KR19990083003A - 액정 구동 회로 - Google Patents

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KR19990083003A KR1019990012012A KR19990012012A KR19990083003A KR 19990083003 A KR19990083003 A KR 19990083003A KR 1019990012012 A KR1019990012012 A KR 1019990012012A KR 19990012012 A KR19990012012 A KR 19990012012A KR 19990083003 A KR19990083003 A KR 19990083003A
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마찌다 가쯔히꼬
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Abstract

액정 구동 회로는 : 제 1 전극 및 제 2 전극을 각각 갖는 충전 커패시터 및 분배 커패시터로서, 상기 커패시터들의 제 1 전극이 서로 접속되어 있는 충전 커패시터 및 분배 커패시터; 충전 커패시터 및 분배 커패시터 각각의 제 2 전극을 접속 및 분리시키는 제 1 스위치; 접속 또는 분리에 의해, 충전 커패시터의 제 2 전극에 대해, 제 1 기준 전압의 인가 및 제 2 기준 전압을 선택하는 선택 스위치; 분배 커패시터의 전하량 및 제 2 기준 전압에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력하는 연산 증폭기; 및 다계조 표시를 위한 디지탈 신호에 따라 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 제어하는 제어수단을 포함한다.

Description

액정 구동 회로{LIQUID CRYSTAL DRIVING CIRCUIT}
본 발명은 액정 표시 장치등에 있어서 다계조 표시를 실행하기 위한 액정 구동 회로에 관한 것으로, 더 구체적으로 액티브매트릭스형 액정 표시 장치에 사용되는 액정 구동 회로에 관한 것이다.
액정 표시 장치에서 다계조 표시를 실행하기 위한 종래의 액정구동회로가, 예컨대 일본국 공개 특허 공보 제94-118908호(공개일 1994년 4월 28일)에 개시되어 있다. 이 액정 구동 회로는 계조 레벨에 따라 액정 재료의 광학 특성에 따른 비틀림(kinked) 특성을 나타내는 γ 보정된 아날로그 전압을 출력한다. 이 구동 기술에 의해 다계조 표시를 실현하는 회로 구성을 도 15에 나타낸다. 도 15의 액정 구동 회로는 6비트의 디지탈 신호 입력 및 싱글 아날로그 신호 출력의 회로이고, 다계조 표시를 위한 디지탈 신호를 액정패널상에서 다계조 표시를 실행하기 위한 아날로그 신호로 변환하여 변환된 아날로그 신호를 출력하는 회로이다.
이 액정 구동 회로는 기준 전압 입력 단자(21), 아날로그 스위칭 소자(22), 아날로그 스위칭 소자(23), 커패시터 어레이(24), 아날로그 스위칭 소자(25a,25b), 조정 커패시터(26), 귀환 커패시터(27), 및 연산 증폭기(28)를 포함한다. 기준 전압 입력 단자(21)는 복수의 기준 전압을 입력하기 위한 단자이다. 아날로그 스위칭 소자(22)는 디지탈 신호 입력의 상위 2비트에 의해 온 또는 오프되며, 아날로그 스위칭 소자(23)는 디지탈 신호 입력의 하위 4비트에 의해 온 또는 오프된다. 커패시터 어레이(24)는 기본 용량의 20∼23배의 용량으로 가중된다. 아날로그 스위칭 소자(25a,25b)는 디지탈/아날로그 변환 회로의 초기화를 실행한다. 조정 커패시터(26)는 기본 용량의 20배의 용량이고, 귀환 커패시터(27)는 기본 용량의 24배의 용량이다. 연산 증폭기(28)는 차동 증폭 회로이다. 상기 아날로그 스위칭 소자(22,23,25a,25b)는 모두 MOS 트랜지스터로 이루어져 있다.
이하 간단히 상기 액정 구동 회로의 동작을 설명한다. 기준 전압 입력 단자(21)로부터 입력된 전압은 디지탈 신호 입력의 상위 2비트에 의해 온 또는 오프되는 아날로그 스위칭 소자(22)에 의해, 인접한 2개의 전압만이 선택되어 아날로그 스위칭 소자(23)로 출력된다.
아날로그 스위칭 소자(23)는, 상기 기준 전압을 수신하여, 디지탈 신호 입력의 하위 4비트에 따라 상기 기준 전압중 하나만을 커패시터 어레이(24)로 송출한다.
초기화를 위해 제공된 아날로그 스위칭 소자(25a,25b)는 초기화중에 모든 SW-A가 온되고 모든 SW-B가 오프되어 커패시터의 전하가 모두 방전되도록 하는 방식으로 초기화를 실행한다. 그 후, 이어지는 디지탈-아날로그 변환(이하, 간단하게 "DA 변환"이라 함)시에, 모든 SW-A가 오프되고 모든 SW-B가 온된다.
