KR20060116586A - 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로가 제공된다. 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로는 전원 전압과 접지 전압 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결되어 다수의 감마 전압을 생성하는 저항열, 다수의 저항과 직렬로 연결되고 제어 신호에 응답하여 전원 전압과 접지 전압 사이의 전류 흐름을 조절하는 스위칭부를 포함한다.
액정 표시 장치, 감마 전압 발생 회로, 소비 전력 감소

Description

액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로{Generating circuit of gamma voltage for liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단위 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : TFT 기판 12 : 화소 전극
20 : 컬러 필터 기판 22 : 컬러 필터
24 : 공통 전극 100 : 액정 패널
200 : 구동 전압 발생 회로 300 : 게이트 구동 IC
400 : 감마 전압 발생 회로 500 : 데이터 구동 IC
600 : 타이밍 컨트롤러
본 발명은 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소비 전력이 감소된 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 제공하는 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 외부에서 인가되는 전압에 의해 배열 방향이 변화되는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 가진 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 액정층에 전압을 인가하고, 이 전압의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 문자, 숫자, 임의의 아이콘 등의 화상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 색의 밝고 어두움, 즉 계조를 표시하기 위해서 박막 트랜지스터(thin film transistor; 이하 'TFT'라 함)의 소스 전극에 인가되는 전압을 조절하게 된다. 예를 들어, 컬러 TFT 액정 표시 장치에 있어서, 계조는 그래픽 제어기로 제공되는 레드, 그린, 블루 데이터의 비트(bit) 수에 의해 결정된다. 예를 들어, 레드 데이터가 6비트로 제공되면, 64(=26)계조의 레드를 표현할 수 있다. 이렇게 64계조를 표현하기 위해서는 64개의 계조 전압이 필요하다.
이와 같은 64개의 계조(gray) 전압을 만들기 위해, 감마(gamma) 전압 발생 회로에서 8개의 감마 전압을 생성하고, 데이터 구동 IC는 감마 전압 발생 회로에서 생성된 8개의 감마 전압을 이용하여 64개의 계조 전압을 생성하고, 생성된 계조 전 압을 선택하여 데이터 신호로서 액정 패널의 단위 화소에 인가하게 된다.
여기서, 감마 전압을 발생시키는 방법으로는 저항열 방식, 전압 증폭 방식 등이 있다. 특히, 저항열 방식은 전원 전압(AVDD)과 접지 전압(VSS) 사이에 다수의 저항들을 직렬로 연결하고, 각 저항들의 사이의 노드 전압을 감마 전압으로 사용하는 방식이다.
그런데, 이러한 저항열 방식은 데이터 구동 IC(intergrated circuit)가 액정 패널에 계조 전압을 전달하는 시간을 불연속적임에도 불구하고, 감마 전압 발생 회로는 계속해서 동작하여 불필요한 소비 전력이 증가된다. 또한, 타이밍 미스(timing miss)가 발생된 경우, 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 블랭크(blank) 구간에도 액정 패널로 계조 전압이 전달될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 소비 전력이 감소된 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로는 전원 전압과 접지 전압 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결되어 다수의 감마 전압을 생성하는 저항열, 다수의 저항과 직렬로 연결되고 제어 신호에 응답하여 전원 전압과 접지 전압 사이의 전류 흐름을 조절하는 스위칭부를 포함한다.
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. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단위 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(100), 구동 전압 발생 회로(200), 게이트 구동 IC(300), 감마 전압 발생 회로(400), 데이터 구동 IC(500), 타이밍 컨트롤러(600)를 포함한다.
액정 패널(100)는 등가 회로로 볼 때 다수의 표시 신호선(G1 - Gn, D1 -Dm)과 이에 연결되어 있으며, 메트릭스(matrix) 형태로 배열된 다수의 단위 화소(pixel)를 포함한다.
여기서, 표시 신호선(G1 - Gn, D1 - Dm)은 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트선(G1 - Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1 - Dm)을 포함한다. 게이트선(G1 - Gn)은 행방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1 - Dm)은 열방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 단위 화소는 표시 신호선(G1 - Gn, D1 - Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 커패시터(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 커패시터(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 TFT 기판(10)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1 - Gn) 및 데이터선(D1 - Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 커패시터(CLC) 및 유지 커패시터(CST)에 연결되어 있다.
액정 커패시터(CLC)는 TFT 기판(10)의 화소 전극(12)과 컬러 필터 기판(20)의 공통 전극(24)을 두 단자로 하며 두 전극(12, 24) 사이의 액정층(30)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(12)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(24)은 컬러 필터 기판(20)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(24)이 TFT 기판(10)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(12, 24)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.
