KR20080048732A - 감마기준전압 생성회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감마기준전압 생성회로에 관한 것으로서, 특히 필요에 따라 다양한 감마 커브를 생성할 수 있도록 감마전압의 변경이 가능한 감마기준전압 생성회로에 관한 것이다.

이는 구동전압을 입력받으며, 스위치소자에 의해 선택되어진 저항으로 상기 구동전압을 분압하여 출력하는 제1분압저항군과; 상기 구동전압을 입력받아 분압하여 출력하는 제2분압저항군을 포함하는 감마기준전압 생성회로로 제안되며, 상기 스위치소자에 의해 감마기준전압의 변경이 용이한 상기 제1분압저항군으로 명칭된 회로를 응용하여, 특히 고계조/저계조 영역의 특화된 감마 특성 향상을 수행할 수 있으며, 회로부 교체 등의 번거러움 없이도 프레임별 또는 계조별 다양한 영상품질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

감마기준전압 생성회로{Gamma reference voltage generating circuit}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도

도 2는 일반적인 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 액정패널의 구성을 도시한 도면

도 3은 전원 전압에 따라 구동 전압을 출력하는 종래의 LCD 구동 감마회로를 등가 도시한 도면

도 4a와 도 4b는 각각 본 발명에 따른 감마기준전압 생성회로를 구성하는 제1분압저항군(50)과 제2분압저항군(60)의 회로 구성을 도시한 회로도

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(100)에 대한 회로도

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(200)에 대한 회로도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

50 : 제1분압저항군 60 : 제2분압저항군

100,200 : 제1,제2실시에 따른 감마기준전압 생성회로

Vgma1~Vgma6 : 제1 내지 제6감마기준전압

VDD : 구동전압

본 발명은 감마기준전압 생성회로에 관한 것으로서, 특히 필요에 따라 다양한 감마 커브를 생성할 수 있도록 감마전압의 변경이 가능한 감마기준전압 생성회로에 관한 것이다.

액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 인터페이스(10)는 퍼스널 컴퓨터등과 같은 구동시스템으로부터 입력되는 데이터(RGB Data) 및 제어신호(입력클럭, 수평동기신호, 수직동기신호, 데이터 인에이블 신호)들을 입력받아 타이밍 컨트롤러(12)로 공급한다. 주로 구동 시스템으로부터 데이터 및 제어 신호전송을 위해서 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되고 있다. 이러한, 인터페이스 기능을 모아서 타이밍컨트롤러(12)와 함께 단일 칩(Chip)으로 집적시켜 사용하고 있다.

타이밍 컨트롤러(12)는 인터페이스(10)를 통해 입력되는 제어신호를 이용하여 복수개의 드라이브 집적회로들로 구성된 데이터드라이버(18)와 복수개의 게이트 드라이버 집적회로들로 구성된 게이트 드라이버(20)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 또한, 인터페이스(10)를 통해 입력되는 데이터들을 데이터 드라이버(18)로 전송한다.

감마기준전압생성부(16)는 데이터 드라이버(18)에서 사용되는 DAC(Digital To Analog Converter)의 감마기준전압들을 생성하며 통상 데이터 드라이버(18)에 포함되어 구성된다. 감마기준전압들은 패널의 투과율-전압특성을 기준으로 생산자에 의해서 설정된다.

데이터 드라이버(18)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 입력 데이터의 감마기준전압들을 선택하고, 선택된 감마기준전압을 액정패널(2)에 공급하여 액정 분자의 회전 각도를 제어한다.

게이트 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 액정패널(2)상에 배열된 박막트랜지스터(TFT)들의 온/오프 제어를 수행하며, 상기 데이터 드라이버(18)로부터 공급되는 아날로그 영상신호들이 각 TFT들에 접속된 픽셀들로 인가되도록 한다.

전원전압생성부(14)는 각 구성부들의 동작전원을 공급하고 액정패널(2)의 공통전극 전압을 생성하여 공급한다.

액정패널(2)은 도 2와 같이, 다수의 데이터라인(DL1~DLn)과 다수의 게이트라 인(GL1~GLm)이 교차되어 다수의 화소영역을 형성하며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(TFT)와 액정(LC)이 구성되어 화면을 표시한다.

상기한 구성에서 감마기준전압을 생성하여 출력하는 상기 감마기준전압생성부(16)의 감마기준전압 발생회로를 도 3을 참조하여 설명한다.

