KR20000012126A

KR20000012126A - 디스플레이 디바이스 구동 ｉｃ

Info

Publication number: KR20000012126A
Application number: KR1019990031518A
Authority: KR
Inventors: 아오끼다다시
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-31
Publication date: 2000-02-25
Also published as: US6909416B2; US20030052849A1; KR100347841B1; US6489940B1

Abstract

간단한 설계 및 생산이 가능하도록 하며 디스플레이 특성차를 제거할 수 있는 디스플레이 디바이스용 구동 IC(integrated circuit)가 제공된다. 구동 IC는 출력 단자들이 접속되어 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극의 로드에 따라 변화하는 구동 용량을 갖도록 복수의 구동 신호 출력 단자 어레인지를 구비하여 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극에 동일한 시상수를 갖는 구동 신호 파형을 공급한다. 구동 IC는 구동 신호 출력 단자에 대응하지만 개수가 보다 많은 다수의 인접 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하고, 각각의 구동 신호 출력 단자는 출력 단자가 접속되는 디스플레이 디바이스의 신호 전극의 로드에 따라 상이한 구동 용량을 갖도록 선정된 개수의 트랜지스터에 접속된다.

Description

디스플레이 디바이스 구동 ＩＣ{DISPLAY DEVICE DRIVER IC}

본 발명은 디스플레이 디바이스의 전극에 구동신호를 인가하기 위한 디스플레이 디바이스 구동 IC(디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 집적 회로)에 관한 것으로, 특히 구동 신호 출력 단자들을 구비하여 개선된 구동 성능을 갖는 액정 디바이스 구동 IC에 관한 것이다.

지금까지는 매트릭스 형태로 배열되는 전극을 구비한 액정 디바이스를 구동하기 위해, 전극에 구동신호를 공급하는 구동 IC가 동일한 구동 용량(drive capacitances)의 단자를 복수개 갖도록 설계되었다.

매트릭스 전극을 구성하는 신호 전극(주사 전극 또는 데이터 전극)을 따라 종래의 액정 소자의 경우 처럼 매트릭스 전극을 구비하는 액정 패널의 드라이브는 도 16에 도시한 바와 같은 사다리 회로에 의해 전기적으로 등가인 것으로 표현된다. 이제, 매트릭스 전극 또는 신호 전극의 단위 길이당 저항 및 용량을 각각 r 과 c로 나타내고, 매트릭스 전극을 따라 전체적인 저항 및 용량을 각각 R 과 C로 나타내면, 사다리 회로의 포인트 A에 인가된 전압 입력 Vo에 응답하여 포인트 B에 나타나는 전압 파형 V는 수학식 1의 편미분 공식의 해로 주어진다.

상기 수학식 1의 해는 다음과 같이 주어진다.

상기 수학식은 도 17에 도시한 바와 같이 시간(시상수 CR 눈금상)에 대한 상대 전압 V/V₀의 플롯(plot)을 제공한다.

이제, t > CR인 영역에서, 제2항 등은 충분히 작아 무시 가능하므로, 전압 응답이 입력의 90%(V/Vo = 0.9)에 도달하는 시간 t₀는 대략 다음의 수학식 3으로 주어진다.

상기 수학식 3은 다음과 같이 변환될 수 있다.

0.1 = (4/π)·exp(-π²t_o/4CR)

π/40 = exp(-π²t_o/4CR).

양측의 자연로그를 취함으로써,

ln(π/40) = -π²t_o/4CR

t_o= -(4/π²)ln(π/40)·CR 이 된다.

따라서, -(4/π²) = ca. -41 이고,

ln(π/40) = ca. -2.5,

상기 방정식은 t_o= ca. CR로 축소된다.

따라서, 가장 먼 지점의 전압 출력이 입력 전압의 90%까지 상승하는 즉, 0-90% 시상수의 시간 t₀는 배선 저항 (R)과 용량(C)의 곱으로 표현될 수 있다.

상기 계산은 구동 IC의 구동 용량이 극히 크지만 실제 구동 IC의 구동 용량이 제한되고, 따라서 시상수 즉,상승 시간이 용량에 좌우된다고 하는 가정에 기초한 것이다.

구동 IC는 동작 포인트에 따라 변화하는 온저항(on-resistance)을 가지고 있어 구동 용량은 비선형 특성을 나타낸다. 그러나, 구동 파형에 대한 시상수를 얻기 위해서는 구동용량은 일반적으로 일정한 온저항 Ron에 기초한 선형 특성인 것으로 근사된다.

