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KR101006446B1 - Analog amplifier for flat panel display and driving method thereof - Google Patents

Analog amplifier for flat panel display and driving method thereof Download PDF

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KR101006446B1
KR101006446B1 KR1020030087594A KR20030087594A KR101006446B1 KR 101006446 B1 KR101006446 B1 KR 101006446B1 KR 1020030087594 A KR1020030087594 A KR 1020030087594A KR 20030087594 A KR20030087594 A KR 20030087594A KR 101006446 B1 KR101006446 B1 KR 101006446B1
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voltage
capacitor
transistor
flat panel
analog amplifier
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김철민
박태형
문국철
김일곤
박기찬
김철호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 트랜지스터의 문턱 전압 변화에 관계없이 일정한 출력 전압을 제공할 수 있는 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 및 그 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an analog amplifier for a flat panel display and a driving method thereof capable of providing a constant output voltage regardless of a change in the threshold voltage of a transistor.

소정 전압을 갖는 트랜지스터, 그리고 상기 트랜지스터의 소정 전압을 저장하는 축전기를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 축전기의 제1단에 연결되어 있는 제1 단자, 제1 전압에 연결되어 있는 제2 단자 및 전류원을 통하여 제2 전압에 연결되어 있는 제3 단자를 포함한다.A transistor having a predetermined voltage, and a capacitor storing a predetermined voltage of the transistor, wherein the transistor includes a first terminal connected to a first end of the capacitor, a second terminal connected to a first voltage, and a current source. And a third terminal connected to the second voltage through the second terminal.

이러한 방식으로, 축전기에 문턱 전압을 미리 저장한 후 출력 전압에서 문턱 전압을 상쇄함으로써, 문턱 전압의 변화에 관계없이 일정한 출력 전압을 얻을 수 있다.In this manner, by storing the threshold voltage in advance in the capacitor and canceling the threshold voltage from the output voltage, a constant output voltage can be obtained regardless of the change of the threshold voltage.

액정표시장치, 스위칭소자, 트랜지스터, 축전기, 문턱전압, 다결정, 단결정, 비정질, SOGLCD, Switching Device, Transistor, Capacitor, Threshold Voltage, Polycrystalline, Monocrystalline, Amorphous, SOG

Description

평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 및 그 구동 방법 {ANALOG AMPLIFIER FOR FLAT PANEL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}Analog amplifier for flat panel display and its driving method {ANALOG AMPLIFIER FOR FLAT PANEL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SOG형 액정 표시 장치의 일례를 나타낸다.3 illustrates an example of an SOG type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터 구동부의 블록도이다.4 is a block diagram of a data driver of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기 회로의 일례이다.5 is an example of an analog amplifier circuit of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시한 스위칭 소자의 온/오프 시기를 나타내는 타이밍도이다.FIG. 6 is a timing diagram illustrating on / off timings of the switching element illustrated in FIG. 5.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기 회로의 일례이다.7 is an example of an analog amplifier circuit of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기 회로 및 그 구동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog amplifier for a flat panel display and a driving method thereof, and more particularly, to an analog amplifier circuit for a liquid crystal display device and a driving method thereof.

일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.A general liquid crystal display device includes two display panels and a liquid crystal layer having dielectric anisotropy interposed therebetween. An electric field is applied to the liquid crystal layer, and the intensity of the electric field is adjusted to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer to obtain a desired image. Such liquid crystal displays are typical among portable flat panel displays (FPDs) that are easy to carry. Among them, TFT-LCDs using thin film transistors (TFTs) as switching elements are mainly used.

한편, 이러한 TFT의 재료로서 비정질, 다결정 및 단결정 규소가 사용되고 있다. On the other hand, amorphous, polycrystalline and monocrystalline silicon are used as the material of such TFTs.

비정질 규소(amorphous silicon: 이하 'a-Si'이라 함) TFT-LCD는 기판 상에 마련되는 액정 표시판 조립체, 액정 표시판 조립체를 구동하기 위한 데이터 구동IC, 게이트 구동 IC 및 이들을 접속하기 위한 인쇄 회로 보드를 구비한다. 이와 같은 a-Si TFT-LCD는 낮은 전계 이동도로 인하여 액정 표시판 조립체에는 화소만 구비하고 구동 IC를 별도로 제작하여 유리 기판 상에 탑재하여 사용한다. Amorphous silicon (hereinafter referred to as 'a-Si') TFT-LCD is a liquid crystal panel assembly provided on a substrate, a data driver IC for driving the liquid crystal panel assembly, a gate driver IC and a printed circuit board for connecting them It is provided. Such a-Si TFT-LCD has only a pixel in the liquid crystal panel assembly due to low electric field mobility, and separately fabricates a driver IC and mounts it on a glass substrate.

이에 반해 다결정 규소(poly silicon: 이하 'Poly-Si'이라 함) TFT-LCD는 유리 기판 상에 액정 표시판 조립체, 액정 표시판 조립체를 구동하기 위한 데이터 구 동 IC 및 게이트 구동 IC를 구비한다. 이와 같은 Poly-Si TFT-LCD는 데이터 구동 IC 및 게이트 구동 IC와 같은 구동 회로를 유리 기판 상에 액정 표시판 조립체 내에 집적함으로써 외부와 연결해 주는 신호선의 수가 대폭 줄어들어 제품의 신뢰성을 향상시켜 생산비를 대폭 줄일 수 있다. 또한, 높은 전계 이동도로 인해 a-Si TFT보다 더 작은 크기의 Poly-Si TFT를 화소의 스위칭 소자로 사용함으로써 고개구율화가 용이하다는 장점이 있다. 이런 이유로 현재 Poly-Si TFT-LCD에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In contrast, poly-silicon (poly silicon) TFT-LCD includes a liquid crystal panel assembly, a data driver IC for driving the liquid crystal panel assembly, and a gate driver IC on a glass substrate. Such poly-Si TFT-LCD integrates driving circuits such as data driver IC and gate driver IC in the liquid crystal panel assembly on the glass substrate, greatly reducing the number of signal lines connected to the outside, improving product reliability and significantly reducing production costs. Can be. In addition, due to the high electric field mobility, the poly-Si TFT having a smaller size than that of the a-Si TFT is used as the switching element of the pixel. For this reason, research on Poly-Si TFT-LCDs is being actively conducted.

