화가 어렵고 제조 원가의 상승을 초래하게 되는 문제점이 있다.When the N-bit resistive string digital-to-analog converter having such a structure is used in a high-resolution source driver integrated circuit, an area must be greatly increased when the number of bits is increased, which makes it difficult to miniaturize and to increase the manufacturing cost.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비트 수 증가에 따른 면적 증대 비율이 낮은 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치를 제공 하는 것이다.Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a source driver integrated circuit having a low area increase ratio according to an increase in the number of bits and a liquid crystal display having the same.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 면적 감소를 통해 제조 원가를 절감할 수 있는 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a source driver integrated circuit and a liquid crystal display device having the same, which can reduce manufacturing cost through area reduction.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 과제는 고해상도의 모델에 적합한 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a source driver integrated circuit suitable for a high resolution model and a liquid crystal display device having the same.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
본 발명의 소스 드라이버 집적회로는 입력되는 N 비트의 디지털 신호의 계조가 감마 곡선(Gamma Curve)의 선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호의 상위 M 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제1 변환부와, 상기 디지털 신호의 하위 (N-M) 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제2 변환부를 포함하는 선형 변환부; 및 상기 N 비트의 디지털 신호의 계조가 상기 감마 곡선의 비선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 비선형 변환부를 포함한다.
상기 제1 변환부는 상기 상위 M 비트를 디코딩하여 상기 선형 계조 구간의 감마 기준 전압들 중에서 두 개의 전압을 출력한다.
상기 제2 변환부는 상기 하위 (N-M) 비트를 디코딩하여 상기 두 개의 전압 사이의 전압들 중에서 하나를 선택한다. The source driver integrated circuit of the present invention includes a first converter which converts the upper M bits of the digital signal into an analog signal when the gray level of the input N-bit digital signal belongs to the linear gray level section of the gamma curve; And a linear converter including a second converter converting the lower (NM) bits of the digital signal into an analog signal; And a nonlinear converter for converting the digital signal into an analog signal when the gray level of the N bit digital signal belongs to a nonlinear gray level section of the gamma curve.
The first converter decodes the upper M bits and outputs two voltages among the gamma reference voltages of the linear grayscale interval.
The second converter decodes the lower (NM) bit to select one of the voltages between the two voltages.
본 발명의 액정 표시 장치는 의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있는 액정 패널; 상기 액정 패널로 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동부; 입력되는 N 비트의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 액정 패널로 출력하는 소스 구동부; 및 상기 게이트 구동부 및 상기 소스 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러부를 포함한다.
상기 소스 구동부는 상기 N 비트의 디지털 신호의 계조가 감마 곡선(Gamma Curve)의 선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호의 상위 M 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제1 변환부와, 상기 디지털 신호의 하위 (N-M) 비트를 아날로그 신호로 변환하는 제2 변환부를 포함하는 선형 변환부; 및 상기 N 비트의 디지털 신호의 계조가 상기 감마 곡선의 비선형 계조 구간에 속하는 경우, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 비선형 변환부를 포함한다.The liquid crystal display device of the present invention comprises: a liquid crystal panel in which pixels of are arranged in a matrix form; A gate driver supplying a scan signal to the liquid crystal panel; A source driver converting an input N-bit digital signal into an analog signal and outputting the analog signal to the liquid crystal panel; And a timing controller to control driving timing of the gate driver and the source driver.
