KR20020032052A - 액정 표시 장치를 위한 저전력 컬럼 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 소모를 획기적으로 줄이는 동시에, 종래의 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용한 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈로 구동하여 전하 리사이클링 시간을 줄여 전체 타이밍을 개선한 컬럼 구동 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 제1 내지 제3 외부 커패시터를 구비하여 출력 구동부의 신호를 액정 표시 장치 내 다수의 컬럼 라인으로 구동하는 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈 방식으로 구동하는 컬럼 구동 방법에 있어서, 제1 내지 제3 레벨로 상기 제1 내지 제3 외부 커패시터 각각에 전하를 저장하되, 저장된 전하를 사용하지 않고 직접 상기 컬럼 라인을 구동한 후에 상기 다수의 컬럼 라인을 임의의 전압값으로 등화시킨 후 상기 저장된 전하를 리사이클링하여 상기 컬럼 라인을 구동한다.

Description

액정 표시 장치를 위한 저전력 컬럼 구동 방법{LOW-POWER COLUMN DRIVING METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, 이하 LCD라 함)에 관한 것으로, 특히 LCD의 컬럼을 구동하는 방법에 관한 것이다.

LCD 컬럼 구동기는 최근에 노트북 등의 여러 가지 이동 시스템(mobile system)에 널리 사용되어짐에 따라, 배터리(battery)의 사용 기간을 늘리기 위해 전력 소모를 어떻게 줄일 것인가에 개발업체의 관심이 집중되어 있다.

도 1은 종래의 컬럼 구동기에 대한 개략적인 블록 다이어그램도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 컬럼 구동기는 디지털 논리부(10), DAC(Digital-Analog Converter)(12), 출력 구동부(14) 및 전하 리사이클링부(charge recycling, 16)를 구비하여 LCD 패널(18)을 구동한다.

보다 구체적으로, 디지털 화상 정보가 R(Red)G(Green)B(Blue) 데이터로 입력되어 디지털 논리부(10)를 통해서 DAC(12)를 구동하게 되며, DAC(12)는 아날로그 전압을 출력 구동부(14)에 전달한다. 이때, 출력 구동부(14)는 커패시턴스가 큰 컬럼 라인들을 구동하게 된다.

한편, 이와 같이 구성되는 컬럼 구동기 중에서 가장 전력 소모가 큰 부분이 컬럼 라인을 구동하는 출력 구동부(14)인데, 여기서 소모되는 다이나믹 전력은 아래 수학식 1로 근사 가능하다.

여기서, V_dd는 전원전압, I_avg는 전원으로부터 흐르는 평균 전류, N은 구동하는 출력 단자의 수, C_load는 각 컬럼 라인의 커패시턴스를 각각 나타내고, F_row는 로우(row)의 주파수 또는 수평(horizontal) 주파수, V_swing은 각 컬럼 출력 노드의 평균적인 전압 스윙의 크기를 각각 나타낸다.

최근에는 주로 도 1에 도시된 것과 같은 전하 리사이클링부(16)를 구비하여 전하를 재활용함으로써 이러한 컬럼 구동기의 전력 소모를 줄이고 있는 데, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 이에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 2a는 1-레벨 3-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기의 회로도로서, 도면에 도시된 바와 같이 1개의 외부 커패시터(C_EXT), 다수의 컬럼 라인(O1 내지 On) 각각을 출력 구동부(14)와 분리(isolation)하는 분리 단계, 다수의 컬럼 라인(O1 내지 On) 각각을 임의의 전압값으로 등화(equalization)하는 전하 리사이클 단계 및 다수의 컬럼 라인(O1 내지 On) 각각을 출력 구동부(14)에 연결하는 구동 단계에 응답하여 다수의 컬럼 라인(O1 내지 On) 각각을 스위칭하는 다수의 스위치(sw1 내지 swn)로 이루어진다. 참고로, 각 단계별 컬럼 라인의 전압 파형을 도 2b에 개념적으로 도시하였다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 종래의 1-레벨 3-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기의 동작에 대해 살펴본다.

상기한 바와 같이 구성되는 컬럼 구동기는 외부 커패시터(C_EXT)를 1개 사용하며, 3단계(phase)로 동작하게 된다. 구체적으로 첫 번째 단계에서는 다수의 스위치(sw1 내지 swn)에 의해 모든 컬럼 라인(O1 내지 On)이 출력 구동부(14)로부터 분리된다(isolation). 그리고, 두 번째 단계에서는 다수의 스위치(sw1 내지 swn)에 의해 모든 컬럼 라인(O1 내지 On)이 외부 커패시터(C_EXT)에 연결되어 모든 출력단이 외부 커패시터(C_EXT)에 저장되고(ext), 이에 따라 모든 컬럼 라인(O1 내지 On)이 하나의 센터 전압(V_dd/2)으로 등화된다. 마지막으로, 세 번째 단계에서는 모든 컬럼 라인(O1 내지 On)이 출력 구동부(14)에 연결된다(drv). 이러한 일련의 컬럼 구동기 동작에 의해 평균 전압 스윙의 크기는 V_swing에서 V_dd/2로 줄어들게 되며, 그에 따라 전체적인 전력 소모를 리사이클링을 하지 않는 구조의 50%로 줄일 수 있다.

한편, 전력 소모를 줄이기 위한 종래의 또다른 기술로, 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기가 있다.