따라서, 도 16에 도시된 등가 회로로 표현되는 패널이 온저항 Ron을 갖는 구동 IC에 의해 구동되는 경우 0-90% 시상수 t_0-90은 다음과 같이 계산된다.

t_0-90= C(R + Ron).

구동 IC 는 온저항 Ron을 갖도록 설계되므로 0-90% 시상수 t_0-90은 요구된 기준을 만족시킨다.

통상 도 18에 도시한 바와 같은 데이터 신호 전극 S 및 주사 신호 전극 C를 포함하는 매트릭스 전극을 갖는 패널 구동용 구동 IC(40)는 각각의 구동 신호 출력 단자에서 균일한 온저항 Ron을 갖도록 설계되어 왔다. 이것은 배선 저항을 갖는 데이터 신호 전극 S 또는 주사 신호 전극 C에 따른 용량의 조합에 의해 결정되는 로드가 각각의 데이터 신호 전극 및 각각의 주사 신호 전극에 대해 동일하기 때문이다.

또한, 데이터 신호 전극 S와 주사 신호 전극 C의 용량 및 배선 저항이 각각의 패널들의 화소 배치 및 크기에 따라 변하기 때문에 구동 IC는 색차 화소 배치(difference pixel arrangement)를 갖는 각각의 패널용으로 설계 및 생산되었다.

한편, 도 19에 도시된 바와 같이 영역 단계화 디스플레이(areal gradational display)를 실현하기 위해 상이한 폭의 전극을 포함하고 있는 액정 디바이스의 경우에는, 상이한 폭을 갖는 전극 S1 및 S2는 상호 상이한 용량과 배선 저항을 가져야 한다(또한 전극 C1 및 C2도 마찬가지임).

이제, 상이한 폭의 상기 전극들에 동일한 용량의 구동 IC(40)로부터 구동 신호가 공급되는 경우의 구동 전압 응답(drive voltage responses)을 고려해 본다. 예를 들어, 용량 CS 및 저항 RS를 갖는 보다 좁은 폭의 주사 전극 C1이 도 20에 도시된 바와 같은 온저항 Ron을 갖는 구동 IC(40)에 의해 구동되는 경우, IC(40)로부터 가장 멀리 위치한 지점에서의 응답은 도 23에 도시한 바와 같은 파형이 될 것이다.

도 21 및 도 23에 도시된 구동 파형의 0-90% 시상수 Ta_0-90및 Tb_0-90은 각각 다음과 같이 개략적으로 계산된다.

Ta_0-90= CS × (Ron + RS) = CS·Ron + CS·RS

Tb_0-90= 4CS × (Ron + RS/4) = 4CS·Ron + CS·RS

∴ Tb - Ta = 3CS·Ron

따라서, 폭이 보다 넓은 전극 C2는 폭이 보다 좁은 전극 C1의 구동 보다 3CS·Ron 만큼 긴 응답시간(상승시간 또는 하강시간)을 필요로 한다.

그 결과, 보다 넓은 전극 및 보다 좁은 전극을 통해 액정에 인가되는 에너지는 서로 상이할 수도 있어, 화상 디스플레이 특성에 있어서의 실질적인 차이로 나타나게 된다.

한편, 액정에 보다 적은 에너지가 인가되는 경우에는 화상 디스플레이 특성이 열화될 수 있기 때문에 상이한 폭의 구동 전극에 대한 구동 ICs의 온저항은 보다 넓은 전극의 전극을 구동하기에 적합하도록 설정된다. 그러나, 보다 넓은 전극에 적합한 온저항 Ron을 갖는 구동 ICs를 이용하는 경우에는 보다 좁은 전극의 구동에는 다음과 같은 어려움이 있을 수 있다. 즉, 보다 좁은 전극을 통해 큰 전류가 흐르면 전원 전위 또는 액정 디바이스의 접지 전위의 변동과, 방사 잡음의 발생, 열생성 및 전류 소비의 증가로 나타난다.

또한, 구동 IC의 설계 및 제조시 출력 트랜지스터를 위한 부가 영역이 필요하므로 칩에서 보다 큰 영역을 점유하는 경향이 있고, 따라서 큰 반도체 칩일수록 비용 발생을 증가시킨다.

화상 디스플레이 특성의 저하, 전원 전위 또는 접지 전위의 변동, 방사 잡음의 발생, 열생성 및 전류 소비와 같은 어려움을 제거하기 위해, 구동 IC의 구동 용량이 최적화되어야 하므로 구동 IC의 개발은 각각의 패널 사이즈에 적합하게 실행되었다.

그 결과, 특별한 구동 IC가 전용으로 설계 및 개발될 것을 요구하고 있는 디스플레이 패널의 다양성에 부합하기 위해 다양한 구동 IC의 설계와 개발이 요구되어, 개발에 기간 및 비용 증가를 발생시켰다.

