KR20080102726A - 소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감마 제어 신호에 따라 복수의 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부 및 표시 패널에 집적되고, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 표시 패널의 데이터 라인에 감마 신호를 제공하는 감마 신호 공급부를 포함하는 소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다. 이와 같이 본 발명은 패널의 외측에서 감마 기준 전압을 공급하여, 패널에 집적된 감마 신호 공급부에 제공하여 감마 전압 조절이 자유롭고, 소스 드라이버의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치의 제작 비용을 절감할 수 있으며, 제작 수율을 향상시킬 수 있다.
감마 전압, 감마 기준 전압, 전압 분배, 가변저항, 패널, 버퍼, 증폭

Description

소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치{SOURCE DRIVER AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도.
도 2 및도 3은 일 실시예에 따른 소스 구동부의 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 소스 구동부의 간략 회로도.
도 5는 일 실시예에 따른 전압 생성부의 회로도.
도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 소스 구동부의 감마 전압 조절을 설명하기 위한 블록도.
도 7은 본 실시예에 따른 감마 기준 전압 생성부 동작을 시뮬레이션 결과 그래프.
도 8은 본 실시예에 따른 감마 전압 생성부 동작을 시뮬레이션 결과 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 표시 패널 20 : 인쇄 회로기판
100 : 화상 표시부 200 : 게이트 구동부
300 : 구동 전압 생성부 400 : 신호 제어부
1000 : 데이터 구동부 1100 : 감마 신호 공급부
1110 : 쉬프트 레지스터부 1120 : 래치부
1130 : 디지털-아날로그 컨버터부 1140 : 감마 전압 생성부
1200 : 감마 기준 전압 생성부 1210 : 감마 제어부
1220 : 기준 전압 생성부 1230 : 전압 생성부
1240 : 출력 버퍼부
본 발명은 소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 감마 전압 조절이 자유롭고, 균일한 감마 기준 전압을 패널에 제공하여 채널간(즉, 각 데이터 라인간)의 균일성을 향상시킬 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있는 소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
근래 들어 휴대용 전자 기기에 멀티 미디어 기능이 요구되면서 평판 디스플레이의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 평판 디스플레이의 하나인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor- Liquid Crystal Display; TFT-LCD)는 가볍고 소비 전력이 낮아 휴대용 전자 기기의 디스플레이로 각광받고 있다.
이러한 박막 트랜지스터 액정 표시 장치가 시장 경쟁력을 갖기 위해서는 고화질을 갖고, 제품 단가가 낮아야 한다. 이때, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제품 단가 즉, 생산 단가를 낮추기 위해서는 저가의 공정 기술, 높은 수율 그리고, 저가의 부품 사용이 요구된다.
이에 최근에는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 생산 단가를 줄이기 위해서 다양한 방법이 사용된다. 먼저, 비정질 실리콘(a-Si:H)을 이용하여 표시 패널 내의 박막 트랜지스터를 제작하여 마스크 개수를 줄이는 등 제작 공정을 단순화시켰다. 또한, 비정질 실리콘의 낮은 이동도를 개선하기 위해 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS) 공정을 통해 비정질 실리콘을 결정화하는 공정이 사용되었다. 이러한 저온 폴리 실리콘 공정을 통해 비정질 물질인 유리 기판 상에 캐리어의 이동도가 비정질 실리콘에 비하여 상대적으로 우수한 박막 트랜지스터를 제작하게 되었다. 이로 인해 표시 패널 내에 복수의 박막 트랜지스터를 이용하여 제작되는 게이트 구동부와 소스 구동부를 집적할 수 있게 되었다.
이와 같이 다양한 회로까지 표시 패널의 유리 기판에 집적하여 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 생산 공정을 단순화시킴은 물론 생산 단가를 줄일 수 있다.
그러나, 기존의 LTPS 공정을 이용하여 박막 트랜지스터를 제작하는 경우 박막 트랜지스터의 문턱 전압과 이동도가 균일하지 못하는 문제가 있고, 킹크(kink)효과와 같은 문제점이 발생하고 있다. 이로인해 정확한 전압 또는 전류를 생성하여야 하는 아날로그 회로의 구현이 어려운 문제가 발생한다. 또한, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 이외의 장치에 소스 구동부를 집적하는 경우, 제작되는 패널의 특성에 맞추어 소스 구동부의 아날로그 회로를 다시 디자인하여야 하는 어려움이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 정확한 전류 및/또는 전압의 생성하고 이를 제공하여 소자의 구동 능력을 향상시킬 수 있고, 패널의 사이즈도 줄일 수 있으며, 제작 단가를 줄이고, 제작 수율을 높여 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 소스 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 감마 제어 신호에 따라 복수의 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부 및 표시 패널에 집적되고, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 표시 패널의 데이터 라인에 감마 신호를 제공하는 감마 신호 공급부를 포함하는 소스 드라이버를 제공한다.
상기 감마 기준 전압 생성부는 칩으로 제작되어 상기 표시 패널 또는 상기 표시 패널에 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판에 실장되는 것이 바람직하다. 상기 감마 기준 전압 생성부는 상기 표시 패널에 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판에 형성되는 것이 가능하다.