아날로그 스위칭 소자(23)에 의해 선택된 기준 전압이 커패시터 어레이(24)의 각 커패시터의 일 단자에 인가되어, 전위를 변화시킨다. 이로써 커패시터 어레이(24), 조정 커패시터(26) 및 귀환 커패시터(27) 사이에서 전하의 재배분이 행하여진다. 커패시터 어레이(24)의 각 커패시터의 용량치는 디지탈 신호 입력을 가중함에 따라 기본 용량의 2°∼23배의 값으로 미리 설정됨으로써, 변환후의 출력 전압(Vout)은 디지탈 신호 입력의 디지탈 비트에 따라 아날로그 전압의 형태를 취한다.
상기 액정 구동 회로에서는, 디지탈 신호 입력의 하위 4비트가 선형 DA 변환되는 한편, 디지탈 신호 입력의 상위 2비트는 기준 전압을 선택하도록 이용된다. 따라서, 입력된 각 기준 전압의 중간 전압을 임의로 설정함에 의해 24=16 계조당 각기 다른 DA 변환 특성을 가진 비틀림 전압을 출력할 수 있음으로써, 액정 재료의 광학 특성에 따라, γ 보정된 아날로그 전압을 출력할 수 있게 된다.
근년, 더욱 다계조화 표시를 실행할 수 있는 액정패널의 고세밀화가 강하게 요구되는 한편으로, 액정 패널을 포함하는 액정 모듈의 가격 인하 경쟁도 격화되고 있다. 그 결과로, 액정 패널 이외의 주변 부품들중 하나인 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로도 또한 비용 절감이 강하게 요망되고 있다.
그러나, 도 15에 도시된 것 같은 종래의 구동 회로에서는, 다계조 액정 패널의 계조 수가 증가함에 따라, 커패시터 어레이(24)의 전체 용량 및 커패시터 수의 증가가 불가피하다. 이로써 구동 회로의 크기가 기하급수적으로 증가되기 때문에, 집적될 경우의 칩 크기가 급격하게 증가하고 비용이 크게 상승하게 된다.
예컨대, 도 15의 회로에서, 싱글 출력 회로에 필요한 전체 용량은 기본 용량의 20+20+21+22+23+24=1 +1 +2 +4 +8 +16= 32배로 된다. 또한, 이 회로에서, DA 변환의 정확도를 보증하기 위해서 용량치들 사이의 비정밀도가 중요하고, 생산시의 편차를 고려하여, 가중 비율을 정확하게 실현하도록, 어느 정도 이상의 기본 용량을 확보하지 않으면 안된다.
따라서, 일예로 도 15의 6비트 회로의 경우에, 더욱 다계조화를 실현하도록 디지탈 신호의 비트수를 증가시키기 위해서는, 커패시터 어레이(24)의 전체 용량과 귀환 커패시터(27)의 용량치를 급격히 크게 설정해야 함으로써, LSI의 칩 크기의 증가 및 비용 상승을 초래하는 문제가 발생된다.
또한, 예컨대, 상기 종래의 기술에서, 다계조 표시의 정보를 전송하는 디지탈 신호의 하위 4비트를 DA 변환에 이용하는 경우, 커패시터 어레이(24)에서 4개의 커패시터가 필요하게 된다. 즉, 디지탈 신호의 하위 m비트(m은 1 이상의 정수)에 대하여 m개의 커패시터가 필요하게 되어, 다계조 액정 패널의 계조 수가 증가함에 따라, 커패시터 수의 증가가 불가피하게 됨으로써, 칩 크기의 급격한 증가 및 커다란 비용 상승을 초래한다.
본 발명의 목적은 다계조화한 경우에도, 전체 용량 및 전체 커패시터 수의 증가 및 그에 동반하는 칩 크기 및 비용의 증가와 같은 종래의 문제점을 야기하지 않고 DA 변환에 의해 아날로그 출력을 얻을 수 있는 액정 구동 회로를 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하도록, 본 발명의 액정 구동 회로는 : 복수의 기준 전압을 각각 입력하기 위한 복수의 기준 전압 입력 단자; 다계조 표시를 위한 N 비트의 디지탈 신호를 이용하여, 상기 복수의 기준 전압으로부터 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압을 선택하여 출력하는 기준 전압 선택 수단; 각각의 제 1 전극이 서로 접속되어 있는, 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터; 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터의 서로 접속되어 있지 않은 제 2 전극을 접속 및 분리시키는 제 1 스위치; 상기 제 1 커패시터의 제 2 전극에, 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압중 하나를 상기 디지탈 신호에 따라 선택하여 인가하는 선택 스위치; 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터의 제 1 전극에 대해 제 2 기준 전압을 접속 및 분리시키는 제 2 스위치; 비반전 입력 단자가 상기 제 2 기준 전압에 접속되어 있고, 상기 디지탈 신호에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력 단자로부터 출력하는 차동 증폭 회로; 상기 차동 증폭 회로의 반전 입력 단자에 하나의 전극이 접속된 귀환 커패시터; 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터 각각의 제 1 전극에 대해 상기 귀환 커패시터의 다른 전극을 접속 및 분리시키는 제 3 스위치; 상기 차동 증폭 회로의 비반전 입력 단자에 대해 상기 귀환 커패시터의 다른 전극을 접속 및 분리시키는 제 4 스위치; 상기 차동 증폭 회로의 출력 단자를 반전 입력 단자에 대해 접속 및 분리시키는 제 5 스위치; 및 상기 제 2 커패시터의 제 2 전극을 상기 차동 증폭 회로의 출력 단자에 대해 접속 및 분리시키는 제 6 스위치를 포함한다.