The source driver may include: a first converter configured to convert upper M bits of the digital signal into an analog signal when the gray level of the N bit digital signal belongs to a linear gray level section of a gamma curve; A linear converter including a second converter for converting the lower (NM) bits into an analog signal; And a nonlinear converter for converting the digital signal into an analog signal when the gray level of the N bit digital signal belongs to a nonlinear gray level section of the gamma curve.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a source driver integrated circuit and a liquid crystal display having the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(100), 게이트 구동부(110), 소스 구동부(120), 타이밍 컨트롤러부(130), 감마 전압 발생부(140), 백라이트 어셈블리(150), 인버터 소자(160) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
액정 패널(100) 상에는 복수 개의 화소들이 매트릭스 형태로 형성되어 있으며, 행(row)을 이루는 게이트 라인들(GL1, GL2, ... , GLn)과 열(column)을 이루는 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)이 서로 교차하도록 배열되어 있다.On the
각각의 화소는 서로 교차되는 게이트 라인들(GL1, GL2, ... , GLn)과 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)에 의해 영역이 구분된다. 게이트 라인(GL1, GL2, ... , GLn) 및 데이터 라인(DL1, DL2, ... , DLm)의 교차 부위에는 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다.Each pixel is divided into regions by gate lines GL1, GL2, ..., GLn and data lines DL1, DL2, ..., DLm that cross each other. Thin film transistors having a gate electrode, an active layer, a source electrode, and a drain electrode are disposed at the intersections of the gate lines GL1, GL2, ..., GLn and the data lines DL1, DL2, ..., DLm. Is placed.
각 화소에는 액정 셀(Clc)로 등가화되는 액정 물질이 형성되며, 액정 셀(Clc)에 인가된 전압을 일정하게 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.In each pixel, a liquid crystal material equivalent to the liquid crystal cell Clc is formed, and a storage capacitor Cst for maintaining a constant voltage applied to the liquid crystal cell Clc is formed.
이러한 액정 패널(100)은 게이트 라인(GL1, GL2, ... , GLn)을 통해 공급되는 스캔 신호와, 데이터 라인(DL1, DL2, ... , DLm)을 통해 공급되는 감마 전압에 따라 각 화소에 화상을 표시하게 된다. 여기서, 스캔 신호는 1 수평 기간 동안만 공급되는 게이트 하이 전압과 나머지 기간 동안 공급되는 게이트 로우 전압이 교번되는 펄스이다.The
각 화소마다 구비된 박막 트랜지스터(TFT)는, 게이트 라인(GL1, GL2, ... , GLn)으로부터의 게이트 하이 전압이 공급되는 경우, 턴-온되어 데이터 라인(DL1, DL2, ... , DLm)으로부터 제공되는 감마 전압을 액정 셀(Clc)에 공급한다. 그리고, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL1, GL2, ... , GLn)으로부터 게이트 로우 전압이 공급되는 경우, 턴-오프되며, 이로 인해 액정 셀(Clc)에 충전된 전압이 일정 시간 동안 유지된다.The thin film transistor TFT provided for each pixel is turned on when the gate high voltage from the gate lines GL1, GL2, ..., GLn is supplied, and the data lines DL1, DL2, ..., The gamma voltage provided from DLm is supplied to the liquid crystal cell Clc. The thin film transistor TFT is turned off when a gate low voltage is supplied from the gate lines GL1, GL2,..., GLn, so that the voltage charged in the liquid crystal cell Clc is maintained for a predetermined time. maintain.
게이트 구동부(110)는 복수 개의 집적화된(Integrated) 게이트 드라이버(미도시)로 이루어지며, 타이밍 컨트롤러부(130)로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 게이트 라인(GL1, GL2, ... , GLn)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다.The
소스 구동부(120)는 복수 개의 집적화된 소스 드라이버 집적회로(220: 도 2 참조)로 이루어지며, 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러부(130)로부터 입력되는 적색, 녹색, 청색의 화상 데이터와 대응되는 감마 전압을 선택하고, 이를 1 수평 기간마다 액정 패널(100)의 데이터 라인(DL1, DL2, ... , DLm)에 공급한다.The
여기서, 액정 패널(100)로 인가되는 감마 전압은 감마 전압 발생부(140)로부터 공급되는 복수 레벨의 감마 전압들 중 외부로부터 입력되는 적색, 녹색, 청색의 화상 데이터에 맞게 선택된다.Here, the gamma voltage applied to the
타이밍 컨트롤러부(130)는 외부로부터 수신되는 적색, 녹색, 청색의 화상 데이터를 재처리하여 데이터 포맷을 액정 패널(100)에 맞게 바꾼 후 이를 소스 구동부(120)로 출력한다. 그리고, 수직 및 수평 동기 신호(Vsync, Hsync), 클럭(CLK) 등을 이용하여 게이트 구동부(110)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호와, 소스 구동부(120)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호를 발생한다.The
게이트 제어 신호로는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable) 신호 등이 포함된다.The gate control signal includes a gate start pulse (GSP), a gate shift clock (GSC), a gate output enable signal (GOE), and the like.