Poly-Si TFT-LCD는 a-Si TFT-LCD에서 이용되는 저가격의 유리 기판 상에 MOS 트랜지스터로 이루어지는 회로를 내장할 수 있다라는 것이 가장 큰 장점이다. 현재, LTPS(low temperature polycrystalline silicon)라는 저온 다결정 규소 기술을 이용하여 유리 기판 상에 게이트 구동 IC 전부 또는 게이트 구동 IC 및 데이터 구동 IC 각각의 일부를 형성할 수 있으며, 나아가 신호 제어부를 포함하는 시스템 전체를 유리 기판상에 집적하는 SOG(system on glass)도 가능하게 되었다.The biggest advantage of Poly-Si TFT-LCD is that it can embed a circuit composed of MOS transistors on a low-cost glass substrate used in a-Si TFT-LCD. Currently, low temperature polycrystalline silicon (LTPS) technology can be used to form all of the gate driver ICs or portions of each of the gate driver and data driver ICs on a glass substrate, and further, the entire system including a signal controller. A system on glass (SOG) for integrating on a glass substrate has also been possible.

한편, 이러한 SOG로 나아가는데 여러 가지 장애 요소가 있지만, 그 중에서도 특히 구동 회로에 사용되는 대부분의 반도체 소자가 문턱 전압을 갖는 MOS 트랜지스터라는 점이다.On the other hand, although there are various obstacles in moving to such SOG, most of the semiconductor elements used in the driving circuit, in particular, is a MOS transistor having a threshold voltage.

MOS 트랜지스터는 온/오프 동작을 위해 게이트 단자와 소스 단자 사이에 문턱 전압을 가지게 되는데, 이 문턱 전압은 게이트 전극과 채널 영역 사이에 형성되는 게이트 절연막의 두께, 채널의 도핑 농도 등의 함수로써 표현된다. 그런데 이 러한 요소들은 공정상의 여건에 따라 균일하지 않거나 변화할 수 있다.The MOS transistor has a threshold voltage between the gate terminal and the source terminal for the on / off operation, which is expressed as a function of the thickness of the gate insulating film formed between the gate electrode and the channel region, the doping concentration of the channel, and the like. . However, these factors may be uneven or change depending on process conditions.

이러한 문턱 전압의 불균일성 및 변화는 회로의 동작에 커다란 영향을 미치게 되어 회로가 오동작하거나 출력의 왜곡을 가져온다. This nonuniformity and change in threshold voltage have a great effect on the operation of the circuit, causing the circuit to malfunction or distort the output.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 문턱 전압의 불균일이나 변화에 관계없이 동작할 수 있는 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an analog amplifier for a flat panel display device that can operate regardless of a variation or change in threshold voltage.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기는 소정 전압을 갖는 트랜지스터, 그리고 상기 트랜지스터의 소정 전압을 저장하는 축전기를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 축전기의 제1단에 연결되어 있는 제1 단자, 제1 전압에 연결되어 있는 제2 단자 및 전류원을 통하여 제2 전압에 연결되어 있는 제3 단자를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an analog amplifier for a flat panel display includes a transistor having a predetermined voltage, and a capacitor storing a predetermined voltage of the transistor, wherein the transistor comprises a first stage of the capacitor. And a third terminal connected to the first terminal, a second terminal connected to the first voltage, and a third terminal connected to the second voltage through a current source.

또한, 상기 축전기의 제2 단과 제3 전압 사이에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 트랜지스터의 제3 단자와 상기 축전기의 제2단 사이에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 축전기의 제2단과 제4 전압 사이에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자, 그리고 상기 축전기의 제1단과 상기 제4 전압 사이에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.In addition, the first switching element is connected between the second terminal and the third voltage of the capacitor, the second switching element is connected between the third terminal of the transistor and the second end of the capacitor, the second end of the capacitor and The display device may further include a third switching device connected between the fourth voltages, and a fourth switching device connected between the first end of the capacitor and the fourth voltage.

여기서, 제1 시점에서 상기 제1, 제2 및 제4 스위칭 소자는 턴온되며, 제2 시점에서 상기 제1 스위칭 소자는 턴오프되고, 제3 시점에서 상기 제2 및 제4 스위칭 소자는 턴오프되고 상기 제3 스위칭 소자는 턴온되는 것이 바람직하다. Here, at a first time point, the first, second and fourth switching devices are turned on, at a second time point, the first switching device is turned off, and at a third time point, the second and fourth switching devices are turned off. And the third switching element is turned on.                     

한편, 상기 축전기의 제1단 및 제2단은 상기 제4 전압에 선택적으로 연결될 수 있다. Meanwhile, first and second ends of the capacitor may be selectively connected to the fourth voltage.

이 때, 상기 축전기와 상기 트랜지스터는 상기 제1 시점에서 병렬 연결되어 양단에 각각 상기 제3 및 제4 전압을 인가받고, 상기 제2 시점에서 상기 제3 전압으로부터 분리되며, 상기 제3 시점에서 상기 제4 전압으로부터 분리되고 입력 전압을 인가받아 상기 트랜지스터의 제3 단자의 전압을 출력할 수 있다.In this case, the capacitor and the transistor are connected in parallel at the first time point to receive the third and fourth voltages, respectively, at both ends thereof, and are separated from the third voltage at the second time point. The voltage of the third terminal of the transistor may be output by being separated from the fourth voltage and receiving an input voltage.