상기 구성에 의하면, 예컨대 제 2 스위치, 제 4 스위치, 및 제 5 스위치가 폐쇄되고 제 3 스위치 및 제 6 스위치가 개방된 조건하에서 디지탈 신호를 시계열(serial)로 입력함으로써 상기 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 동작(접속 및 분리)시키면, 제 1 커패시터의 충전 또는 방전이 실행되고 제 1 커패시터와 제 2 커패시터 사이에서 전하가 분배되어, 다계조의 정도를 나타내는 디지탈 신호에 대응하는 전하량을 제 2 커패시터에 축적할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 제 2 스위치, 제 4 스위치, 및 제 5 스위치를 개방하고 제 3 스위치 및 제 6 스위치를 폐쇄함에 의해, 상기 제 2 커패시터 및 귀환 커패시터에 축적된 전하량에 대응하는 아날로그 신호를 차동 증폭 회로에서 출력할 수 있다.
따라서, 상기 구성에 의하면, 예컨대 같은 용량치를 가진 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터만을 이용하여, 상기 디지탈 신호에 따라 다계조 아날로그 신호를 차동 증폭 회로에서 출력하는 DA 변환을 실행할 수 있기 때문에, 더욱 다계조를 실현하는 경우라도 회로 크기의 증가 및 비용 상승을 억제할 수 있다.
또한, 상기 구성에서는, 디지탈 신호의 상위 비트를 이용하여, DA 변환에 사용되는 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압을 기준 전압 선택 수단에 의해 선택하기 때문에, 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압 사이의 전위차를 서로 다르게 설정할 수 있고, 액정 재료의 광학 특성에 대응하는 비틀림 특성의 DA 변환이 가능해진다.
그 결과, 상기 구성에 의하면, 디지탈 신호 및 예컨대 같은 용량치를 가진 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 2개의 커패시터만을 이용하여 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 얻을 수 있음으로써, 전체 용량 및 전체 커패시터의 수의 증가 및 비용 상승을 방지할 수 있다.
본 발명의 액정 구동 회로에서는, 상기 기준 전압 입력 단자의 2개 이상의 단자들 사이에 제공된 하나 이상의 저항에 의해 상기 기준 전압이 생성됨이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 기준 전압 입력 단자들이 1개 이상의 저항에 의해 서로 접속되고, 최소 2개의 기준 전압 입력 단자에 기준 전압이 제공된다. 이로써 액정 재료의 광학 특성에 대응하는 비틀림 특성의 DA 변환이 가능하고 외부 전원 회로의 구성을 간소화할 수 있기 때문에, 비용을 더욱 절감할 수 있다.
본 발명의 액정 구동 회로에서는 상기 차동 증폭 회로의 출력 단자를 구동되는 액정 패널에 대해 접속 및 분리시키는 제 7 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 차동 증폭 회로의 출력 단자와 액정 패널 사이의 제 7 스위치를 오프시킴에 의해, 차동 증폭 회로의 부하가 액정 패널의 부하에서 분리됨으로써, 상기 부하에 의존하지 않고 항상 고속 DA 변환을 실행할 수 있다.
본 발명의 액정 구동 회로에서는 상기 기준 전압 선택 수단이 N비트 디지털 신호의 상위 M비트(N>M)에 의해 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압을 선택하며, 상기 선택 스위치는 N비트 디지털 신호의 나머지 (N-M)비트에 의해 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압중 하나를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, DA 변환 전에, 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압을 선택함으로써, 액정 재료의 광학 특성에 대응하는 비틀림 특성의 DA 변환을 보다 확실하게 보장한다.
본 발명의 액정 구동 회로에서는 상기 선택 스위치가 제 1 스위치에 대하여 시계열로 동작되는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 선택 스위치는 제 1 스위치에 대하여 시계열로, 즉 시간의 경과에 따라 제 1 스위치를 교대로 동작시킨다. 이로써 (i) 선택 스위치에 의한 제 1 커패시터의 충전 및 방전 및 (ii) 제 1 스위치에 의해 제 1 커패시터와 제 2 커패시터 사이의 전하의 분배를 확실하게 할 수 있음으로써, DA 변환을 더욱 안정화할 수 있다.
