KR20070003071A - 액정표시장치의 데이터 구동 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소비전력을 줄일 수 있는 데이터 구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 데이터 구동장치는 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부와; 현재 디스플레이 되고 있는 화소 데이터들을 래치하고 있는 홀딩 래치부와; 다음 라인에 디스플레이 될 화소 데이터들을 래치하고 있는 샘플링 래치부와; 홀딩 래치부의 화소데이터와 샘플링 래치부의 화소데이터 값의 덧셈 연산을 실시하고, 연산의 결과값에 따른 전류양 제어 신호를 버퍼에 인가하는 에더부와; 홀딩 래치부로부터의 화소데이터를 화소전압신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와; 상기 전류양 제어신호에 따라 버퍼부의 화소 데이터의 변화량에 대응할 수 있는 정상상태 전류양을 제어하는 출력 버퍼부를 구비한다.

Description

액정표시장치의 데이터 구동 장치 및 방법{MEHTOD AND APPARATUS FOR DRIVING DATA OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 종래 액정표시장치의 데이터 구동 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 구동 집적회로의 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 구동 집적회로의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 버퍼의 정상상태 전류의 제어를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
2 : 액정패널 4 : 데이터 구동 집적회로(IC)
6 : 테이프 캐리어 패키지(TCP)
8 : 데이터 인쇄회로기판(PCB) 10, 30 : 신호 제어부
12, 112 : 감마 전압부 14, 114 : 쉬프트 레지스터부
16 : 래치부 116 : 홀딩 래치부
117 : 샘플링 래치부
18 : 디지털-아날로그 변환(DAC)부
20, 120 : P 디코딩부 22, 122 : N 디코딩부
24, 124 : 멀티플렉서(MUX)부 26, 126 : 출력 버퍼부
본 발명은 액정표시소자의 데이터 구동장치에 관한 것으로, 특히 소비전력을 줄일 수 있는 데이터 구동장치를 제공하는 데에 있다.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 액정패널에는 게이트라인들과 데이터라인들이 교차하게 배열되고 그 게이트라인들과 데이터라인들의 교차로 마련되는 영역에 액정셀들이 위치하게 된다. 이 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련된다. 화소전극들 각각은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)의 소스 및 드레인 단자들을 경유하여 데이터라인들 중 어느 하나에 접속된다. 박막트랜지스터의 게이트단자는 화소전압신호가 1라인분씩의 화소전극들에게 인가되게 하는 게이트라인들 중 어느 하나에 접속된다. 구동회로는 게이트라인들을 구동하기 위한 게이트 드라이버와, 데이터라인들을 구동하기 위한 데이터 드라이버와, 공통전극을 구동하기 위한 공통전압 발생부를 구비한다. 게이트 드라이버는 스캐닝신호를 게이트라인들에 순차적으로 공급하여 액정패널 상의 액정셀들을 1라인분씩 순차적으 로 구동한다. 데이터 드라이버는 게이트라인들 중 어느 하나에 게이트신호가 공급될 때마다 데이터라인들 각각에 화소전압신호를 공급한다. 공통전압 발생부는 공통전극에 공통전압신호를 공급한다. 이에 따라, 액정표시장치는 액정셀별로 화소전압신호에 따라 화소전극과 공통전극 사이에 인가되는 전계에 의해 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 데이터 드라이버와 게이트 드라이버는 다수개의 집적회로(Integrated Circuit; 이하, IC라 함)로 집적화된다. 집적화된 데이터 구동 IC와 게이트 구동 IC 각각은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package;이하, TCP라 함) 상에 실장되어 탭(TAB; Tape Automated Bonding) 방식으로 액정패널에 접속되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 액정패널 상에 실장된다.
도 1은 종래 액정표시장치의 데이터 구동 장치를 개략적으로 도시한 것으로, 데이터 구동 장치는 TCP(6)를 통해 액정패널(2)과 접속되어진 데이터 구동 IC들(4)과, TCP(6)를 통해 데이터 구동 IC들(4)과 접속되어진 데이터 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하, PCB라 함)(8)을 구비한다.
