KR950013340B1

KR950013340B1 - 디스플레이장치의 구동회로

Info

Publication number: KR950013340B1
Application number: KR1019910017005A
Authority: KR
Inventors: 히사오 오까다; 시게유끼 우에히라; 가두미 미끼; 구니아끼 다나까; 도시히로 야나기
Original assignee: 샤프 가부시끼가이샤; 쓰지 하루오
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-28
Publication date: 1995-11-02
Also published as: DE69115414D1; EP0478386A3; US5686933A; KR920006960A; EP0478386A2; US5635950A; US5623278A; EP0478386B1; DE69115414T2

Abstract

내용 없음.

Description

디스플레이장치의 구동회로

제 1 도는 본 발명의 일 실시예를 보인 블럭도

제 2 도는 제 1 도의 실시예에서 사용된 선택회로의 입출력 관계의 논리표.

제 3 도는 제 1 도의 실시예에서 두 개의 아날로그 스위치가 동시에 도통되는 경우 아날로그 스위치와 하나의 소오스라인의 등가회로도.

제 4 도는 픽셀(pixel)에 인가된 디지탈 비디오신호 및 전압의 관계표.

제 5 도는 제 1 도의 실시예에 따른 선택회로를 구체적으로 예시한 회로도.

제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예를 보인 블럭도.

제 7 도는 제 6 도의 실시예에서 사용된 선택회로의 입출력 관계의 논리표.

제 8 도는 제 6 도의 실시예에 따른 동작을 보인 타이밍도.

제 9 도는 하나의 소오스라인의 등가회로도.

제 10 도는 제 6 도의 실시예에 있어 픽셀에 인가된 전압레벨의 변동을 보인 도면.

제 11 도는 픽셀에 인가된 디지탈 비디오신호와 전압의 관계표.

제 12 도는 제 6 도의 실시예에 따른 선택회로를 구체적으로 예시하는 회로도.

제 13 도는 본 발명의 제 3 실시예를 보인 블럭도.

제 14 도는 제 13 도의 실시예에서 사용된 타임제어회로의 입출력 관계의 논리표.

제 15 도는 제 13 도의 실시예에서 사용된 선택회로의 입출력 관계의 논리표.

제 16 도는 하나의 소오스라인의 등가회로도.

제 17 도는 픽셀에 인가된 전압과 소오스라인상에 출력된 전압레벨의 변동을 보인 도면.

제 18 도는 하나의 소오스라인상에 출력된 여러 전압에 대하여 픽셀에 인가된 전압의 변동을 보인 도면.

제 19 도는 제 13 도의 실시예에서 따른 타임제어회로와 선택회로를 구체적으로 예시한 회로도.

제 20 도는 제 13 도의 실시예에서 타임제어회로의 입출력신호를 보인 도면.

제 21 도는 제 13 도의 실시예에서 디지탈 비디오신호와 출력전압 관계를 보인 도면.

제 22 도는 본 발명의 제 4 실시예를 보인 블럭도.

제 23 도는 제 22 도의 실시예에서 사용된 타임선택회로의 입출력 관계를 보인 논리표.

제 24 도는 제 22 도의 실시예에서 사용된 전압선택회로의 입출력 관계를 보인 논리표.

제 25 도는 제 22 도의 실시예에서 따른 동작을 보인 타이밍도.

제 26 도는 하나의 소오스라인의 등가회로도.

제 27 도는 소오스라인상에 출력된 전압레벨과 픽셀에 인가된 전압의 변동관계를 보인 도면.

제 28 도는 제 22 도의 실시예에서 디지탈 비디오신호와 출력신호의 관계를 보인 도면.

제 29 도는 제 22 도의 실시예에서 따른 타임제어회로와 전압선택회로를 구체적으로 예시한 회로도.

제 30 도는 타임선택회로의 입력신호를 예시한 타이밍도.

제 31 도는 픽셀에 인가된 타임선택회로의 입력과 전압의 관계를 예시한 타이밍도.

제 32 도는 아날로그 비디오신호용 구동회로의 회로도.

제 33 도는 하나의 소오스라인에 대하여 제 32 도의 구동회로의 일부를 예시한 도면.

제 34 도는 제 32 도의 구동회로동작을 예시한 도면.

제 35 도는 디지탈 샘플링장치(digital sampling unit)가 각 소오스라인에 제공되게 하는 구동회로를 보인 도면.

제 36 도는 하나의 소오스라인에 대하여 제 35 도의 구동회로의 일부를 예시한 도면.

제 37 도는 4비트 디지탈 비디오신호를 받아들이는 하나의 소오스라인용 구동회로의 일부를 예시한 도면.

제 38 도는 3비트 디지탈 비디오신호를 받아들이기 위한 하나의 소오스라인용 구동회로의 일부를 예시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 선택회로 22 : AND회로

M_SMP: 샘플링용 메모리 M_H1, M_H2: 홀딩용 메모리

D₀,D₁: 하위 2비트 D₂,D₃: 상위 2비트

OE : 출력펄스 TM₁,TM₂,TM₃: 시분할펄스신호,

TS : 타임선택회로 VS : 전압선택회로

본 발명은 디스플레이장치의 구동회로에 관한 것으로서, 특히 진폭변조구동에 의해 그레이-스케일(gray-scale) 디스플레이를 가능하게 한 디스플레이장치의 구동회로에 관한 것이다.

이 명세서에서는 매트릭스형 액정표시장치가 디스플레이장치의 대표적인 예로서 설명되지만, 본 발명은 EL(electro luminescent) 표시장치 및 플라즈마 표시장치와 같은 다른 형태의 디스플레이장치의 구동회로에도 또한 적용할 수 있다.

액정표시(LCD)장치를 구동할 때, 액정의 응답속도가 CRT(cathode ray tube) 디스플레이장치에 사용된 발광물질과 비교하여 매우 느리기 때문에, 어떤 특수한 구동회로가 사용되었다.

예를 들어, LCD장치의 구동회로에서는 순차적으로 전동된 비디오신호가 각기의 픽셀로 즉시 제공되지 않고, 그러나 상기 비디오신호가 하나의 수평주기에서 각 픽셀에 대해 샘플링되며 아울러 상기 수평주기동안 유지된다.

상기 유지된 비디오신호는 다음의 수평주기의 개시점에서 또는 상기 다음의 수평주기의 적절한 시점에서 출력된다. 상기 각 픽셀에 대한 비디오신호 전압의 출력이 시작된 후, 상기 비디오신호들은 액정의 응답속도를 넘어서 한 주기의 시간동안 충분하게 유지된다.

이러한 비디오신호 전압을 유지하기 위하여, 종래의 구동회로는 커패시터들을 이용한다.

제 32 도는 스캐닝신호(scanning signal)에 의해 선택된 하나의 스캐닝라인상에 있는 복수의 픽셀(이 경우에는 120픽셀임)로 구동전압을 공급하기 위한 신호전압 출력회로(즉, 소오스 구동장치)를 도시하고 있다.

상기 소오스구동장치(source driver)의 n번째 픽셀을 위한 구성이 제 33 도에 도시되어 있다.

상기 구성은 아날로그 스위치 SW₁, 샘플링용 커패시터 C_SMP, 아날로그 스위치 SW₂, 홀딩용(holding) 커패시터C_H, 및 출력버퍼증폭기 A로 이루어진다.

상기 종래 기술에서 신호전압 출력회로의 동작은 제 34 도의 타이밍도를 참고하여 설명한다.

상기 아날로그 스위치 SW₁에 입력되는 아날로그 비디오신호 V_S는 각 수평동기신호 H_syn에 의해 선택된 하나의 스캐닝 라인상에 있는 각기의 120픽셀에 대응하는 샘플링 클럭신호 T_SMP1∼T_{SMP1 20}에 따라 순차적으로 샘플링한다.

이러한 샘플링에 의해, 비디오신호 V_S의 순차적인 순간전압 V_SMP1∼V_{SMP1 20}이 대응하는 샘플링 커패시터 C_SMP로 인가된다. 상기 n차 샘플링 커패시터 C_SMP는 그 n차 픽셀에 대응하는 비디오신호 전압치 V_SMPn까지 충전되면서 이 전압치를 유지한다. 하나의 수평주기동안에 순차적으로 샘플링되고 아울러 유지되는 상기 신호전압 V_SMP1∼V_{SMP1 20}은 상기 모든 아날로그 스위치 SW₂에 동시에 공급되는 출력펄스 OE에 응답하여, 상기 샘플링 커패시터 C_SMP로부터 출력을 유지하기 위한 홀딩용 커패시터 C_H로 전송된다.

이때, 상기 신호전압 V_SMP1∼V_{SMP1 20}은 상기 버퍼증폭기 A를 거쳐서 상기 각 픽셀에 접속되어 있는 소오스라인 O₁∼O_{1 20}으로 출력된다.