데이터 제어 신호로는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC: Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable), 극성 신호(POL: Polarity) 등이 포함된다.The data control signal includes a source start pulse (SSP), a source shift clock (SSC), a source output enable (SOE), a polarity signal (POL) .
감마 전압 발생부(140)는 계조 범위 내에서 소스 구동부(120)의 디지털/아날로그 변환에 필요한 감마 전압들을 계조별로 생성하여 소스 구동부(120)로 공급한다.The
백라이트 어셈블리(150)는 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프 등의 램프를 복수 개 구비하여 액정 패널(100) 측으로 빛을 공급한다.The
인버터(160)는 외부로부터 입력되는 직류 전원을 백라이트 어셈블리(150)의 램프에 적합한 일정 주파수 및 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환하여 램프를 구동하게 된다.The
도 2는 도 1의 소스 구동부를 이루는 소스 드라이버 집적회로의 세부 구성도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating a source driver integrated circuit constituting the source driver of FIG. 1.
소스 구동부(120) 내에는 복수 개의 소스 드라이버 집적회로(220)가 구비된다. 각 소스 드라이버 집적회로(220)는 타이밍 컨트롤러부(130)로부터 공급되는 메인 클럭 신호에 맞추어 순차적으로 들어오는 적색, 녹색, 청색의 화상 데이터를 래치하며, 화상 데이터에 맞는 감마 전압을 선택하고, 점순차 방식의 타이밍 체계를 선순차 방식으로 변경하여 액정 패널(100)의 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)에 선택된 감마 전압을 출력한다.The
도 2를 참조하면, 소스 드라이버 집적회로(220)는 쉬프트 레지스터(Shift Resistor)(221), 데이터 레지스터(Data Resistor)(222), 데이터 래치(Data Latch)(223), 디지털-아날로그 컨버터(Digital-Analog Converter)(224), 출력 버퍼(Output Buffer)(225)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the source driver integrated
쉬프트 레지스터(221)는 타이밍 컨트롤러부(130)로부터 스타트 펄스 신호(SPin)와 클럭 신호(CLK)를 입력 받으며, 입력된 클럭 신호(CLK)에 맞추어 새로운 스타트 펄스 신호(SPout)를 다음 단의 쉬프트 레지스터로 출력한다. 이때, 스타트 펄스 신호(SPin)는 화상 데이터(RGB Data)와 동기되는 신호이다.The
데이터 레지스터(222)는 임시 저장된 화상 데이터를 입력받아 쉬프트 레지스터(221)의 각 단의 출력 신호에 의해 시분할로 전송되는 화상 데이터를 샘플링하고 이를 저장한다. 이때, 임시 저장된 화상 데이터는 R, G, B 각 8 비트의 디지털 신호이다.The data register 222 receives the temporarily stored image data and samples and stores the image data transmitted in time division by the output signal of each stage of the
데이터 레지스터(222)에 의해 샘플링된 화상 데이터는 데이터 래치(223)에 저장되고, 1 수평 기간의 화상 데이터가 데이터 래치(223)에 입력되면 타이밍 컨트롤러부(130)로부터 입력되는 래치 신호(LS)에 의해 하강 래치된다. 이때, 데이터 래치(223)는 데이터 레지스터(222)로부터 새로운 화상 데이터가 입력될 때까지 이미 입력 받은 1 수평 기간의 화상 데이터를 홀딩(Holding)하고 있으며, 데이터 홀딩이 수행되는 시간 동안 쉬프트 레지스터(221)와 데이터 레지스터(222)에는 새로운 1 수평 기간의 화상 데이터가 입력된다.The image data sampled by the data register 222 is stored in the