이상 설명한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명은 간단한 설계 및 개발이 가능하면서도 디스플레이 특성이 변동하는 것을 방지할 수 있는 디스플레이 장치 구동 IC를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적절히 적용 가능한 디스플레이 디바이스의 한 예로서 액정 디스플레이부를 포함하고 있는 액정 장치의 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 액정 디스플레이부와 이 표시부를 구동하기 위한 주변 구동 IC를 구성하는 전극 배치를 나타내는 개략적인 평면도.

도 3 및 도 4는 연관된 구동 신호 출력 단자를 가지며 액정 디스플레이부 내 매트릭스 전극 내의 각각의 보다 좁은 주사 전극과 보다 넓은 주사 전극의 구동을 위한 등가 회로도.

도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4에 각각 도시된 등가 회로에 따른 가장 먼 패널 단에서의 전압 응답 특성 신호 파형을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 구동 IC에 포함되어 있는 트랜지스터의 예로서 MOS 트랜지스터의 일반적인 플레너 패턴을 나타내는 도면.

도 8은 MOS 트랜지스터를 포함하고 있는 구동 IC의 기본적인 구조를 나타내는 평면도.

도 9-12는 각각 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 구동 IC의 플레너 패턴을 나타내는 도면.

도 13은 제2 실시예(도 10)에 따른 구동 IC에 대한 등가 회로도.

도 14 및 도 15는 상이한 접속에 따라 상이한 구동 용량의 트랜지스터를 포함하는 구동 IC(제5 및 제6 실시예)의 등가 회로도.

도 16은 신호 전극을 따라 액정 디바이스의 통상적인 구동에 대한 등가 회로도.

도 17은 도 16에 도시된 등가 회로의 가장 먼 전극 단(포인트 B에서)에서의 구동 전압 응답 특성을 나타내는 그래프.

도 18은 액정 디바이스의 종래의 전극 매트릭스를 나타내는 평면도.

도 19는 상이한 폭의 신호 전극들을 포함하는 종래의 전극 매트릭스를 나타내는 평면도.

도 20 및 도 22는 도 19에 도시된 전극 매트릭스에 있어서, 보다 좁은 주사 전극과 보다 넓은 주사 전극에 따른 액정 디바이스의 구동에 대한 등가 회로도.

도 21 및 도 23은 도 20 및 도 22에 각각 도시되어 있는 회로에 의해 얻어지는 구동 전압 응답 특성을 나타내는 도면.

도 24 및 도 25는 12인치 SVGA 패널과 15인치 XGA 패널에 대한 각각의 전극 매트릭스를 나타내는 평면도.

도 26 및 도 28은 데이터 전극을 따라 각각 도 24 및 도 25에 도시되어 있는 패널의 구동에 대한 등가 회로도.

도 27 및 도 29는 각각 도 26 및 도 28에 도시되어 있는 회로에 의해 얻어지는 구동 전압 응답 특성을 나타내는 도면.

도 30은 액정 디바이스의 개략적 부분도로서 액정 디바이스에 채택되는 적층 구조를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 그래픽 콘트롤러

2 : 구동 제어 회로

3 : 주사 신호 제어 회로

4 : 데이터 신호 제어 회로

5 : 주사 전극 구동 회로

6 : 액정 디스플레이부

7 : 데이터 전극 구동 회로

101 : 주사 전극

102 : 데이터 전극

201 : 액정

202 : 기판

208 : 편광판

본원 제1 발명에 따르면, 디스플레이 디바이스의 복수의 신호 전극에 구동 신호를 공급하여 상기 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 구동 IC(집적 회로)가 제공되며, 이 구동 IC는 출력 단자들이 접속되어 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극의 리드(leads)에 따라 변화하는 구동 용량을 갖는 복수의 구동 신호 출력 단자를 구비하여 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극에 동일한 시상수를 갖는 구동 신호 파형을 공급한다.

본원 제2 발명에 따르면, 디스플레이 디바이스의 복수의 신호 전극에 구동 신호를 공급하여 상기 디바이스를 구동하기 위한 구동 IC(집적 회로)가 제공되며, 이 구동 IC는 출력 단자들이 접속되어 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극의 로드(loads)에 따라 변화하는 가변 구동 용량(variable drive capacities)을 갖도록 복수의 구동 신호 출력 단자 어레인지(arrange)를 구비하여 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극에 동일한 시상수를 갖는 구동 신호 파형을 공급한다.