데이터 PCB(8)는 타이밍 제어부(도시하지 않음)로부터 공급되는 각종 제어신호들 및 데이터 신호들과 파워부(도시하지 않음)로부터의 구동전압신호들을 입력하여 데이터 구동 IC들(4)로 중계하는 역할을 한다. TCP(6)는 액정패널(2)의 상단부에 마련된 데이터 패드들과 전기적으로 접속됨과 아울러 데이터 PCB(8)에 마련된 출력 패드들과 전기적으로 접속된다. 데이터 구동 IC들(4)은 디지털 신호인 화소데이터 신호를 아날로그 신호인 화소전압신호로 변환하여 액정패널(2) 상의 데이터라인들에 공급한다.
이를 위하여, 데이터 구동 IC들(4) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부(14)와, 샘플링신호에 응답하여 화소데이터(VD)를 순차적으로 래치하여 동시에 출력하는 래치부(16)와, 래치부(16)로부터의 화소데이터(VD)를 화소전압신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부(이하, DAC부라 함)(18)와, DAC(18)로부터의 화소전압신호를 완충하여 출력하는 출력 버퍼부(26)를 구비한다. 또한, 데이터 구동 IC(4)는 타이밍 제어부(도시하지 않음)로부터 공급되는 각종 제어신호들과 화소데이터(VD)를 중계하는 신호 제어부(10)와, DAC부(18)에서 필요로 하는 정극성 및 부극성 감마전압들을 공급하는 감마 전압부(12)를 추가로 구비한다. 이러한 구성을 가지는 데이터 구동 IC들(4) 각각은 n개씩의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)을 구동하게 된다.
신호제어부(10)는 타이밍 제어부(도시하지 않음)로부터의 각종 제어신호들(SSP, SSC, SOE, REV, POL 등)과 화소데이터(VD)가 해당 구성요소들로 출력되게 제어한다.
감마전압부(12)는 감마 기준전압 발생부(도시하지 않음)로부터 입력되는 다수개의 감마 기준전압을 그레이별로 세분화하여 출력한다.
쉬프트 레지스터부(14)에 포함된 n/6개의 쉬프트 레지스터들은 신호제어부(10)로부터의 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링신호로 출력한다.
래치부(16)는 쉬프트 레지스터부(14)로부터의 샘플링신호에 응답하여 신호 제어부(10)로부터의 화소데이터(VD)를 일정단위씩 순차적으로 샘플링하여 래치하게 된다. 이를 위하여 래치부(16)는 n개의 화소데이터(VD)를 래치하기 위해 n개의 래치들로 구성되고, 그 래치들 각각은 화소데이터(VD)의 비트수(예를 들어 8비트)에 대응하는 크기를 갖는다. 특히 타이밍제어부(도시하지 않음)는 전송주파수를 줄이기 위하여 화소데이터(VD)를 이븐 화소데이터(VDeven)와 오드 화소데이터(VDodd)로 나누어 각각의 전송라인을 통해 동시에 출력하게 된다. 여기서 이븐 화소데이터(VDeven)와 오드 화소데이터(VDodd) 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 화소데이터를 포함한다. 이에 따라 래치부(16)는 샘플링신호마다 신호 제어부(10)를 경유하여 공급되는 이븐 화소데이터(VDeven)와 오드 화소데이터(VDodd), 즉 6개의 화소데이터를 동시에 래치하게 된다. 이어서, 래치부(16)는 신호 제어부(10)로부터의 소스 출력 이네이블신호(SOE)에 응답하여 래치된 n개의 화소데이터들(VD)을 동시에 출력한다 . 이 경우, 래치부(16)는 데이터반전 선택신호(REV)에 응답하여 트랜지션 비트수가 줄어들게끔 변조된 화소데이터(VD)들을 복원시켜 출력하게 된다. 이는 타이밍 제어부에서 데이터전송시 전자기적 간섭(EMI)을 최소화하기 위하여 트랜지션되는 비트수가 기준치를 넘어서는 화소데이터(VD)들은 트랜지션 비트수가 줄어들게끔 변조하여 공급하기 때문이다.
DAC부(18)는 래치부(16)로부터의 화소데이터(VD)를 동시에 정극성 및 부극성 화소전압신호로 변환하여 출력하게 된다. 이를 위하여, DAC부(18)는 래치부(16)에 공통 접속된 P(Positive) 디코딩부(20) 및 N(Negative) 디코딩부(22)와, P 디코딩부(20) 및 N 디코딩부(22)의 출력신호를 선택하기 위한 멀티플렉서(MUX; 24)를 구비한다.