상기에서 언급한 구동회로에 아날로그 비디오신호가 공급된다. 비디오신호가 디지탈 데이타의 형태로 공급될 때, 제 35 도에 도시된 구동회로가 사용된다.

간략화하기 위하여, 상기 비디오신호 데이타는 2비트(D₀D₁)로 구성된다.

즉, 비디오신호 데이타는 4개 값 0∼3을 갖고, 각 픽셀로 인가되는 신호전압은 4개의 레벨 V₀∼V₃중 어느 하나이다.

제 36 도는 상기 구동회로의 n차 소오스라인 O_n용 구성을 도시한다.

상기 구성은 상기 비디오신호 데이타의 각 비트(D₀,D₁)를 위해 제공되는 제 1단에 있는 D형 플립플롭 M_SMP(즉, 샘플링 메모리)과 제 2단에 있는 플립플롭 M_H(즉, 홀딩용 메모리)와, 디코더 DEC와, 4개의 외부전압 소오스 V₀∼V₃중 대응하는 하나의 소오스와 소오스라인 O_n사이에 각기 제공된 아날로스 스위치 ASW₀∼ASW₃를 구비한다.

상기 디지탈 소오스 구동장치는 다음과 같이 작동한다.

상기 비디오신호 데이타 (D₀,D₁)는 샘플링 메모리 M_SMP에 의해 n차 픽셀에 대응하는 샘플링 펄스 T_SMPn의 상승시에 샘플링 된다.

한 수평주기동안 상기 샘플링이 완료될 때, 출력펄스 OE는 홀딩용 메모리(holding memory) M_H로 인가된다.

상기 홀딩용 메모리 M_H에서 유지된 모든 비디오신호 데이타(D₀,D₁)는 상기 각 디코더 DEC로 동시에 출력된다.

디코더 DEC의 각각의 2-비트 비디오신호 데이타 (D₀,D₁)를 해독(decode)한다.

상기 값(0∼3)에 따라, 상기 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₃의 하나가 도통되고, 상기 4개의 외부전압 V₀∼V₃중 대응하는 하나의 전압이 소오스라인 O_n으로 출력된다.

제 36 도에 도시된 예에서, 비디오신호 데이타는 2비트이기 때문에, 상기 소오스라인 O_n으로 공급되는 외부전압(V₀∼V₃)의 4(즉,22)레벨이 요구된다.

4비트 비디오신호 데이타 공급될 때, 신호전압 출력회로는 제 37 도에 도시된 구성과 같이 외부전압(V₀∼V₃)의 2⁴=16레벨이 요구된다.

즉, 이러한 방식으로 구성된 디지탈 비디오신호를 위한 구동회로에서, n-비트 비디오신호 데이타를 위한 2ⁿ레벨의 외부전압을 제공하는 것이 필요하다.

상기에서 설명된 바와같이, 외부적으로 공급되는 전압의 레벨수가 증가할 때, 다음 2가지 문제가 야기된다.

첫째, 공급될 전압의 레벨수에서의 증가로, 전압공급회로의 크기는 확장되고, 이로써 생산단가가 증대된다.

둘째, 상기 신호전압 출력회로를 포함하는 구동회로를 구성하는 LSI의 입력단자수가 증가하기 때문에 이러한 LSI를 장착하기에는 어려움이 있다.

상기한 종래 기술에 있어서 제반 불이익과 결점을 해결하기 위하여, 본 발명의 구동회로는 복수의 신호전압을 발생하되, 이 신호전압의 레벨이 서로 상이하게 하는 전압공급수단과, 상기 전압공급수단에 접속되어서 상기 디지탈 비디오신호를 받아들이고 또한 이 디지탈 비디오신호에 따라 상기 신호전압중 하나를 선택적으로 출력하고 또는 상기 신호전압중 인접하는 2개를 동시에 출력하는 전압선택수단을 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 따라, 디스플레이장치의 구동회로는 복수의 신호전압을 공급하되 이 신호전압의 레벨이 서로 상이하게 하는 전압공급수단과, 이 전압공급수단에 접속되어서 상기 디지탈 비디오신호를 받아들이고 아울러 이 디지탈 비디오신호에 따라 신호출력주기의 일부에서 상기 신호전압중 하나와 상기 신호출력주기의 다른 부분에서 상기 신호전압중 다른 신호를 선택적으로 출력하는 전압선택수단을 포함한다. 상기 전압선택수단은 한 출력주기의 제 1 주기에서 제 1 전압을 신호전극으로 공급하고, 아울러 나머지 주기에서 제 2 전압을 공급한다.

상기 신호전극에 접속된 픽셀의 전기용량(electric capacitance)에 기인하여, 상기 제 1 및 제 2 전압이 공급되는 상기 주기들을 각각 근사하게 결정하므로서, 상기 픽셀에 실제 인가되는 신호전압은 상기 제 1 및 제 2 전압의 중간전압으로 설정될 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 의하면, 디스플레이장치의 구동회로는 복수의 신호전압을 공급하되, 이 신호전압의 레벨이 서로 상이하게 하는 전압공급수단과, 상기 디지탈 비디오신호의 일부를 받아들이고 아울러 하나의 신호출력주기의 2개 이상으로 분리된 주기를 나타내는 시분할신호를 발생하는 타임제어수단과, 상기 전압공급수단 및 타임제어수단에 접속되어서 상기 디지탈 비디오신호를 받아들이고 아울러 이 시분할신호에 따라 상기 분할된 주기중 하나에서 상기 신호전압중 어느것도 출력하지 않고 그리고 상기 디지탈 비디오신호의 남은 부분에 따라 상기 분할된 주기의 다른 하나에서 상기 신호전압중 하나를 선택적으로 출력하는 전압선택수단을 포함한다.

상기 전압선택수단은 하나의 출력주기중 제 1 주기에서 전압을 신호전극으로 공급하지 않으나, 상기 남은 제 2 주기에서 비디오신호 데이타에 대응하는 레벨을 갖는 전압을 공급한다. 상기 신호전극에 접속된 전기용량에 기인하여, 일정레벨을 갖는 전압이 상기 신호전극으로 공급될때도 픽셀에 인가되는 전압이 소정곡선에 따라 공급된 전압에 점차 가까워지게 된다.

그러므로, 상기 신호전극으로 공급된 전압의 레벨과 상기 전압이 공급되는 제 2 주기의 길이를 결정하므로써, 상기 픽셀에 인가되는 신호전압의 레벨이 소정치에 도달할때의 타이밍은 상기 출력주기가 끝날때와 상기 신호전압까지의 전압공급이 끝날때의 타이밍과 일치할 수 있다.

따라서, 상기 전압공급수단으로부터 제공된 전압이 상기 신호전극으로 공급되고 그리고 상기 전압공급이 시간제어방식(time controlled manner)으로 수행되는 각 경우를 적절하게 채택하므로서 외부전압레벨의 수보다 큰수의 전압이 픽셀에 인가될 수 있다.

상기 경우는 시간제어수단에 의해 제어된다.

본 발명의 또다른 특징에 의하면, 디스플레이장치의 구동회로는 복수의 신호전압을 공급하되, 이 신호전압의 레벨이 서로 상이하게 하는 전압공급수단과, 상기 디지탈 비디오신호의 일부를 받아들이고, 아울러 하나의 신호출력주기를 2개 이상으로 분리된 주기를 나타내는 시분할신호를 발생하는 타임제어수단 및 상기 전압공급수단과 상기 타임제어수단에 접속되어서 상기 디지탈 비디오신호을 받아들이고 또한 상기 시분할신호 및 상기 디지탈 비디오신호의 남은 부분에 따라서 상기 분할된 주기중 하나에서 상기 신호전압의 하나를 출력하고, 그리고 상기 분할된 주기의 다른 하나에서 상기 신호전압의 다른 하나를 출력하는 전압선택수단을 구비한다.

상기 전압선택수단은 하나의 출력주기의 제 1 주기에서 제 1 전압을 신호전극으로 공급하고, 그리고 제 2주기에서 제 2 전압을 공급한다.

상기 신호전극에 접속된 픽셀의 전기용량에 기인하여, 상기 제 1 및 제 2 전압이 공급되는 제 1 및 제 2 주기의 길이비(length ratio)를 각각 변화하므로서, 상기 픽셀에 인가되는 신호전압이 제 1 및 제 2 전압사이의 임의전압으로 설정될 수 있다. 그러므로, 상기 타임제어수단에 의해 발생된 펄스신호의 제 1 및 제 2 주기의 길이비는 비디오신호 데이타의 일부에 따라 적절하게 결정되어, 이로써 상기 비디오신호 데이타에 대응하는 임의전압은 상기 펄스로 인가될 수 있다.