구동 IC는 구동 신호 출력 단자에 대응하지만 보다 많은 개수의 다수의 인접 트랜지스터를 포함하도록 설계되고, 각각의 구동 신호 출력 단자들은 선정된 개수의 트랜지스터에 접속되어 이 출력 단자들이 접속되는 디스플레이 디바이스의 신호 전극의 로드에 따라 좌우되는 상이한 구동 용량을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 취해진 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명에 따라 명확해질 것이다.

실시예

먼저, 본 발명에 따른 구동 IC에 의한 구동에 적합한 디스플레이의 예로서 액정 디바이스의 구조를 설명한다.

도 30은 이러한 액정 디바이스의 단면도이다. 도 30을 참조하면, 액정 디바이스는 액정층(1)을 포함하고 있으며, 이 층은 네마틱 또는 키럴 스멕틱 액정 조성(chiral smectic liquid crystal composition), 보다 구체적으로는 클라크 및 라거월의 모델에 따른 표면 안정화 쌍안정성(surface-established bistability)을 나타내도록 최대 5μm의 두께로 배치되는 키럴 스멕틱 액정 조성이 바람직하다. 대향 전극들(203)과 정렬막(204)을 갖는 한쌍의 기판(202) 사이에 액정층(201)이 배치되며, 상기 대향 전극중 적어도 하나는 복수개 제공되어 전극 매트릭스를 형성한다. 기판(202)은 유리 또는 플래스틱 시트 등의 투명 재료로 형성된다. 예를 들어, 폴리이미드, 커플링 에이전트 또는 실리콘 산화물 등으로 형성되는 정렬막(204)은 의도된 구동 모드에 적합한 정렬 상태로 액정(201)을 정렬하도록 배치될 수도 있다. 한쌍의 기판(202)간의 공간(spacing)은 이들 기판 사이에 배치되어 액정층 두께를 결정할 수도 있는 스페이스 비드(205)에 의해 결정되고, 이에 따라 한쌍의 편광판(208) 사이에 샌드위치되는 액정셀의 구조를 제공함으로써 액정 디바이스가 광원(209)에 의해 조명하게 된다.

상기한 정렬막(204) 외에 한쌍의 기판 상의 전극들 사이에 쇼트 회로를 방지하기 위한 절연측과 또다른 유기 또는 무기층을 배치할 수도 있다. 스페이서(205)는 실리카 비드(silica beads)로 이루어질 수도 있다. 액정 디바이스는 신호원(도시하지는 않았지만 도 1을 참조하여 설명됨)으로부터 공급되는 스위칭 신호에 따라 구동될 수 있다. 매트릭스를 형성하도록 투명 전극(203)이 배치되어 패턴 디스플레이 또는 패턴 노출(pattern exposure)이 가능하도록 함으로써 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션 등의 디스플레이 또는 프린터 등의 광밸브(light valve)를 제공할 수 있다.

도 30을 참조하여 설명된 바와 같은 액정 디바이스는 도 1의 블록도로 표시되는 것과 같은 액정 디스플레이 장치 내에 액정 디스플레이 패널 즉 액정 디스플레이부(6)로 포함될 수도 있다. 도 1을 참조하면 액정 장치는 데이터가 발행되어 구동 제어 회로(2)를 통해 주사 신호 제어 회로(3) 및 데이터 신호 제어 회로(4)에 공급된 후 주사선 어드레스 데이터 및 디스플레이 데이터로 변환되도록 하는 그래픽 콘트롤러(1)를 포함하고 있다. 이러한 데이터는 주사 전극 구동 회로(5) 및 데이터 전극 구동 회로(7)와 같은 구동 회로에 공급된다.

이러한 주사선 어드레스 데이터를 수신하는 대로, 주사선 구동 회로(5)는 주사선 어드레스 데이터에 기초하여 주사선 선택 신호와 주사선 비선택 신호를 발생시킨다. 발생된 이들 신호들은 액정 디바이스로 이루어지는 디스플레이 유닛(6)의 데이터 전극(보다 넓은 전극(9a) 및 보다 좁은 전극(9b)을 포함함)과 함께 전극 매트릭스를 구성하는 주사 전극(8)(보다 넓은 전극(8a) 및 보다 좁은 전극(8b)을 포함함)에 공급된다. 한편, 디스플레이 데이터의 수신시, 데이터 전극 구동 회로(7)는 그 디스플레이된 데이터에 기초하여 데이터 전극(9)(9a 및 9b)에 공급되는 데이터 신호들을 발생시킨다.

주사 전극(8)과 데이터 전극(9)에 각각 인가되는 주사선 선택 신호 및 데이터 신호에 따라 액정 디스플레이부(6)가 구동되어 화상을 디스플레이한다.