한편, 상기 제1 전압은 구동 전압이고 상기 제2 전압은 접지 전압(ground voltage)인 경우, 상기 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터이고, 상기 제1 전압은 접지 전압이고 상기 제2 전압은 구동 전압인 경우에는 상기 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터이다.Meanwhile, when the first voltage is a driving voltage and the second voltage is a ground voltage, the transistor is an NMOS transistor, the first voltage is a ground voltage, and the second voltage is a driving voltage. The transistor is a PMOS transistor.

상기 평판 표시 장치는 액정 표시 장치일 수 있으며, SOG(system on glass)형일 수 있다.The flat panel display may be a liquid crystal display, and may be a system on glass (SOG) type.

본 발명의 다른 실시예에 따른 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기를 구동하는 방법은 축전기 및 트랜지스터를 포함하고, 상기 축전기에 상기 트랜지스터의 문턱 전압을 저장하는 단계, 상기 축전기의 한 단자에 입력 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 제2 트랜지스터의 단자 전압을 출력하는 단계를 포함한다. A method of driving an analog amplifier for a flat panel display according to another embodiment of the present invention includes a capacitor and a transistor, storing the threshold voltage of the transistor in the capacitor, applying an input voltage to one terminal of the capacitor. And outputting a terminal voltage of the second transistor.

상기 문턱 전압 저장 단계는 상기 문턱 전압보다 큰 크기의 전압을 상기 축전기에 충전하는 단계, 그리고 상기 축전기를 상기 트랜지스터와 병렬 연결하는 단계를 포함할 수 있다.The storing of the threshold voltage may include charging the capacitor with a voltage greater than the threshold voltage, and connecting the capacitor in parallel with the transistor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기는 문턱 전 압을 갖는 트랜지스터, 그리고 상기 트랜지스터의 문턱 전압을 저장하는 축전기를 포함하며, 상기 트랜지스터는 상기 축전기의 제1단에 연결되어 있는 제어 단자, 제1 전압에 연결되어 있는 입력 단자 및 전류원을 통하여 제2 전압에 연결되어 있는 출력 단자를 포함한다. 여기서, 상기 축전기의 제2단은 입력 전압에 연결될 수 있으며, 상기 입력 전압은 목표 데이터 전압보다 큰 것이 바람직하다.According to another exemplary embodiment of the present invention, an analog amplifier for a flat panel display includes a transistor having a threshold voltage and a capacitor storing a threshold voltage of the transistor, wherein the transistor is controlled connected to a first end of the capacitor. A terminal, an input terminal connected to the first voltage, and an output terminal connected to the second voltage through a current source. Here, the second end of the capacitor may be connected to an input voltage, and the input voltage is preferably greater than a target data voltage.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.

이제 본 발명의 실시예에 따른 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An analog amplifier for a flat panel display according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 SOG형 액정 표시 장치의 일례를 나타내며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 데이터 구동부의 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 3 illustrates an example of an SOG type liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a data driver of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment.                     

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a liquid crystal panel assembly 300, a gate driver 400, a data driver 500, and a data driver The gray voltage generator 800 connected to the signal generator 500 and a signal controller 600 for controlling the gray voltage generator 800 are included.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.The liquid crystal panel assembly 300 includes a plurality of display signal lines G 1 -G n , D 1 -D m and a plurality of pixels connected to the plurality of display signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , and arranged in a substantially matrix form. .

표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.The display signal lines G 1 -G n and D 1 -D m are a plurality of gate lines G 1 -G n for transmitting a gate signal (also called a “scan signal”) and a data signal line or data for transmitting a data signal. Line D 1 -D m . The gate lines G 1 -G n extend substantially in the row direction and are substantially parallel to each other, and the data lines D 1 -D m extend substantially in the column direction and are substantially parallel to each other.

각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.Each pixel includes a switching element Q connected to a display signal line G 1 -G n , D 1 -D m , and a liquid crystal capacitor C LC and a storage capacitor C ST connected thereto. It includes. The holding capacitor C ST can be omitted as necessary.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-D m)에 연결되어 있 으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있다.The switching element Q is provided on the lower panel 100, and the control terminal and the input terminal are connected to the gate line G 1 -G n and the data line D 1 -D m, respectively. The output terminals are connected to the liquid crystal capacitor (C LC ) and the holding capacitor (C ST ).

액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.The liquid crystal capacitor C LC has two terminals, the pixel electrode 190 of the lower panel 100 and the common electrode 270 of the upper panel 200, and the liquid crystal layer 3 between the two electrodes 190 and 270. It functions as a dielectric. The pixel electrode 190 is connected to the switching element Q, and the common electrode 270 is formed on the front surface of the upper panel 200 and receives a common voltage V com . Unlike in FIG. 2, the common electrode 270 may be provided in the lower panel 100. In this case, both electrodes 190 and 270 may be linear or rod-shaped.

유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.The storage capacitor C ST is formed by overlapping a separate signal line (not shown) and the pixel electrode 190 provided on the lower panel 100, and a predetermined voltage such as a common voltage V com is applied to the separate signal line. Is approved. However, the storage capacitor C ST may be formed such that the pixel electrode 190 overlaps the front end gate line directly above the insulator.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.Meanwhile, in order to implement color display, each pixel must display color, which is possible by providing a red, green, or blue color filter 230 in a region corresponding to the pixel electrode 190. In FIG. 2, the color filter 230 is formed in a corresponding region of the upper panel 200. Alternatively, the color filter 230 may be formed above or below the pixel electrode 190 of the lower panel 100.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면 에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.Polarizers (not shown) for polarizing light are attached to an outer surface of at least one of the two display panels 100 and 200 of the liquid crystal panel assembly 300.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.The gray voltage generator 800 generates two sets of gray voltages related to the transmittance of the pixel. One of the two sets has a positive value for the common voltage (V com ) and the other set has a negative value.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.The gate driver 400 is connected to the gate lines G 1 -G n of the liquid crystal panel assembly 300 to receive a gate signal formed by a combination of a gate on voltage V on and a gate off voltage V off from the outside. It is applied to the gate lines G 1 -G n .