상기 감마 기준 전압 생성부는, 감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부와, 기준 전압과 상기 감마 제어 신호에 따라 각기 서로 다른 전압 레벨의 감마 기준 전압을 출력하는 적어도 하나의 전압 생성부와, 상기 복수의 감마 기준 전압을 출 력하는 적어도 하나의 출력 버퍼부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기준 전압을 공급하는 기준 전압 공급부를 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 전압 생성부는 청색 감마 기준 전압을 출력하는 청색 전압 생성부와, 녹색 감마 기준 전압을 출력하는 녹색 전압 생성부와, 적색 감마 기준 전압을 출력하는 적색 전압 생성부를 포함하는 것이 가능하다.
상기 적어도 하나의 전압 생성부는, 상기 기준 전압의 전압 레벨을 변환하는 증폭부와, 상기 감마 제어 신호에 따라 상기 증폭부의 이득을 조절하는 이득 조절부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 적어도 하나의 전압 생성부는, 상기 기준 전압을 입력 받는 비반전 입력 단자와, 상기 감마 기준 전압을 출력하는 출력단자를 구비하는 아날로그 증폭기와, 상기 아날로그 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에 직렬 접속되고, 상기 감마 제어 신호에 따라 그 저항 값이 가변되는 제 1 및 제 2 가변 저항부를 포함하고, 상기 아날로그 증폭기는 상기 제 1 및 제 2 가변 저항부의 접속 노드에 접속된 반전 입력단자를 더 구비하는 것이 가능하다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 가변 저항부 각각은, 직렬 접속된 복수의 저항과, 상기 감마 제어 신호에 따라 온/오프되고, 상기 복수의 저항의 적어도 일부와 병렬 접속된 복수의 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 출력 버퍼부로 단위 이득 버퍼를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 감마 신호 공급부는, 상기 감마 기준 전압에 따라 감마 전압을 생성하 는 감마 전압 생성부와, 상기 감마 전압과 화소 데이터를 이용하여 상기 표시 패널의 데이터 라인에 감마 신호를 공급하는 디지털-아날로그 컨버터부를 포함하는 것이 바람직하다.
샘플링 신호를 생성하는 쉬프트 레지스터부와, 상기 샘플링 신호에 따라 상기 화소 데이터를 샘플링하고, 상기 데이터 라인에 대응되도록 상기 화소 데이터를 래치하여 상기 디지털-아날로그 컨버터부에 제공하는 래치부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인을 포함하는 표시 패널과, 상기 복수의 게이트 라인에 게이트 턴온 전압을 순차적으로 공급하는 게이트 드라이버와, 감마 제어 신호에 따라 복수의 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부와, 상기 표시 패널에 집적되고, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 상기 복수의 데이터 라인에 감마 신호를 제공하는 감마 신호 공급부를 구비하는 소스 드라이버 및 화소 데이터를 입력받고, 상기 게이트 드라이버와 상기 소스 드라이버의 구동을 제어하는 신호 제어부를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 표시 패널과 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판을 더 구비하고, 상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 감마 기준 전압 생성부와 상기 신호 제어부가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 감마 기준 전압 생성부는 칩으로 제작되어 상기 표시 패널에 실장되는 것이 가능하다.
상기 표시 패널은, 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인 그 리고, 상기 복수의 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 접속된 복수의 박막 트랜지스터와, 상기 복수의 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극이 형성된 하부 기판과, 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극이 형성된 상부 기판과, 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 마련된 액정층을 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 게이트 드라이버 및 상기 감마 신호 공급부는 상기 하부 기판에 형성되는 것이 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 표시 패널의 복수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 턴온 전압을 공급하고, 복수의 데이터 라인에 감마 신호를 공급하여 화상을 표시하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 기준 전압과 감마 제어 신호에 따라 감마 기준 전압을 생성하는 단계와, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 감마 전압을 생성하는 단계 및 화소 데이터와 감마 전압을 이용하여 상기 감마 신호를 상기 복수의 데이터 라인에 공급하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법을 제공한다.
상기 감마 기준 전압을 생성하는 단계는, 증폭기를 이용하여 기준 전압의 전압 레벨을 변환시키되, 감마 제어 신호에 따라 가변하는 저항을 통해 상기 증폭기의 이득을 제어하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다. 도 2 및도 3은 일 실시예에 따른 소스 구동부의 블록도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 소스 구동부의 간략 회로도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 전압 생성부의 회로도이다. 도 6은 일 실시예의 변형예에 따른 소스 구동부의 감마 전압 조절을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 화상 표시부(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(1000), 구동 전압 생성부(300) 및 신호 제어부(400)를 포함한다.
화상 표시부(100)는 일 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인(G1 내지 Gn) 및 이와 교차하는 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인(D1 내지 Dm)을 포함한다. 게이트 라인(G1 내지 Gn)과 데이터 라인(D1 내지 Dm)의 교차 영역에 화소가 마련된다. 화소는 박막 트랜지스터(T), 유지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)를 포함한다. 화소 각각은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 나타내고, 이들 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소들의 조합을 통해 총 천연색을 표시 할 수 있다. 박막 트랜지스터(T)는 저온 폴리 실리콘 공정을 통해 제작되는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이 화상 표시부(100)는 표시 패널(10) 내에 형성된다. 표시 패널(10)은 도시되지 않았지만, 투광성의 상부 및 하부 기판을 포함한다.