본 실시예에서, 주사 전극(8)은 실질적으로 동일한 두께이지만 도 2에 도시된 바와 같이 4:1의 폭비(width ratio)(즉, 영역비)를 갖는 보다 넓은 주사 전극(8a)과 보다 좁은 주사 전극(8b)을 포함하고 있다. 또한, 데이터 전극(9)은 실질적으로 동일한 두께이지만 도 2에 도시된 바와 같이 2:1의 폭비(즉, 영역비)를 갖는 보다 넓은 데이터 전극(9a)과 보다 좁은 데이터 전극(9b)을 포함하고 있다.

주사 전극 구동 회로(5)에는 복수의 구동 신호 출력 단자 트랜지스터(10a)를 구비하는 구동 IC(10)가 제공된다. 보다 좁은 주사 전극(8b)은 그 연장선 (extension)을 따라 단위 길이당(per unit length) 저항 RS 와 용량 CS를 갖는 것으로 하고, 전극(8b)을 구동하기 위한 출력 단자 트랜지스터(10a)는 온저항 Ron으로 표시되는 바와 같은 구동 용량을 갖도록 설정된다. 한편, 보다 넓은 주사 전극(8a)이 그 연장선을 따라 단위 길이당 저항 RS/4와 용량 4CS를 갖는 것으로 하고, 전극(8b)을 구동하기 위한 출력 단자 트랜지스터(10a)가 온저항 Ron/4로 표시되는 것과 같은 구동 용량을 갖도록 설정된다. 그러면, 상기 2유형의 트랜지스터-전극의 조합은 각각 도 3 및 도 4의 등가 회로로 나타내어진다.

본 실시예에서 도 3에 도시된 바와 같이, 보다 좁은 전극(8b)(보다 구체적으로는 전극(8b)에 따른 액정 디바이스)은 주사 전극 구동 회로(5) 내의 하나의 트랜지스터(10a)에 의해 구동되지만, 보다 넓은 전극(8b)은 주사 전극 구동 회로(5)와 병렬로 배치되는 트랜지스터(10a)에 의해 구동된다. 그 결과, 주사 신호 구동 IC(10)로부터 가장 멀리있는 각각의 전극(8b, 8a)단에서의 전압 응답(전압 파형 라운딩 정도(degree of voltage waveform rounding)는 도 5 및 도 6에 각각 나타내고 있는 바와 같이 서로 동일하게 된다.

이러한 방식으로 상호 상이한 저항 및 용량(로드)을 갖는 구동 주사 전극(8a , 8b)의 경우, 각각의 구동 신호 출력 단자의 구동 용량이 각각의 전극(8a,8b)의 저항 및 용량에 따라 변화하면, 보다 구체적으로는, 복수의 트랜지스터(10a)가 트랜지스터의 전체 구동 용량(온 저항)을 Ron/4로 변경시킴으로써 보다 넓은 전극(8a)에 인접하게 병렬로 접속된다면, 상이한 저항 및 용량을 갖는 전극에 접속되는 액정 또는 액정 화소들에 동일한 레벨의 에너지를 인가하는 것이 가능해져 화소(pixel)들간의 화상 표시 특성에 있어서의 차이를 방지할 수 있다.

또한, 전원 전위 또는 접지 전위의 변동, 방사 잡음의 발생, 열 방사, 액정 디스플레이부에서의 전류 소비의 증가를 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 최적의 출력 트랜지스터 사이즈를 갖는 저렴한 구동 IC를 제공할 수 있게 된다.

다음에, MOS 트랜지스터를 포함하고 있는 구동 IC를 참조하여 구동 신호 출력 단자의 구동 용량을 변경시키는 방법을 설명한다.

도 7은 드레인 확산층(11), 소스 확산층(12) 및 게이트 폴리실리콘(13)을 포함하고 있는 MOS 트랜지스터의 일반적인 물리적 형태를 예시하고 있는 평면도이다.

드레인 출력은 드레인 전극 및 드레인 확산층(11) 간의 콘택트(16)를 통해 드레인 알루미늄 배선(14)에 출력된다. 또한, 소스 전극과 소스 확산층(12)간의 콘택트(17)를 통해 소스 알루미늄 배선(15)으로부터 소스 전위가 공급되고, 게이트 폴리실리콘(13) 및 알루미늄(도시생략)간의 콘택트(18)를 통해 게이트 신호가 공급된다.

이러한 MOS 트랜지스터의 온저항 Ron은 게이트폭 W 및 게이트 길이 L 간의 비율 W/L로 결정되며, 게이트 길이 L은 요구된 내압(required withstand voltage) 및 IC의 제조 공정에 의해 결정된다. 따라서, MOS 트랜지스터의 구동 용량의 변화는 요구된 구동 용량에 따라 게이트 폭 W를 변경함으로써 실행된다.

