고해상도 TFT-LCD System을 위한 10-bit DAC 설계

Abstract

고해상도 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) System을 위한 10-bit DAC(Digital-to-Analog Converter)를 0.35μm/3.3V CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안한 DAC는 기존의 고해상도 TFT-LCD용 10-bit DAC와는 다르게 추가적인 Buffer가 필요하지 않고 10-bit ROM type DAC의 Switch array의 트랜지스터 수 보다 제안한 DAC의 Switch array의 트랜지스터 개수가 작기 때문에 기존의 10-bit DAC에 비해 소면적으로 구현할 수 있다. 기존의 저항열 DAC는 디지털 영상신호가 1-bit 증가할 때마다 면적이 2배 이상 증가하게 되는 문제점이 있다. 제안한 DAC는 기존의 8-bit 저항열 ROM-Type DAC의 Switch Array의 개수가 같고 추가적인 Control Logic은 크기가 매우 작으며 256-bit Shift Register는 매 채널 있는 것이 아니라 드라이버 전체에서 하나만 사용하므로 면적이 매우 작다. 또한 기존의 Ramp DAC에서 생기는 문제점을 다음과 같은 방법으로 해결하였다. 256-bit Shift Register를 사용하여 각 채널을 직접 구동함으로써 기존의 Ramp DAC에서 Ramp 신호를 생성하기 어려웠던 점을 해결하였고 채널마다 감마계조를 Counting 하는 방법을 사용하여 Ramp 신호가 패널 위를 지나면서 기생 저항과 커패시턴스의 영향에 의한 RC-Delay 현상을 없앴다. 또한 데이터 라인과 Pixel의 커패시턴스 사이에 생기는 Charge-Sharing 현상을 데이터 라인을 직접 구동함으로써 해결하였다. 제안한 DAC는 HSPICE Simulation을 통하여 결과를 확인하였다. DAC 동작이 Timing에 맞춰서 잘 동작하고 계조별 전압이 잘 나누어지는 것을 확인하였다.; We developed 10-bit DAC(Digital-to-Analog Converter) for high resolution TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) system with 0.35μm/3.3V CMOS technology process. Because proposed DAC don't need additional amplifiers unlike conventional 10-bit DAC and it's number of switches are same with switch array of 8-bit ROM-type DAC, it can be designed with small area. Conventional R-string DAC has problem, Whenever number of data traditional R-string DAC increase 1-bit, DAC area increases twice. Proposed DAC is very small because the number of switches is same with 8-bit ROM-type DAC, additional control logic is so small, and 256-bit shift register is not local but global. Proposed DAC solved problem of conventional ramp DAC using follow scheme. A problem of hard to design ramp signal is solved using global 256-bit shift register and driving each channel directly. And using to count gamma gray at each channel, it solved RC-delay problem which exits panel line because of parasitic resistance and capacitance. It also solved charge-sharing problem between data line an pixel using to drive data line directly. Proposed DAC is verified using HSPICE tool. We verified DAC timing operation well, and divided each gray scale voltage.