유지 커패시터(CST)는 TFT 기판(10)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(12)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 등 의 정해진 전압이 인가된다(독립 배선 방식). 그러나, 유지 커패시터(CST)는 화소 전극(12)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다(전단 게이트 방식).
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 단위 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(12)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터(22)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 컬러 필터(22)는 컬러 필터 기판(20)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 TFT 기판(10)의 화소 전극(12) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 패널(100)의 TFT 기판 및 컬러 필터 기판(10, 20) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착된다.
구동 전압 발생 회로(200)는 다수의 구동 전압을 생성한다. 예를 들어, 구동 전압 발생 회로(200)는 게이트 온 전압(Von), 게이트 오프 전압(Voff) 및 공통 전압(Vcom)을 생성한다.
게이트 구동 IC(300)는 액정 패널(100)의 게이트선(G1 - Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1 - Gn)에 인가한다.
감마 전압 발생 회로(400)는 단위 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 감마 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 두 벌 중 한 벌은 정극성 전압이고, 다른 한 벌은 부극성 전압이 된다. 정극성 전압과 부극성 전압은 각각 반전 구동시 교대하 여 액정 패널에 제공된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서 감마 전압 발생 회로(400)는 소정의 제어 신호에 응답하여 감마 전압을 생성할 수 있다.
데이터 구동 IC(500)는 액정 패널(100)의 데이터선(D1 - Dm)에 연결되어 있으며, 감마 전압 발생 회로(400)로부터 제공된 다수의 감마 전압에 기초하여 다수의 계조 전압을 생성하고, 생성된 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 단위 화소에 인가하며 통상 다수의 집적 회로로 이루어진다.
타이밍 컨트롤러(600)는 게이트 구동 IC(300) 및 데이터 구동 IC(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동 IC(300) 및 데이터 구동 IC(500)에 제공한다.
이하에서 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
타이밍 컨트롤러(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 타이밍 컨트롤러(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 패널(100)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동 IC(300)로 제공하고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동 IC(500)로 제공한다.
여기서, 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다. 이 중, 출력 인에이블 신호(OE)와 게이트 클록 신호(CPV)는 구동 전압 발생 회로(200)로 제공된다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1 - Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 '공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성'을 줄여 '데이터 전압의 극성'이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
데이터 구동 IC(500)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 단위 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동 IC(300)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1 - Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1 - Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.
하나의 게이트선(G1 - Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴온되어 있는 동안[이 기간을 '1H' 또는 '1 수평 주기(horizontal period)'이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동 IC(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1 - Dm)에 공급한다. 데이터선(D1 - Dm)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 단위 화소에 인가된다.
액정 분자들은 화소 전극(12)과 공통 전극(24)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(30)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판(10, 20)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1 - Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 단위 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 단위 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동 IC(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다('프레임 반전'). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나('라인 반전'), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다('도트 반전').
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 감마 전압 발생 회로(400)는 저항열(R1, R2, … R12), 고정 전압 제공부(420), 스위칭부(N1, N2)를 포함한다.
저항열(R1, R2, … R12)은 전원 전압(AVDD)과 접지 전압(VSS) 사이에 저항들이 직렬로 연결되고, 각 저항열(R1, R2, … R12) 사이의 각 노드 전압이 감마 전압 (V10, V20, …, V100)으로 데이터 구동 IC(도 1의 500참조)에 제공될 수 있다. 각각의 노드 전압은 저항 분배 법칙에 의해 구할 수 있으며, 예를 들어 V30은 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure 112005024522802-PAT00001
특히, 저항열(R1, R2, … R12)은 전원 전압(AVDD)과 고정 전압(Vc) 사이에 형성되어 정극성 감마 전압을 생성하는 제1 서브 저항열(R1, R2, … R6)과, 접지 전압(VSS)과 고정 전압(Vc) 사이에 형성되어 부극성 감마 전압을 생성하는 제2 서브 저항열(R7, R8, … R12)을 포함할 수 있다.
고정 전압 제공부(420)는 저항열(R1, R2, … R12)에 일정한 전압 레벨의 고정 전압(Vc)를 제공한다. 또한, 고정 전압 제공부(420)는 전압 분배부(422), 버퍼부(424)를 포함한다.
전압 분배부(422)는 전원 전압(AVDD)과 접지 전압(VSS) 사이에 직렬로 연결된 저항(Rx, Ry)로 이루어 진다. 노드 A의 전압은 전압 분배 법칙에 의해 구할 수 있다.