데이터 구동부(500)는 도 4에 도시한 바와 같이, 시프트 레지스터(501), 제1 래치(503), 제2 래치(505), 디지털 아날로그 변환기(DAC)(507) 및 출력 버퍼(509)를 포함하며, 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다. As illustrated in FIG. 4, the data driver 500 may include a shift register 501, a first latch 503, a second latch 505, a digital-to-analog converter (DAC) 507, and an output buffer 509. It is connected to the data line (D 1 -D m ) of the liquid crystal panel assembly 300, and selects the gray voltage from the gray voltage generator 800 to apply to the pixel as a data signal, and consists of a plurality of integrated circuits .

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.The signal controller 600 generates control signals for controlling operations of the gate driver 400 and the data driver 500, and provides the corresponding control signals to the gate driver 400 and the data driver 500.

도 3에 도시한 예에서, 데이터 구동부(500), 게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300) 내에 집적되어 있으며, 신호 제어부(600)는 칩의 형태로 기판에 조립체(300)에 장착되어 있다. 도면에서 전원 IC(700)는 전술한 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(off) 등을 생성하는 회로 요소이다. 표시 영역은 화소및 신호선(G1-Gn, D1-Dm)이 배치되어 있는 영역을 뜻한다. In the example shown in FIG. 3, the data driver 500 and the gate driver 400 are integrated in the liquid crystal panel assembly 300, and the signal controller 600 is mounted to the assembly 300 on the substrate in the form of a chip. have. In the drawing, the power supply IC 700 is a circuit element that generates the above-described gate on voltage Von and gate off voltage off. The display area refers to an area where pixels and signal lines G 1 -G n and D 1 -D m are disposed.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.Next, the display operation of the liquid crystal display will be described in more detail.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.The signal controller 600 inputs an input control signal for controlling the RGB image signals R, G, and B and their display from an external graphic controller (not shown), for example, a vertical sync signal V sync and a horizontal sync signal. (H sync ), a main clock (MCLK), a data enable signal (DE) is provided. The signal controller 600 generates a gate control signal CONT1 and a data control signal CONT2 based on the input control signal, and adjusts the image signals R, G, and B to match the operating conditions of the liquid crystal panel assembly 300. After appropriately processing, the gate control signal CONT1 is sent to the gate driver 400, and the data control signal CONT2 and the processed image signals R ', G', and B 'are sent to the data driver 500.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.The gate control signal CONT1 includes a vertical synchronization start signal STV indicating the start of output of the gate on pulse (gate on voltage section), a gate clock signal CPV for controlling the output timing of the gate on pulse, and a gate on pulse. An output enable signal OE or the like that defines a width.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대 한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.The data control signal CONT2 is a load for applying a corresponding data voltage to the horizontal synchronization start signal STH indicating the start of input of the image data R ', G', and B 'and the data lines D 1 -D m . Signal (LOAD), an inverted signal (RVS) that inverts the polarity of the data voltage with respect to the common voltage (V com ) (hereinafter referred to as "polarity of the data voltage" by reducing the "polarity of the data voltage for the common voltage") and Data clock signal HCLK and the like.

데이터 구동부(500)의 시프트 레지스터(501)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 클록 신호(HCLK)와 수평 동기 시작 신호(STH)를 받아 수평 동기 시작 신호(STH)를 차례로 시프트시켜 제1 래치(503)로 출력한다. The shift register 501 of the data driver 500 receives the data clock signal HCLK and the horizontal synchronizing start signal STH from the signal control unit 600 and sequentially shifts the horizontal synchronizing start signal STH to the first latch ( 503).

제1 래치(503)는 시프트 레지스터(501)로부터의 신호에 기초하여 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받아 제2 래치(505)로 내려보낸다.The first latch 503 sequentially receives the image data R ', G', and B 'corresponding to the pixels in a row based on the signal from the shift register 501 and sends it down to the second latch 505. .

제2 래치(505)는 영상 데이터(R', G', B')를 저장해 두었다가 소정의 신호에 따라 DAC(507)로 내려 보낸다. 소정의 신호로는 여러 가지가 있을 수 있는데, 도 4에는 그 예로 출력 인에이블 신호(OE)가 도시되어 있다.The second latch 505 stores the image data R ', G', and B 'and sends the image data to the DAC 507 according to a predetermined signal. There may be a number of predetermined signals. In FIG. 4, an output enable signal OE is illustrated.

DAC(507)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환하며, 이렇게 변환된 데이터 전압은 아날로그 신호이다.The DAC 507 selects a gray voltage corresponding to each of the image data R ', G', and B 'among the gray voltages from the gray voltage generator 800, thereby making the image data R', G ', and B' different. ) Is converted into a corresponding data voltage, and the converted data voltage is an analog signal.

출력 버퍼(509)는 DAC(507)로부터의 데이터 전압을 증폭한다. 이러한 증폭 동작에 대하여는 나중에 상세히 설명한다.The output buffer 509 amplifies the data voltage from the DAC 507. This amplification operation will be described later in detail.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G 1-Gn)에 연결 된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.The gate driver 400 applies the gate-on voltage V on to the gate lines G 1 -G n in response to the gate control signal CONT1 from the signal controller 600, thereby applying the gate lines G 1 -G n. Turn on the switching element (Q) connected to.

하나의 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm )에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.The gate-on voltage V on is applied to one gate line G 1 -G n so that a row of switching elements Q connected thereto is turned on (this period is "1H" or "1 horizontal period). (horizontal period) "and equal to one period of the horizontal sync signal Hsync, the data enable signal DE, and the gate clock CPV], and the data driver 500 converts each data voltage to a corresponding data line D. 1 -D m ). The data voltage supplied to the data lines D 1 -D m is applied to the corresponding pixel through the turned-on switching element Q.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다. 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.The difference between the data voltage applied to the pixel and the common voltage V com is shown as the charging voltage of the liquid crystal capacitor C LC , that is, the pixel voltage. The liquid crystal molecules vary in arrangement depending on the magnitude of the pixel voltage. As a result, the polarization of light passing through the liquid crystal layer 3 changes. The change in polarization is represented by a change in transmittance of light by a polarizer (not shown) attached to the display panels 100 and 200.

