스위치드 커패시터 증폭기 및 저전압 디지털-아날로그 변환기를 사용한 LCD용 저면적 데이터 구동회로

Abstract

액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)의 화질을 높이기 위하여 표시할 수 있는 색상의 수를 증가시키기 위한 연구가 계속되고 있다. 이는 액정표시장치를 구동하는 데이터 구동회로(LDI)가 아날로그 전압으로 변환할 수 있는 영상 데이터 비트 수의 증가를 요구한다. 그러나 이는 디지털-아날로그 변환기의 급격한 면적 증가로 인한 데이터 구동회로 전체의 면적 증가를 야기하며, 그에 따라 LDI의 가격 상승도 초래한다. 본 논문은 저면적 구현을 위한 10비트 디지털-아날로그 변환기를 제안한다. 이는 데이터 구동회로에서 일반적으로 쓰이는 저항렬 디지털-아날로그 변환기의 구조를 그대로 유지하면서, 큰 면적을 차지하는 고전압 트랜지스터를 적은 저면적의 전압 트랜지스터로 대체함으로써 디지털-아날로그 변환기의 면적을 감소시켰다. 대신, 액정표시장치를 구동하기 위하여 요구되는 높은 출력 전압 범위는 스위치드 커패시터 증폭기를 사용하여 디지털-아날로그 변환기의 저전압 출력을 증폭시킴으로써 해결하였다. 또한 연산 증폭기(Op Amp)에서 발생하는 오프셋(Offset) 전압 보상을 통해 채널간 균일성을 향상시켰으며, 전하 재사용 방법을 통해 전력 소모를 감소시켰다. 본 논문에서는 12~15인치 크기의 액정표시장치를 목표로 하여 전원 전압 1.8V, 4.5V 및 9V를 사용하는 0.18㎛ CMOS 공정으로 10비트 데이터 구동회로를 설계하였다. 디지털-아날로그 변환기와 출력 버퍼를 포함한 크기는 폭 12㎛와 높이 800㎛로 기존 8비트 저항렬 디지털-아날로그 변환기 구조와 비교하여 22% 증가한 면적을 지닌다. 정착 시간은 2.95㎲이며 최대 전압 오차는 0.18 LSB이다.