종래의 LCD 구동 회로는 구동전압(VDD)을 분배하기 위하여 상기 구동전압(VDD)에 직렬로 연결된 다수의 저항(예를 들어, R1 내지 R5)과, 상기 다수의 저항들 사이에 비반전 입력 단자(+)가 연결되고, 출력단이 반전 입력 단자(-)로 피드백(Feedback)되어 다수의 구동 전압(GMA1, ... , GMA4)을 출력하는 다수의 OP앰프(Operational Amplifier: OP1, ... , OP4)로 이루어진 감마기준전압 발생회로를 이용한다.

상기 도 3에서는 4 개의 감마기준전압(GMA1, ... , GMA4)을 발생시키는 경우를 도시하였으며, 상기 직렬 연결된 저항의 개수를 증가시키면 더욱 많은 수의 감마기준전압을 발생시킬 수 있다.

상기한 구조에서 상기 구동전압(VDD)을 8 볼트라고 가정하고, 제 1 내지 제 4 감마기준전압(GMA1, ... , GMA4)을 각각 7 볼트, 5 볼트, 3 볼트, 1 볼트의 값으로 발생하기 위하여 저항값을 계산해보면 다음과 같다.

상기 도 1에서 다수의 저항(R1~R5)을 통하여 흐르는 전류가 2 mA의 값을 가지도록 하려면, 전체 저항 RT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = 8 V/2 mA = 4 ㏀의 값이 되어야 한다. 이 때, 제 1 감마기준전압(GMA1)은,

GMA1 = VDD×{(R2+R3+R4+R5)/(R1+R2+R3+R4+R5)} = 7 V이 된다.

상기에서, 제 1 내지 제 4 OP앰프(OP1~OP4)는 입력단의 전압을 그대로 출력단으로 전달하는 전압 플로워(Voltage Follower)의 역할을 한다.

이 때, R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = 4 ㏀이기 때문에, R2 + R3 + R4 + R5 = 3.5 ㏀이 된다. 따라서 저항 R1의 값은 4 ㏀ - 3.5 ㏀ = 0.5 ㏀이 된다.

같은 방법으로 제 2 감마기준전압(GMA2)은,

GMA2 = VDD× {(R3+R4+R5)/(R1+R2+R3+R4+R5)} = 5 V가 된다.

이 때, R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = RT = 4 ㏀이기 때문에, R3 + R4 + R5 = 2.5 ㏀이 되고, 저항 R2의 값은 R2 = 3.5 ㏀ - 2.5 ㏀ = 1 ㏀이 된다.

상기와 같은 방식으로, 제 3 내지 제 5 저항값을 구해보면, 각각 R3 = R4 = 1 ㏀, R5 = 0.5 ㏀이 된다.

상기와 같은 방식으로 생성된 감마기준전압은 미도시된 버퍼(buffer)를 통해 상기 데이터 드라이버(18)로 입력된다.

따라서 구동전압(VDD)에 직렬로 연결된 각 저항의 저항값 및 개수를 조정함으로써, LCD 모듈의 구동 전압, 즉 감마기준전압을 각각 조정할 수 있다.

그런데, 상기와 같이 다수의 저항을 직렬 연결하여 감마기준전압 생성회로를 구성할 경우, 상기 저항 및 상기 감마기준전압생성부용 대용량 버퍼 등의 부품수 증가가 수반되며 이는 결국 제조비용의 상승과 인쇄회로기판 상의 회로 설계 공간의 제약을 초래하게 된다. 또한 통상 2.0~2.4 사이에서의 감마값으로 고정되어 실장된 감마기준전압 생성회로는 변경이 불가능하여 프레임별 영상 조정 등의 상황이 발생하여도 영상의 감마값은 변경할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 영상의 표시 상황에 따라 다양한 감마값을 가지는 영상을 표시할 수 있도록 감마기준전압의 변경 출력이 가능한 감마기준전압 생성회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구동전압을 입력받으며, 스위치소자에 의해 선택되어진 저항으로 상기 구동전압을 분압하여 출력하는 제1분압저항군과; 상기 구동전압을 입력받아 분압하여 출력하는 제2분압저항군을 포함하는 감마기준전압 생성회로를 제공한다.

상기 제1분압저항군은, 제1스위치소자에 의해 상기 구동전압이 인가되는 제1저항과; 제2스위치소자에 의해 상기 구동전압이 인가되고, 상기 제1저항과 연결되어 출력노드를 형성하는 제2저항과; 상기 출력노드에 연결되고, 제3스위치소자에 의해 접지단에 연결되는 제3저항과; 상기 출력노드에 연결되고, 제4스위치소자에 의해 상기 접지단에 연결되는 제4저항을 포함한다.