데이터 래치(223)로부터 출력되는 화상 데이터는 디지털-아날로그 컨버터(224)에 입력된다. 디지털-아날로그 컨버터(224)는 감마 전압 발생부(140)에서 생성된 복수 레벨의 감마 전압들(VGMAs)을 이용하여 디지털 신호인 화상 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 이를 액정 패널(100)로 출력한다.Image data output from the data latch 223 is input to the digital-
출력 버퍼(225)는 디지털-아날로그 컨버터(224)로부터 출력되는 아날로그 신 호를 저장하고 있다가, 로드 신호(LD)가 인가되면 아날로그 신호를 소스 드라이버 집적회로(220)에 전기적으로 연결된 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)로 인가한다.The
이러한 출력 버퍼(225)는 연산 증폭기(OPAMP)를 이용해 구성되며, 디지털-아날로그 컨버터(224)로부터 출력된 아날로그 신호의 전류 구동력을 향상시키고, 더불어 극성 제어 신호(POL)에 의해 프레임마다 화소별 또는 라인별 데이터 극성을 반전시켜 출력한다. 이때, 극성 제어 신호(POL)에 의한 데이터 극성의 반전은 디지털-아날로그 컨버터(224)에서 수행될 수도 있다.The
소스 드라이버 집적회로(220)는 이러한 구성을 통해 액정 패널(100)의 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)로 화상 데이터에 대응하는 감마 전압을 출력하며, 입력된 N-비트의 화상 데이터(디지털 신호)로부터 각각의 화소에 인가할 감마 전압(아날로그 신호)을 얻기 위해 N-비트의 디지털-아날로그 컨버터(224)를 구비하고 있다.The source driver integrated
도 3은 도 2의 소스 드라이버 집적회로의 감마 특성을 나타낸 그래프로서, 입력측의 화상 데이터와 출력측의 감마 전압의 관계를 나타내는 감마 곡선(Gamma Curve)를 예시하고 있다.3 is a graph illustrating gamma characteristics of the source driver integrated circuit of FIG. 2, illustrating a gamma curve indicating a relationship between the image data on the input side and the gamma voltage on the output side.
액정 표시 장치에서는 디지털 신호인 적색, 녹색, 청색의 화상 데이터에 의해 표현 가능한 전체 계조 범위가 설정되고, 감마 전압에 의해 전체 계조 범위 내의 각 계조 단계가 결정된다. 감마 전압은 사람이 화상을 볼 때의 시각 인지 특성에 따른 자극치에 대하여 대수함수적으로 느끼는 것을 고려하여 설정된다.In the liquid crystal display device, the entire gradation range that can be represented by the red, green, and blue image data as digital signals is set, and each gradation step within the entire gradation range is determined by the gamma voltage. The gamma voltage is set in consideration of the algebraic feeling of the stimulus value according to the visual perception characteristic when a person sees an image.
각 계조 단계에 해당하는 밝기, 즉, 빛의 투과율을 T라 하고 계조 단계를 G라 할때, 각 계조 단계와 그 밝기와의 관계는 수학식 1과 같이 표현된다.When the brightness corresponding to each gray level, that is, the light transmittance is T and the gray level is G, the relationship between each gray level and its brightness is expressed as in Equation (1).