1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von )을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대 가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("컬럼 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전")After one horizontal period (or “1H”) (one period of the horizontal sync signal H sync , the data enable signal DE, and the gate clock CPV), the data driver 500 and the gate driver 400 are next. The same operation is repeated for the pixels in the row. In this manner, the gate-on voltages V on are sequentially applied to all the gate lines G 1 -G n during one frame to apply data voltages to all the pixels. At the end of one frame, the next frame is started and the state of the inversion signal RVS applied to the data driver 500 is controlled so that the polarity of the data voltage applied to each pixel is opposite to the polarity of the previous frame. "). In this case, the polarity of the data voltage flowing through one data line may be changed (“column inversion”) or the polarity of the data voltage applied to one pixel row may be different according to the characteristics of the inversion signal RVS within one frame ( "Dot reversal")

전술한 바와 같이, 액정 표시 장치의 데이터 구동부(500)에서는 DAC(507)를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 영상 신호를 출력 버퍼(509)를 통하여 데이터선으로 출력한다. 출력 버퍼(509)는 아날로그 증폭기로 이루어지므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 아날로그 증폭기라 칭하며, 이하에서는 이러한 아날로그 증폭기의 구조와 동작에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.As described above, the data driver 500 of the liquid crystal display outputs an image signal converted into an analog signal through the DAC 507 through the output buffer 509 as a data line. Since the output buffer 509 is formed of an analog amplifier, the embodiment of the present invention is referred to as an analog amplifier. Hereinafter, the structure and operation of the analog amplifier will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기의 일례이며, 도 6은 도 5에 도시한 스위칭 소자의 온/오프 시기를 나타내는 타이밍도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기의 일례이다.FIG. 5 is an example of an analog amplifier of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a timing diagram illustrating an on / off timing of the switching element illustrated in FIG. 5. 7 is an example of an analog amplifier of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 아날로그 증폭기(509)는 복수의 스위칭 소자(SW1- SW4), 축전기(C) 및 트랜지스터(N1)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the analog amplifier 509 includes a plurality of switching elements SW1-SW4, a capacitor C, and a transistor N1.

트랜지스터(N1)는 NMOS 트랜지스터로서, 제1 단자는 스위칭 소자(SW4)를 소자를 통하여 입력 전압(Vin)과 연결되어 있으며, 제2 단자는 일정한 구동 전압(VDD)에 연결되어 있고 제3 단자는 정전류원(I)을 통하여 접지에 연결되어 있다.The transistor N1 is an NMOS transistor, the first terminal of which is connected to the switching element SW4 with the input voltage Vin through the element, the second terminal of which is connected to a constant driving voltage V DD , and the third terminal. Is connected to ground via a constant current source (I).

축전기(C)는 양단이 각각 스위칭 소자(SW3, SW4)를 통하여 각각 입력 전압(Vin)과 연결되어 있으며, 또한 스위칭 소자(SW2)를 통하여 트랜지스터(N1)의 제3 단자에 각각 연결되어 있다. Both ends of the capacitor C are connected to the input voltage V in through the switching elements SW3 and SW4, respectively, and are respectively connected to the third terminal of the transistor N1 through the switching element SW2. .

다음, 아날로그 증폭기(509)의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the analog amplifier 509 will be described.

먼저, 시간(t1)에 스위칭 소자(SW3)를 제외한 나머지 스위칭 소자가 모두 턴온된다. 그러면 턴온된 스위칭 소자(SW1, SW2)를 통하여 전류가 흘러 축전기(C)에는 노드(A)와 노드(B)의 전압차에 해당하는 전압이 충전된다. First, all the switching elements except for the switching element SW3 are turned on at a time t 1 . Then, current flows through the turned-on switching elements SW1 and SW2 so that the capacitor C is charged with a voltage corresponding to the voltage difference between the node A and the node B. FIG.

Figure 112003046380288-pat00001
Figure 112003046380288-pat00001

여기서, Vc는 축전기(C) 양단의 전압이며, Vin(initial)은 입력 전압(Vin)의 초기값(Vin(initial))이다. 이 때의 초기값(Vin(initial))과 전술한 소정 전압(V 1)의 차는 트랜지스터(N1)를 턴온시킬 수 있는 크기이어야 한다. 즉, 트랜지스터(N1)의 정격 문턱 전압과 오차를 더한 값(이를 "유효 문턱 전압"이라 한다)보다 큰 값이다.Here, Vc is the initial value (V in (initial)) of the capacitor (C) and the voltage across, V in (initial) input voltage (V in). At this time, the difference between the initial value V in (initial) and the predetermined voltage V 1 must be a size capable of turning on the transistor N1. That is, the value is larger than the value obtained by adding the rated threshold voltage and the error of the transistor N1 (this is referred to as an "effective threshold voltage").

이와 같이, 2개의 전압(Vin, V1)으로 전압값을 조정하면, 조정을 위한 선택의 폭을 넓힐 수 있어서 정밀한 조정이 가능해진다. In this way, when the voltage value is adjusted by the two voltages V in and V 1 , a wide range of selection for adjustment can be made, and precise adjustment is possible.