상기한 목적을 달성하도록, 본 발명의 액정 구동 회로는 : 전압 인가에 의해 전하를 축적하고, 각각 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터로서, 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각의 제 1 전극이 서로 접속되어 있는 제 1 및 제 2 커패시터; 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각의 제 2 전극을 접속 및 분리시키는 제 1 스위치; 접속 또는 분리에 의해 상기 제 1 커패시터의 제 2 전극에 대해, 제 1 기준 전압의 인가 및 제 1 커패시터의 제 1 전극에 인가되는 제 2 기준 전압을 선택하는 선택 스위치; 상기 제 2 커패시터의 전하량 및 제 2 기준 전압에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력하는 변환회로; 및 다계조 표시를 위한 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 제어하는 스위치 제어 수단을 포함한다.
상기 구성에 의하면, 스위치 제어 수단은 다계조 표시를 위한 디지탈 신호에 따라 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 제어하여, 예컨대 제 1 커패시터의 충전 또는 방전 및 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터 사이의 전하의 분배를 교대로 되풀이함에 의해, 상기 전하량 및 제 2 기준 전압으로써 변화하는, 상기 디지탈 신호에 따라 아날로그 신호를 출력한다.
따라서, 상기 구성에서는, 디지탈 신호를 시계열로 입력함으로써 상기 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 제어함에 의해, 상기 디지탈 신호에 따라 다계조화한 아날로그 신호가 변환 회로에서 출력되는 DA 변환을 실행할 수 있다.
그 결과, 상기 구성에 의하면, 시계열 디지탈 신호로써 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터의 2개의 커패시터만을 이용하여 상기 DA 변환이 가능해지기 때문에, 다계조를 실현하는 경우라도 회로 크기의 증가 및 비용 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 액정 구동 회로에서는 상기 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압의 설정을 변경하여 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압을 출력하는 기준 전압 선택 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의하면, 디지탈 신호의, 예컨대 상위 비트를 이용하여 DA 변환에 이용되는 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압을 기준 전압 선택 수단에 의해 변경할 수 있음으로써, 액정 재료의 광학 특성에 대응하는 비틀림 특성을 갖는 DA 변환을 실행할 수 있다.
본 발명의 특징 및 장점을 더욱 완전하게 이해하기 위해서, 첨부 도면들을 참조하여 기재되는 상세한 설명을 참조하기 바란다.
도 1은 본 발명의 액정 구동 회로의 회로도,
도 2는 상기 액정 구동 회로의 충전 커패시터가 충전 또는 방전되는 방법을 나타낸 설명도,
도 3은 상기 액정 구동 회로의 충전 커패시터 및 분배 커패시터 사이의 전하의 분배를 나타낸 설명도,
도 4(a) 내지 도 4(e)는 상기 액정 구동 회로의 동작예를 나타낸 타이밍 챠트,
도 5는 상기 액정 구동 회로의 변형예를 나타낸 회로도,
도 6(a) 내지 도 6(e)는 상기 액정 구동 회로의 동작예를 나타낸 타이밍 챠트,
도 7(a) 내지 도 7(e)는 도 6의 타이밍 챠트에서의 충전 커패시터 및 분배 커패시터의 각 상태를 나타낸 설명도,
도 8(a) 내지 도 8(e)는 상기 액정 구동 회로의 다른 동작예를 나타낸 타이밍 챠트,
도 9(a) 내지 도 9(e)는 도 8의 타이밍 챠트에서의 충전 커패시터 및 분배 커패시터의 각 상태를 나타낸 설명도,
도 1O(a) 내지 도 1O(e)는 상기 액정 구동 회로의 또 다른 동작예를 나타낸 타이밍 챠트,
도 11(a) 내지 도 11(d)는 도 10의 타이밍 챠트에서의 충전 커패시터 및 분배 커패시터의 각 상태를 나타낸 설명도,
도 12(a) 내지 도 12(e)는 상기 액정 구동 회로의 또 다른 동작예를 나타낸 타이밍 챠트,
도 13(a) 내지 도 13(d)는 도 12의 타이밍 챠트에서의 충전 커패시터 및 분배 커패시터의 각 상태를 나타낸 설명도,
도 14는 상기 액정 구동 회로에 의해 얻어진 아날로그 신호의 비틀림 특성을 나타낸 그래프, 및
도 15는 종래의 액정 구동 회로의 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 대해 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 액정구동회로는 액정 표시 장치의 액정패널을 다계조로 구동하도록 다계조 표시를 위한 디지탈신호를 액정패널상에 다계조 표시를 실행하기 위한 아날로그 신호로 변환하여, 그 변환된 아날로그 신호를 출력하는 DA 변환회로이다. 예컨대, 본 발명의 액정구동회로는 도 1에 나타낸 바와같이 시리얼 데이터로서 6비트 디지탈 신호 입력, 및 싱글 아날로그 신호 출력을 포함하는 DA 변환회로의 형태이다. 본 실시예에서는, 액정구동회로의 후술하는 부분 이외의 구성은 잘 알려진 기술이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 DA 변환 회로는 기준 전압 입력 단자(1), 기준 전압 선택 수단(2), 선택스위치(선택수단)(3), 충전 커패시터(제 1 커패시터)(4), 및 분배 커패시터(제 2 커패시터)(5)가 마련되어 있다. 기준 전압 선택 수단(2)은 디지탈 신호 입력의 상위 2비트에 의해 온 또는 오프되는 스위치이고, 선택 스위치(3)는 디지탈 신호 입력의 하위 4비트에 의해 온 또는 오프되는 스위치이다. 충전 커패시터(4)는 기본 용량치를 갖고 있고, 분배 커패시터(5)는 상기 충전 커패시터(4)와 같은 용량치를 갖고 있다. 상기 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)는 그들의 각 전극(제 1 전극 및 제 2 전극) 사이의 전위차, 즉 전압 인가에 의해 전하를 축적하는 커패시터이다.