본 발명의 상기 구동회로에 의하면, 상기 전압선택수단은 상기 신호전극의 각각을 위해 제공될 수 있다.

본 발명의 상기 구동회로에 의하면, 상기 전압선택수단은 스위치수단의 수가 상기 신호전압의 수와 동일한 복수의 스위치수단과, 상기 스위치수단을 각기 제어하는 선택신호를 발생하는 선택수단을 구비할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 상이한 레벨을 갖는 신호전압의 수를 감소하여 그레이-스케일을 갖는 디스플레이장치를 구동할 수 있는 구동회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2 목적은 전압소오스로부터 공급된 전압보다도 더욱 정밀한 스텝을 갖는 복수의 신호전압을 발생할 수 있는 구동회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 3 목적은 정밀한 그레이-스케일 디스플레이를 갖는 디스플레이장치를 구동할 수 있는 구동회로를 제공하는데 있다.

이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 일실시예를 보인 블럭도이다.

제 1 도에서, 3비트의 디지탈 비디오신호 데이타는 LCD장치용 구동회로의 n차 신호라인(즉, 소오스라인)용 신호전압 출력회로에 공급된다.

상기 신호전압 출력회로는 샘플링용 플립플롭 M_SMP와, 홀딩용 플립플롭 M_H와, 선택회로(20) 및 5개의 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄를 구비한다.

각 샘플링용 플립플롭 M_SMP와 홀딩용 플립플롭 M_H은 디지탈 비디오신호 데이타의 각 비트 D₀,D₁및 D₂에 대응하는 3개의 D형 플립플롭을 구비한다.

상기 5개의 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄의 단자는 5레벨 V₀∼V₄여기서, (V₀＜V₁＜V₂＜V₃＜V₄)을 갖는 외부전압 소오스에 각각 접속된다.

기타의 단자는 n차 소오스라인 O_n에 공통으로 접속된다.

상기 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄의 제어단자는 상기 선택회로(20)의 출력 S₀∼S₄을 각각 제공받는다.

상기 샘플링용 플립플롭 M_SMP에 공급된 디지탈 비디오신호(D₀,D₁,D₂)의 비트는 상기 소오스라인 O_n에 대응하는 샘플링 펄스 T_SMPn에 따라 순차적으로 샘플링되어서 홀딩용 플립플롭 M_H으로 공급된다.

하나의 스캔라인상에 있는 모든 픽셀에 대한 비디오신호 데이타의 샘플링이 완료된 다음, 상기 홀딩용 플립플롭 M_H에서 유지된 데이타(D₀∼D₂)는 상기 홀딩용 플립플롭 M_H에 인가된 출력펄스 OE에 의해 입력단자 A,B,C를 통해서 상기 선택회로(20)에 인가된다.

제 2 도의 테이블은 상기 선택회로(20)의 입력단자 A,B,C와 출력단자 S₀∼S₄의 값의 관계를 보여주고 있다.

예를 들어, 비디오신호 데이타(D₀∼D₂)=(A,B,C)가 (O,O,O)일 때, 출력단자 S₀만 "1"이 되고 그리고 기타의 모든 출력단자는 S₁∼S₄는 "0"이 된다.

따라서, 상기 아날로그 스위치 ASW₀만 도통되어서 상기 외부전원전압 V₀가 소오스라인 O_n으로 제공된다.

(A,B,C)가 (0,1,0)일 때, 출력단자 S₁만 "1"이 된다.

따라서, 상기 아날로그 스위치 ASW₁은 도통되어서 상기 외부전원전압 V₁이 소오스라인 O_n으로 제공된다.

이러한 방식으로, (A,B,C)가 (0,0,1)일 때에는 외부전원전압 V₂가 제공되고, (A,B,C)가 (0,1,1)일 때에는 외부전원전압 V₃가 제공되고, (A,B,C)가 (1,1,1)일 때에는 외부전원전압 V₄가 제공된다. 상기 경우에서, 하나의 레벨을 갖는 외부전압은 소오스라인 O_n으로 제공된다.

상기 비디오신호 데이타 (D₀∼D₂)=(A,B,C)가 (1,0,0)일 때, 상기 선택회로(20)의 출력단자 S₀과 S₁중 하나와 그리고 기타의 출력단자 S₂∼S₄는 모두 "0"이 된다.

그러므로, 두 개의 아날로그 스위치 ASW₀와 ASW₄은 동시에 도통되고, 아울러 외부전원 V₀와 V₁은 상기 소오스라인 O_n에 접속된다.

이 경우에서의 등가회로는 제 3 도에 도시되어 있다.

제 3 도에서, R_ONO는 상기 아날로그 스위치 ASW₀의 저항성분을 가리키고, R_ON1은 도통상태에서 상기 아날로그 스위치 ASW₁의 저항성분을 가리키고 있다.

또한 제 3 도에서, 정상적인 상태(steady state)에서 소오스라인 O_n으로 공급된 전압 V_0N은 다음과 같이 표현된다.

이 표현식은 V₀＜V_0N＜V₁조건을 보여주고, 즉 소오스라인 O_n으로 공급된 전압 V_0N은 외부전압 V₀과 V₁의 레벨사이를 갖는다. 상기 온-저항성분 R_ON0와 R_ON1가 서로 동일(R_ON0=R_ON1)하게 설정되어 있을 때, 상기 전압 V_0N은 다음 표현식에 의해 표현된다.

V_0N=(V₀+V₁)/2

따라서, V₀와 V₁의 중간레벨을 갖는 전압을 공급할 수 있다. 동일한 방법으로, 상기 실시예에서, 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄의 온-저항성분이 서로 같다.

그러므로, (V₀+V₁)/2의 레벨을 갖는 전압은 (D_0,D_1,D₂)=(A,B,C)가 (1,1,0)일 때, 소오스라인 O_n으로 공급될 수 있고, (V₂+V₃)/2의 레벨을 갖는 전압은 (A,B,C)가 (1,0,1)일 때 상기 소오스라인 O_n으로 공급될 수 있다.

상시 실시예에서는 두레벨의 외부전압이 동시에 소오스라인 O_n으로 공급되는 경우를 설명하였다.

제 4 도는 분 발명의 LCD장치의 구동회로에 인가되는 디지탈 비디오신호 데이타 D₀∼D₂의 값과 소오스라인 O_n으로 공급된 전압의 값의 관계를 요약한 도면이다.

제 4 도의 테이블로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 구동회로는 단지 5레벨을 갖는 외부전압을 사용하여 8개의 그레이-스케일레벨의 디스플레이를 수행할 수 있다.

제 5 도는 제 1 도에 도시된 선택회로(20)가 AND게이트 및 OR게이트의 배열를 포함하는 논리회로도인 예를 보여주고 있다.

이 실시예에서, 제 2 도의 논리테이블로부터 유도되는 다음 논리표현식은 제 5 도에 도시된 AND게이트 및 OR게이트의 배열에 의해 이해된다.

상기 실시예에서, 상기 디지탈 비디오신호 데이타는 3비트이다. 제 38 도에 도시된 바와 같이, 픽셀에 공급될 외부전압중 하나가 선택될 때, 외부전압레벨의 요구된 수는 2³=8이다.

그러나, 상기 실시예에서, 두 외부전압레벨 사이의 중간레벨이 발생될 수 있기 때문에 5 레벨을 갖는 외부전압을 제공하기에는 충분하다.

상기와 동일한 방법으로, 4비트 비디오신호 데이타에 대하여 상기 구성에서 2⁴=16레벨을 갖는 외부전압을 제공하는 것이 필요하다.

이 실시예 2³+1=9레벨을 갖는 외부전압을 필요로 한다.

상술한 바와 같이 n-비트 비디오신호 데이타에 대하여 이 실시예에서는 2^(n-1)+1의 외부전압레벨을 필요로 한다.

이와 반대로, 종래에는 픽셀로 공급되는 전압레벨이 외부전압으로부터 얻어지기 때문에, 2ⁿ의 외부전압레벨을 제공하는 것이 필수적이다.

따라서, 이 실시예에서 ,상기 전압공급회로의 적재용량은 감소될 수 있고 그리고 상기 구동회로의 단자수가 감소될 수 있다.

본 발명에 의하면, 요구된 외부전압레벨수의 감소정도가 비디오신호 데이타의 비트수와 비교하여 크다.

본 발명에 의하면, 상이한 레벨을 갖는 신호전압이 그레이-스케일 디스플레이를 수행하기 위하여 디지탈 비디오신호 데이타를 근거로 한 픽셀에 공급될 때, 하나의 레벨을 갖는 외부전압이 신호전압으로서 신호전극에 공급되는 경우와, 두레벨을 갖는 외부전압이 동시에 공급되는 경우인 두 경우가 있다.