상기 제1 내지 제4저항은 서로 다른 저항값을 가지거나 또는 둘 이상이 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 각 스위치소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

상기 제2분압저항군은, 상기 구동전압이 인가되는 제5저항과, 상기 제5저항 과 접지단 사이에 구성된 제6저항으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제5저항과 제6저항은 서로 다른 저항값을 가지거나 또는 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 스위치소자의 선택은 멀티플렉서를 통해 수행되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 4a와 도 4b는 각각 본 발명에 따른 감마기준전압 생성회로를 구성하는 제1분압저항군(50)과 제2분압저항군(60)의 회로 구성을 도시한 회로도이다.

도 4a에 도시한 제1분압저항군(50)은, 제1 내지 제4스위치(sw1~sw4)와 제1저항 내지 제4저항(R1~R4)으로 구성된다. 상기 제1내지 제4저항(R1~R4)은 각각 서로 다른 저항값을 가지거나, 둘 이상이 동일한 저항값을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 일단은 각각 제1스위치(sw1)와 제2스위치(sw2)와 연결되어 상기 제1스위치(sw1)와 제2스위치(sw2)의 스위칭에 의해 구동전압(VDD)이 인가되며, 또한 타단은 서로 연결되어 감마기준전압 출력노드인 제1노드(N1)를 형성한다.

상기 제1노드(N1)에는 상기 제3저항(R3) 내지 제4저항(R4)의 일단이 각각 연결되어 있으며, 상기 제3저항(R3)의 타단은 제3스위치(sw3)의 스위칭에 의해 접지단(GND)과 연결되고 상기 제4저항(R4)은 제4스위치(sw4)의 스위칭에 의해 접지단(GND)과 연결된다.

이때 상기 각 스위치(sw1~sw4)는 해당 저항(R1~R4)의 양측 중 선택된 측단에 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성과 연결에 의한 제1분압저항군(50)은 멀티플랙서(MUX)와 같은 회로를 통해 상기 제1 내지 제4스위치(sw1~sw4)를 제어하여 상기 제1저항 내지 제4저항(R1~R4) 중 2개의 저항을 선택하고, 상기 선택된 2개의 저항을 통해 상기 구동전압(VDD)이 분압되어 상기 제1노드(N1)로 출력된다.

이때 상기 선택되는 2개의 저항은, 상기 제1저항과 제2저항(R1, R2) 중 하나가 선택되고 또한 상기 제3저항과 제4저항(R3, R4) 중 하나가 선택된다.

예를 들어, 상기 제1 내지 제4저항(R1~R4) 중 제1저항(R1)과 제3저항(R3)이 선택되었을 경우 상기 제1노드(N1)를 통해 출력되는 전압(VG)은 다음과 같다.

제1노드(N1) 출력전압 VG1 = VDD×{R3/(R1+R3)}

따라서 상기 제1분압저항군(50)을 이용하면 R1-R3, R1-R4, R2-R3, R2-R4 와 같이 4가지 조합이 나오므로 상기 구동전압(VDD)에 대해 4가지의 감마기준전압을 생성할 수 있다.

도 4b에 도시된 제2분압저항군(60)은, 서로 직렬 연결된 제5저항(R5)과 제6저항(R6)으로 구성되며, 상기 구동전압(VDD)을 분압하여 제2노드(N2)로 출력한다.

상기 제2분압저항군(60)에 의해 분압되는 전압은 다음과 같다.

제2노드(N2) 출력전압 VG2 = VDD×{R6/(R5+R6)}

이때 상기 제5저항과 제6저항(R5, R6)은 서로 다른 저항값을 가지거나 또는 동일한 저항값을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 설명한 바와 같은 제1분압저항군(50)과 제2분압저항군(60)을 이용하면 다양한 형태의 감마기준전압 생성회로를 제시할 수 있다.

이에 상기 제1분압저항군(50)과 제2분압저항군(60)의 조합을 통해 제시 가능한 감마기준전압 생성회로 중 선택된 제1 및 제2실시예에 대해 설명한다.

제1실시예

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(100)에 대한 회로도로서, 6채널의 감마기준전압(Vgma1~Vgma6)을 생성하기 위해 5개의 제1분압저항군(110~150)과 1개의 제2분압저항군(160)을 응용한다.