P 디코딩부(20)에 포함되는 n개의 P 디코더들은 래치부(16)로부터 동시에 입력되는 n개의 화소데이터들을 감마전압부(12)로부터의 정극성 감마전압들을 이용하여 정극성 화소전압신호로 변환하게 된다. N 디코딩부(22)에 포함되는 n개의 N 디코더들은 래치부(16)로부터 동시에 입력되는 n개의 화소데이터들을 감마 전압부(12)로부터의 부극성 감마전압들을 이용하여 부극성 화소전압신호로 변환하게 된다. 멀티플렉서부(24)에 포함되는 n개의 멀티플렉서들은 신호제어부(10)로부터의 극성제어신호(POL)에 응답하여 P 디코더(20)로부터의 정극성 화소전압신호 또는 N 디코더(22)로부터의 부극성 화소전압신호를 선택하여 출력하게 된다.
출력버퍼부(26)에 포함되는 n개의 출력버퍼들은 n개의 데이터라인들(D1 내지 Dn)에 직렬로 각각 접속되어진 전압추종기(Voltage follower) 등으로 구성된다. 출력버퍼들은 DAC부(18)로부터의 화소전압신호들을 신호완충하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급하게 된다.
출력버퍼로서는 일반적으로 증폭기(OP-AMP)를 사용한다. 증폭기는 드라이브 IC 전체의 소비전력의 큰 비중을 차지하고 있고, 이러한 증폭기의 소비전력은 정상상태 전류양에 비례한다. 따라서, 정상상태 전류를 작게 설정할 경우 드라이브 IC의 소비전력을 줄일 수 있지만, 일정 기간동안 데이타 라인 전압의 폭이 제한된다. 이에 따라 데이터 라인 구동용 버퍼로 사용되는 증폭기의 정상상태 전류는 데이터 라인에 인가되는 최대전압 변화폭에 대응할 수 있을 정도로 충분한 양으로 일정하게 설정되어 있었다. 하지만 실제 영상을 표현함에 있어서 최대 전압 변화폭을 표현하는 경우보다는 그렇지 않은 경우가 더 많기 때문에 실제적으로 버퍼는 정상상 태 전류양이 필요이상으로 흐르기 때문에 전력의 낭비가 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 소비전력을 줄일 수 있는 액정표시소자의 데이터 구동장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치의 데이터 구동장치는 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부와; 현재 디스플레이 되고 있는 화소 데이터들을 래치하고 있는 홀딩 래치부와; 다음 라인에 디스플레이 될 화소 데이터들을 래치하고 있는 샘플링 래치부와; 홀딩 래치부의 화소데이터와 샘플링 래치부의 화소데이터 값의 덧셈 연산을 실시하고, 연산의 결과값에 따른 전류양 제어 신호를 버퍼에 인가하는 에더부와; 홀딩 래치부로부터의 화소데이터를 화소전압신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와; 상기 전류양 제어신호에 따라 버퍼부의 화소 데이터의 변화량에 대응할 수 있는 정상상태 전류양을 제어하는 출력 버퍼부를 구비한다.
상기 전류양 제어신호는 상기 에더부의 연산결과값이 큰 값을 가질수록 상기 정상상태 전류양을 크게 제어한다.
상기 출력 버퍼부는 입력 전압에 따라 출력 전압을 제어하는 제 1 내지 제 4 트랜지스터를 포함한다.
상기 전류양 제어신호는 상기 출력 버퍼부의 제 1 내지 제 4 트랜지스터의 Vgs값을 제어한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 LCD의 데이터 구동 장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 데이터 구동 IC들 각각은 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부(114)와, 현재 디스플레이 되고 있는 화소 데이터들을 래치하고 있는 홀딩 래치부(116)와, 다음 라인에 디스플레이 될 화소 데이터들을 가지고 있는 샘플링 래치부(117)와, 홀딩 래치부(116)의 화소데이터와 샘플링 래치부(117)의 화소데이터의 값의 덧셈 연산을 실시하여 결과값에 따른 신호를 버퍼에 인가하는 에더부(119)와, 홀딩 래치부(116)로부터의 화소데이터(VD)를 화소전압신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부(이하, DAC부라 함)(118)와, DAC(118)로부터의 화소전압신호를 완충하여 출력하는 출력 버퍼부(126)를 구비한다.
