LCD 구동기술 및 개발 현황
권 오 경
LCD는 Liquid Crystal Display의 약어를 말하며, 1888년
오스트리아의 F. Reinitzer에 의해 처음 발견된 액정(Liquid 편광판, 상판과 하판의 편광방향을 90도로 배치하게 되면, 액정이 없을 경우 빛이 통과하지 못하게 된다. 액정의 역할은 상판과 하판 사이에서 투과하는 빛을 회전시켜 패널을 통과 하게 만들어 준다. 양단에 전압을 걸어주게 되면 그림 2와 같 이 누워있는 액정이 일어서게 된다. 빛의 방향과 평행하게 되 면 액정의 이방성이 사라져서 빛이 회전시키지 못하므로 액 정이 없는 것과 같이 빛이 통과하지 못하게 된다. 전압을 이 용하여 액정 분자 배열의 기울기를 조절하게 되는데, 편광판 과 액정 사이의 각도에 따라 상판과 하판 사이에서 빛의 회 전 각도가 달라진다. 또한 액정에서 빛을 회전시키는 각도에 따라 투과율이 달라진다. 즉 전압을 이용하여 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 액정 양단에 전압을 걸어주지 않았을 경우 에, 그림 2와 같이 빛을 모두 통과시켜 밝은 빛이 나오면 정 상 화이트 모드(normally white mode)라고 하고, 그림 3과

Crystal)은 1968년 미국 RCA사에 의해 디스플레이에 응용됐
다. 1973년에 전자계산기, 전자시계에 적용된 액정은 1986 년 이후 STN LCD(super twisted nematic LCD)와 소형

TFT LCD(thin film transistor LCD)가 실용화됐다. 1990년
대 들어 10인치 TFT LCD의 양산화가 실현되면서 노트북PC 의 대표적인 디스플레이로 자리 잡고 CRT를 대체하는 디스 플레이 중 하나로 각광받고 있다. 현재는 소형부터 대형에 이 르기까지 모든 디스플레이에서 TFT-LCD가 주로 사용되며 계 속해서 급속한 성장을 이루고 있다. 따라서 본 원고에서는 가 장 널리 사용되고 있는 LCD, 특히 TFT-LCD에 대한 이해를 향상시키기 위해서 TFT-LCD의 기본 동작원리와 구동 기술에 대해 기술하고, 이를 바탕으로 현재까지 개발된 LCD 구동 기 술에 대하여 서술한다.

LCD의 구조 및 동작 원리
LCD 구동방식에는 능동방식(AM: active matrix)과 수동방
식(PM: passive matrix)이 있다. 수동방식 LCD에 주로 사용 되는 STN LCD는 고해상도와 고계조의 표현이 어렵기 때문 에, 대부분의 LCD 디스플레이 장치는 TFT를 이용하는 능동 방식이 적용되어 있다. 능동 방식의 LCD에서는 STN 액정의 응답속도가 느리기 때문에, 응답속도가 빠르고, 그림 1에서처 럼 계조 표시가 쉬운 TN(twisted nematic) 액정을 사용한다. 유도 분극현상 때문에 전압을 걸어주면 액정 분자 배열의 기울기가 달라지는데 이것을 이용하여, 빛의 투과율을 조절한 다. 자연광과 같은 경우 모든 방향으로 진동하는 빛으로는, 투과율을 조절할 수 없다. 그래서 액정의 양쪽에 편광판을 배 치하여 일정한 방향으로 진동하는 빛만 통과시킨다.
저자약력
권오경 교수는 스탠포드대학교 전기공학 박사(1988)로서 Texas Instruments 사의 Semiconductor Process and Design Center에서 MCM(multi‐chip module)과 smart power IC 개발을 담당(1988‐1992)하였으며 1992년부터 현재 한양대학교 전자컴퓨터통신공학부 교수로 재직 중이다. (okwon@hanyang.ac.kr, okwon7@chol.com) 그림 1. 정상 화이트 모드의 TN-Mode와 STN-Mode의 비교.

그림 2. 정상 화이트 모드.

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(가)

그림 3. 정상 블랙 모드.

같이 빛을 모두 차단시켜 검은 색을 표현하면 정상 블랙 모 드(normally black mode)라고 한다. 주로 정상 화이트 모드 는 편광판의 편광방향을 90도로, 정상블랙 모드는 평행하도 록 배치하고, 액정은 전압을 걸어주지 않았을 경우 90도 회 전하도록 되어있다.