즉, 표시 패널(10)의 하부 기판에는 화상 표시부(100)의 박막 트랜지스터(T), 게이트 라인(G1 내지 Gn), 데이터 라인(D1 내지 Dm) 및 액정 커패시터용 화 소 전극이 마련된다. 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 및 액정 커패시터(Clc)용 공통 전극이 마련된다. 이때, 블랙 매트릭스는 화상 표시부(100)를 제외한 모든 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 블랙 매트릭스를 통해 화상 표시부(100) 이외의 영역으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 화소 전극과 공통 전극 사이 영역에는 액정층이 마련된다.
상기 화상 표시부(100)의 외측에는 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 구동 전압 생성부(400) 및 신호 제어부(500)를 포함하는 제어부가 마련된다. 제어부는 화상 표시부(100)에 구동 신호를 공급하여 화상 표시부(100)가 외부 광원을 받아 화상을 표시 할 수 있도록 한다. 이러한 제어부 각각은 박막 트랜지스터를 포함하는 다양한 회로 소자를 이용하여 제작된다. 따라서, 제작 비용의 절감을 위해 상기 제어부 중 일부는 화상 표시부(100)의 제작시 표시 패널(10)에 함께 제작된다. 이 경우, 나머지 제어부들은 별도의 IC 칩 형태로 제작된다. 즉, 단일의 칩 형태로 제작될 수도 있고, 각기 분리된 칩 형태로 제작될 수 있다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 게이트 구동부(200)가 표시 패널(10)에 집적되고, 데이터 구동부(1000)의 감마 신호 공급부(1100)가 표시 패널(10)에 집적된다. 그리고, 나머지 구동 전압 생성부(300), 신호 제어부(400) 및 데이터 구동부(1000)의 감마 기준 전압 생성부(1200)는 칩 형태로 별도의 인쇄 회로 기판(20)에 실장된다.
상술한 제어부에 관해 설명하면 다음과 같다.
상술한 신호 제어부(400)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터의 입력 영상 신호 즉, 화소 데이터(적색, 녹색 및 청색 데이터) 및 이의 표시를 제어 하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭(CLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(400)는 이러한 화소 데이터를 화상 표시부(100)의 동작 조건에 맞게 처리한다. 즉, 화상 표시부(100) 내의 화소 배열에 따라 상기 화소 데이터 신호가 재 배열된다. 그리고, 신호 에저부(400)는 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성하고, 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(200)에 전송한다. 여기서, 게이트 제어 신호는 게이트 턴온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호, 게이트 클럭 신호 및 출력 인에이블 신호를 포함한다. 데이터 제어 신호는 화소 데이터의 전송 시작을 알리는 동기 시작 신호, 해당 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호 및 데이터 클럭 신호를 포함한다. 또한, 데이터 제어신호로 공통 전압에 대한 계조 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호를 더 포함하는 것이 가능하다. 이때, 신호 제어부(400)는 IC 칩 형태로 제작되어 인쇄 회로 기판(20)에 실장된다. 그리고, 도시되지 않았지만, 신호 제어부(400)는 인쇄 회로 기판(20)과 연결된 연성 인쇄 회로 기판을 통해 상기 게이트 구동부(200)와 전기적으로 연결된다.
상술한 구동 전압 발생부(300)는 외부 전원장치로부터 입력되는 외부 전원을 이용하여 표시 장치의 구동에 필요한 다양한 구동 전압들을 생성한다. 구동 전압 생성부(300)는 기준 전압(GVDD)과, 게이트 턴온 전압(Von) 및 게이트 턴오프 전압(Voff) 그리고 공통 전압을 생성한다. 그리고, 구동 전압 생성부(300)는 신호 제어부(400)로부터의 제어 신호에 따라 게이트 턴온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)을 게이트 구동부(200)에 인가하고, 기준 전압(GVDD)을 데이터 구동 부(300)에 인가한다. 여기서 기준 전압(GVDD)은 액정을 구동시키는 감마 신호를 생성하기 위한 기준 전압으로 사용된다.
상술한 게이트 구동부(200)는 외부의 제어 신호에 따라 구동 전압 발생부(300)의 게이트 턴온/턴오프 전압(Von/Voff)을 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 순차적으로 인가한다. 이를 통해 각 화소에 인가될 계조 전압이 해당 화소에 인가되도록 해당 박막 트랜지스터(T)를 제어할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 게이트 구동부(200)가 화상 표시부(10)와 동시에 제작된다. 따라서, 게이트 구동부(200)는 화상 표시부(10)의 게이트 라인(G1 내지 Gn) 각각에 접속된 복수의 스테이지를 구비한다. 복수의 스테이지부를 통해 게이트 라인(G1 내지 Gn)에 게이트 턴온 전압을 순차적으로 공급한다.