따라서, 구동 IC의 구동 신호 출력 단자의 구동 용량의 변화는 변화하는 로드에 따라 게이트 폭 W를 증가 또는 감소시킴으로써 수행될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 상술한 트랜지스터 층(11,12)을 형성하기 위한 포토마스트는 선정된 개수의 트랜지스터를 접속하기 위한 접속 배선을 형성하기 위해 변경된다.

도 8은 일부 층에 대한 포토마스크를 변경시킴으로써 구동 용량이 변경되는 구동 IC의 구동 신호 출력 단자 트랜지스터에 대한 기본적인 물리적 형상을 예시하고 있다.

각각의 구동 신호 출력 단자는 액정 구동 전원들 간에서 스위칭하기 위한 각각의 액정 구동 전원들에 접속되는 복수의 트랜지스터로 이루어지지만, 이들은 동일한 구성(organization)을 갖기 때문에 상기 복수의 트랜지스터를 대표하여 하나의 트랜지스터만으로 나타내고 있다.

도 8을 참조하면, 참조번호 19는 IC칩으로부터 트랜지스터의 드레인 출력을 취하기 위한 범프 또는 본딩 패드를 나타내고 있다. IC는 드레인 알루미늄 배선(14)을 통해 드레인 전극들이 출력 패드에 접속되는 제1 트랜지스터(20) 및 제3 트랜지스터(22)를 포함하고 있다. 또한, 제2 및 제4 트랜지스터(22,24)는 출력 패드(19)에 접속되지 않는 드레인 전극들을 포함하고 있다. 트랜지스터(20, 21, 22, 23)은 각각 구동 용량 Ron을 갖는다.

제1 실시예로서, 도 8에 도시된 기본적인 구조를 토대로, 제2 및 제4 트랜지스터(21,23)의 드레인 알루미늄 배선(14)을 출력 패드(19)에 연결하기 위한 드레인 접속 스위칭 알루미늄 배선(24)과, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 및 제3 트랜지스터(20,22)의 게이트 전극(14)을 제2 및 제4 트랜지스터(21,23)의 게이트 전극에 연결하기 위한 게이트 접속 스위칭 알루미늄 배선(25)은 드레인 알루미늄 산화물(14)을 형성하기 위한 포토마스크 패턴(도시생략)을 변경함으로써 추가로 형성된다.

드레인 접속 스위칭 알루미늄 배선(24)과 게이트 접속 스위칭 알루미늄 배선(25)을 추가로 형성함으로써, 각각이 균일한 구동 용량 Ron/2을 갖는 구동 신호 출력 단자들이 있는 구동 IC를 실현하는 것이 가능해진다. 따라서, 구동 IC를 위한 알루미늄층을 형성하기 위한 포토마스트 패턴만을 변경함으로써 균일한 구동 용량 Ron/2를 갖는 구동 신호 출력 단자가 있는 구동 IC를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 도 8에 도시된 기본적인 구조에서 다시 시작하는 제2 실시예에서는, 제2 및 제4 트랜지스터(21,23)의 드레인 알루미늄 배선들을 하나의 출력 패드(19)에 접속하기 위한 드레인 접속 스위칭 알루미늄 배선(24)과, 도 10에 도시된 바와 같이 제3 트랜지스터(22)의 게이트 전극을 제2 및 제4 트랜지스터(21,23)의 게이트 전극에 연결하기 위한 게이트 접속 스위칭 알루미늄 배선(25)은 드레인 알루미늄 배선(14)을 형성하기 위한 포토마스크 패턴(도시생략)을 변경함으로써 추가로 형성된다. 그 결과, Ron 및 Ron/3의 구동용량을 번갈아 갖게 되는 복수의 구동 신호 출력 단자를 갖는 구동 IC를 실현하는 것이 가능해진다.

도 8에 도시된 기본적인 구조에서 다시 시작하는 제3 실시예에서는, 구동 용량 Ron을 균일하게 갖는 모든 구동신호 출력 단자를 구비한 구동 IC를 실현하도록 드레인 알루미늄 배선(14)을 형성하기 위한 포토마스크 패턴(도시생략)을 변경시킴으로써 도 11에 도시된 바와 같은 게이트 접속 스위칭 알루미늄 배선(25)이 추가로 형성된다.