또한, 상기 DA 변환 회로는 제 1 스위치(분배수단)(6), 연산 증폭기(차동 증폭 회로, 변환 회로)(13), 및 콘트롤러(스위치 제어 수단)(15)를 포함한다. 제 1 스위치(6)는 DA 변환 회로의 변환 동작을 실행하는 스위치이다. 연산 증폭기(13)는 분배 커패시터(5)에 축적된 전하량에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력한다. 콘트롤러(15)는 상기 디지탈 신호에 따라 제 1 스위치(6) 및 선택 스위치(3)를 교대로 동작(접속 또는 분리)시키도록 제어한다.
상기 DA 변환회로는 DA 변환 회로의 초기화를 위한 제 2 스위치(7), 제 3 스위치(11), 제 4 스위치(8), 제 5 스위치(9) 및 제 6 스위치(10), 및 보정 커패시터(귀환 커패시터)(12)를 더 포함한다. 상기 콘트롤러(15)는 다계조 표시를 위한 DA 변환을 실행할 때, 각 스위치(7∼11)를 DA 변환중 및 그 이외의 경우에 독립적으로 접속 및 분리한다. 상기 스위치(2,3,6∼11)는 모두 MOS 트랜지스터로 이루어진 아날로그 스위칭 소자이다.
도 2 및 도 3에서는 도 1에 나타낸 DA 변환 회로의 주요부를 나타내며, 그 동작을 이하에 설명한다. 도 4는 도 1의 DA 변환 회로의 타이밍 챠트이다. 도 4에 나타낸 신호명은 도 1의 스위칭소자에 부기한 기호에 대응한다.
이하 상기 액정구동회로의 동작을 상세히 설명한다. 여기서는, 스위치를 동작시키도록 정논리가 채용되어 신호가 "H" 레벨일 때 모든 스위치가 온되는 경우에 대해 기술하고 있다. 그러나, 부논리의 경우도 동일하게 동작하는 것은 잘 알려져 있다.
도 1에서, 기준 전압 선택 수단(2)의 스위치들 중에, SWV에는 6비트의 디지탈 신호 입력에서 "H" 또는 "L"을 나타내는 상위 제 1 비트의 신호가 입력된다. SWNV에는 디지탈 신호 입력의 제 1 비트의 신호의 반전 신호가 입력된다. 같은 방식으로, SWIV에는 디지탈 신호 입력의 상위 제 2 비트의 신호가 입력되며, SWNIV에는 디지탈 신호 입력의 제 2 비트의 신호의 반전 신호가 입력된다.
이 스위치들은 기준 전압 선택 회로를 형성하여, 기준 전압 입력 단자(1)로부터 입력된 5개의 기준 전압으로부터, 기준 전압 선택 수단(2)의 스위치들에 의해, 제 1 비트 및 제 2 비트의 디지탈 신호로 결정되는 서로 인접한 2개의 전압이 선택 스위치(3)로 출력된다. 여기서는, 이들 2개의 기준 전압들중 하나를 Va(제 1 기준 전압)로 하고, 다른 하나를 Vb(제 2 기준 전압)로 한다.
이 방식으로, 디지탈 신호의 상위 2비트에 의해 서로 인접한 기준전압(VREF0) 내지 (VREF4)의 조합들인 도 14에 도시된 바와같은 영역들(A∼D)을 표 1과 같이 결정한다.