상술한 데이터 구동부(1000)는 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부(1200)와, 감마 기준 전압과 화소 데이터에 따라 해당 감마 신호를 복수의 데이터 라인에 인가하는 감마 신호 공급부(1100)를 포함한다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 감마 신호 공급부(1100)는 표시 패널(10)에 마련된다. 즉, 화상 표시부(10)의 제작시 감마 신호 공급부(1100)도 함께 형성된다. 감마 신호 공급부(1100)는 도 2에 도시된 바와 같이 쉬프트 레지스터부(1110)와, 래치부(1120)와, 디지털-아날로그 컨버터부(Digital to Analog Converter; DAC, 1130)를 포함한다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 감마 신호 공급부(1110)은 기준 감마 전압을 이용하여 감마 전압을 생성하는 감마 전압 생성부(1140)를 더 포함한다. 감마 전압 생성부(1140)는 DAC부(1130)와 일체로 제작될 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 순차적으로 입력되는 화소 데이터를 일시 저장하는 데이터 레지스터부를 더 구비할 수 있다.
여기서, 쉬프트 레지스터부(1110)는 신호 제어부(400)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 샘플링 신호를 발생하고, 생성된 샘플링 신호를 복수의 래치부(1120)에 공급한다. 복수의 래치부(1120)는 샘플링 신호에 따라 화소 데이터를 샘플링하고, 래치한다. 이때, 복수의 래치부(1120)는 각각의 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 대응하는 화소 데이터를 동시에 래치한다. 복수의 DAC부(1130)는 래치부(1120)에서 출력되는 디지털 형태의 화소 데이터를 감마 전압을 이용하여 감마 신호로 변환한다. 그리고, 해당 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 해당 감마 신호를 출력한다.
이와 같은 쉬프트 레지스터부(1110), 래치부(1120) 및 DAC부(1130)는 표시 패널(10)에 형성된다. 즉, 이들 각부를 형성하는 회로 소자가 표시 패널(10)의 하부 기판 상에 제작된다. 이를 통해 외부 화소 데이터를 감마 신호로 변환시키고, 변환된 감마 신호를 데이터 라인(D1 내지 Dm)에 공급하는 감마 신호 공급부(1100)를 별도의 IC 칩 형태로 제작하지 않을 수 있어, 고가의 IC 칩 제작을 위한 별도의 추가 공정을 진행하지 않을 수 있다. 또한, IC 칩을 표시 패널(10) 상에 실장하기 위한 공정을 생략할 수 있고, IC 칩과 표시 패널(10) 간의 실장 불량으로 인한 수율 감소를 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부(1200)를 감마 신호 공급부(1100)와 분리 제작한다. 즉, 감마 기준 전압 생성부(1200)를 별도의 칩 형태로 제작한다. 그리고, 칩 형태로 제작된 감마 기준 전압 생성부(1200) 를 별도의 인쇄 회로 기판(20)에 실장시키고, 감마 신호 공급부(1100)와 전기적으로 연결시킨다. 이때, 감마 기준 전압 생성부(1200)는 인쇄 회로 기판(20)의 배선, 연성 인쇄 회로 기판의 배선 그리고 표시 패널(10)의 내부 배선을 통해 감마 신호 공급부(1100)에 접속된다. 물론 감마 기준 전압 생성부(1200)를 표시 패널(10)에 실장할 수도 있다. 이때, 감마 기준 전압 생성부(1200)는 표시 패널의 내부 배선을 통해 감마 신호 공급부(1100)에 접속된다.
이와 같이 감마 기준 전압 생성부(1200)를 별도의 제작 공정을 통해 IC 칩 형태로 제작하여 감마 기준 전압의 신뢰성을 높일 수 있다. 즉, 만일 감마 기준 전압 생성부(1200)를 표시 패널(10)의 화상 표시부(100) 제작시 함께 제작하는 경우, 감마 기준 전압 생성부(1200) 내의 트랜지스터로 저온 폴리 실리콘 공정을 이용하여 제작된 박막 트랜지스터가 사용된다. 앞서 언급한 바와 같이, 저온 폴리 실리콘 공정을 통해 제작된 박막 트랜지스터의 경우 문턱 전압과 캐리어의 이동도가 균일하지 못하는 문제가 있다. 따라서, 감마 기준 전압 생성부(1200)는 안정적인 감마 기준 전압을 제공하지 못하게 된다. 이에 본 실시예에서는 고온의 단결정 실리콘을 이용하여 제작된 트랜지스터로 감마 기준 전압 생성부(1200)를 제작하여 감마 기준 전압 생성부(1200)가 안정적인 감마 기준 전압을 생성할 수 있게 된다.
또한, 감마 기준 전압 생성부(1200)를 별도의 칩 형태로 제작하여 소스 구동부(1000)가 감마 전압이 다른 다양한 표시 장치에 사용하도록 할 수 있다. 즉, 감마 기준 전압 생성부(1200)을 별도의 칩 형태로 제작하고, 이를 소정의 제어 신호를 이용하여 감마 기준 전압의 전압 레벨을 다양하게 변화시킨다. 이를 통해 감마 전압을 해당 표시 장치에 맞도록 조절하여 사용할 수 있다.
하기에서는 도면을 참조하여, 상술한 감마 기준 전압 생성부(1200)에 관해 설명하고, 감마 신호 공급부(1100)에서 감마 기준 전압을 이용하여 감마 전압을 생성함에 관해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 감마 기준 전압 생성부(1200)는 감마 제어부(1210), 기준 전압 공급부(1220), 전압 생성부(1230) 및 출력 버퍼부(1240)를 포함한다.