전압(Vc)이 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압 이상이 되면 트랜지스터(N1)는 턴온되고, 이어 시간(t2)에 스위칭 소자(SW1)가 턴오프된다. 그러면 축전기(C)와 트랜지스터(N1)는 폐회로를 형성한다. 축전기(C)는 전류를 트랜지스터(N1)로 흘려보내면서 전압이 감소하다가, 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압에 해당하는 전압에 이른다. 이 때, 트랜지스터(N2)는 턴오프되어 개방 상태가 되며, 축전기(C)는 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압(Vth2)을 저장한다.When the voltage Vc becomes equal to or greater than the effective threshold voltage of the transistor N1, the transistor N1 is turned on, and then the switching element SW1 is turned off at a time t 2 . The capacitor C and the transistor N1 then form a closed circuit. The capacitor C decreases the voltage while flowing a current through the transistor N1, and reaches a voltage corresponding to the effective threshold voltage of the transistor N1. At this time, the transistor N2 is turned off to be in an open state, and the capacitor C stores the effective threshold voltage V th2 of the transistor N1.

Figure 112003046380288-pat00002
Figure 112003046380288-pat00002

다음, 시간(t3)에 스위칭 소자(SW3)만 턴온되고 나머지 스위칭 소자(SW1, SW2, SW4)는 모두 턴오프되며 입력 전압(Vin)의 크기를 Vin(final)로 바꾼다. 노드(B)에 입력 전압(Vin)이 인가되므로, 노드(A) 전압은 축전기(C)에 충전된 전압과 입력 전압(Vin(final))을 더한 값이 된다.Next, at time t 3 , only the switching device SW3 is turned on and the remaining switching devices SW1, SW2, and SW4 are all turned off, and the size of the input voltage V in is changed to V in (final) . Since the input voltage V in is applied to the node B, the node A voltage becomes a value obtained by adding the voltage charged to the capacitor C and the input voltage V in (final) .

Figure 112003046380288-pat00003
Figure 112003046380288-pat00003

한편, NMOS 트랜지스터는 통상 게이트, 소스 및 드레인의 세 단자로 이루어지며, 소스와 드레인 사이에는 채널 영역이 존재하고, 채널 영역과 게이트 사이에는 절연막이 개재되어 있다. 트랜지스터(N1)는 포화 영역(saturation area), 즉 액티브(active) 영역에서 동작하므로, 알려진 바와 같이, NMOS 트랜지스터는 전압 제어 전류원으로 등가적으로 대체할 수 있다. 도 5에서 트랜지스터(N1)의 제2 단자인 드레인과 제3 단자인 소스 사이에 흐르는 전류는 정전류원(I)의 전류와 동일하므로, On the other hand, an NMOS transistor is generally composed of three terminals, a gate, a source, and a drain. A channel region exists between the source and the drain, and an insulating film is interposed between the channel region and the gate. Since transistor N1 operates in a saturation area, that is, an active area, as is known, an NMOS transistor can be equivalently replaced by a voltage controlled current source. In FIG. 5, the current flowing between the drain, which is the second terminal of the transistor N1, and the source, which is the third terminal, is the same as that of the constant current source I.                     

Figure 112003046380288-pat00004
Figure 112003046380288-pat00004

이며, 여기서 W 및 L은 각각 채널 영역의 폭과 길이이며, μ는 전자 이동도이고, C는 게이트 아래에 위치한 절연막의 단위 면적당 정전용량이다. Vgs는 게이트 전압과 소스 전압과의 차이고, Vth1은 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압이다. 이 때, 게이트 소스간 전압(Vgs)은 Vgs = VA - Vout이므로, Where W and L are the width and length of the channel region, μ is the electron mobility, and C is the capacitance per unit area of the insulating film located under the gate. V gs is the difference between the gate voltage and the source voltage, and V th1 is the effective threshold voltage of the transistor N1. At this time, the voltage between the gate source (V gs ) is V gs = V A -V out ,

Figure 112003046380288-pat00005
Figure 112003046380288-pat00005

수학식 5에 수학식 3을 대입하면,Substituting Equation 3 into Equation 5,

Figure 112003046380288-pat00006
Figure 112003046380288-pat00006

이 된다. Becomes

Figure 112003046380288-pat00007
Figure 112003046380288-pat00007

따라서, Vin(final) = Vd + (2I/k)1/2로 하면, Vout = Vd가 된다. 예를 들면, DAC(507)에서 영상 데이터를 아날로그 전압으로 변환할 때, 목표 데이터 전압에 오른쪽 두 번째 항에 해당하는 전압을 미리 더한 값으로 변환한다. 그러면, 출력 전 압(Vout)은 목표 데이터 전압이 된다.Therefore, if V in (final) = Vd + (2I / k) 1/2 , V out = Vd. For example, when the image data is converted into an analog voltage by the DAC 507, the target data voltage is converted into a value obtained by adding a voltage corresponding to the second right term to the target data voltage in advance. The output voltage V out then becomes the target data voltage.

이어, 시간(t4)에는 모든 스위칭 소자(SW1-SW4)가 턴오프되고 시간(t5)에는 전술한 동작을 반복한다.Next, the above-described operation is repeated one time (t 4), all the switching elements (SW1-SW4) are turned-off time (t 5).

전술한 스위칭 소자(SW1-SW4) 역시 MOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.The above-described switching elements SW1-SW4 may also be implemented with MOS transistors.

이와 같이, 축전기(C)에 트랜지스터(N1)의 유효 문턱 전압을 저장해두면 출력 전압(Vout)은 트랜지스터(N1)의 문턱 전압과 무관하므로, 트랜지스터(N1)의 제조시 공정상의 여건에 따라 문턱 전압이 균일하지 않거나 변화하더라도 일정한 출력 전압을 얻을 수 있다.As such, if the effective threshold voltage of the transistor N1 is stored in the capacitor C, the output voltage V out is independent of the threshold voltage of the transistor N1, and thus the threshold according to the process conditions during the manufacturing of the transistor N1. A constant output voltage can be obtained even if the voltage is not uniform or changes.

도 7은 PMOS 트랜지스터를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 아날로그 증폭기를 구현한 예로서, 그 구조는 도 5에 도시한 NMOS 트랜지스터와 대칭적이므로 동작에 대하여만 간략하게 설명한다.7 is an example of implementing an analog amplifier of a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention using a PMOS transistor. The structure thereof is symmetrical with the NMOS transistor shown in FIG.