(나)

LCD 계조 표현방법
앞에서 설명했듯이, 적절한 전압을 인가하여 액정의 빛의 투과율을 제어할 수 있다. 전압과 투과율의 관계는 그림 4

(나)와 같다. 여러 레벨의 전압을 인가하여 각각의 전압에 해
당하는 빛의 투과율을 여러 중간 단계로 조절하여 나타내는 것을 계조(gray scale) 표시라 한다. 전압을 인가하기 위해서, 디지털 영상신호를 사용하게 되는 데, 그림 4(가)는 TN 액정의 3-비트 계조 표시에 대하여 나타 내고 있다. 즉, 3-비트 디지털 정보에 의해 8개의 액정 전압 과 계조를 생성한다. 계조 사이의 투과율 차이를 일정하게 하 기 위해서는 액정 전압과 투과율 사이의 관계가 비선형적이 기 때문에 기준전압을 따로 정해 두어야 한다. 그림 4(나)에 서 8개의 기준전압은 중간 계조에서는 간격이 작고, 낮은 계 조와 높은 계조에서는 간격이 넓은 것을 볼 수 있다.
그림 4. TN 액정에서의 3비트 계조 표시. (가) 3비트 계조 표시에 따른 데이터와 액정 전압의 관계. (나) 액정 전압과 빛의 투과율과의 관계.

3-bit의 디지털 영상신호를 이용하여 R, G, B의 색의 계조
를 표시하면, 총 512(2 ×2 ×2 )개의 색을 표현할 수 있다. n비트의 디지털 영상신호로 표현할 수 있는 색의 수는 23n이 된다. 전압과 투과율 사이의 관계에서 이해를 돕기 위하여 계조 사이의 투과율 차이를 일정하다고 설명하였지만, 실제로는 사 람의 눈도 선형적이지 못하기 때문에 계조 사이의 투과율 차 이를 조절해 주어야 한다. 일정한 투과율에 따라서 표현되는 일정한 차이를 갖는 빛의 세기를 사람은 일정하다고 인식하 지 못한다는 것이다. 촛불을 빛이 없는 방에서 하나를 켜는 것과, 10개의 촛불을 켜놓은 상태에서 하나를 추가시킨다면 빛의 세기는 똑같이 증가했지만, 사람의 눈은 같은 변화라고 느끼지 않는다. 계조간 투과율을 사람에 맞게 조절하는 것을 감마조정
그림 5. 각 감마에 따른 계조와 투과율과의 관계.
3 3 3

(gamma correction)이라고 하고 변환식은 다음과 같으며, 이 γ값이 2.2일 때 사람 눈에 가장 적합하다고 한다.
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Frame Inversion

Column Inversion

Line Inversion 그림 6. TFT-LCD의 반전 구동 방식의 종류.

Dot Inversion

     ×  







여기에서 T는 빛의 투과율, TMAX는 최대 빛의 투과율, gray

No은 N번째 계조, gray Max는 총 계조 수를 말한다. 그림 5
는 감마값에 따른 6-비트 계조에 대한 계조와 투과율을 나타 낸 것이다.
그림 7. 디더링 방법을 이용한 TFT-LCD의 계조 확장방법.

LCD 반전 구동 방식
극성 반전 구동은 4가지로, 화면 반전, 열 반전, 행 반전, 그리고 점 반전 방식이 있으며 그림 6과 같다. 이 방법은

control) 방법이 있는데, 이러한 계조 확장 방법을 이용하게
되면 낮은 비트의 데이터 구동 칩을 이용하여 더 높은 비트 의 계조를 표현할 수 있기 때문에 저가격화를 구현할 수 있 다. 디더링은 공간을 활용하여 표현할 수 있는 계조를 늘리는 방식이다. 그림 7은 3-비트의 영상신호를 입력받아 8개의 전 압레벨을 가지고 29계조를 표현을 할 수 있다는 것을 보여주 고 있다. 하지만 하나의 화소가 커지게 되므로 해상도 저하가 일어난다. 디더링이 공간 평균을 이용하는 반면, FRC는 시간의 평균 을 이용한다. 그림 8과 같이 한 화소에 연속된 프레임 동안 다른 구동 전압을 번갈아 기입하게 되면 여러 가지 계조표현 이 가능하다. 공간을 많이 차지하지 않아 해상도 저하는 일어 나지 않지만. 프레임마다 밝기를 변화시켜 계조를 확장하는 방법이므로, 플리커에 취약하다는 문제가 있다. 이 문제를 해 결하려면 프레임 주파수를 충분히 높여 주어야 한다.