감마 제어부(1210)은 전압 생성부(1230)의 출력을 제어하는 복수의 감마 제어 신호를 출력한다. 이때, 감마 제어부(1210)는 프로그램 가능한 레지스터 형태로 제작되어 프로그램된 값을 일정하게 출력한다. 물론 이에 한정되지 않고, 신호 제어부(400)의 제어 신호에 따라 그 출력이 변화될 수 있다. 감마 제어부(1210)는 I2C 직렬 인테페이스를 통해 소정의 제어 값을 입력받는다. 감마 제어부(1210)는 필요에 따라 생략이 가능하다. 예를 들어. 감마 제어 신호를 신호 제어부(400)에서 제공하는 경우 생략될 수 있고, 전압 생성부(1230)의 출력이 가변되지 않는 경우에도 생략될 수 있다.
기준 전압 공급부(1220)는 기준 전압(Vref)을 전압 생성부(1230)에 제공한다. 기준 전압 공급부(1220)는 외부 전원을 이용하여 기준 전압(Vref)을 생성하고, 생성된 기준 전압(Vref)을 출력한다. 물론 이에 한정되지 않고, 구동 전압 생성부(300)의 기준 전압을 인가받고, 구동 전압 생성부(300)의 기준 전압을 전압 생 성부에 공급할 수도 있다. 이 경우, 기준 전압 공급부(1220)는 생략이 가능하다.
전압 생성부(1230)는 감마 제어부(1210)의 감마 제어 신호와, 기준 전압 공급부(1220)의 기준 전압(Vref)에 따라 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)을 생성한다. 출력 버퍼부(1240)는 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)을 감마 신호 공급부(1100)에 제공한다.
전압 생성부(1230)은 도 5에 도시된 바와 같이 각기 서로 다른 전압 레벨의감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)을 출력하는 복수의 전압 생성부(1230-1 내지 1230-j)를 구비한다. 복수의 전압 생성부(1230-1 내지 1230-j) 각각은 기준 전압 공급부(1220)의 기준 전압(Vref)의 전압 레벨을 변환시키는 증폭부(1231)와, 감마 제어부(1210)의 감마 제어 신호에 따라 상기 증폭부(1231)의 이득을 조절하는 이득 조절부(1232)를 포함한다.
상기 증폭부(1231)로 도 4에 도시된 바와 같이 OP 엠프를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 이득 조절부(1232)로 직렬 접속된 두개의 가변 저항부(VR1, VR2)를 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 전압 생성부(1230)는 비반전 입력 단자(+)을 통해 기준 전압(Vref)를 입력받고 출력단자가 출력 버퍼부(1240)에 접속된 OP 엠프와, OP 엠프의 출력 단자와 접지 사이에 직렬 접속되고, 감마 제어 신호에 따라 그 저항 값이 가변되는 제 1 및 제 2 가변 저항부(VR1, VR2)를 포함한다. 이때, 상기 OP 엠프의 반전 입력 단자(-)는 제 1 및 제 2 가변 저항부(VR1, VR2)의 접속 노드(N)에 접속된다. 이때, 전압 생성부(1230)의 출력은 제 1 및 제 2 가변 저항부(VR1, VR2)의 저항비에 의해 결정된다. 즉, 전압 생성부(1230)의 출력 전압을 VGref, 기준 전압을 Vref, 제 1 가변 저항부의 저항 값을 VR1 그리고, 제 2 가변 저항부의 저항 값을 VR2라고 할 때, 상기 전압 생성부의 출력 전압은 하기 수학식과 같다.
Figure 112007037363801-PAT00001
예를 들어, 제 1 가변 저항부(VR1)와 제 2 가변 저항부(VR2)의 저항 값이 동일할 경우 전압 생성부의 출력은 기준 전압(Vref)의 2배가 된다.
제 1 가변 저항부(VR1)는 도 5에 도시된 바와 같이 직렬 접속된 제 1 내지 제 7 저항(R1 내지 R7)과, 감마 제어 신호에 따라 동작하고 제 2 내지 제 7 저항(R2 내지 R7)에 각기 병렬 접속된 제 1 내지 제 6 스위치(S1 내지 S6)를 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제 6 스위치(S1 내지 S6)는 감마 제어 신호에 따라 제 2 내지 제 7 저항(R2 내지 R7)을 바이패스 시킨다.
제 2 가변 저항부(VR2)는 도 5에 도시된 바와 같이 직렬 접속된 제 8 내지 제 14 저항(R8 내지 R14)과, 감마 제어 신호에 따라 동작하고, 제 9 내지 제 14 저항(R9 내지 R14)에 각기 병렬 접속된 제 7 내지 제 12 스위치(S7 내지 S12)를 포함한다. 여기서, 제 7 내지 제12 스위치(S7 내지 S12)는 감마 제어 신호에 따라 제 9 내지 제 14 저항(R9 내지 R14)을 바이패스 시킨다.