두레벨이 동시에 공급될 때, 이 두레벨의 사이의 중간레벨을 갖는 전압은 픽셀로 공급될 수 있다.

그러므로, 소정수의 스케일레벨(scale levels)은 동일수의 외부전압을 사용하지 않고 감소된 수의 외부전압으로 구해질 수 있다.

따라서, 상기 외부전압 공급회로는 더욱 작게 만들 수 있고 그리고 디스플레이 회로용 구동회로의 단자수를 감소할 수 있다.

게다가, 상기 픽셀에 공급된 근접의 전압사이의 스텝은 외부전압 소오스의 근접레벨사이의 스텝보다 더욱 정밀할 수 있고 아울러 정밀한 그레이-스케일 디스플레이는 미소한 차이를 갖는 전압이 외부전압 발생회로에서 발생되는 것이 어려울때에도 구현될 수 있다.

제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예를 보인 블럭도이다.

제 6 도의 실시예에서, 선택회로(20)는 단지 2 개의 입력단자 A와 B를 가지고 있고 아울러 AND게이트가 제공되고 있다. 상기 샘플링용 플립플롭 M_SMP과 홀딩용 플립플롭 M_H은 제 1 도의 실시예에서 사용된 것처럼 동일한 구성을 갖는다.

상기 홀딩용 플립플롭 M_H에서 유지된 비디오신호 데이타의 상위 2비트 D₂와 D₁는 단지 A와 B를 거쳐서 상시 선택회로(20)에서 인가된다.

상기 비디오신호 데이타의 최하위 비트는 D₀는 제어신호 TM과 함께 상기 AND회로(22)에 인가된다.

그리고 상기 AND회로(22)의 출력신호 CTM은 상기 선택회로(20)로 인가된다.

제 7 도는 상기 선택회로(20)의 입력단자신호 A,B 및 CTM의 값과 상기 선택회로(20)에 의해 선택된 출력단자신호(즉, S₀∼S₄중 하나)의 값의 관계를 보인 도면이다.

예를들어, 비디오신호 데이타 (D₀,D₁,D₂)가 (0,0,0)일 때, (A,B,CTM)은 상기 제어신호 TM의 값에 상관없이 항상(0,0,0)이므로 상시 선택회로(20)는 상기 출력 S₀을 선택한다.

그 결과, 상기 아날로그 스위치 ASW₀는 도통되어 상기 전원전압 V₀이 상기 소오스라인 O_n으로 공급된다.

상기 비디오신호 데이타 (D_0,D_1,D₂)가 (1,0,0)일 때, 상기 선택회로(20)의 출력은 상기 제어신호 TM의 값에 따른다.

상기 입력 CTM이 상기 제어신호 TM의 로우레벨동안 "0"이기 때문에, 상기 선택회로(20)는 출력 S₀을 선택하고 그리고 전압 V₀은 상기 소오스라인 O_n으로 공급된다.

상기 제어신호 TM이 하이로 될때, 상기 입력 CTM 은 "1"이고 그리고 상기 선택회로(20)는 출력 S₁을 선택하여, 이로써 상기 전압 V₁이 상기 소오스라인 O_n으로 공급된다.

상기 출력펄스 OE의 조건과, 상기 제어신호 TM 및 상기 소오스라인 O_n에 대한 신호의 변화는 제 8 도의 타이밍도에 도시되어 있다.

상기 소오스라인 O_n에 대한 부하(load)의 등가회로도는 제 9 도에 도시되어 있다.

제 9 도에서, R_s는 소오스라인 전체 저항성분을 나타내고, C_s는 소오스라인의 커패시턴스를 나타내며, vc(t)는 A점에서의 전위를 가리키며, 아울러 V_COM은 대향전극에 인가된 전압을 가리킨다.

실제, 상기 픽셀의 커패시턴스 C_LC는 제 9 도에서 파선에 의해 도시된 바와같이 커패시턴스 C_S와 병렬로 형성되어 있다.

그러나, 커패시턴스 C_LC는 소오스라인 커패시턴스 C_S(즉, C_S=160pF, C_LC=0.2pF)보다 극히 작아서, 상기 커패시턴스 C_LC가 무시될 수 있다.

따라서, A점에서의 전위 vc(t)는 상기 픽셀전극과 대향전극 사이의 전압으로 간주될 수 있다.

제 10 도는 상기 소오스라인 O_n의 전압에서의 변화를 더욱 구체적으로 보여주고 있다.

제 10 도에서 도시된 바와같이, 상기 제어신호 TM은 상기 출력펄스 OE의 주기의 제 1 반주기 t₁동안은 로우(low)이고 나머지 반주기 t₂동안은 하이(high)이다.

상기 소오스라인 O_n의 전압 v(t)는 아래와 같이 변화한다.

v(t)=V₀(0＜t≤t₁)

v(t)=V₁(t₁＜t≤t₁+t₂)

상기 소오스라인 O_n에 접속된 픽셀의 전압 vc(t)는 다음 방정식을 해결하므로써 얻어진다.

V₀+R_S·i(t)+(1/C_s)∫i(t)dt

V_C(t)=(1/C_s)∫i(t)dt+V_B

여기서, i(t)는 상기 소오스라인 O_n을 통하여 따르는 전류이고, 그리고 V_B는 t=0일 때 즉 앞선 수평스캐닝 주기에서의 소오스라인 전압일 때 A점에서의 전위이다.

이러한 방정식의 해법은 다음과 같이 달성된다.

V_C(t)=V_B+V₀·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

따라서, 전압 vc(t)은 제 10 도에서의 파선으로 도시된 바와같이 전압 V₀에 더욱 가까워진다.

상기 전압의 상승특성의 관점에서, 액정판넬을 디자인할 때, 상기 커패시턴스 C_S와 저항성분 R_S의 값은 결정되어서 상시 전압vc(t)가 출력펄스 OE의 주기에서 전압 V₀에 충분히 가까워진다.

다음, t₁이후의 전압 vc(t)변화는 다음 방정식을 해결하므로써 구해진다.

V₁-V₀+R_S·i(τ)+(1/C_s)∫i(t)dt

v'_C(τ)=(1/C_s)∫i(t)dt

이 방정식에서, 좌표변환(coordinate transformation)은 다음과 같이 실행된다.

t=τ+t₁

v=v'+V₀

상기 방정식의 해법은 다음과 같이 달성된다.

v′_C(τ)=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

V₁와 V₀의 중간전압(V₀-V₁/2) (V좌표측에 대하여, (V₀-V₁/2)에 도달하기 위하여 상기 픽셀의 전압에 요구되는 시간주기는 다음 방정식에 의해 얻어진다.

(V₁-V₀)/2=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

그 해법은 다음과 같다.

τ=(1n2)·C_s·R_S

=0.693×C_s·R_S

상기 방정식으로부터 자명한 바와같이 시간주기 τ는 외부전압 V₀,V₁및 V_B과는 관계없다.

따라서, 상기 시간주기 τ는 어떤 두 근접전압레벨이 상기 선택회로(20)에 의해서 외부전압 V₀∼V₄으로부터 선택된 때에는 일정하다.

그러므로, 상기 제어신호 TM가 하이인 시간주기 t₂가 상기 방정식에 의해 구해진 시간주기 τ에 따를 때, 그 픽셀의 전압은 V₀와 V₁사이의 중간값을 취할 수 있다.

제 11 도의 테이블은 비디오신호 데이타 및 값 D_0,D₁및 D₂와 이 실시예에서 픽셀에 인가된 전압사이의 관계를 보인 도면이다.

상기 비디오신호 데이타의 최하위 비트 D₀가 "0"일 때, 상기 선택회로(20)의 출력은 제어신호 TM에서의 변화에는 상관없이 일정하므로, 상기 소오스라인 O_n으로 공급되는 전압은 일정한 V₀,V_1,V₂또는 V₃을 취한다.

상기 최하위 비트 D₀가 "0"일 때 상기 선택회로(20)의 출력은 제어신호 TM이 제 8 도에 도시된 바와같이 출력펄스 OE의 한 주기에서 변화할 때 변화한다.

그리고 근접하는 두레벨을 갖는 외부전압은 상기 소오스라인 O_n으로 순차적으로 공급된다.

특히, 전압이 나머지 반주기에서 공급되는 시간주기 τ는 상기 방정식에 의해 결정되기 때문에, 근접하는 각 레벨의 중간값 (V₀+V₁)/2, (V₁+V₂)/2, (V₂+V₃)/2, (V₃+V₄)/2은 액정으로 인가된다.

따라서, 이 실시예에서는 단지 5레벨의 외부전압 V₀∼V₄은 3비트 비디오신호 데이타에 대응하는 8레벨의 전압이 상기 픽셀로 공급될 때 요구된다.

제 6 도에 도시된 선택회로(20)가 AND게이트, OR게이트 및 인버터에 의해 구현된 예는 제 12 도에서 보여주고 있다.