버퍼부(424)는 노드 A가 +단자에 연결되고, 노드 B는 -단자에 연결된 버퍼(425), 버퍼(425)의 -단자와 +단자 사이에 연결된 저항(Ra), 버퍼의 출력 단자와 노드 B 사이에 연결된 저항(Rb)을 포함한다.
스위칭부(N1, N2)는 저항열(R1, R2, …, R12)을 구성하는 다수의 저항들과 직렬로 연결되어, 전원 전압(AVDD)과 접지 전압(VSS) 사이의 전류 흐름을 조절한다. 특히, 스위칭부(N1, N2)는 정극성 감마 전압을 생성하는 제1 서브 저항열(R1, R2, … R6)을 구성하는 다수의 저항과 직렬로 연결된 제1 스위치(N1), 부극성 감마 전압을 생성하는 제2 서브 저항열(R7, R8, … R12)을 구성하는 다수의 저항과 직렬로 연결된 제2 스위치(N2)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 스위치(N1)는 전원 전압(AVDD)과 제1 서브 저항열(R1, R2, … R6) 사이에 연결되고, 제2 스위치(N2)는 접지 전압(VSS)과 제2 서브 저항열(R7, R8, … R12) 사이에 연결되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 스위치(N1)는 제1 서브 저항열(R1, R2, … R6)을 구성하는 다수의 저항들 사이에 연결될 수 있고, 제2 스위치(N2)는 제2 서브 저항열(R7, R8, … R12)을 구성하는 다수의 저항들 사이에 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위치(N1)와 제2 스위치(N2)는 각각 전원 전압(AVDD)과 고정 전압(Vc) 사이의 전류 흐름, 고정 전압(Vc)과 접지 전압(VSS) 사이의 전류 흐름을 제어할 수 있으면 된다.
스위칭부(N1 ,N2)는 소정의 제어 신호(CTR)에 응답하여 턴온/턴오프(turn on/ turn off)된다. 또한, 제1 스위치(N1)와 제2 스위치(N2)는 MOS 트랜지스터, 특히 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 이러한 경우 예를 들어, 제어 신호(CTR)는 계조 전압이 패널로 전달되는 구간에서만 하이(high)가 되는 신호일 수 있다. 제어 신호(CTR)를 이용하여 감마 전압 발생 회로(400)의 동작 여부를 조절함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 타이밍 미스(timing miss)가 발생된 경우, 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 블랭크(blank) 구간에 액정 패널로 계조 전압이 전달되지 않도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로(401)는, 제2 스위치(N2)는 고정 전압(Vc)과 제2 서브 저항열(R7, R8, … R12) 사이에 연결될 수 있다. 제1 스위치(N1)와 제2 스위치(N2)는 각각 전원 전압(AVDD)과 고정 전압(Vc) 사이의 전류 흐름, 고정 전압(Vc)과 접지 전압(VSS) 사이의 전류 흐름을 제어할 수 있으면 된다.
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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 제어 신호를 이용하여 감마 전압 발생 회로의 동작 여부를 조절함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
둘째, 타이밍 미스(timing miss)가 발생된 경우, 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 블랭크(blank) 구간에 액정 패널로 계조 전압이 전달되지 않도록 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전원 전압과 접지 전압 사이에 다수의 저항이 직렬로 연결되어 다수의 감마 전압을 생성하는 저항열; 및
    상기 다수의 저항과 직렬로 연결되고, 제어 신호에 응답하여 상기 전원 전압과 상기 접지 전압 사이의 전류 흐름을 조절하는 스위칭부를 포함하는 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저항열은 상기 전원 전압과 고정 전압 사이에 연결되어 정극성 감마 전압을 생성하는 제1 서브 저항열과, 상기 접지 전압과 상기 고정 전압 사이에 연결되어 부극성 감마 전압을 생성하는 제2 서브 저항열을 포함하고,
    상기 스위칭부는 상기 제1 서브 저항열을 구성하는 다수의 저항과 직렬로 연결되는 제1 스위치와, 상기 제2 서브 저항열을 구성하는 다수의 저항과 직렬로 연결되는 제2 스위치를 포함하는 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 전원 전압과 상기 제1 서브 저항열 사이에 연결되는 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제2 스위치는 상기 접지 전압과 상기 제2 서브 저항열 사이에 연결되는 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위치는 상기 제어 신호가 게이트에 인가되는 모스(MOS) 트랜지스터인 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로.
KR1020050039059A 2005-05-10 2005-05-10 액정 표시 장치의 감마 전압 발생 회로 KR20060116586A (ko)

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