도 5에서는 본 발명의 일 실시예를 도시한 것으로 제 1 및 제 2 가변 저항 부(VR1, VR2)내의 저항의 개수와 스위치의 개수는 이보다 많을 수도 있고 적을 수도 있다. 이때, 상기 스위치는 각기 독립적으로 온오프 되기 때문에 이의 동작을 제어하는 감마 제어 신호는 상기 스위치의 개수와 동일한 비트수를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5에서와 같이 12개의 스위치를 사용하는 경우 상기 감마 제어 신호는 12비트의 신호를 사용한다. 본 실시예에서는 상기 스위치로 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 모든 스위치가 오프된 경우에 제 1 가변 저항(VR1)의 저항 값은 제 1 내지 제 7 저항(R1 내지 R7)들의 저항 값의 합과 같다(VR1 = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7). 이에 반하여 제 1 스위치(S1)이 온상태가 되면, 제 2 저항(R2)를 바이패스 시키게 된다. 이로인해 제 1 가변 저항(VR1)의 저항 값은 제 2 저항(R2)를 뺀 값이 된다(VR1 = R1+R3+R4+R5+R6+R7). 이와 같이 제 1 가변 저항(VR1)의 저항 값은 감마 제어부(1210)의 감마 제어 신호에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
여기서, 전압 생성부(1230)의 출력 전압을 VGref, 기준 전압을 Vref, 전압 생성부간의 출력 전압 최소 차를 a라고 할 경우를 생각하면 다음과 같다.
제 1 가변 저항부(VR1) 내에서 바이패스 되는 저항(즉, 제 2 내지 제 7 저항(R2 내지 R7))의 저항 값은 하기의 수학식과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112007037363801-PAT00002
여기서, P는 0부터 5까지의 자연수이다.
제 2 가변 저항부(VR2) 내에서 바이패스 되는 저항(즉, 제 9 내지 제14 저항(R9 내지 R14))의 저항 값은 하기 수학식과 같이 계산 할 수 있다.
Figure 112007037363801-PAT00003
여기서, q는 6부터 11까지의 자연수이다.
따라서, 전압 생성부(1230)의 출력 전압값과, 전압 생성부(1230) 각각의 전압 조절 범위(즉, 전압차)를 통하여 제 1 및 제 2 가변 저항부(VR1, VR2)의 저항 값을 결정할 수 있다.
이때, 스위치로 트랜지스터를 사용하는 경우, 트랜지스터의 저항에 따라 상기 제 1 및 제 2 가변 저항부(VR1, VR2)의 저항의 크기를 변화시킬 수 있다. 따라서, 트랜지스터가 턴온 되었을 때, 저항 값이 병렬 접속된 저항의 저항 값보다 상대적으로 매우 작게 만드는 것이 바람직하다. 이 경우, 스위치로 사용되는 트랜지스터 의 저항 값이 크다면 이를 무시하기 위해 병렬 접속된 저항의 저항 값을 증가시켜야 한다. 이때, 저항 값을 증가시키기 위해서는 저항의 면적을 크게 하여야 한다. 이로 인해 칩 전체 면적이 커지는 문제가 발생한다. 따라서, 본 실시예에서는 스위치로 NMOS와 PMOS가 병렬 접속된 트랜스 미션 게이트를 사용하였다. 그리고, 각 트랜지스터의 저항을 1k옴 이하가 되도록 하였다. 이를 위해 트랜지스터의 길이 대 넓이의 비율을 크게 하였다.
이와 같이 본 실시예에서는 감마 기준 전압을 생성하는 회로를 별도의 칩으로 제작하여 표시 패널에 집적한 경우보다 소자의 구동 능력을 향상시킬 수 있으며 사용되는 아날로그 증폭기(예를 들어 OP 엠프)의 개수도 줄일 수 있다. 그리고, 감마 기준 전압을 생성하기 위한 가변 저항은 8 내지 24 비트의 레지스터 세팅을 통해 패널 특성에 맞게 정밀 조절할 수 있게 된다. 그리고, 가변 저항부의 출력은 직렬 접속된 저항에 의해 결정되기 때문에 온도 변화나 공정 변화에 의해 그 출력 값이 크게 변화하지 않는다.
도 7은 본 실시예에 따른 감마 기준 전압 생성부 동작을 시뮬레이션 결과 그래프이다.
이때, 도 7은 도 5의 전압 생성부(1230)를 기본 구조로 하는 9개의 전압 생성부를 갖는 감마 기준 전압 생성부의 동작을 시뮬레이션한 결과 그래프이다. 시뮬레이션 결과와 같이 정확하게 375mV의 전압 차이를 갖는 9개의 감마 기준 전압(VGref)이 생성됨을 알 수 있다. 물론 상술한 전압 차는 전압 생성부(1230) 내의 저항의 개수와, 각 저항들의 저항 값을 조절하여 다양하게 변화시킬 수 있다.
이와 같이 복수의 전압 생성부(1230-1 내지 1230-j)의 출력인 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)은 출력 버퍼부(1240)를 거처 감마 신호 공급부(1100)으로 제공된다. 여기서, 출력 버퍼부(1240)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 단위 이득 엠프(Unit Gain Amp) 또는 단위 이득 버퍼(Unit Gain Buffer)를 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 감마 신호 공급부(1100)로 공급된 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)은 감마 전압 생성부(1140)에 의해 복수개의 감마 전압(VG-1 내지 VG-K)으로 분배된다. 감마 전압 생성부(1140)는 저항을 이용한 전압 분배를 통해 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j) 사이의 전압 값을 분배하여 복수의 감마 전압(VG-1 내지 VG-K)을 생성한다. 예를 들어 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)으로 각기 1V, 2V, 3V를 입력 받은 경우 감마 전압 생성부(1140)는 1V와 2V 사이의 전압을 분배하여 복수의 감마 전압(예를 들어, 1.3V, 1.6V, 1.8V)을 생성하고, 2V와 3V 사이의 전압을 분배하여 복수의 감마 전압(예를 들어, 2.2V, 2.5V, 2.7V)을 생성한다.