이러한 예에서, 다음의 논리표현식은 제 7 도의 논리테이블로부터 유도된다.

다음의 표현식에서 CTM은 T에 의해서 표현된다.

상기 표현식으로부터 알수 있는 바와같이, 비디오신호 데이타가 n비트일 때, 이 실시예에서는 또한 2^(n-1)+1 레벨만이 요구된다.

제 13 도는 본 발명의 제 3 실시예를 보인 블럭도이다.

이 실시예에는 샘플링용 메모리 M_SMP, 출력 홀딩용 메모리 M_H(즉, 홀딩용 메모리), 타임제어회로 TC, 선택회로 SEL 및 4개의 아날로그 스위치 ASW₁∼ASW₄를 구비한다.

상기 샘플링용 메모리 M_SMP, 출력 홀딩용 메모리 M_H, 그리고 선택회로 SEL은 제 6도의 실시예에서 사용된 것과 유사한 구성요소이다.

상기 홀딩용 메모리 M_H의 출력들 사이에서, 상기 디지탈 비디오신호 데이타의 최하의 비트 D₀는 상기 타임제어회로 TC로 인가되고, 그리고 기타의 비트(이 실시예에서, 상위 2비트 D₁와 D₂) 는 입력단자 B와 C를 거쳐서 상기 선택회로 SEL에 인가된다.

상기 타임제어회로 TC는 홀딩용 메모리 M_H로부터 제공된 1-비트 데이타(비디오신호 데이타 중 최하의 비트D₀)와 함께 입력단자가 A에서 외부펄스신호(타임제어펄스신호)를 받아들이다.

상기 타임제어회로 TC의 출력 CTM은 비디오신호 데이타의 상위 비트(이 실시예에서는 2비트 (D₁, D₂))와 함께 상기 선택회로 SEL에 인가된다.

이러한 입력을 근거로 하여, 상기 선택회로 SEL은 4개 출력 S₁∼S₄중 하나를 하이 또는 하기의 논리에 따라 "1"로 만든다.

따라서, 상기 아날로그 스위치 ASW₁∼ASW₄중 대응하는 하나의 스위치는 도통되어, 외부전압 V₁∼V₄(V₁＜V₂＜V₃＜V₄)중 하나가 소오스라인 O_n으로 공급된다.

제 14 도의 논리테이블은 상기 타임제어회로 TC의 입력 A(D₀)과 출력 CTM과의 관계를 보여주고 있다.

상기 입력데이타값이 "0"일 때, 즉 D₀="0"일 때, 입력펄스신호 TM은 그대로 출력된다.

D₀="0"일 때 상기 출력 CTM은 항상 "1"이다.

제 15 도의 논리테이블은 상기 선택회로 SEL의 입력 B, C, CTM과 출력과의 관계를 보여주고 있다.

입력 CTM이 "0"일 때, 모든 출력 S₁∼S₄은 "0"이 된다.

기타의 입력 B와 C의 값(즉, 비디오신호 데이타의 상위비트)에 관계없이 상기 입력 CTM이 "1"일 때, 기타의 입력(B와 C)(이 실시예에서, C가 하이비트이고 B가 로우비트인 2비트 이진 디지트값)으로 표시된 값 Y에 따라 출력 S_X(여기서, X=Y+1)만이 "1"이된다.

제 13 도의 실시예에서는 타임제어회로 TC와 선택회로 SEL가 상술한 논리에 따라 출력할 때 다음과 같이 동작한다.

비디오신호 데이타의 최하위비트 D₀가 "1"일 때 타임제어회로 TC의 출력 CTM은 항상 "1"이 된다.

그리고 상기 선택회로 SEL은 비디오신호 데이타중 상위 2 비트(D_1,D₂)를 받아들이는 디코더(제 35 도와 제 36 도에 도시된 디코더 DEC)와 같은 방법으로 동작한다.

한편, 상기 출력 S₁∼S₄중 하나가 상기 비디오신호 데이타의 상위 2비트값에 따라 "1"이 되도록 선택되기 때문에, 그에 대응하는 아날로그 스위치 ASW₁가 도통되어서 4개 레벨의 외부전압 V₁∼V₄중 하나가 소오스라인 O_n으로 공급된다.

상기 비디오신호 데이타중 최하위비트 D₀가 "0"이고 그리고 타임제어펄스신호 TM이 하이 또는 "1"일 때, 상기 선택회로 SEL는 상술한 바와같은 방법으로 동작한다.

상기 펄스신호 TM의 로우레벨("0")의 주기중에, 상기 선택회로 SEL의 모든 출력은 상기 비디오신호 데이타의 상위 2비트값에 상관없이 "0"이 되고, 아울러 소오스라인 O_n은 하나의 임피이던스상태(high inpedance state)로 있다.

즉, 비디오신호 데이타의 최하위비트가 "0"일 때, 상기 소오스라인 O_n으로 제공되는 외부전압의 출력주기는 상기 펄스신호 TM에 의해 제어된다.

상기 소오스라인 O_n에 대한 부하의 등가회로는 제 16 도에 도시되어 있다.

제 16 도에서, R_S는 소오스라인의 저항성분을, C_S는 상기 소오스라인 O_n에 접속된 액정픽셀의 커패시턴스를, 그리고 V_COM은 상기 액정에 대하여 대항하는 전극으로 인가된 공통전압을 나타내고 있다.

상기 타임제어펄스신호 TM가 로우에서 하이로 변화할때의 상기 타임을 t=0이라고 가정한다.

제 13 도의 소오스라인으로부터 소오스라인 O_n으로 공급된 전압 v(t)는 다음과 같이 표현된다.

v(t)=0(t＜0)

v(t)=V₁(0≤t)

상기 공급전압의 변화에 따라 소오스라인 O_n에 대한 부하의 픽셀의 커패시턴스 C_S를 가로지르는 전압 vc(t)은 다음 방정식을 해결하므로써 구해진다.

V₁=R_S·i(t)+(1/C_s)∫i(t)dt

V_C(t)=(1/C_s)∫i(t)dt+V_COM

여기서, i(t)는 상기 소오스라인 O_n을 통해 흐르는 전류이다.

상기 방정식의 해법은 다음과 같이 구해진다.

V_C(t)=V_COM+V₁·{1-exp(-t/(C_s·R_S)}

상기 전압 vc(t)는 제 17 도에 도시된 바와같이 전압 V₁에 더욱 가까워진다.

따라서, 상기 전압 vc(t)가 상기 전압 V₁에 충분하게 가까워지기 전에, 상기 전압 vc(t)가 소망하는 값에 도달할 때, 상기 타임제어펄스신호 TM은 로우로 떨어져서 소오스라인 O_n으로의 출력을 정지한다.

따라서, 픽셀로 인가되는 전압은 임의값으로 설정될 수 있다.

제 18 도는 소오스라인 O_n으로 공급된 전압이 각각 V₁∼V₄일 때, 픽셀로 공급된 전압의 곡선을 보여주고 있다.

제 18 도에서, 근접하는 두레벨의 외부전압 V₁∼V₄과의 차이는 서로 같다.

상기 각 전압 V₁(t)은 다음과 같이 표현된다.

V₁(t)=V_COM+V₁·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

V₂(t)=V_COM+V₂·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

V₃(t)=V_COM+V₃·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

V₄(t)=V_COM+V₄·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

제 18 도에서 알 수 있는 바와같이, 전압 V₄(t)은 t₃에서 전압 V₃과 같다.

이때 t₂와 t₃은 다음 표현식을 해결하므로써 각각 구해진다.

V₂(t)=V_COM+V₃·{1-exp(-t(2/(C_s·R_S))}

V₃(t)=V_COM+V₄·{1-exp(-t(3/(C_s·R_S))}

V₄-V₃=V₃-V₂=V₂-V₁=△V일 때, 전압 V_2,V_3,V₄는 다음과 같이 표현된다.

V₂=V₁+△V

V₃=V₁+2△V

V₄=V₁+3△V

그러므로, 상기 표현식은 다음과 같이 재작성 될 수 있다.

V₁+△V=V_COM+(V_1+2△V){1-exp(-t₂/(C_s·R_S))}

V₁+2△V=V_COM+(V_1+3△V){1-exp(-t₃/(C_s·R_S))}

이러한 표현식을 해결하므로써 t₂와 t₃은 다음과 같이 구해진다.

t₂=C_S·R_S·1n{(V₁+2△V)/(V_COM+△V)}

t₃=C_S·R_S·1n{(V₁+3△V)/(V_COM+△V)}

t₂와 t₃의 차이는 다음과 같이 표현된다.

t₃-t₂=C_S·R_S·1n{(V₁+3△V)/(V₁+2△V)}‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

V₁+3△V＞V₁+2△V이기 때문에, 다음 조건은 항상 만족된다.

t₃-t₂＞0, 즉 t₃＞t₂

이와같은 방법으로, t₁과 t₂의 차이는 다음과 같이 표현된다.

t₂-t₁=C_S·R_S·1n{(V₁+2△V)/(V₁+2△V)}‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)

t₂＞t₁이기 때문에, 다음 관계식이 설정된다.

t₃＞t₂＞t₁

그러므로, 각 타임 t는 다음 조건을 만족한다.