도 8에 도시된 기본적인 구조에서 시작하는 제4 실시예에서는, 드레인 알루미늄 배선(14)을 형성하기 위한 포토마스크 패턴을 변경시킴으로써 드레인 접속 스위칭 알루미늄 배선(24)과 게이트 접속 스위칭 알루미늄 배선(25)이 추가로 형성되고, 도 12에 도시된 바와 같이 출력 패드 애퍼쳐(output pad apertures)를 제공하는 패시베이션막을 형성하기 위한 포토마스크 패턴을 변경함으로써 출력 패드(19)의 개수가 절반으로 줄어든다. 따라서, 각각이 구동용 Ron/4를 갖는 출력 단자의 개수가 절반인 구동 IC를 실현할 수 있다.

도 13은 도 10에 도시된 구동 IC에 대한 등가회로도이다. 도 13에서 "3:1"은 구동 용량비(온-저항의 역비)를 나타낸다.

각각이 구동 용량 Ron을 갖는 4개의 트랜지스터가 상술한 실시예에서처럼 조화롭게 사용되는 경우에는 출력 단자들이 3개의 구동 용량비 1:1, 1:2, 1:3을 갖도록 할 수 있다.

한편, 도 14와 도 15는 Ron 및 1.5Ron의 구동 용량을 갖는 6 트랜지스터의 조합에 의해 2:1 및 4:1의 상이한 구동 용량비를 제공하는 등가회로를 나타내고 있다.

이상의 설명은 주사 전극 구동 회로(5)에 포함되는 구동 IC(10)의 출력 단자 구동 용량을 수정하기 위한 실시예로서 행해졌지만, 데이터 전극 구동 회로(7) 내의 구동 IC(10A)의 출력 단자 구동 용량을 수정하기 위한 유사한 실시예가 주어진다(도 2에 도시됨).

상기 실시예에서는, 알루미늄층 및 패시베이션층에 대한 포토마스크 패턴 변화가 이용되어 구동 신호 출력 단자의 구동 용량이 변화한다. 본 발명에 있어서, 게이트 폴리실리콘, 드레인 확산층(11), 소스 확산층(12)을 변화시킴으로써 유사한 효과를 달성하는 것도 가능하다.

추가 실시예로서, 도 24와 도 25는 12-인치 SVGA 급 디스플레이(600×800 화소)와 15-인치 XGA 급 디스플레이(768×1024 화소)에 대한 전극 구조를 나타내는 개략적인 평면도로서, 이들 각각은 주사 전극(101)과 데이터 전극(102)의 매트릭스를 포함하고 있다.

각각의 디스플레이는 다음과 같은 치수를 갖는다.

	12 인치 SVGA (도 24)	15인치 XGA (도 25)
수직 방향 패널 사이즈	180mm	230mm
횡방향 패널 사이즈	234mm	300mm
데이터 전극 저항	150ohm	192ohm
주사 전극 저항	200ohm	200ohm
주사 전극 폭	100μm	128μm
셀 갭(Cell gap)	5μm	5μm
유전율	8.855×10^-12	8.855×10^-12
유전상수	4	4

이어서, 12-인치 SVGA 패널(C₁₂)에 대한 각각의 데이터 전극의 용량은 다음과 같이 계산된다.

C₁₂= (8.855 × 10^-12) × 4 × (180 × 10^-3) × 234 × 10^-3/800/500 × 10^-6

= 370 × 10^-12F

마찬가지로,15-인치 XGA 패널에 대한 각각의 데이터 전극의 용량은 다음과 같이 계산된다.

C₁₅= (8.855 × 10^-12)×4×(230 × 10^-3)×(300 × 10^-3)/1024/5 × 10⁶

= 1.28 × 370 × 10^-12F

따라서, 100ohm의 온저항을 갖는 구동 IC에 의한 12-인치 SVGA 패널 내의 각각의 데이터 전극의 구동은 도 26에 도시된 등가 회로로 표현될 수 있다.

시간 t = 0.1μsec로부터 1볼트의 계단 입력(V₀= 1볼트)이 인가되는 등가 회로에 대한 과도 해석을 SPIC 시뮬레이터로 수행하여 도 27에 도시된 패널 단자에서의 출력 응답 (V/V₀)을 얻었다. 도 27은 0-90%의 상승시간이 ca. 0.9μsec를 요구하고 있음을 나타낸다.

한편, 750ohm의 온저항과 그 출력 응답 (V/V₀) 특성을 갖는 구동 IC에 의해 15-인치 XGA 패널 내의 각각의 데이터 전극의 구동을 도 28과 도 29에 각각 나타낸다.

전극의 크기는 길이에 대해 1.28배만큼 승산되므로 저항은 12-인치 SVGA 패널의 저항에 비해 1.28배가 되고 용량 역시 1.28배가 된다. 응답 곡선(도 29)은 0-90% 응답이 ca. 0.9μsec를 요구하고 있음을 나타낸다.