시간(t1)에 스위칭 소자(SW3)를 제외한 나머지 스위칭 소자가 모두 턴온되고, 축전기(C) 양단의 전압(Vc)은 입력 전압(Vin(initial))과 소정 전압(V1)의 차이다. At the time t 1 , all other switching elements except the switching element SW3 are turned on, and the voltage Vc across the capacitor C is a difference between the input voltage V in (initial ) and the predetermined voltage V 1 . .

시간(t2)에 스위칭 소자(SW1)가 턴오프되고, 축전기(C)와 트랜지스터(P1)는 폐회로를 형성하며, 축전기(C)에 충전된 전압은 트랜지스터(P1)의 문턱 전압에 이를 때까지 감소한다. When the switching element SW1 is turned off at time t 2 , the capacitor C and the transistor P1 form a closed circuit, and the voltage charged in the capacitor C reaches the threshold voltage of the transistor P1. Decreases.

시간(t3)에 스위칭 소자(SW3)는 턴온되고 스위칭 소자(SW2, SW4)는 턴오프된다. 그러면 노드(B)에는 입력 전압(Vin(final))이 인가되어 노드(A) 전압은 이전 충전 전압과 노드(B) 전압의 합이 된다. 노드(A) 전압은 제1 단자인 게이트 단자의 전압이므로, 트랜지스터(P1)는 턴온된다. At time t 3 , switching element SW3 is turned on and switching elements SW2 and SW4 are turned off. Then, the input voltage V in (final) is applied to the node B so that the node A voltage is the sum of the previous charging voltage and the node B voltage. Since the node A voltage is the voltage of the gate terminal which is the first terminal, the transistor P1 is turned on.

축전기(C) 양단의 전압(Vc)이 트랜지스터(P1)의 문턱 전압 이상이 되면 트랜지스터(P1)는 턴온되고, 이어 시간(t2)에 스위칭 소자(SW1)가 턴오프된다. 그러면 축전기(C)와 트랜지스터(P2)는 폐회로를 형성한다. 축전기(C)는 전류를 트랜지스터(P1)로 흘려보내면서 전압이 감소하다가, 트랜지스터(P1)의 유효 문턱 전압에 해당하는 전압에 이른다. 이 때, 트랜지스터(P1)는 턴오프되어 개방 상태가 되며, 축전기(C)는 트랜지스터(P2)의 유효 문턱 전압(Vth1)을 저장한다.When the voltage Vc across the capacitor C becomes equal to or greater than the threshold voltage of the transistor P1, the transistor P1 is turned on, and then the switching element SW1 is turned off at a time t 2 . The capacitor C and the transistor P2 then form a closed circuit. The capacitor C decreases the voltage while flowing a current through the transistor P1, and reaches a voltage corresponding to the effective threshold voltage of the transistor P1. At this time, the transistor P1 is turned off to be in an open state, and the capacitor C stores the effective threshold voltage V th1 of the transistor P2.

다음, 시간(t3)에 스위칭 소자(SW3)만 턴온되고 나머지 스위칭 소자는 모두 턴오프되며 입력 전압(Vin)의 크기를 Vin(final)로 바꾼다. 노드(B)에 입력 전압(V in)이 인가되므로, 노드(A) 전압은 축전기(C)에 충전된 전압과 입력 전압(Vin(final))을 더한 값이 된다.Next, at time t 3 , only the switching device SW3 is turned on and all the remaining switching devices are turned off and the size of the input voltage V in is changed to V in (final) . Since the input voltage V in is applied to the node B, the node A voltage becomes a value obtained by adding the voltage charged to the capacitor C and the input voltage V in (final) .

한편, 트랜지스터(P1)는 액티브 영역에서 동작하므로, PMOS 트랜지스터는 전압 제어 전류원으로 등가적으로 대체할 수 있다. 이 때, 트랜지스터(P1)의 제2 단자인 드레인 단자와 제3 단자인 소스 단자 사이에 흐르는 전류는 정전류원(I)의 전류와 동일하므로, 도 5에 도시한 실시예와 같이, 출력 전압(Vout)에 관하여 정리하면, Vout = Vin(final) - (2I/k)1/2이 된다. 따라서, Vin(final) = Vd + (2I/k)1/2로 하면, Vout = Vd가 된다. 즉, 출력 전압(Vout)은 목표 데이터 전압이 된다.On the other hand, since the transistor P1 operates in the active region, the PMOS transistor can be equivalently replaced by a voltage controlled current source. At this time, the current flowing between the drain terminal, which is the second terminal of the transistor P1, and the source terminal, which is the third terminal, is the same as that of the constant current source I. Therefore, as shown in FIG. in summary with respect to V out), V out = V in (final) - is a (2I / k) 1/2. Therefore, if V in (final) = Vd + (2I / k) 1/2 , V out = Vd. In other words, the output voltage V out becomes the target data voltage.

전술한 바와 같이, 트랜지스터의 문턱 전압이 불균일하거나 변화하더라도 입력되는 전압을 일정한 전압으로 출력할 수 있다. As described above, even if the threshold voltage of the transistor is uneven or varies, the input voltage can be output as a constant voltage.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

예를 들면, 문턱 전압 변화에 둔감한 아날로그 증폭기가 필요한 장치, 예를 들면, 유기 전계 발광 표시 장치(OLED)와 같은 평판 표시 장치에도 적용할 수 있다. For example, the present invention can be applied to a device requiring an analog amplifier insensitive to a change in threshold voltage, for example, a flat panel display such as an organic light emitting display (OLED).