V₃＜v₄(t)＜V₄

V₂＜v₃(t)＜V₃

V₁＜v₂(t)＜V₂

V₁-△V＜v₂(t)＜V₁

각 타임 t는 각각 다음 부등식을 만족한다.

t₃＜t

t₂＜t

t₁＜t

0＜t

즉, 픽셀에 인가되는 전압이 각각 두레벨의 V₁∼V₄사이의 레벨을 갖는 임의 전압일때의 지점은 단한번 존재한다.

표현식 (2)와 (3)에서, 만일 V₁≫△V이라면, t₃=t₂=t₁이 된다.

이 경우, 전압 v₄(t), v₃(t), v₂(t) 및 v₁(t) 이 근접하는 레벨의 외부전압 V₁∼V₄즉, (V₄+V₃)/2, (V₃+V₂)/2, (V₂+V₁)/2, 및 V₁-△V/2의 중간레벨이 각각 될 때 t는 거의 서로 같다.

상기 전압 V₁값이 임의적으로 결정될 수 있다.

그러므로, 전압 V₁이 V₁≫△V의 관계를 만족하도록 결정된다면, 중간값 (V₄+V₃)/2, (V₃+V₂)/2, (V₂+V₁)/2, 및 V₁-△V/2이 상기 픽셀로 공급되는 타임주기는 각기 한번 결정될 수 있다.

따라서, 제 18 도에 도시된 타임제어펄스신호 TM의 폭을 타임주기 t_w로 설정하므로서, 중간값을 갖는 전압이 단지 적은 수의 외부전압을 사용하여 상기 픽셀에 공급될 수 있다.

일반적으로, △V는 디스플레이될 그레이-스케일 레벨수의 증가로 작아지지 때문에, 상술한 조건 V₁≫△V은 그레이-스케일 레벨수가 증가할 때 더욱 용이하게 만족될 수 있다.

제 19 도는 제 13 도의 도시된 타임제어회로 TC와 선택회로 SEL가 AND케이트와 OR게이트에 의해서 구현되는 예를 보여주고 있다.

상기 타임제어회로 TC는 OR게이트로 구성될수 있다.

상기 선택회로 SEL은 4개의 AND게이트로 구성할 수 있다.

상기 출력펄스 OE의 상기 타임제어회로 TC로 인가된 타임제어출력펄스신호 TM의 관계를 나타낸 타이밍도가 제 20 도에 도시되어 있다.

상기 타임제어펄스신호 TM은 상기 출력펄스 OE의 상승시에 하이로 되어서, 외부전원 V₁는 소오스라인 O_n으로의 공급이 시작된다.

픽셀의 전원이 중간값에 도달하는 때의 타임주기 t_w이후에, 타임제어펄스신호 TM은 로우로 떨어진다.

이때, 다음의 출력펄스 OE는 상승되고 그리고 다음 출력전압은 소오스 구동장치로부터 상기 소오스라인으로 제공되기 시작한다.

그러나, 스캐닝전극(미도시되었음)의 기능에 의해서 (V₁+V_t+1)/2에 의해 충전된 픽셀은 상기 소오스 구동장치로부터 분리되어서, 상기 픽셀은 (V₁+V_t+1)/2에 의해 충전된 상태를 유지한다.

디지탈 비디오신호 데이타 D_0,D_1,D₂의 값과 이 실시예에서의 소오스 구동장치에서 액정에 인가된 전압 사이의 관계를 보인 도면은 제 21 도에 도시되어 있다.

이 실시예에서 구현된 전압레벨을 다음의 전압으로 대체하므로써, 이 실시예의 소오스 구동장치가 제 38 도에 도시된 외부전압의 8개 레벨을 요구한 회로와 동일한 기능을 갖는다.

V₁-△V/2→V₀

V₁→V₁

(V₁+V₂)/2→V₂

V₂→V₃

(V₂+V₃)/2→V₄

V₃→V₅

(V₃+V₄)/2→V₆

V₄→V₇

이 실시예에서, 디지탈 비디오신호 데이타는 3비트이다.

상기 비디오신호 데이타가 4비트일지라도, 본 발명에 의한 신호전압 출력회로에서 외부전압레벨수는 2³=8이고, 그리고 단지 하나의 타임제어펄스신호 TM이 요구된다.

상기 실시예에 의하면, 상이한 레벨을 갖는 신호전압이 디지탈 비디오신호 데이타를 근거로 하여 픽셀로 인가되고 그리고 그레이-스케일 디스플레이가 수행될 때. 상기 전압은 한 출력주기중 제 1 반주기동안에는 공급되지 않지만, 외부전압의 레벨중 하나가 남은 반주기에서의 소정 타임주기동안에만 픽셀로 공급된다.

상기 픽셀의 커패시턴스를 근거로 하여 상기 타임주기의 길이를 앞서 선택하므로써, 한 출력주기가 끝날 때, 상기 신호전압은 소망하는 전압에 도달할 수 있다.

따라서, 각기 근접외부전압사이의 중간값을 갖는 전압은 상기 픽셀로 공급될 수있다.

제 22 도는 본 발명의 제 4 실시예를 보인 블럭도이다.

이 실시예에서는 4비트의 디지탈 비디오신호 데이타가 공급되는 LCD장치의 구동회로의 n차 신호라인(즉, 소오스라인) O_n에 대한 신호전압 출력회로(즉, 소오스 구동장치)를 포함한다.

상기 회로는 샘플링용 메모리 M_SMP, 출력을 유지하기 위한 두 개의 홀딩용 메모리 M_H1와 M_H2,타임선택회로 TS, 전압선택회로 VS, 그리고 5개의 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄를 구비한다.

상기 샘플링용 메모리 M_SMP는 디지탈 비디오신호 데이타의 각 비트 D₀∼D₃에 대응하는 4개의 D형 플립플롭을 포함한다.

상기 샘플링용 메모리 M_SMP는 샘플링 펄스 T_SMPN의 상승에 따라 비디오신호 데이타를 래치(latch)하고, 아울러 래치된 데이타를 상기 홀딩용 메모리 M_H, M_H2로 제공한다.

두개의 홀딩용 메모리 M_H1와 M_H2의 각각은 상기 샘플링용 메모리 M_SMP의 하위 2비트와 상위 2비트에 각각 대응하는 두개의 D형 플립플롭을 갖는다.

상기 홀딩용 메모리 M_H1와 M_H2로 공급되는 데이타는 출력펄스 OE의 상승시에 래치되고, 그리고 상기 타임선택회로 TS와 전압선택회로 VS에 각각 제공된다.

이때, 상기 디지탈 비디오신호 데이타의 하위 2 비트 D₀와 D₁에 대응하는 홀딩용 메모리 M_H1의 출력은 입력단자 A와 B를 통하여 타임선택회로 TS에 제공된다.

상기 상위 2비트 D₂와 D₃에 대응하는 상기 홀딩용 메모리 M_H2의 출력은 입력단자 A와 B를 통하여 전압선택회로 VS에 제공된다.

상기 홀딩용 메모리 M_H1으로부터 제공된 2 비트 데이타(즉, 비디오신호 데이타의 하의 2비트 D₀와 D₁에 추가하여, 상기 타임선택회로 TS는 3개의 외부펄스신호(즉, 시분할펄스신호) TM₁, TM₂, TM₃를 받아들인다.

상기 3개의 시분할펄스신호 TM₁, TM₂, TM₃는 펄스폭에 있어 서로 상이하다.

상기 타임선택회로 TS로부터 제공된 출력 CTM은 상기 비디오신호 데이타의 상부 2 비트 D₂와 D₃을 연계하여 상기 전압선택회로 VS로 제공된다.

이러한 입력을 근거로 하여, 상기 전압선택회로 VS는 4개의 출력 S₀∼S₄중 하나를 하기의 논리에 따라 하이 또는 "1"로 만든다.

그러므로, 아날로그 스위치 ASW₀∼ASW₄중 대응하는 하나가 도통되어, 그리고 외부전압 V₀∼V₄중 하나가 소오스라인 O_n(V₀＜V₁＜V₂＜V₃＜V₄, 아울러 각 근접레벨의 전위차는 같다)으로 제공된다.

상기 타임선택회로 TS의 입력 A,B에서 입력데이타(D_0,D₁)와 출력 CTM의 관계를 보인 논리테이블이 제 23 도에 도시되어 있다.