여기서, k는 비례 상수이고, γ(Gamma)는 1보다 큰 상수로서 나타내고자 하는 실물과 화면의 느낌이 맞도록 일정한 범위 내에서 정해진다. γ(예를 들면, 약 2.2)는 액정 특성과 사람의 시각 인지 특성을 고려할 때, 액정 표시 장치에 있어서 최적의 시야각과 휘도를 얻을 수 있도록 결정된다.Here, k is a proportional constant, and gamma (Gamma) is a constant greater than 1, and is determined within a certain range so that the real and the screen feel fit. γ (for example, about 2.2) is determined so that an optimum viewing angle and luminance can be obtained in the liquid crystal display device in consideration of liquid crystal characteristics and visual perception characteristics of a person.
액정 표시 장치는 감마 하이 전압(VUH)과 감마 로우 전압(VLH) 사이의 전체 계조 범위를 일정 개수(예를 들면, 1024개)의 단계로 나누어 복수의 계조 단계들을 설정하는 감마 전압 발생부(140)를 포함한다.The liquid crystal display includes a gamma voltage generator configured to set a plurality of gray scale steps by dividing the entire gray scale range between the gamma high voltage V UH and the gamma low voltage V LH into a predetermined number (eg, 1024) steps. 140.
감마 전압 발생부(140)는 복수의 계조 단계들에 대응하는 감마 전압들(VGMAs)을 생성하여 소스 드라이버 집적회로(220)로 공급한다. 이러한 감마 전압 발생부(140)는 감마 하이 전압(VUH)과 감마 로우 전압(VLH) 사이에 복수의 감마 저항들을 직렬로 연결하고, 감마 저항들을 이용하여 두 전압(VUH, VLH) 사이의 전압을 분압함으로써, 블랙 레벨 및 화이트 레벨을 비롯한 여러 중간 레벨의 감마 전압들(VGMAs)을 생성한다.The
소스 드라이버 집적회로(220)는 감마 곡선에 맞게 감마 전압들(VGMAs) 중 입력된 화상 데이터에 대응하는 감마 전압을 선택하여 데이터 라인들(DL1, DL2, ... , DLm)로 공급한다.The
액정 패널(100)로 인가되는 두 개의 감마 전압(예를 들면, VMIDU, VMIDL)이 있을 때, 두 감마 전압(예를 들면, VMIDU, VMIDL)과 공통 전압(VCOM) 간의 차가 같을 경우에는 동일한 색상이 나타난다. 예컨대, 공통 전압(VCOM)이 5V인 경우, 감마 전압이 7V 일 때와 3V 일 때에 나타나는 액정의 색상이 동일하다.When there are two gamma voltages (eg, V MIDU , V MIDL ) applied to the
감마 곡선은 공통 전압(VCOM )을 기준으로 대칭적으로 나타난다.Gamma curves appear symmetrically with respect to the common voltage (V COM ).
출력측인 Y축은 감마 전압 발생부(140)에서 발생되는 전체 계조 범위 내의 감마 전압들을 나타낸다. 공통 전압(VCOM)보다 높은 감마 전압들은 VUL ~ VUH 내에 속하고, 공통 전압(VCOM)보다 낮은 감마 전압들은 VLL ~ VLH 내에 속한다.The Y-axis on the output side represents gamma voltages within the entire gradation range generated by the
입력측인 X축은 화상 데이터의 적색, 녹색, 청색 코드를 나타낸 것으로, 16진수로 표시되어 있다. 000는 광이 투과되지 않아 검은색을 나타내는 것을 의미하고, 3FF는 광을 모두 투과시켜 흰색을 나타내는 것을 의미한다.The X-axis on the input side represents red, green, and blue codes of the image data and is displayed in hexadecimal. 000 means that light is not transmitted and shows black, and 3FF means all light is transmitted and shows white.
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도 4는 도 2의 소스 드라이버 집적회로를 이루는 디지털-아날로그 컨버터의 세부 구성도이다.FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a digital-analog converter constituting the source driver integrated circuit of FIG. 2.