또한, 데이터 구동 IC는 타이밍 제어부(도시하지 않음)로부터 공급되는 각종 제어신호들과 화소데이터(VD)를 중계하는 신호 제어부(110)와, DAC부(118)에서 필요로 하는 정극성 및 부극성 감마전압들을 공급하는 감마 전압부(112)를 추가로 구비한다. 이러한 구성을 가지는 데이터 구동 IC들 각각은 n개씩의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)을 구동하게 된다.
신호제어부(110)는 타이밍 제어부(도시하지 않음)로부터의 각종 제어신호들(SSP, SSC, SOE, REV, POL 등)과 화소데이터(VD)가 해당 구성요소들로 출력되게 제어한다.
감마전압부(112)는 감마 기준전압 발생부(도시하지 않음)로부터 입력되는 다수개의 감마 기준전압을 그레이별로 세분화하여 출력한다.
쉬프트 레지스터부(114)에 포함된 n/6개의 쉬프트 레지스터들은 신호제어부(110)로부터의 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭신호(SSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시켜 샘플링신호로 출력한다.
샘플링 래치부(117)는 쉬프트 레지스터부(114)로부터의 샘플링신호에 응답하여 신호 제어부(110)로부터의 화소데이터(VD)를 일정단위씩 순차적으로 샘플링하여 래치한다. 이를 위하여 래치부(116)는 n개의 화소데이터(VD)를 래치하기 위해 n개의 래치들로 구성되고, 그 래치들 각각은 화소데이터(VD)의 비트수(예를 들어 8비트)에 대응하는 크기를 갖는다. 특히 타이밍제어부(도시하지 않음)는 전송주파수를 줄이기 위하여 화소데이터(VD)를 이븐 화소데이터(VDeven)와 오드 화소데이터(VDodd)로 나누어 각각의 전송라인을 통해 동시에 출력하게 된다. 여기서 이븐 화소데이터(VDeven)와 오드 화소데이터(VDodd) 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 화소데이터를 포함한다.
홀딩 래치부(116)는 샘플링 래치부(117)로부터의 화소데이터를 샘플링하여 래치하고, 신호 제어부(110)로부터의 소스 출력 이네이블신호(SOE)에 응답하여 래 치된 n개의 화소데이터들(VD)을 동시에 출력한다
에더부(119)는 홀딩 래치부(116)의 현재 디스플레이 되고 있는 화소데이터(VD)와 다음 라인 시간에 디스플레이 될 샘플링 래치부(117)의 화소데이터(VD)를 덧셈 연산하여 그 결과 값에 따른 전류양 제어 신호를 출력버퍼부(126)에 인가한다. 이를 위해 에더부(119)는 채널 수 만큼 형성된다.
화소 데이터가 8비트일 경우 도트 인버젼(dot inversion) 수행시 화소 데이터에 따른 출력 전압의 크기는 도 4와 같게 되고, 이에 따라 에더부(126)의 연산결과는 8단계의 레벨을 가진다. 에더부(126)는 8단계의 레벨을 수 개의 레벨을 포함하는 단계로 재정렬하여 그에 해당하는 전류양 제어 신호(Add_R)를 출력버퍼부(126)에 인가한다.
예를 들어 에더부(119)는 연산결과의 화소데이터의 전압의 차이가 0~8 까지의 제 1 레벨과, 12~16까지의 제 2 레벨과, 20~24까지의 제 3 레벨로 나누어 각각의 레벨에 해당하는 전류양 제어 신호(ADD_R)를 출력버퍼부(126)에 인가한다.
DAC부(118)는 래치부(116)로부터의 화소데이터(VD)를 동시에 정극성 및 부극성 화소전압신호로 변환하여 출력하게 된다. 이를 위하여, DAC부(118)는 래치부(116)에 공통 접속된 P(Positive) 디코딩부(20) 및 N(Negative) 디코딩부(122)와, P 디코딩부(120) 및 N 디코딩부(122)의 출력신호를 선택하기 위한 멀티플렉서(MUX; 124)를 구비한다.