상기 입력데이타값 "0"(즉, (D_0,D₁)=(0,0))일 때, 상기 출력 CTM은 항상 "0"이다.

상기 입력데이타 값이 1,2 또는 3(즉, (D_0,D₁)=(0,1),(1,0) 또는 (1,1))일 때, 상기 출력 CTM은 각 시분할펄스신호 TM₁, TM₂및 TM₃와 동기하여 "0" 또는 "1"이 된다. 상기 전압선택회로 VS의 입력 A, B,CTM과 출력과의 관계는 제 24 도의 논리테이블에 도시되어 있다.

상기 비디오신호 데이타의 상위 2비트(D_2,D₃)가 (0,0)이고 그리고 입력 CTM이 "0"일 때, 출력 S₀는 "1"이 된다

(D_2,D₃)=(0,0)이고 CTM=1일 때, 상기 출력 S₁은 "1"이 된다.

이와같은 방법으로, 다른 값 (0,1), (1,0) 또는 (1,1)을 갖는 (D_2,D₃)에 대하여, 상기 출력 S₁(i=1,2,3)는 CTM이 "0"일 때 "1"이 되고 그리고 출력 S₁₊₁은 CTM이 "1"일 때 "1"이 된다.

그러므로, 비디오신호 데이타의 하나의 유니트(unit)에 대하여 제 22 도의 소오스 구동장치로부터 제공된 대응의 소오스라인 O_n으로 공급된 전압은 상기 타임선택회로 TS의 출력 CTM이 "0"에서 "1"로 변환함에 따라 로우전압레벨 V₁에서 하이전압레벨 V₁₊₁로 변화한다.

상기 타임선택회로 TS의 출력 CTM값은 비디오신호 데이타의 하의 2비트 (D_0,D₁)가 (0,0)이 아닐 때 상기 시분할펄스신호 TM_k(k=1,2,3)에 따라 변화한다.

따라서, 제 25 도의 타이밍에 도시된 예를 들어, 전압 V₀는 출력펄스 OE의 상승시부터 개시되는 타임주기 t_a동안 공급되고, 다음부터 전압 V₁은 타임주기 t_b동안 공급된다.

상기 타임주기 t_a와 t_b의 합은 일정한 출력펄스 OE의 주기와 동일하다.

그러나, 상술한 바와같이 , 상기 시분할펄스신호 TM_k는 타임주기 t_a와 t_b의 비에 있어 서로 상이하다.

제 26 도는 상기 소오스라인 O_n에 대한 부하의 등가회로도를 나타내고 있다.

상기 소오스라인 O_n의 저항성분은 R_S에 의해 표시되고, 그리고 상기 소오스라인 O_n에 접속된 액정픽셀의 커패시턴스 C_S에 의해 표시된다.

상기 액정디스플레이 패넬의 대향전극에 인가된 공통전압은 V_COM에 의해 표시된다.

제 25 도의 경우에는, 상기 소오스라인 O_n으로 공급된 v(t)은 다음과 같이 변화한다.

v(t)=V₀(0＜t＜t_a)

v(t)=V₁(t_a≤t≤t_a+t_b)

0＜t＜t_a의 상기 타임주기동안, 상기 전압 V₀는 소오스라인 O_n으로 공급된다.

따라서, 상기 소오스라인 O_n에 대한 부하인 픽셀의 커패시턴스 C_S를 가로지르는 전압 vc(t)은 다음 방정식으로부터 구해질 수 있다.

V₀=R_S·i(t)+(1/C_s)∫i(t)dt

V_C(t)=(1/C_s)∫i(t)dt+V_COM

여기서, i(t)는 상기 소오스라인 O_n을 통하여 흐르는 전류이다.

상기 방정식을 해결하므로서 전압 vc(t)는 다음과 같이 구해진다.

vc(t)=V_COM+V₀·{1-exp(-t/(C_s·R_S))}

상기 전압 vc(t)는 제 27 도의 파선곡선에 의해 도시된 바와같이 V₀에 더욱 가까워진다.

상기 전압의 상승특성을 감안하여, 액정판넬을 설계할 때, 액정의 커패시턴스 C_S와 저항성분 R_S는 상기 출력펄스 OE의 주기보다 더 짧은 주기에서 전압 V₀에 충분히 가까워진다. 한편 커패시턴스 C_S와 저항성분 R_S의 값은 근사하게 결정되어서, 상기 전압의 t_q에서 전압 V₀에 충분히 가까워진다. t_q이후의 전압 vc(t)의 변화는 다음 방정식으로부터 구해질 수 있다.

V₁-V₀=R_S·i(τ)+(1/C_s)∫i(t)dt

v'_C(τ)=(1/C_s)∫i(τ)dt

이 방정식에서, 좌표변환은 다음과 같이 수행한다.

t=τ+t_q

v=v'+V₀

상기 방정식의 해는 다음과 같이 구해진다.

v'_C(τ)=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

상기 전압 V₀와 V₁의 차는 4개의 동일부분으로 분리될 때, 구해진 전압은 V_0-1, V_0-2및 V_0-3으로 표현된다.

상기 전압 V_0-1, V_0-2및 V_0-3에 도달하기 위하여 상기 전압 vc(τ)을 요구한 타임주기 t₁, t₂및 t₃는 각기 다음 방정식에 의해서 얻어진다.

(V₁-V₀)/4=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

(V₁-V₀)/2=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

3(V₁-V₀)/4=(V₁-V₀)·{1-exp(-τ/(C_s·R_S))}

상기 방정식의 해는 다음과 같이 구해진다.

t₁=0.288 C_s·R_S

t₂=0.693 C_s·R_S

t₃=1.39 C_s·R_S

이 방정식으로부터 자명한 바와같이, 타임주기 t₁, t₂및 t₃는 외부전압 V₀와 V₁와는 상관없다.

즉, 타임주기 t₁∼t₃는 어떤 근접전압레벨이 상기 전압선택회로 VS에 의해 외부전압레벨V₀∼V₄로부터 선택된다 하더라도 항상 일정하다.

그러므로, 상기 타임선택회로 TS로 공급될 시분할펄스신호 TM₁, TM₂및 TM₃가 하이인 상기 타임주기 t_b가 상기 방정식으로부터 구해진 타임주기 t₁, t₂또는 t₃로 설정될 때, 상기 전압레벨 V_0-1, V_0-2및 V_0-3(상기 전압레벨 V₀∼ V₁사이의 차를 분할하므로서 얻어진 것)은 상기 액정에 임의적으로 인가될 수 있다.

이러한 방법으로, 상기 전압 V₁과 V₂의 차이가 4등분으로 분할되는 바와같이 구해진 전압레벌 V_1-1, V_1-2및 V_1-3과, 전압 V₂과 V₃의 차이가 4등분으로 분활되는 바와같이 구해진 전압레벨은 이러한 시분할펄스신호 TM₁, TM₂, 그리고 TM₃에 의해 발생될 수 있다.

제 28 도는 디지탈 비디오신호 데이타 D_0,D_1,D₂및 D₃의 값과 상술한 바와같이 동작하는 이 실시예의 구동회로에서 액정에 인가되는 전압의 관계를 보여주는 도면이다.

비디오신호 데이타의 하위 2 비트(D_0,D₁)가 (0,0)일 때, 상기 타임선택회로 TS의 출력은 상기 시분할펄스신호 TM_k(k=1,2,3)의 변화에 관계없이 항상 "0"이므로, 외부전압레벨 V₀, V_1,V₂또는 V₃을 갖는 전압이 상기 소오스라인 O_n으로 공급된다. 상기 하위 2비트 (D_0,D₁)가 (0,0)과 다른 값을 가질 때, 타임선택회로 TS의 출력은 제 25 도에 도시된 출력펄스 OE의 한 주기에서 시분할펄스신호 TM_k의 변화로 "0"에서 "1"로 변화한다.

상기 하위 2비트 (D_0,D₁)가 (1,0)일 때, 상기 시분할펄스신호 TM₁은 상기 타임선택회로 TS에서 선택된다.

그러므로, 더 높은 전압이 출력되는 타임주기 t_b는 더 짧은 타임주기 t₁이고, 그리고 픽셀에 인가되는 전압은 상기 근접레벨의 차이를 4등분으로 분할하므로써 구해진 3개 전압레벨중 가장 작은 것인 레벨 V_0-1, V_1-1, V_2-1및 V_3-1를 갖는다.

상기 하위 2비트 (D_0,D₁)가 (0,1)일 때, 상기 시분할펄스신호 TM₂은 타임선택회로 TS에서 선택된다.

그러므로, 상기 타임주기 t_b는 중간타임주기 t₂이고, 상기 픽셀에 인가된 전압은 근접레벨중 상기 중간레벨인 레벨 V_0-2, V_1-2,V_2-2및 V_3-2를 갖는다.