소스 드라이버 집적회로(220) 내의 디지털-아날로그 컨버터(224)는 데이터 래치(223)로부터 출력되는 화상 데이터 D[10-1]와, 감마 전압 발생부(140)에서 생성된 복수 레벨의 감마 전압들(VGMAs, Gamma 0 ~ Gamma 1024)을 수신하고, 감마 곡 선에 따라 디지털 신호인 화상 데이터를 아날로그 신호인 감마 전압으로 변환한다.The digital-
도 4를 참조하면, 소스 드라이버 집적회로(220) 내의 디지털-아날로그 컨버터(224)는 선형 변환부(224_2)와 비선형 변환부(224_1)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the digital-
이러한 디지털-아날로그 컨버터(224)는 N 비트(도 4의 경우, 10 비트)의 디지털 신호 D[10-1]를 수신하고, 수신되는 디지털 신호와 대응되는 감마 전압이 전체 계조 범위를 이루는 선형 및 비선형 계조 범위 중 어느 범위에 속하는지 여부를 구분하며, 각각의 경우에 대하여 선형 변환부(224_2)와 비선형 변환부(224_1)를 통하여 디지털-아날로그 변환을 수행한다.The digital-to-
도 3의 감마 곡선을 예로 들면, 화상 데이터 000에서 0FF까지의 하위 계조 범위 내 감마 전압들은 비선형적인 곡선의 형태를 보여주고, 화상 데이터 0FF에서 2FF까지의 중간 계조 범위 내 감마 전압들은 비교적 선형적인 직선의 형태를 보여준다. 화상 데이터 2FF에서 3FF까지의 상위 계조 범위 내 감마 전압들은 다시 비선형적인 곡선의 형태를 보여준다.Taking the gamma curve of FIG. 3 as an example, gamma voltages in the lower gray scale range from
이러한 경우, 선형 계조 범위는 감마 곡선(Gamma Curve)의 전체 계조 범위 중 선형적인 형태로 표시되는 중간 계조 범위이다. 그리고, 비선형 계조 범위는 감마 곡선(Gamma Curve)의 전체 계조 범위 중 비선형적인 곡선의 형태로 표시되는 상위 및 하위 계조 범위이다.In this case, the linear gradation range is an intermediate gradation range expressed in a linear form among the entire gradation ranges of the Gamma Curve. The non-linear gradation ranges are upper and lower gradation ranges expressed in the form of non-linear curves among the entire gradation ranges of the gamma curve.
N이 10이고, 소스 드라이버 집적회로(220)로 입력되는 디지털 신호가 10 비트인 경우, 감마 전압 발생부(140)는 감마 하이 전압(VUH)과 감마 로우 전압(VLH) 사 이에 직렬로 연결되는 복수의 감마 저항들을 통해 2N개, 즉, 1024개의 감마 전압들(VGMAs, Gamma 0 ~ Gamma 1023)을 생성하여 소스 드라이버 집적회로(220)에 인가한다.When N is 10 and the digital signal input to the source driver integrated
비선형 변환부(224_1)는 입력되는 디지털 신호 D[10-1]와 대응되는 감마 전압이 비선형 계조 범위 내에 속하는 경우 해당 디지털 신호에 대해 아날로그 신호로의 변환을 수행한다.The nonlinear converter 224_1 converts the digital signal into an analog signal when the gamma voltage corresponding to the input digital signal D [10-1] is within the nonlinear gray scale range.