즉, OLED의 구조는 화소에 유기 EL 소자를 배치하여 인가된 데이터 전압에 비례하는 전류를 흘려 유기 EL 소자를 발광시키는 것을 제외하고는 액정 표시 장치와 거의 동일하다. OLED는 액정 표시 장치의 데이터 구동부에 해당하는 컬럼 드라이버(column driver)를 구비하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음 증폭하여 화소에 인가한다. 이 때에도 역시 문턱 전압의 변화에 무관한 아날로그 증폭기가 필요로 하게 된다.
In other words, the structure of the OLED is almost the same as that of the liquid crystal display except that the organic EL element is disposed in the pixel so that the organic EL element emits light by flowing a current proportional to the applied data voltage. The OLED includes a column driver corresponding to the data driver of the liquid crystal display, converts a digital signal into an analog signal, and then amplifies and applies the digital signal to the pixel. Again, an analog amplifier is needed that is independent of the change in the threshold voltage.

Claims (14)

입력 단자,Input terminal, 출력 단자,Output terminal, 트랜지스터, 그리고Transistors, and 축전기Capacitor 를 포함하며,Including; 상기 트랜지스터는 상기 축전기의 제1단에 연결되어 있는 게이트 단자, 제1 전압에 연결되어 있는 드레인 단자 및 전류원을 통하여 제2 전압에 연결되어 있는 소스 단자를 포함하며,The transistor includes a gate terminal connected to the first end of the capacitor, a drain terminal connected to the first voltage, and a source terminal connected to the second voltage through a current source. 상기 축전기의 제1단 및 제2단은 각각 상기 입력 단자에 선택적으로 연결되고,A first end and a second end of the capacitor are each selectively connected to the input terminal, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 축전기의 제2단에 선택적으로 연결되고,A source terminal of the transistor is selectively connected to a second end of the capacitor, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 출력 단자에 연결되는A source terminal of the transistor is connected to the output terminal 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 제1항에서,In claim 1, 상기 축전기의 제2 단과 제3 전압 사이에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, A first switching element connected between the second end of the capacitor and a third voltage, 상기 트랜지스터의 소스 단자와 상기 축전기의 제2단 사이에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, A second switching element connected between the source terminal of the transistor and the second end of the capacitor, 상기 축전기의 제2단과 상기 입력 단자 사이에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자, 그리고A third switching element connected between the second end of the capacitor and the input terminal, and 상기 축전기의 제1단과 상기 입력 단자 사이에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자, A fourth switching element connected between the first end of the capacitor and the input terminal, 를 더 포함하는 Further comprising 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 제2항에서,In claim 2, 제1 시점에서 상기 제1, 제2 및 제4 스위칭 소자는 턴온되며,At a first time point, the first, second and fourth switching devices are turned on. 제2 시점에서 상기 제1 스위칭 소자는 턴오프되고,At a second time point, the first switching device is turned off. 제3 시점에서 상기 제2 및 제4 스위칭 소자는 턴오프되고 상기 제3 스위칭 소자는 턴온되는At a third time point, the second and fourth switching devices are turned off and the third switching devices are turned on. 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 삭제delete 제1항에서,In claim 1, 상기 축전기와 상기 트랜지스터는 The capacitor and the transistor 상기 제1 시점에서 병렬 연결되어,Connected in parallel at the first time point, 상기 축전기의 제1단은 상기 입력 단자로부터 제1 입력 전압을 인가받고, A first end of the capacitor receives a first input voltage from the input terminal, 상기 축전기의 제2단은 제3 전압을 인가받고,The second end of the capacitor receives a third voltage, 상기 제2 시점에서 상기 제3 전압으로부터 분리되며, Separate from the third voltage at the second time point, 상기 제3 시점에서 상기 축전기의 제1단은 상기 입력 단자로부터 분리되고,The first end of the capacitor is separated from the input terminal at the third time point, 상기 축전기의 제2단은 상기 입력 단자로부터 제2 입력 전압을 인가받는 The second end of the capacitor receives a second input voltage from the input terminal 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 전압은 구동 전압이고 상기 제2 전압은 접지 전압(ground voltage)이며,The first voltage is a driving voltage and the second voltage is a ground voltage, 상기 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터인 The transistor is an NMOS transistor 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 전압은 접지 전압이고 상기 제2 전압은 구동 전압이며,The first voltage is a ground voltage and the second voltage is a driving voltage, 상기 트랜지스터는 PMOS 트랜지스터인 The transistor is a PMOS transistor 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.Analog amplifier for flat panel displays. 제1항에서,In claim 1, 상기 평판 표시 장치는 액정 표시 장치인 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.And said flat panel display is a liquid crystal display. 제8항에서,In claim 8, 상기 평판 표시 장치는 SOG(system on glass)인 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기.And the flat panel display is a SOG (system on glass). 제1항의 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기를 구동하는 방법으로서,A method of driving the analog amplifier for flat panel display of claim 1, 상기 축전기에 상기 트랜지스터의 유효 문턱 전압을 저장하는 단계, 그리고Storing the effective threshold voltage of the transistor in the capacitor, and 상기 축전기의 제2단을 상기 입력 단자와 연결하여 입력 전압을 인가하는 단계Connecting the second end of the capacitor to the input terminal to apply an input voltage 를 포함하는 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 구동 방법.Analog amplifier driving method for a flat panel display device comprising a. 제10항에서,In claim 10, 상기 유효 문턱 전압 저장 단계는The effective threshold voltage storage step 상기 유효 문턱 전압보다 큰 크기의 전압을 상기 축전기에 충전하는 단계, 그리고Charging the capacitor with a voltage greater than the effective threshold voltage, and 상기 축전기를 상기 트랜지스터와 병렬 연결하는 단계Connecting the capacitor in parallel with the transistor 를 포함하는 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 구동 방법.Analog amplifier driving method for a flat panel display device comprising a. 삭제delete 삭제delete 제10항에서,In claim 10, 상기 입력 전압은 상기 출력 단자로부터 출력되는 출력 전압보다 큰 평판 표시 장치용 아날로그 증폭기 구동 방법.And the input voltage is larger than an output voltage output from the output terminal.
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