표 1
상위 2비트 Va Vb 도 14의 영역
0 0 VREF3 VREF4 A
0 1 VREF2 VREF3 B
1 0 VREF1 VREF2 C
1 1 VREF0 VREF1 D
다음, 스위치(7∼11)의 SWI에는, DA 변환중 온신호가 주어져, DA 변환 종료후 즉시 오프된다. 반대로, 스위치(7∼11)의 SWNI에는, SWI의 동작과 동기하여, DA 변환중 오프 신호가 주어져, DA 변환 종료후 즉시 온된다. 한편, 스위치(6)인 SWA는 SWI의 온상태에 동기하여, 최초로 1회, SWI의 온기간보다 짧은 기간 동안 온되어, 일단 오프된 후, DA 변환중, 즉 SWI의 온상태 중에 대응하는 4회의 펄스에 응답하여 다시 4번 더 온된다.
선택 스위치(3)인 SWD 및 SWND는 DA 변환중에 SWA가 4회의 펄스에 의해 온되기 전에 입력된 디지탈 신호의 연속적인 비트 0 내지 비트 3에 대해 온 또는 오프된다. 각 비트의 데이터가 "H"이면, SWD가 온되고 SWND가 오프로 유지되며, 상기 각 비트의 데이터가 "L"이면, SWND가 온되고 SWD가 오프로 유지된다.
다음에 도 4의 타이밍 챠트의 동작에 따른 DA 변환 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2에서, VREF= Va-Vb라 하고, 디지탈 데이터의 비트 j를 Dj(j=0,1,2,3)라 한다.
여기서, Dj는 데이터가 "H"인 경우는 정수치 '1' , 데이터가 "L"인 경우는 '0'의 정수치를 취한다. 도 2는 SWA가 오프되어, SWD 및 SWND에 디지탈 데이터 Dj가 각각 주어진 상태를 나타낸다. 이때의 분배 커패시터(5)의 전압은 Vj이다. 충전 커패시터(4)의 양단자들 사이의 전압, 즉 전위차는 Dj= 1일 때 VREF이고, Dj= 0일 때 0이다.
따라서, 충전 커패시터(4)의 양 단자들 사이의 전압(Vc)은, Vc=Dj·VREF로 표현된다. 한편, 분배 커패시터(5)의 전압은 Vj이므로, 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)의 용량이 Co인 경우, 각각의 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)에 축적되는 전하량(Q4J,Q5J)는,
Q4J= Co·Dj·VREF
Q5J= Co·Vj 로 된다.
다음, SWD 및 SWND가 모두 오프되고 SWA가 온된 상태를 도 3에 나타낸다. 이때의 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)의 전압을 Vj+1로 하면, 전하보존의 법칙으로부터, 다음 방정식이 얻어진다.
Q4J+Q5J=Co·Dj·VREF+Co·Vj=2Co·Vj+1
이 식을 정리하면, 다음 식 (1)이 된다.
상기 식 (1)에서 일반항을 구하면, 다음 식 (2)로 된다.
여기서, Vo는 분배 커패시터(5)의 초기 전압, n은 DA 변환되는 비트수를 나타내며, 본 실시예에서 n은 4로 설정되어 있다. 도 4에 도시된 바와같이, SWA와 SWD를 동시에 온함에 의해 초기화를 실행하고, Vo의 초기치로서 Vo=VREF가 주어졌을때 상기 식 (2)는 다음 식과 같이 될 수 있다.
디지탈 신호에 의해서, (1/16)VREF에서 VREF까지, (1/16)VREF 당 16개의 다른 선형 아날로그 전압이 얻어짐을 상기 식으로부터 알 수 있다. 예컨대, (6/16)VREF에 대응하는 아날로그 신호를 생성하는 경우에 대해 도 6 및 도 7에 나타낸다.
이와다르게, 다른 초기화 방법으로서, 미리 SWA와 SWND를 동시에 온시키고 Vo의 초기치로서 Vo=0이 주어진 경우 상기 식 (2)는 다음 식으로 될 수 있다.
따라서, 디지탈 신호에 의해서, 0으로부터 (15/16)VREF까지, (1/16)VREF 당 16개의 다른 선형 아날로그 전압이 얻어진다. 예컨대, (5/16)VREF에 대응하는 아날로그 신호를 생성하는 경우를 도 8 및 도 9에 나타낸다.
상기 2개의 변환된 전압은, 초기화가 실행되는 방법에 따라서 임의로 선택될 수 있다. 도 3에 나타낸 출력 전압(Vout)이 VOUT= Vb+V4로 주어지며, 따라서 이상의 구성에 의해, Vb를 기준으로 이용하여, Va와 Vb 사이를 균등하게 16개의 영역으로 분할하는 아날로그 신호가 출력된다.
본 발명의 액정구동회로에서는, 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)에 축적된 전하량에 따라서 연산 증폭기(13)로부터의 출력 전압이 설정되며, 따라서 출력 전압이 변화할 때마다 초기화가 필요하다. 도 2에 도시된 바와같은 회로의 부분은 상기 방식으로 초기화된다. 이하 도 1을 참조하여 회로의 그 밖의 부분의 초기화에 대해서 설명한다.