상기 실시예에서, 데이터 전극(102)에 대한 구동 IC 용량의 변화를 설명하였지만, 주사 전극(101)에 대한 구동 IC 용량의 변화도 행해질 수 있다.

통상, 동일한 배선 재료 및 셀갭으로 형성되지만 상이한 패널 사이즈를 갖는 2개의 매트릭스 패널이 패널의 로드에 따라 설계 및 개발된 구동 IC에 의해 구동된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 구동 용량을 변경함으로써 12-인치 SVGA 패널 및 15-인치 XGA 패널에 적합한 구동 IC를 제공하는 것이 가능해진다. 패널 사이즈의 증가에 대응하는 패널 로드의 변화에 따른 구동 IC의 구동 용량 변화는 포토마스크 패턴만을 변경시킴으로써 수행될 수 있으므로 새로운 구동 IC 설계는 불필요하며, 개발기간도 단축할 수 있어 생산 비용의 절감을 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는 도 30에 도시된 바와 같은 액정 디바이스로 제한되는 것은 아니지만, JP-A 5-41166에 설명되어 있는 것과 같은 전자 방출 소자와 플라즈마 어드레스 디스플레이(PDP)에 적용될 수도 있다. 전자 방출 소자의 실례들은 JP-A 64-31332에 설명되어 있는 표면 도전형 전자 방출 소자와 미국특허 제 4,904,895호에 설명되어 있는 FE-형 소자를 포함하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 구동 신호 출력 단자에 접속되는 전극의 로드에 따라 구동 신호 출력 단자(구동 IC 등)의 구동 용량을 변화시킴으로써 상이한 로드를 갖는 전극들을 따라 배치되는 액정에 인가되는 에너지가 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 디스플레이 디바이스의 전원 전위와 접지 전위의 변화와, 방사 잡음, 열생성, 전류 소비의 증가를 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 포토마스크 패턴의 변화에 의해 구동 신호 출력 단자의 구동 용량의 변화가 행해질 수 있으므로 구동 IC의 설계 및 생산을 간단하면서도 저렴한 비용으로 행할 수 있게 된다.

Claims

디스플레이 디바이스의 복수의 신호 전극에 구동 신호를 공급하여 상기 디바이스를 구동하기 위한 구동 IC(집적 회로)에 있어서,

상기 구동 IC는 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극의 로드(loads)에 따라 변화하는 구동 용량을 갖는 복수의 구동 신호 출력 단자를 구비하고, 상기 출력 단자들은 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극에 동일한 시상수를 갖는 구동 신호 파형을 공급하도록 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
디스플레이 디바이스의 복수의 신호 전극에 구동 신호를 공급하여 상기 디바이스를 구동하기 위한 구동 IC(집적 회로)에 있어서,

상기 구동 IC는 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극의 로드에 따라 변화하는 가변 구동 용량(variable drive capacities)을 갖도록 배치된 복수의 구동 신호 출력 단자를 구비하고, 상기 출력 단자들은 상기 디스플레이 디바이스의 각각의 신호 전극에 동일한 시상수를 갖는 구동 신호 파형을 공급하도록 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제2항에 있어서, 상기 구동 신호 출력 단자에 대응하지만 개수가 보다 많은 다수개의 인접 트랜지스터를 구비하고, 상기 각각의 구동 신호 출력 단자들은 출력 단자가 접속되는 디스플레이 디바이스의 신호 전극의 로드에 따라 상이한 구동 용량을 갖도록 선정된 개수의 트랜지스터에 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제3항에 있어서, 상기 복수의 트랜지스터들은 복수의 층으로 각각 형성되며, 적어도 한층의 트랜지스터를 접속하기 위한 접속 배선을 제공함으로써 선정된 개수의 트랜지스터가 각각의 구동 신호 출력 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제4항에 있어서, 상기 접속 배선은 상기 적어도 하나의 층과 연관된 배선의 형성을 위한 패턴 변화에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제3항에 있어서, 상기 구동 신호 출력 단자의 일부는 증가된 구동 용량이 제공되도록 2개 이상의 트랜지스터에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제3항에 있어서, 모든 구동 신호 출력 단자는 증가된 구동 용량이 제공되도록 2개 이상의 트랜지스터에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제3항에 있어서, 상기 구동 신호 출력 단자의 개수를 효과적으로 감소시킨 것을 특징으로 하는 구동 IC.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 각각의 신호 전극의 로드(load)는 신호 전극을 따라 형성된 신호 전극의 저항 및 액정 화소의 용량을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 IC.