KR20100034242A - Lcd 드라이버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCD를 구동시키기 위한 LCD 드라이버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 방전되는 경로를 제공함으로써 LCD 픽셀의 전압 레벨이 변할 때 발생하는 폴링 타임 및 라이징 타임을 줄여 LCD 픽셀의 응답속도를 빠르게 함으로써 LCD 픽셀이 소모하는 전류를 감소시키고, LCD의 화질을 개선시키는 LCD 드라이버에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 LCD 드라이버는, LCD 픽셀; 상기 LCD 픽셀의 구동을 위한 전압을 제공하는 LCD 구동 전원부; 상기 LCD 구동 전원부와 직렬로 연결되어 상기 LCD 구동 전원부로부터 입력받은 전압을 다양한 전압 레벨로 출력시켜 상기 LCD 픽셀에 제공하는 멀티 레벨 전압 분배부;및 제 1 스위치 및 제 1 저항을 포함하고, 상기 멀티 레벨 전압 분배부와는 직렬로 연결되고, 상기 LCD 픽셀과 병렬로 연결되는 방전 경로부를 포함하며,상기 방전 경로부는 상기 멀티 레벨 전압 분배부로부터 상기 LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 제 1 스위치가 도통되어 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 상기 제 1 저항을 통해 접지(ground)로 방전되는 경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.
LCD 드라이버, 폴링 타임, 라이징 타임, 응답속도, 방전

Description

LCD 드라이버{LCD DRIVER}
본 발명은 LCD를 구동시키기 위한 LCD 드라이버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 방전되는 경로를 제공함으로써 LCD 픽셀의 전압 레벨이 변할 때 발생하는 폴링 타임 및 라이징 타임을 줄여 LCD 픽셀의 응답속도를 빠르게 함으로써 LCD 픽셀이 소모하는 전류를 감소시키고, LCD의 화질을 개선시키는 LCD 드라이버에 관한 것이다.
전자기술의 발달에 힘입어 다양한 종류의 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 최근 주목받고 있는 디스플레이 장치 중 하나가 LCD(Liquid Crystal Display)이다. LCD 패널을 이용하면 기존의 CRT(Cathode-Ray Tube) 디스플레이 장치에 비해 크기가 현저하게 줄어들고, 고 해상도로 출력할 수 있다는 장점이 있다.
LCD는 비디오 신호에 따라 액정 셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하며, 상하 두 기판의 교차 전극에 의해 정의되는 픽셀(pixel)에 인가되는 전압 파형에 따라 구동되는 수동행렬(Passive Matrix) 방식과 스위치 역할을 하는 능동소자에 따라 구동되는 능동행렬(Active Matrix) 방식으로 구분된다. 이중, 특히 능동행 렬 방식은 수동행렬 방식에 나타나는 픽셀 간의 상호간섭 현상이 나타나지 않아 고해상도 LCD에 주로 사용되며, 스위칭 소자로는 주로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 이용되고 있다.
도 1은 LCD의 등가회로도를 나타낸 것으로서, 개개의 LCD 픽셀(110)은 전기적으로 커패시터로 모델링할 수 있으며, 게이트 배선(120) 및 데이터 배선(130)에 연결되어 있다. 이 LCD 픽셀(110)에 전압을 인가하여 전하를 충전시키고, 이에 따른 전계를 액정 셀에 공급하여 원하는 화상을 표시하게 된다. 이 때, 원하는 화상을 다양한 밝기로 표시하기 위해서는 LCD 픽셀(110)에 멀티 레벨 전압을 공급할 필요가 있다.
이하, 종래 방식에 따른 LCD 드라이버에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 종래의 방식에 따른 LCD 드라이버(200)의 회로도를 나타낸 것이다. LCD 드라이버(200)는 LCD 구동 전원부(210), 멀티 레벨 전압 분배부(220), 및 LCD 픽셀(230)을 포함한다. 특히 멀티 레벨 전압 분배부(220)는 다수의 직렬 연결 저항으로 구성된 전압 분배기를 이용하여 LCD 픽셀(230)에 원하는 레벨의 전압을 공급하기 위한 수단이다. 멀티 레벨 전압 분배부(220)는 LCD 구동 전원부(210)와 접지(ground) 사이에 직렬 연결된 n개의 저항(221); n개의 저항(221)의 각각의 양 끝단과 LCD 픽셀(230)을 직렬로 연결하는 n+1 개의 스위치(222);를 포함하여 이루어진다. 또한, 멀티 레벨 전압 분배부(220)에 포함되어 있는 n개의 저항(221)은 LCD 구동 전원부(210)로부터의 누설 전류(leakage current)를 방지하기 위해 1Mohm 이상의 큰 저항값을 가지는 것이 일반적이다.