도 1에서, 스위치(7, 8, 9)는 DA 변환중 온으로 유지되고, 스위치(10,11)는 DA 변환중 오프로 유지된다. 스위치(9)가 온되면, 차동 증폭 회로인 연산 증폭기(13)는 볼테지 폴로워(voltage follower)로서 동작한다. 동시에, 스위치(8)가 온되고, 그 결과로 보정 커패시터(12)에는 연산 증폭기(13)의 입출력 전압의 차가 인가된다. 이 전압을 편차(△V)라 한다. △V는 "0"인 것이 이상적이지만, 제조 편차등에 의해서 통상 일정한 편차 분포를 갖는 전압으로 된다. 이 때, 스위치(10,11)는 오프되고, DA 변환 회로와 연산 증폭기(13)는 서로 분리되어 독립적으로 동작한다.
DA 변환 동작 완료후, 콘트롤러(15)에 의해 스위치(7,8,9)가 오프되고, 스위치(10,11)가 온된다. 이 결과, 보정 커패시터(12)에는 연산 증폭기(13)의 편차(△V)가 축적되고, 상기 보정 커패시터(12)에 직렬로, DA 변환된 아날로그 전압을 축적하고 있는 분배 커패시터(15)가 접속된다. 이 2개의 용량은 연산 증폭기(13)의 귀환 회로로서 작용하고, 연산 증폭기(13)의 출력 전압은 비반전 입력 전압(Vb)에 DA 변환 전압(V4) 및 편차(△V)를 더한 값으로 된다. 즉, Vout= Vb+ V4+△V로 된다.
이 방식으로, 본 발명에서는, N비트, 예컨대 6비트 디지탈 신호의 상위 M비트, 예컨대 2비트가 기준 전압을 선택하도록 이용되고, 상기 디지탈 신호의 나머지 하위 비트(N-M), 예컨대 하위 4비트가 선형 DA 변환을, 2개의 커패시터, 즉 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)만을 이용하여 실행하도록 이용되며, 그 결과, 도 14에 도시된 바와같이, γ 보정에 대응하는 비틀림 특성을 갖는 액정패널을 구동하는 다계조 전압 출력을 용이하게 얻을 수 있다. 상기 N 및 M은 정의 정수이고, N>M이 만족되도록 설정되어 있다.
이 결과, 본 발명의 액정구동회로에서는, 시계열로 입력되는 디지탈신호, 2개의 용량, 즉 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)만을 이용하여 다계조의 표시를 위한 아날로그 신호를 출력할 수 있고, 또한 계조의 수를 상기한 바와같이 64계조로부터, 예컨대 128계조까지 증가시키는 경우라도, 상기 디지탈 비트수를「6」에서 「7」로 증가시키는 것만으로 다계조 표시를 실행할 수 있으므로, 계조 수가 더 증가하더라도, 전체 커패시터의 수가 증가하는 종래의 문제를 해소할 수 있어서, 회로 크기의 증가 및 비용 상승을 방지할 수 있다.
다음, 본 발명의 일 변형예를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5의 액정구동회로에서는, 도 1의 액정구동회로의 구성에 대하여, 기준 전압 입력 단자(1)의 단자들이 복수의 저항(1a)에 의해 서로 접속되고, 이 저항치의 비율로 중간의 기준 전압을 발생하고 있다. 이로써 외부에서의 입력 전압의 수를 최상위 전압과 최하위 전압의 2개로 감소시킬 수 있음으로써, 외부 전원 회로를 간소화할 수 있다.
또한, 도 5에서는, 연산 증폭기(13)의 출력단자와 액정 패널(도시 안됨)에 접속될 단자 사이에 스위치(제 7 스위치)(14)가 삽입되어 있다. 이 스위치(14)는 스위치(10,11)와 동시에 온 또는 오프되어, DA 변환중에 본 발명의 액정구동회로를 액정패널의 부하 커패시터로부터 분리시킴으로써, 액정구동회로의 동작이 상기 부하 커패시터에 의해 나쁜 영향을 받지 않도록 한다. 따라서, 어떠한 종류의 부하가 액정구동회로에 접속되어 있더라도, 상기 액정구동회로는 항상 고속 동작이 가능해진다.
또한, 상기 실시예에서는 충전 커패시터(4) 및 분배 커패시터(5)의 각 용량치가 서로 동일한 경우의 예를 들었지만, Va와 Vb 사이의 차를 균등하게, 예컨대 16개의 영역으로 분할할 필요가 없는 경우에는, 충전 커패시터(4)와 분배 커패시터(5)가 서로 다른 용량치를 갖도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 디지탈 신호의 하위 4비트를 이용한 DA 변환의 동작을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 도 10 내지 13에 도시된 바와같이, 디지탈 신호의 하위 3비트를 이용하여, 전술한 2가지의 초기화 방식에 의해 DA 변환을 실행할 수도 있다.