즉, 비선형 변환부(224_1)는 감마 곡선 상의 상위 및 하위 계조 범위 내에 속하는 감마 전압들(예를 들면, Gamma 1023 ~ Gamma 1021, Gamma 2 ~ Gamma 0)을 인가받고, 입력되는 10 비트의 화상 데이터에 따라 하나의 감마 전압을 출력한다.That is, the nonlinear converter 224_1 receives the gamma voltages (eg,
화상 데이터는 비반전된 값과 인버터(226)를 거쳐 반전된 값으로 나누어 디지털-아날로그 컨버터(224)에 입력된다.The image data is input to the digital-
비선형 변환부(224_1)로는 저항열형(Resistor-string) 디지털-아날로그 컨버터가 사용될 수 있다. 저항열형 디지털 아날로그 컨버터는 N 비트 디코더(N-Bit Decoder)로서, N개의 스위치를 구비한 2N개의 스위치열(Switch Array)을 포함한다.As the nonlinear converter 224_1, a resistor-string digital-analog converter may be used. A resistive string digital analog converter is an N-bit decoder and includes 2 N switch arrays having N switches.
이러한 비선형 변환부(224_1)는 N 비트의 화상 데이터(디지털 신호)를 처리하기 위해서 2N개의 감마 전압들을 모두 입력받아 하나의 감마 전압(아날로그 신호)을 선택한다.The nonlinear converter 224_1 receives all 2 N gamma voltages and selects one gamma voltage (analog signal) to process N bits of image data (digital signal).
그러므로, 정확한 감마 전압의 출력은 가능하나, 10 비트 이상의 화상 데이터를 처리할 때 전체 계조 범위에 대해 비선형 변환부(224_1)를 사용하면, 소스 드라이버 집적회로(220)의 면적이 너무 커지고, 전력 소모가 많아지게 된다.Therefore, accurate gamma voltage output is possible, but when the non-linear converter 224_1 is used for the entire gradation range when processing image data of 10 bits or more, the area of the source driver integrated
즉, 디지털-아날로그 변환 동작 시, 전체 계조 범위에 대하여 비선형 변환부(224_1)를 사용하게 되면, 비선형 변환부(224_1)를 구성하는 저항열형의 수가 비트 수에 따라 대폭 증가되기 때문에 처리 비트수를 증가시킬수록 면적이 커지고 소비 전력이 높아지게 된다.That is, in the digital-to-analog conversion operation, when the nonlinear converter 224_1 is used for the entire gradation range, the number of processed bits is increased because the number of resistance strings constituting the nonlinear converter 224_1 increases significantly with the number of bits. As it increases, the area becomes larger and power consumption increases.
이를 해결하기 위하여, 선형 계조 범위에서는 선형 변환부(224_2)가 적용된다.To solve this problem, the linear converter 224_2 is applied in the linear gray scale range.
선형 변환부(224_2)는 제1 변환부(224_3)로 제2 변환부(224_4)를 포함한다.The linear transform unit 224_2 includes a second transform unit 224_4 as the first transform unit 224_3.
제1 변환부(224_3)는 입력되는 N 비트의 디지털 신호 D[10-1]와 대응되는 감마 전압이 선형 계조 범위 내에 속하는 경우, 디지털 신호의 상위 M 비트를 아날로그 신호로 변환한다.The first converter 224_3 converts the upper M bits of the digital signal into an analog signal when the gamma voltage corresponding to the input N-bit digital signal D [10-1] falls within the linear gray scale range.
제1 변환부(224_3)로는 저항열형(Resistor-string) 디지털-아날로그 컨버터가 사용될 수 있다.A resistor-string digital-analog converter may be used as the first converter 224_3.
제2 변환부(224_4)는 입력되는 디지털 신호 D[10-1]와 대응되는 감마 전압이 선형 계조 범위 내에 속하는 경우, 디지털 신호의 하위 (N-M) 비트를 아날로그 신호로 변환한다. 여기서, N, M은 자연수이고, N > M을 만족한다.The second converter 224_4 converts the lower (N-M) bit of the digital signal into an analog signal when the gamma voltage corresponding to the input digital signal D [10-1] falls within a linear gray scale range. Here, N and M are natural numbers and satisfy N> M.