멀티 레벨 전압 분배부(220)로부터 LCD 픽셀(230)에 인가되는 전압이 변하면, LCD 픽셀(230)에 저장되어 있던 전하는 멀티 레벨 전압 분배부(220)를 구성하는 저항을 통하여 접지로 방전된 후, LCD 픽셀(230)에는 다시 새롭게 인가된 전압에 해당하는 전하가 저장되게 된다. 이와 같이 기존 전압에 해당하는 만큼의 전하가 방전될 때, 멀티 레벨 전압 분배부의 저항들의 저항값이 크기 때문에 RC 시정수 값이 커서, LCD 픽셀(230)에 충전되어 있던 전하의 방전이 빠르게 이루어지지 못한다는 문제가 있다.
즉, LCD 픽셀(230)에 인가되는 전압이 변하는 경우, LCD 픽셀(230)에 저장되어 있던 전하가 빨리 방전되지 못하여 지연시간(즉, 폴링 타임(falling time) 또는 라이징 타임(rising time))만큼 LCD 픽셀에 전하가 저장되어, 이에 해당하는 화상이 표시되게 된다. 즉, 폴링 타임, 라이징 타임이 길어지면 LCD 픽셀의 응답속도가 떨어지고, 이는 화질저하를 유발하는 문제가 있다. 또한, 폴링 타임, 라이징 타임이 길어지면 그만큼의 시간동안 전류 소모도 증가하게 된다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 방전되는 경로를 제공함으로써 LCD 픽셀의 전압 레벨이 변할 때 발생하는 폴링 타임 및 라이징 타임을 줄여 LCD 픽셀의 응답속도를 빠르게 함으로써 LCD 픽셀이 소모하는 전류를 감소시키고, LCD의 화질을 개선시키는 LCD 드라이버를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명에 따른 LCD 드라이버는: LCD 픽셀; 상기 LCD 픽셀의 구동을 위한 전압을 제공하는 LCD 구동 전원부; 상기 LCD 구동 전원부와 직렬로 연결되어 상기 LCD 구동 전원부로부터 입력받은 전압을 다양한 전압 레벨로 출력시켜 상기 LCD 픽셀에 제공하는 멀티 레벨 전압 분배부;및 제 1 스위치 및 제 1 저항을 포함하고, 상기 멀티 레벨 전압 분배부와는 직렬로 연결되고, 상기 LCD 픽셀과 병렬로 연결되는 방전 경로부를 포함하며,상기 방전 경로부는 상기 멀티 레벨 전압 분배부로부터 상기 LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 제 1 스위치가 도통되어 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 상기 제 1 저항을 통해 접지(ground)로 방전되는 경로를 제공하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 LCD 구동 전원부는 전하 펌프(charge pump) 또는 DC/DC 컨버터 일 수 있다.
또한, 상기 멀티 레벨 전압 분배부는 상기 LCD 구동 전원부와 접지(ground) 사이에 직렬 연결된 n개의 저항, 상기 n개의 저항의 각각의 양 끝단과 상기 LCD 픽셀을 직렬로 연결하는 n+1 개의 스위치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 n+1개의 스위치는 상보적으로 개폐될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 저항은 1Kohm 이하일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 스위치가 도통되는 경우 500ns 이하 동안 도통될 수 있다.
본 발명에 따른 LCD 드라이버는 LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 방전되는 경로를 제공함으로써 LCD 픽셀의 전압 레벨이 변할 때 발생하는 폴링 타임 및 라이징 타임을 줄여 LCD 픽셀의 응답속도를 빠르게 함으로써 LCD 픽셀이 소모하는 전류를 감소시키고, LCD의 화질을 개선시키는 LCD 드라이버를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 드라이버(300)의 회로도를 나타낸다.
도 3a에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 드라이버(300)는 LCD 구동 전원부(310), 멀티 레벨 전압 분배부(320), LCD 픽셀(330), 및 방전 경로부(340)를 포함한다.
LCD 구동 전원부(310)는 LCD 픽셀(320)의 구동을 위한 전압을 제공한다. LCD의 구동을 위해서는 3V 내지 5V의 전압이 필요하므로 이와 같은 크기의 전압을 만들어주기 위한 LCD 구동 전원부(310)는 DC/DC 컨버터 또는 전하 펌프일 수 있다.
멀티 레벨 전압 분배부(320)는 LCD 구동 전원부(310)에 직렬로 연결되어 있으며, LCD 구동 전원부(310)로부터 입력받은 전압을 다양한 전압 레벨로 출력시켜 LCD 픽셀(330)에 제공한다. 멀티 레벨 전압 분배부(320)로부터 LCD 픽셀(330)에 인가되는 전압 레벨에 따라 LCD 픽셀(330)의 액정에 인가되는 전계의 크기에 차이가 나게 되고, 이로 인해 LCD 픽셀(330)은 다양한 밝기의 화상을 출력할 수 있다.