감마 전압 생성부(1140)는 이와 같이 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)들의 전압 분배를 위해 저항을 사용한다. 즉, 감마 전압 생성부(1140)는 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)을 입력받는 복수의 입력단 각각의 사이에 마련되고, 각기 직렬 접속된 복수의 저항(R1 내지 Rt)을 구비한다.
상기 저항의 개수는 한정되지 않고, 출력하는 감마 전압(VG-1 내지 VG-k)의 전압 레벨들에 따라 변화된다. 즉, 64개의 전압 레벨을 갖는 감마 전압(VG-1 내지 VG-k)을 생성하기 위해서는 감마 전압 생성부(1140)는 63개의 저항을 사용한다. 그리고, 상기 저항으로 그 저항 값이 변화하지 않는 고정 저항을 사용하는 것이 바람직하다. 저항의 전압 분배 특성에 따라 상기 감마 전압 생성부(1140) 내의 저항들의 저항 값을 조절하여 다양한 전압 레벨의 감마 전압(VG-1 내지 VG-k)을 생성할 수 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 감마 전압 생성부 동작을 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 8에서는 본 실시예의 감마 기준 전압 생성부(1200)의 복수의 감마 기준 전압(VGref-1 내지 VGref-j)을 공급하였을 경우 감마 전압 생성부의 동작을 시뮬레이션한 결과이다. 상기 시뮬레이션 결과를 보면 약 13개의 감마 전압이 생성됨을 알 수 있다. 그리고, 각 감마 전압들 간의 최소 전압 차는 5mV이고, 최대 전압차는 80mV임을 알 수 있다. 물론 인접하는 감마 전압들간의 전압차는 최대 160mV까지 조절하는 것이 가능하다. 이에 한정되지 않고, 상기 인접하는 감마 전압들의 전압차는 감마 전압 생성부(1140) 내의 저항 값에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
상술한 바와 같이 제작된 감마 전압(VG-1 내지 VG-k)은 디지털-아날로그 컨버터부(1130)에 제공된다. 디지털-아날로그 컨버터부(1130)는 인가되는 디지털 신호에 해당하는 감마 전압을 감마 신호로 하여 데이터 라인(즉, 채널)에 제공한다.
상술한 실시예에서는 하나의 감마 기준 전압 생성부(1200) 내에 하나의 전압 생성부(1230)가 마련됨을 설명하였다. 하지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 복수의 전압 생성부(1230)가 마련될 수 있다. 즉, 적색, 녹색, 청색 각각을 표현하 는 감마 전압이 다른 경우, 도 6의 변형예에서와 같이 청색 전압 생성부(1230-B), 녹색 전압 생성부(1230-G) 및 적색 전압 생성부(1230-R)를 구비한다. 상기의 청색, 녹색 및 적색 전압 생성부(1230-B, 1230-G, 1230-R)는 각기 서로 다른 감마 기준 전압(예를 들어, 청색 감마 기준 전압, 녹색 감마 기준 전압, 적색 감마 기준 전압)을 출력한다. 이에, 청색, 녹색 및 적색 전압 생성부(1230-B, 1230-G, 1230-R)에 감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부(1210)도 3개가 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 감마 기준 전압 생성부(1200)는 도 6에 도시된 바와 같이 청색 전압 생성부(1230-B)에 제 1 감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부(1210-B), 녹색 전압 생성부(1230-G)에 제 2 감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부(1210-G) 및 적색 전압 생성부(1230-R)에 제 3 감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부(1210-R)를 구비한다.