예를 들어, N이 10이고, 화상 데이터가 10 비트일 때, 제1 변환부(224_3)는 10비트의 화상 데이터 D[10-1]의 상위 8 비트에 대한 디코딩(Decoding)을 수행하고, 제2 변환부는 화상 데이터 D[10-1]의 하위 2 비트에 대한 디코딩을 수행한다.For example, when N is 10 and the image data is 10 bits, the first converter 224_3 performs decoding on the upper 8 bits of the 10-bit image data D [10-1], The second converter decodes the lower two bits of the image data D [10-1].
제1 변환부(224_3)가 중간 계조 범위(예를 들면, Gamma 500 ~ Gamma 516) 중 하나(예를 들면, Gamma 504)를 선택하여 그에 대응되는 두 개의 감마 전압(RV1, RV2)를 생성한다고 가정하자.The first converter 224_3 selects one of the intermediate gray scale ranges (for example,
그러면, 제2 변환부(224_4)는 제1 변환부(224_3)로부터 두 개의 감마 전압 RV1, RV2를 수신하고, 화상 데이터의 하위 2 비트에 따라 RV1과 RV2 사이에 있는 4 계조의 감마 전압(예를 들면, Gamma 504 ~ Gamma 507) 중 하나를 선택한다.Then, the second converter 224_4 receives the two gamma voltages RV1 and RV2 from the first converter 224_3 and according to the lower two bits of the image data, a gamma voltage of four gray levels between RV1 and RV2 (eg, For example, one of
제2 변환부(224_4)로는 하이브리드형(Hybrid) 디지털-아날로그 컨버터가 사용될 수 있으며, 하이브리드형 디지털 아날로그 컨버터는 저항열형 디코더와 커패시터형 디코더가 조합된 형태로 구성할 수 있다.As the second converter 224_4, a hybrid digital-analog converter may be used, and the hybrid digital analog converter may be configured by a combination of a resistor string decoder and a capacitor decoder.
하이브리드형 디지털-아날로그 컨버터는 감마 곡선 상의 선형 계조 범위 내 감마 전압들을 4 계조 마다 하나씩 인가받고, 입력되는 10비트의 화상 데이터에 따라 특정한 하나의 감마 전압 RV1과 그 감마 전압보다 4 계조 상위의 감마 전압 RV2를 이용하여 4개 레벨의 감마 전압을 출력한다.The hybrid digital-to-analog converter receives one gamma voltage in each of the four gray levels on the gamma curve and applies a single gamma voltage RV1 and the gamma voltage higher than the gamma voltage according to the input 10-bit image data. Four levels of gamma voltage are output using RV2.
하이브리드형 디지털-아날로그 컨버터는 저항열형 구조에 비해 사용되는 스위치열의 수가 적으므로, 면적 및 소모 전력을 줄일 수 있다. Hybrid type digital-to-analog converters use fewer switches compared to resistive thermal structures, reducing area and power consumption.
선형 변환부(224_2) 또는 비선형 변환부(224_1)로부터 출력되는 감마 전압은 출력 버퍼(225)를 구성하는 연산 증폭기(OP AMP)를 통해 출력 채널(Output)에 접속된 데이터 라인으로 인가된다.The gamma voltage output from the linear converter 224_2 or the nonlinear converter 224_1 is applied to a data line connected to the output channel Output through an operational amplifier OP AMP constituting the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치는 비트 수 증가에 따른 면적 증대 비율을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 그에 따라 고해상도의 모델에도 효율적으로 적용될 수 있다.The source driver integrated circuit according to the present invention and the liquid crystal display having the same according to the present invention have the effect of reducing the area increase rate according to the increase in the number of bits, and thus can be efficiently applied to a high resolution model.
또한, 본 발명에 따른 소스 드라이버 집적회로 및 이를 구비한 액정 표시 장치는 면적 감소를 통해 제조 원가를 절감할 수 있다.In addition, the source driver integrated circuit and the liquid crystal display having the same according to the present invention can reduce the manufacturing cost by reducing the area.
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