이와 같이 다양한 전압 레벨을 제공하기 위한 멀티 레벨 전압 분배부(320) 는 LCD 구동 전원부(310)와 접지(ground) 사이에 직렬 연결된 n개의 저항(321); n개의 저항(321)의 각각의 양 끝단과 LCD 픽셀(330)을 직렬로 연결하는 n+1 개의 스위치(322 내지 325);를 포함하여 이루어질 수 있다.
이와 같은 구조의 멀티 레벨 전압 분배부(320)가 다양한 전압 레벨을 출력시키는 원리는 전압 분배의 원리와 동일하다. 예를 들어, n개의 저항(321)의 각각의 저항값이 동일하다고 가정할 때, 멀티 레벨 전압 분배부(320)의 제 2 스위치(322)가 도통된 상태에서는 LCD 구동 전원부(310)로부터 입력받은 전압이 그대로 LCD 픽셀(330)에 인가되게 된다. 한편, 제 3 스위치(323)가 도통된 상태에서는 LCD 구동 전원부(310)로부터 입력받은 전압의 2/3만 LCD 픽셀(330)에 인가되게 된다.
또한, 멀티 레벨 전압 분배부(320)가 다양한 레벨의 전압을 제공하기 위해 멀티 레벨 전압 분배부(320)의 스위치는 상보적으로 개폐되어야 한다. 즉, 스위치 중 하나가 도통되면 다른 스위치들은 차단되어야 한다.
방전 경로부(340)는 멀티 레벨 전압 분배부(320)에 및 LCD 픽셀(330)의 사이에 연결되어 멀티 레벨 전압 분배부(320)로부터 LCD 픽셀(330)에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 LCD 픽셀(330)에 저장되어 있던 전하가 접지(ground)로 방전되는 경로를 제공한다.
방전 경로부(340)는 제 1 스위치(341) 및 제 1 저항(342)을 포함할 수 있으며, 제 1 스위치(341) 및 제 1 저항(342)은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
도 3b는 방전 경로부(340)의 제 1 스위치(341)에 인가되는 입력 신호(353), 멀티 레벨 전압 분배부(320)의 제 2 스위치(322)에 인가되는 입력 신호(351), 및 제 3 스위치(323)에 인가되는 입력 신호(352)를 나타낸 것이다. 예시적으로 도 3b에서는 먼저 제 2 스위치(321)가 도통되어 있다가 차단되고, 그와 동시에 제 3 스위치(322)가 도통되어 LCD 픽셀(330)에 인가되는 전압 레벨이 변하는 경우를 나타내고 있다. 이와 같이 전압 레벨이 변하는 순간 제 1 스위치(341)에 펄스 신호가 인가되어 제 1 스위치(341)는 순간적으로 도통되었다가 차단되는데, 이 시간 동안 LCD 픽셀(330)에 저장되어 있던 전하가 제 1 저항(342)을 통해 접지로 방전되게 된다.
이때, 제 1 스위치(341)에 인가되는 펄스 신호의 펄스 폭(즉, 제 1 스위 치(341)가 도통되었다가 다시 차단되는 시간)은 지나치게 커서는 안된다. 바람직하게는, 이 시간은 500ns 이하이다. 이 시간이 지나치게 커지면 LCD 픽셀(330)이 완전히 방전되어 원하는 전압 레벨의 전하가 다시 충전되는데 상당한 시간이 걸리기 때문이다.
또한, 제 1 저항(342)의 저항값은 멀티 레벨 전압 분배부(320)를 구성하는 저항(321)의 저항값보다 작아야 RC 시정수 값이 작아져서 빠른 방전이 가능하다. 제 1 저항(342)의 저항값은 1Kohm 이하인 것이 바람직하며, 1Kohm 보다 큰 경우, 상기 언급한 LCD 픽셀(330)의 완전 방전에 가까운 현상이 일어나게 되어 LCD 픽셀의 폴링 타임 또는 라이징 타임을 줄이는 효과를 달성하기 어렵게 된다.
도 4는 LCD 픽셀(330)에 다양한 레벨의 전압을 공급할 때, 방전 경로부(340)의 제 1 스위치(341)에 펄스를 공급하지 않은 경우(430), t1 시점에 펄스를 공급한 경우(420), t1 및 t2 시점에 펄스를 각각 공급한 경우(410) LCD 픽셀(330)의 전압 레벨의 변화를 시간에 따라 나타낸 것이다. 이때, 제 1 저항(342)의 저항값은 1Kohm이고, 펄스의 폭은 500ns이다.