또한, 청색, 녹색 및 적색 전압 생성부(1230-B, 1230-G, 1230-R)의 출력을 전달하는 출력 버퍼부(1240-B, 1240-G, 1240-B)도 3개가 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 감마 신호 공급부(110)내에도 3개의 감마 전압 생성부(1140-B, 1140-G, 1140-R)와 3개의 디지털-아날로그 컨버터부(1130-R, 1130-G, 1130-R)가 마련되는 것이 효과적이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부를 패널 외측에 위치시켜 감마 기준 전압 생성부의 구동 능력을 향상시킬 수 있고, 안정적인 감마 기준 전압을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 소스 드라이버의 감마 기준 전압 생성부는 칩 형태로 제작하고, 감마 신호 공급부는 패널에 집적시켜 소스 드라이버의 면적을 줄일 수 있고, 표시 장치의 제작 비용을 절감시킬 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 제어 신호에 따라 가변되는 가변저항을 이용하여 표시 패널의 특성에 맞게 감마 기준 전압의 전압 레벨을 조절할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (19)

  1. 감마 제어 신호에 따라 복수의 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부; 및
    표시 패널에 집적되고, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 표시 패널의 데이터 라인에 감마 신호를 제공하는 감마 신호 공급부를 포함하는 소스 드라이버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는 칩으로 제작되어 상기 표시 패널 또는 상기 표시 패널에 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판에 실장된 소스 드라이버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는 상기 표시 패널에 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판에 형성된 소스 드라이버.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 감마 기준 전압 생성부는,
    감마 제어 신호를 공급하는 감마 제어부와,
    기준 전압과 상기 감마 제어 신호에 따라 각기 서로 다른 전압 레벨의 감마 기준 전압을 출력하는 적어도 하나의 전압 생성부와,
    상기 복수의 감마 기준 전압을 출력하는 적어도 하나의 출력 버퍼부를 포함 하는 소스 드라이버.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 전압을 공급하는 기준 전압 공급부를 더 포함하는 소스 드라이버.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 전압 생성부는 청색 감마 기준 전압을 출력하는 청색 전압 생성부와, 녹색 감마 기준 전압을 출력하는 녹색 전압 생성부와, 적색 감마 기준 전압을 출력하는 적색 전압 생성부를 포함하는 소스 드라이버.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 적어도 하나의 전압 생성부는,
    상기 기준 전압의 전압 레벨을 변환하는 증폭부와,
    상기 감마 제어 신호에 따라 상기 증폭부의 이득을 조절하는 이득 조절부를 포함하는 소스 드라이버.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 적어도 하나의 전압 생성부는,
    상기 기준 전압을 입력받는 비반전 입력 단자와, 상기 감마 기준 전압을 출력하는 출력단자를 구비하는 아날로그 증폭기와,
    상기 아날로그 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에 직렬 접속되고, 상기 감마 제어 신호에 따라 그 저항 값이 가변되는 제 1 및 제 2 가변 저항부를 포함하고,
    상기 아날로그 증폭기는 상기 제 1 및 제 2 가변 저항부의 접속 노드에 접속된 반전 입력단자를 더 구비하는 소스 드라이버.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가변 저항부 각각은,
    직렬 접속된 복수의 저항과,
    상기 감마 제어 신호에 따라 온/오프되고, 상기 복수의 저항의 적어도 일부와 병렬 접속된 복수의 스위치를 포함하는 소스 드라이버.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 출력 버퍼부로 단위 이득 버퍼를 사용하는 소스 드라이버.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 감마 신호 공급부는,
    상기 감마 기준 전압에 따라 감마 전압을 생성하는 감마 전압 생성부와,
    상기 감마 전압과 화소 데이터를 이용하여 상기 표시 패널의 데이터 라인에 감마 신호를 공급하는 디지털-아날로그 컨버터부를 포함하는 소스 드라이버.
  12. 청구항 11에 있어서,
    샘플링 신호를 생성하는 쉬프트 레지스터부와,
    상기 샘플링 신호에 따라 상기 화소 데이터를 샘플링하고, 상기 데이터 라인에 대응되도록 상기 화소 데이터를 래치하여 상기 디지털-아날로그 컨버터부에 제 공하는 래치부를 더 포함하는 소스 드라이버.
  13. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인을 포함하는 표시 패널;
    상기 복수의 게이트 라인에 게이트 턴온 전압을 순차적으로 공급하는 게이트 드라이버;
    감마 제어 신호에 따라 복수의 감마 기준 전압을 생성하는 감마 기준 전압 생성부와, 상기 표시 패널에 집적되고, 상기 감마 기준 전압을 이용하여 상기 복수의 데이터 라인에 감마 신호를 제공하는 감마 신호 공급부를 구비하는 소스 드라이버; 및
    화소 데이터를 입력받고, 상기 게이트 드라이버와 상기 소스 드라이버의 구동을 제어하는 신호 제어부를 포함하는 표시 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 표시 패널과 전기적으로 접속된 인쇄 회로 기판을 더 구비하고,
    상기 인쇄 회로 기판 상에 상기 감마 기준 전압 생성부와 상기 신호 제어부가 마련된 표시 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 감마 기준 전압 생성부는 칩으로 제작되어 상기 표시 패널에 실장된 표 시 장치.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인 그리고, 상기 복수의 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 접속된 복수의 박막 트랜지스터와, 상기 복수의 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극이 형성된 하부 기판과,
    상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극이 형성된 상부 기판과,
    상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 마련된 액정층을 포함하는 표시 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 게이트 드라이버 및 상기 감마 신호 공급부는 상기 하부 기판에 형성된 표시 장치.
  18. 표시 패널의 복수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 턴온 전압을 공급하고, 복수의 데이터 라인에 감마 신호를 공급하여 화상을 표시하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    기준 전압과 감마 제어 신호에 따라 감마 기준 전압을 생성하는 단계;
    상기 감마 기준 전압을 이용하여 감마 전압을 생성하는 단계; 및
    화소 데이터와 감마 전압을 이용하여 상기 감마 신호를 상기 복수의 데이터 라인에 공급하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 감마 기준 전압을 생성하는 단계는,
    증폭기를 이용하여 기준 전압의 전압 레벨을 변환시키되, 감마 제어 신호에 따라 가변하는 저항을 통해 상기 증폭기의 이득을 제어하는 표시 장치의 구동 방법.
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