상기 하위 2비트 (D_0,D₁)가 (1,1)일 때, 상기 시분할펄스신호 TM₃은 타임선택회로 TS에서 선택된다.

그러므로, 상기 타임주기 t_b는 가장 긴타임주기 t₃이고, 그리고 그 픽셀에 인가된 전압은 근접레벨의 차이를 4등분으로 분할하므로써 구해진 3개 전압레벨중 가장 높은 것인 레벨 V_0-3, V_1-3,V_2-3및 V_3-3를 갖는다.

상술한 바와같이, 이 실시예에서는 단지 5레벨의 외부전압 V₀∼V₄을 사용하여서, 16전압레벨이 픽셀에 인가될 수 있다. 제 37 도에 도시된 것처럼, 종래의 디지탈 소오스 구동장치에서는 픽셀에 16전압레벨을 인가하기 위하여, 이와 동일수의 외부전압레벨(즉, 16레벨)이 요구되었다.

본 발명에 의한 구동회로에서는 외부전원소오스의 수가 크게 감소될 수 있어서, 그 회로의 크기나 생산단가를 감소시킬 수 있다.

제 29 도는 제 22 도에서의 타임선택회로 TS와 전압선택회로 VS가 AND게이트와 OR게이트 및 인버터를 갖는 논리회로로 구성한 예를 보여주고 있다.

상기 타임선택회로 TS는 제 23 도의 논리테이블에 따라 배열된 AND게이트 및 OR게이트로 구성한다.

상기 전압선택회로 VS는 제 24 도의 논리테이블에 따라 AND게이트, OR게이트 및 인버터로 구성한다.

상기 타임선택회로 TS로 공급될 타임펄스신호 TM₁, TM₂및 TM_3Z와, 출력펄스 OE사이의 특별관계의 예가 제 30 도의 타이밍도에 도시되어 있다.

제 30 도에 도시된 바와같이 상기 시분할펄스신호 TM₁∼TM₃의 하강엣지(falling edge)는 출력펄스 OE의 상승엣지(rising edge)와 일치한다.

제 31 도는 (0,0,0,1)인 비디오신호 데이타(D_0,D_1,D_2,D₃)가 공급되는 제 29 도 및 제 22 도의 소오스 구동장치에 있어서, 그 출력펄스 OE, 시분할펄스신호 TM₁, 소오스라인 O_n으로 제공되는 V_out그리고 픽셀로 인가되는 전압 V_cs의 관계를 보인 도면이다.

제 1 타임주기동안 소오스라인 O_n으로 공급된 전압 V₀의 기간 t₀이 충분히 길기 때문에, 그 픽셀의 전압이 기간동안 V₀에 더욱 가까워진다.

상기 타임주기 t₀이후, 다음의 더 높은 레벨의 전압 V₁은 소오스라인 O_n으로의 공급이 개시된다.

상기 방정식에서 계산된 바와같이, 그 픽셀에 인가된 전압 V_cs은 타임주기 t₁이후에는 V_0-1(=V₀+(V₁-V₀)/4가 된다.

상기 픽셀의 전압이 전압 V_0-1에 도달할 때, 다음의 출력펄스 OE는 상승하고 그리고 소오스 구동장치로부터 소오스라인으로 제공되는 전압의 다음 출력이 개시된다.

이때, 스캐닝전극(미도시됨)의 기능에 의해, 전압 V_0-1에 충전된 상기 픽셀은 그 소오스 구동장치로부터 분리되어서 그 픽셀은 전압 V_0-1에 충전된 상태를 유지한다.

상기 실시예에서, 디지탈 비디오신호 데이타는 4비트이다.

예를 들어, 상기 비디오신호 데이타가 증가된 그레이-스케일 요구에 따라 6비트이고, 외부전압 소오스레벨의 요구된 수는 제 37 도에 도시된 종래의 디지탈 구동회로에서는 2⁶=64이다.

이에 대비하여, 본 발명의 구동회로에 있어서, 예를 들어, 4비트는 전압선택회로 VS에 할당되어 있고 그리고 2 비트는 타임선택회로 TS에 할당되어 있다.

그러므로, 2⁴+1=17레벨을 갖는 외부전압 소오스와 3개의 시분할펄스 신호 TM₁∼TM₃을 제공하므로서, 64그레이-스케일 레벨을 갖는 디스플레이가 구현될 수 있다.

본 발명에 의하면, 그레이-스케일 디스플레이가 디지탈 비디오신호 데이타를 근거로 하여 상이한 레벨을 갖는 신호전압을 공급하므로써 수행될 때, 상기 신호전압의 한 출력주기는 두 개의 주기로 분리된다.

상기 출력주기의 제 1반주기와 제 2 반주기에 있어서, 상이한 레벨을 갖는 외부전압이 픽셀로 공급된다.

상기 픽셀의 커패시턴스에 따라 상기 외부전압을 공급하기 위한 타임주기의 비를 적절히 결정하므로써, 근접하는 전압레벨사이의 임의레벨을 갖는 전압이 상기 픽셀로 공급될 수 있다.

따라서, 소정의 그레이-스케일레벨의 수와 동일한 수의 외부전압을 제공할 필요가 없다.

그러므로, 상기 외부전압 공급회로는 더욱 작아지게 되고 그리고 디스플레이장치용 상기 구동회로의 단자수를 감소할 수 있다.

게다가, 픽셀로 인가되는 근접전압사이의 스텝은 외부전압 소오스의 근접레벨사이의 스텝보다 더욱 정밀할 수 있고, 미소한 전압차를 갖는 전압이 외부전압 발생회로에서 발생되기가 어려운 경우에도 정밀한 그레이-스케일 디스플레이를 구현할 수 있다.

본 발명의 범위와 정신에 위배되지 않는 한 당기술분야에 속하는 당업자에게는 여러 변형예가 용이하게 발명될 수 있을 뿐만 아니라 자명한 것이다.

따라서, 첨부된 청구범위는 여기에서 설명된 것으로 한정하는 것이 아니고, 상기 청구범위는 본 발명을 포함하는 모든 특허 신규성을 포함하는 것으로하여 아울러 본 발명이 속하는 기술분야에 속하는 당업자에게 균등하게 취급되는 모든 특징을 포함한다.

Claims

디지탈 비디오신호에 따른 디스플레이 구동선(O_n)으로 구동전압이 인가되는 디스플레이장치용 구동회로에 있어서, 복수의 신호전압을 구비하고, 상기 복수의 신호전압의 레벨이 서로 다르게 수신하는 입력과, 상기 디지탈 비디오신호 일부를 수신하고, 상기 디지탈 비디오신호의 상기 일부에 따라 신호출력주기에 포함되는 적어도 제 1 및 제 2 주기를 규정하는 시분할신호(CTM)를 생성하는 시간제어수단(22 ; TC ; TS)을 구비하며, 사기 디스플레이 구동선은 상기 신호출력주기중에 화소에 접속되고, 상기 디지탈 비디오신호와 상기 시분할신호의 나머지 일부를 수신하는 상기 시간제어수단에 접속되고, 상기 디지탈신호와 상기 시분할신호의 나머지 일부에 의해 상기 신호출력주기의 상기 제 2 주기중에 또다른 상기 복수의 신호전압과 상기 신호출력주기의 상기 제 1 주중에 상기 복수의 신호전압중 하나를 상기 디스플레이 구동선으로 선택적으로 출력하는 전압선택수단(20 ; SEL ; VS ; ASW₀-ASW₀)을 포함하는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 전압선택수단 상기 신호출력주기중에 상기 복수의 신호전압의 어느것도 상기 디스플레이 구동선으로 출력하는 수단을 더 포함하는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 신호출력주기의 상기 제 1 및 제 2 주기중에 상기 복수의 신호전압중 하나를 상기 디스플레이 구동선으로 출력하는 수단을 더 포함하는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 전압선택수단은 상기 디스플레이 구동선에 설치되는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 전압선택수단은 복수의 스위치수단을 구비하고, 상기 복수의 스위치수단의 수가 상기 복수의 신호전압수와 같으면, 선택신호를 생성하는 선택신호를 구비하고, 상기 선택신호는 상기 복수의 스위치수단을 각각 제어하는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 시간제어수단은 적어도 하나의 제어신호를 수신하고, 상기 디지탈 비디오신호의 상기 일부에 의해 상기 전압선택수단으로 적어도 하나의 제어신호와 일정값중 어느 한쪽을 선택적으로 출력하는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 주기와 상기 제 2 주기의 기간은 상기 디지탈 비디오신호에 상관없이 고정되는 구동회로.
제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 주기의 기간은 상기 디지탈 비디오신호에 의해 다양한 구동회로.