먼저, 펄스를 공급하지 않은 경우(430) 및 t1 시점에 펄스를 공급한 경우(420)를 비교해보면, t1에서 펄스를 공급한 경우(420)가 전압 레벨이 V1에서 V2로 변할 때의 폴링 타임이 작음을 확인할 수 있다. 또한, t1 시점에 펄스를 공급한 경우(420)와 t1 및 t2 시점에 펄스를 각각 공급한 경우(410)를 비교해보면, t1 및 t2 시점에 펄스를 각각 공급한 경우(410)가 전압 레벨이 V2에서 V3로 변할 때의 폴링 타임이 작음을 확인할 수 있다.
즉, 방전 경로부(340)로 인해 LCD 픽셀(330)의 폴링 타임 또는 라이징 타임이 줄어드는 효과가 있음을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 드라이버를 이용하여 디스플레이부(540)에 실제로 원하는 화상을 표시하는 구동 시스템(500)의 일 실시예이다.
구동 시스템(500)은 디스플레이부(540)가 원하는 데이터를 출력하도록 디스플레이부(540)를 제어하는 기능을 하며 CPU(510), LCD 제어기(520), 및 LCD 드라이버(530)를 포함한다.
LCD 드라이버(530)는 LCD 제어기(520)로부터 입력받은 제어 신호에 따라 전압 레벨을 달리하여 디스플레이부(540)에 위치하는 다수의 LCD 픽셀에 전압을 인가하는 기능을 한다.
도 6에서 LCD 제어기(520)로부터 입력받은 제어 신호에 따라 LCD 드라이버(530)가 생성하는 전압 레벨을 예시적으로 나타내었다. LCD 드라이버(530)는 상기 언급한 LCD 구동 전원부 및 멀티 레벨 전압 분배부(도시 생략)를 포함한다. 또한, 디스플레이부(540)는 상기 언급한 방전 경로부(도시 생략)를 포함하여 LCD 픽셀의 폴링 타임 또는 라이징 타임을 줄인다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 LCD의 등가회로도이다.
도 2는 종래의 방식에 따른 LCD 드라이버의 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 드라이버의 회로도이다.
도 3b는 방전 경로부의 제 1 스위치(341), 멀티 레벨 전압 분배부(320), 및 제 3 스위치(323)에 각각 인가되는 입력 신호를 나타낸 것이다.
도 4는 방전 경로부(340)의 제 1 스위치(341)에 펄스를 공급하지 않은 경우(430), t1 시점에 펄스를 공급한 경우(420), t1 및 t2 시점에 펄스를 각각 공급한 경우(410) LCD 픽셀(330)의 전압 레벨의 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 드라이버를 이용하여 디스플레이부(540)에 실제로 원하는 화상을 표시하는 구동 시스템(500)의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 LCD 제어기(520)로부터 입력받은 제어 신호에 따라 LCD 드라이버(530)가 생성하는 전압 레벨을 나타낸 것이다.
[도면의 주요 부호에 대한 설명]
300: LCD 드라이버 310: LCD 구동 전원부
320: 멀티 레벨 전압 분배부 321: 저항
322: 제 2 스위치 323: 제 3 스위치
324: 제 4 스위치 325: 제 5 스위치
330: LCD 픽셀 340: 방전 경로부
341: 제 1 스위치 342: 제 1 저항

Claims (6)

  1. LCD 구동 드라이버에 있어서,
    LCD 픽셀;
    상기 LCD 픽셀의 구동을 위한 전압을 제공하는 LCD 구동 전원부;
    상기 LCD 구동 전원부와 직렬로 연결되어 상기 LCD 구동 전원부로부터 입력받은 전압을 다양한 전압 레벨로 출력시켜 상기 LCD 픽셀에 제공하는 멀티 레벨 전압 분배부;및
    제 1 스위치 및 제 1 저항을 포함하고, 상기 멀티 레벨 전압 분배부와는 직렬로 연결되고, 상기 LCD 픽셀과 병렬로 연결되는 방전 경로부를 포함하며,
    상기 방전 경로부는 상기 멀티 레벨 전압 분배부로부터 상기 LCD 픽셀에 제공되는 전압 레벨이 변하는 순간 상기 제 1 스위치가 도통되어 상기 LCD 픽셀에 저장되어 있던 전하가 상기 제 1 저항을 통해 접지(ground)로 방전되는 경로를 제공하는 LCD 구동 드라이버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LCD 구동 전원부는 전하 펌프(charge pump) 또는 DC/DC 컨버터인 LCD 구동 드라이버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티 레벨 전압 분배부는 상기 LCD 구동 전원부와 접지(ground) 사이에 직렬 연결된 n개의 저항, 상기 n개의 저항의 각각의 양 끝단과 상기 LCD 픽셀을 직렬로 연결하는 n+1 개의 스위치를 포함하는 LCD 구동 드라이버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 n+1개의 스위치는 상보적으로 개폐되는 LCD 구동 드라이버.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저항은 1Kohm 이하인 LCD 구동 드라이버.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치가 도통되는 경우 500ns 이하 동안 도통되는 LCD 구동 드라이버.
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