이상 본 발명이 설명되었지만, 여러 가지 방식으로 변형될 수 있음은 자명하다. 이러한 변형은 본 발명의 범위 및 정신을 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 당업자들이라면 상기한 변형은 모두 첨부된 특허청구의 범위내에 포함되는 것임을 명백하게 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 복수의 기준 전압을 각각 입력하기 위한 복수의 기준 전압 입력 단자;
    다계조 표시를 위한 N 비트의 디지탈 신호를 이용하여, 상기 복수의 기준 전압으로부터 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압을 선택하여 출력하는 기준 전압 선택 수단;
    각각의 제 1 전극이 서로 접속되어 있는, 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터;
    상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터의 서로 접속되어 있지 않은 제 2 전극을 접속 및 분리시키는 제 1 스위치;
    상기 제 1 커패시터의 제 2 전극에, 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압중 하나를 상기 디지탈 신호에 따라 선택하여 인가하는 선택 스위치;
    상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터의 제 1 전극에 대해 제 2 기준 전압을 접속 및 분리시키는 제 2 스위치;
    비반전 입력 단자가 상기 제 2 기준 전압에 접속되어 있고, 상기 디지탈 신호에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력 단자로부터 출력하는 차동 증폭 회로;
    상기 차동 증폭 회로의 반전 입력 단자에 하나의 전극이 접속되어 있는 귀환 커패시터;
    상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터 각각의 제 1 전극에 대해 상기 귀환 커패시터의 다른 전극을 접속 및 분리시키는 제 3 스위치;
    상기 차동 증폭 회로의 비반전 입력 단자에 대해 상기 귀환 커패시터의 다른 전극을 접속 및 분리시키는 제 4 스위치;
    상기 차동 증폭 회로의 출력 단자를 반전 입력 단자에 대해 접속 및 분리시키는 제 5 스위치; 및
    상기 제 2 커패시터의 제 2 전극을 상기 차동 증폭 회로의 출력 단자에 대해 접속 및 분리시키는 제 6 스위치를 포함하는 액정 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 기준 전압 입력 단자의 2개 이상의 단자들 사이에 1개 이상의 저항이 제공되어 복수의 기준 전압을 생성하는 액정 구동 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 증폭 회로의 출력 단자를, 구동될 액정 패널에 대해 접속 및 분리시키는 제 7 스위치를 더 포함하는 액정 구동 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 전압 선택 수단은 N비트 디지털 신호의 상위 M비트(N>M)에 의해 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압을 선택하며, 상기 선택 스위치는 N비트 디지털 신호의 나머지 (N-M)비트에 의해 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압중 하나를 선택하는 액정 구동 회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 스위치는 상기 제 1 스위치에 대하여 시계열로 동작하게 되는 액정 구동 회로.
  6. 전압 인가에 의해 전하를 축적하고, 각각 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터로서, 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각의 제 1 전극이 서로 접속되어 있는 제 1 및 제 2 커패시터;
    상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각의 제 2 전극을 접속 및 분리시키는 제 1 스위치;
    접속 또는 분리에 의해 상기 제 1 커패시터의 제 2 전극에 대해, 제 1 기준 전압의 인가 및 제 1 커패시터의 제 1 전극에 인가되는 제 2 기준 전압을 선택하는 선택 스위치;
    상기 제 2 커패시터의 전하량 및 제 2 기준 전압에 따라 다계조 표시를 위한 아날로그 신호를 출력하는 변환회로; 및
    다계조 표시를 위한 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 스위치 및 선택 스위치를 교대로 제어하는 스위치 제어 수단을 포함하는 액정 구동 회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 기준 전압 및 상기제 2 기준 전압의 설정을 변경하여 상기 제 1 기준 전압 및 상기제 2 기준 전압을 출력하는 기준 전압 선택 수단을 더 포함하는 액정 구동 회로.
  8. 각각 제 1 전극 및 제 2 전극을 가지며, 각각의 제 1 전극들이 서로 접속되어 있는 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터;
    입력 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 커패시터에 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압 사이의 차에 대응하는 전위차를 인가하거나, 또는 상기 제 1 커패시터의 전위차를 0으로 할 것인 가를 선택하는 선택 수단;
    상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터 각각의 제 2 전극을 접속하여 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 2 커패시터에 축적된 전하를 분배시키는 분배수단; 및
    상기 선택 수단 및 분배 수단을 교대로 복수회 동작시킴으로써 상기 제 2 커패시터의 전압에 따라 아날로그 신호가 출력되도록 제어하는 제어 수단을 포함하는 액정 구동 회로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 디지탈 신호에 따라 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압의 설정을 변경하여 상기 제 1 기준 전압 및 상기 제 2 기준 전압을 출력하는 기준 전압 선택 수단을 더 포함하는 액정 구동 회로.
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