상기 각각의 제1분압저항군(110~150)은 제1 내지 제5 감마기준전압(Vgma1~Vgma5)을 출력하고 상기 제2분압저항군(160)은 제6감마기준전압(Vgma6)을 출력한다.

상기 제1실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(100)는 6개의 감마기준전압 생성 채널 중 5개의 채널 각각에 대해 최대 4가지의 서로 다른 감마기준전압을 출력하도록 구성되어 있다. 특히, 고전위 감마기준전압을 출력하는 상위 5개의 채널에 대해 감마기준전압의 출력 변경이 용이한 제1분압저항군(110~150)을 사용하기 때문에 표시패널에 출력되는 데이터의 전체 계조에 대해 감마값의 변경이 용이하다.

또한, 상기 제2분압저항군(160)은 바람직하게는 그 구성 저항을 서로 저항값이 같은 저항으로 구성하여 출력되는 제6감마기준전압(Vgma6)을 상기 구동전압(VDD)의 1/2 전압레벨인 {(1/2)VDD}와 같이 출력하도록 함으로써, 다음단 감마기준전압 생성회로(미도시함)의 구동전압으로 입력하면 더욱 많은 채널의 감마기준전압을 생성할 수 있다.

제2실시예

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(200)에 대한 회로도로서, 6채널의 감마기준전압(Vgma1~Vgma6)을 생성하기 위해 3개의 제1분압저항군(230~250)과 3개의 제2분압저항군(210,220,260)을 응용한다.

상기 각각의 제1분압저항군(230~250)은 제3 내지 제5 감마기준전압(Vgma3~Vgma5)을 출력하고 상기 각각의 제2분압저항군(210,220,260)은 제1, 제2, 제6감마기준전압(Vgma1, Vgma2, Vgma6)을 출력한다.

상기 제2실시예에 따른 감마기준전압 생성회로(200)는 6개의 감마기준전압 생성 채널 중 하위 3개의 채널(230~ 250)에 대해 최대 4가지의 서로 다른 감마기준전압을 출력하는 제1분압저항군으로 구성되어 있다. 이에, 저계조 영역의 데이터에 대한 감마기준전압의 변경이 용이하여 저계조 영역의 화질 개선에 특히 더 용이하다.

또한, 상기 각 제2분압저항군(210, 220, 260)은 바람직하게는 그 구성 저항을 서로 저항값이 같은 저항으로 구성하여 출력되는 제6감마기준전압(Vgma6)을 상기 구동전압(VDD)의 1/2 전압레벨인 {(1/2)VDD}와 같이 출력하도록 함으로써, 다음단 감마기준전압 생성회로(미도시함)의 구동전압으로 입력하면 더욱 많은 채널의 감마기준전압을 생성할 수 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 감마기준전압 생성회로는, 스위치소자에 의해 감마기준전압의 변경이 용이한 제1분압저항군으로 명칭된 회로를 응용하여, 특히 고계조/저계조 영역의 특화된 감마 특성 향상을 수행할 수 있으며, 회로부 교체 등의 번거러움 없이도 프레임별 또는 계조별 다양한 영상품질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 구동전압을 입력받으며, 스위치소자에 의해 선택되어진 저항으로 상기 구동전압을 분압하여 출력하는 제1분압저항군과;

   상기 구동전압을 입력받아 분압하여 출력하는 제2분압저항군

   을 포함하는 감마기준전압 생성회로
2. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제1분압저항군은,

   제1스위치소자에 의해 상기 구동전압이 인가되는 제1저항과;

   제2스위치소자에 의해 상기 구동전압이 인가되고, 상기 제1저항과 연결되어 출력노드를 형성하는 제2저항과;

   상기 출력노드에 연결되고, 제3스위치소자에 의해 접지단에 연결되는 제3저항과;

   상기 출력노드에 연결되고, 제4스위치소자에 의해 상기 접지단에 연결되는 제4저항

   을 포함하는 감마기준전압 생성회로
3. 청구항 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 내지 제4저항은 서로 다른 저항값을 가지거나 또는 둘 이상이 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 감마기준전압 생성회로
4. 청구항 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 각 스위치소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 감마기준전압 생성회로
5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제2분압저항군은,

   상기 구동전압이 인가되는 제5저항과, 상기 제5저항과 접지단 사이에 구성된 제6저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 감마기준전압 생성회로
6. 청구항 제 5 항에 있어서,

   상기 제5저항과 제6저항은 서로 다른 저항값을 가지거나 또는 동일한 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 감마기준전압 생성회로
7. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치소자의 선택은 멀티플렉서를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 감마기준전압 생성회로

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