도 3a는 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기의 회로도이고, 도 3b는 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기는 1개의 외부 커패시터를 사용하는 도 2a에 도시된 컬럼 구동기와 다르게 3개의 외부 커패시터를 사용하여 전하 리사이클링 단계마다 외부 커패시터를 하나씩 사용하도록 구성되고, 도 3b에 도시된 바와 같은 동작 원리로 동작하게 된다.

구체적으로, 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기는 모든 컬럼 라인이 하나의 전압으로 등화되지 않는 대신, 양(positive) 전압은 양 전압끼리, 음(negative) 전압은 음 전압끼리 등화되어 각각 외부 커패시터에 저장된다. 이러한 방식의 컬럼 구동기는 3-레벨 5-페이즈 또는 5-레벨 7-페이즈 등으로 확장 가능하다.

참고로, 상기 도 3a의 컬럼 구동기의 신호 타이밍도를 도 3c에 도시하였다.

상술한 바와 같은 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용한 컬럼 구동기의 구동 방법은 1-레벨 3-페이즈 구조의 컬럼 구동기보다 전력 소모가 적은 대신에 매 주기마다 전하를 리사이클링하여 컬럼 구동 시 이용함으로써 리사이클링 시간이 길어져 전체 타이밍이 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 전력 소모를 획기적으로 줄이는 동시에, 종래의 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용한 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈로 구동하여 전하 리사이클링 시간을 줄여 전체 타이밍을 개선한 컬럼 구동 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 컬럼 구동기에 대한 개략적인 블록 다이어그램도.

도 2a는 1-레벨 3-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기의 회로도.

도 2b는 상기 도 2a의 각 단계별 컬럼 라인에 대한 전압 파형도.

도 3a는 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용하는 컬럼 구동기의 회로도.

도 3b는 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링 동작을 개념적으로 설명하기 위한 도면.

도 3c는 상기 도 3a의 컬럼 구동기의 신호 타이밍도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3-레벨 4-페이즈 방식의 컬럼 구동 방법을 설명하기 위한 개념도.

도 5a는 본 발명에 따른 3-레벨 4-페이즈 방식의 구동 방법을 적용하기 위한 컬럼 구동기의 회로도.

도 5b는 상기 도 5a의 컬럼 구동기의 신호 타이밍도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1 내지 제3 외부 커패시터를 구비하여 출력 구동부의 신호를 액정 표시 장치 내 다수의 컬럼 라인으로 구동하는 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈 방식으로 구동하는 컬럼 구동 방법에 있어서, 제1 내지 제3 레벨로 상기 제1 내지 제3 외부 커패시터 각각에 전하를 저장하되, 저장된 전하를 사용하지 않고 직접 상기 컬럼 라인을 구동한 후에 상기 다수의 컬럼 라인을 임의의 전압값으로 등화시킨 후 상기 저장된 전하를 리사이클링하여 상기 컬럼 라인을 구동한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3-레벨 4-페이즈 방식의 컬럼 구동 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 컬럼 구동 방법은 3-레벨로 3개의 외부 커패시터 각각에 전하를 저장한 후 저장된 전하를 사용하지 않고 직접 컬럼을 구동하고, 그 다음에 모든 컬럼 라인을 임의의 센터 전압으로 등화시킨 후 저장된 전하를 재활용하여 컬럼 라인을 구동한다. 이와 같이, 컬럼을 구동할 경우 리사이클링 시간을 줄여 4-페이즈로 구동이 가능해져 전체 타이밍을 개선할 수 있고, 이때의 전력 소모 감소 효율은 1-레벨 3-페이즈 방식과 3-레벨 5-페이즈 방식의 중간값 정도의 효율을 갖게 된다.

도 5a는 본 발명에 따른 3-레벨 4-페이즈 방식의 구동 방법을 적용하기 위한 컬럼 구동기의 회로도로서, 종래의 3-레벨 5-페이즈 방식의 컬럼 구동기 회로와 동일하되 2개의 외부 커패시터(Cext1, Cext2)가 항상 동일한 컬럼을 구동하므로 극성 반전 회로(도 3b의 20)가 필요없기 때문에 회로 구성이 보다 간단하다.

참고로, 도 5b에 상기 도 5a의 컬럼 구동기의 신호 타이밍도를 도시하였다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 종래의 3-레벨 5-페이즈 전하 리사이클링을 이용한 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈로 동작시킴으로써 타이밍을 3-레벨 5-페이즈보다 1페이즈만큼 줄이고, 동시에 전력 감소 효과의 측면에서 1-레벨 3-페이즈 구조와 3-레벨 5-페이즈 구조의 중간 정도인 전력 감소 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 제1 내지 제3 외부 커패시터를 구비하여 출력 구동부의 신호를 액정 표시 장치 내 다수의 컬럼 라인으로 구동하는 컬럼 구동기를 3-레벨 4-페이즈 방식으로 구동하는 컬럼 구동 방법에 있어서,

   제1 내지 제3 레벨로 상기 제1 내지 제3 외부 커패시터 각각에 전하를 저장하되, 저장된 전하를 사용하지 않고 직접 상기 컬럼 라인을 구동한 후에

   상기 다수의 컬럼 라인을 임의의 전압값으로 등화시킨 후 상기 저장된 전하를 리사이클링하여 상기 컬럼 라인을 구동하는 것을 특징으로 하는 컬럼 구동 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 외부 커패시터 중 어느 하나의 외부 커패시터는,

   항상 양 전압에서 동작하는 것을 특징으로 하는 컬럼 구동 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 외부 커패시터 중 어느 하나의 외부 커패시터는,

   항상 음 전압에서 동작하는 것을 특징으로 하는 컬럼 구동 방법.