P 디코딩부(120)에 포함되는 n개의 P 디코더들은 래치부(116)로부터 동시에 입력되는 n개의 화소데이터들을 감마전압부(112)로부터의 정극성 감마전압들을 이 용하여 정극성 화소전압신호로 변환하게 된다. N 디코딩부(122)에 포함되는 n개의 N 디코더들은 래치부(116)로부터 동시에 입력되는 n개의 화소데이터들을 감마 전압부(112)로부터의 부극성 감마전압들을 이용하여 부극성 화소전압신호로 변환하게 된다. 멀티플렉서부(124)에 포함되는 n개의 멀티플렉서들은 신호제어부(110)로부터의 극성제어신호(POL)에 응답하여 P 디코더(120)로부터의 정극성 화소전압신호 또는 N 디코더(122)로부터의 부극성 화소전압신호를 선택하여 출력하게 된다.
출력버퍼부(126)에 포함되는 n개의 출력버퍼들은 n개의 데이터라인들(D1 내지 Dn)에 직렬로 각각 접속되어진 전압추종기(Voltage follower) 등으로 구성된다.
도 5는 출력버퍼부(126)의 버퍼를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 버퍼는 DAC부(118)로부터의 화소전압신호들을 신호완충하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급하게 된다.
이 때, 에더부(119)로부터의 제 1 내지 제 3 전류양 제어신호(ADD_1,ADD_2,ADD_3)는 버퍼의 제 1 내지 제 4 트랜지스터(1T~4T)의 Vgs값을 제어한다. 기본적인 원리는 전류양을 증가시키기 위해서는 n타입 트랜지스터의 Vgs값을 증가시키고 p타입 트랜지스터의 Vgs값은 감소시킨다.
즉, 제 1 전류양 제어신호(ADD_R1)는 현재 디스플레이 되고 있는 화소데이터와 다음 라인 기간동안 표시될 화소데이터의 전압레벨의 차이가 0~8 비트의 전압레벨에 해당하는 전압 변화폭에 대응될 만큼의 정상상태 전류양이 되도록 제 1 내지 제 4 트랜지스터의 Vgs값을 제어한다.
제 2 전류양 제어신호(ADD_R2)는 에더부의 전압레벨의 차이가 12~16 비트의 전압레벨에 해당하는 전압변화폭에 대응될 만큼의 정상상태 전류양이 되도록 제 1 내지 제 4 트랜지스터의 Vgs값을 제어한다.
제 3 전류양 제어신호(ADD_R3)는 에더부의 전압레벨의 차이가 20~24 비트의 전압레벨에 해당하는 전압변화폭에 대응될 만큼의 정상상태 전류양이 되도록 제 1 내지 제 4 트랜지스터의 Vgs값을 제어한다.
이처럼 본 발명에 따른 액정표시장치에 의하면 드라이브 IC의 버퍼들은 에더부에서 다름 라인 시간의 전압 스윙폭에 관한 정보를 이용하여 정상상태 전류양을 최적으로 제어한다. 이에 따라 기존에 최대 전압 스윙폭에 대응하여 정상상태 전류양이 고정되어 있을 경우의 소비전력의 소모가 큰 것을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 백라이트 구동장치에 의하면 화소 데이터의 변화량에 따라 출력버퍼의 정상상태전류양을 제어하여 소비전력을 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (4)

  1. 순차적인 샘플링신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부와;
    현재 디스플레이 되고 있는 화소 데이터들을 래치하고 있는 홀딩 래치부와;
    다음 라인에 디스플레이 될 화소 데이터들을 래치하고 있는 샘플링 래치부와;
    홀딩 래치부의 화소데이터와 샘플링 래치부의 화소데이터 값의 덧셈 연산을 실시하고, 연산의 결과값에 따른 전류양 제어 신호를 버퍼에 인가하는 에더부와;
    홀딩 래치부로부터의 화소데이터를 화소전압신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환부와;
    상기 전류양 제어신호에 따라 버퍼부의 화소 데이터의 변화량에 대응할 수 있는 정상상태 전류양을 제어하는 출력 버퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류양 제어신호는 상기 에더부의 연산결과값이 데이타라인 전압 변화량에 비례하므로, 상기 에더부의 연산결과값이 큰 값을 가질수록 상기 정상상태 전류양을 크게 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 출력 버퍼부는 입력 전압에 따라 출력 전압을 제어하는 제 1 내지 제 4 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전류양 제어신호는 상기 출력 버퍼부의 제 1 내지 제 4 트랜지스터의 Vgs값을 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 데이터 구동장치.
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