TFT-LCD의 영상 누화 현상이나 화소 전극 전압에 의한 플리
커(ΔVp 문제라고 하며 화소의 기생 커패시턴스에 의해 화소 에 전달되는 전압이 원래 목표했던 전압보다 떨어지는 현상 을 말한다.)에 밀접한 관련이 있고, 소비전력, 구동회로 설계 등에도 커다란 영향을 미친다. 화면 반전은 한 프레임(frame) 에서 모든 화소의 극성이 모두 동일하다. 다음 프레임에서는 모든 화소의 극성이 전부 다 반전된다. 열 반전과 행 반전은 각각 인접열, 인접행과 극성이 다르고, 프레임이 바뀌면 그 극성이 바뀐다. 점 반전에서는 인접한 모든 화소끼리 극성이 반대이다. 누화현상 방지에는 점 반전이 가장 뛰어나고, 소비 전력 측면에서는 화면 반전이 뛰어나다. 따라서 대형 디스플 레이에서는 점 반전을 많이 사용하고, 모바일 디스플레이에서 는 행 반전이나 열 반전을 사용하고 있는데, 점점 점 반전을 사용하려고 하고 있다.

화질 향상 구동 기술
화소에서 RGB색상을 표현하기 위해서 컬러 필터(color

계조 확장 방법
데이터 구동 회로의 주어진 능력보다 더 많은 색의 계조를 표현하기 위해서는 공간적 디더링(dithering)과 FRC(frame rate
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filter)를 사용한다. 이 컬러 필터는 RGB 색상에 따라서 물질
이 다르기 때문에, 그림 9와 같이 색에 따라 빛의 투과율이 다르다. RGB 색상이 같은 휘도를 얻기 위해서는 각각의 색

그림 9. 계조별 RGB 휘도 특성.

그림 8. FRC 방법을 이용한 TFT-LCD 계조 확장.

에 따라 다른 데이터를 기입해주어야 한다. 각 색에 따라 다 른 LUT(look up table)를 만들어 계조 표시를 하는데, 이것 을 분할 감마(separated gamma) 구동 방식이라고 한다. 하 지만, 각각의 감마 생성 회로를 따로 만들어야 하므로 구동 회로의 면적이 증가하는 단점이 있다. 그리고 이와는 별도로 데이터 변환을 하여 하나의 gamma LUT를 세 가지 색을 정 확히 표현하는 ACC(accurate color control) 기술이 제안되 었고, 그에 따른 휘도 특성은 그림 10과 같이 RGB 색상간의 휘도차이가 줄어들어 보다 좋은 화질을 구현할 수 있다.

그림 10. ACC를 적용한 계조별 RGB 휘도 특성.

면적이 2배로 증가하기 때문에 10비트 이상의 데이터를 다루 기가 어렵다. 이러한 면적문제를 해결하기 위해 하이브리드

(hybrid) DAC, shared DAC, 그리고 cyclic DAC가 제안되
어 연구되고 있다. 하이브리드 DAC란 저항열과 스위치 어레이로 상위 비트를 담당하고 별도의 DAC로 채널 내에 구현함으로써, 하위 비트 를 담당하는 형태이다. 현재 하위 DAC는 커패시터 DAC, 저 항열 DAC, 연산증폭기의 보간을 이용한 방법들이 연구되어 왔다.

고계조 구동 기술
디스플레이는 더욱 자연적인 영상을 표현하기 위해서 TV 중심으로 10-비트 이상의 데이터로 계조를 표현하려는 방향 으로 발전하고 있다. 또한 의료영상은 16-비트 이상의 영상을 요구하기도 하고, 감마값을 쉽게 표현하기 위해서 높은 비트 수의 데이터가 필요하다. 평판 디스플레이 구동회로에서는 보 편적으로 감마값 표현이 쉽고, 정확한 저항어레이를 사용한

Shared DAC란 한 row line 시간 안에 여러 채널을 구동
하는 방식으로 저항열 DAC를 데이터 비트 수 만큼 사용하 고, 하나의 DAC를 이용하여, 여러 채널을 구동하는 방식이 다. 이로 인하여 채널의 동시에 구동하는 만큼의 면적 감소를 가져오는 효과가 있다. 마지막으로 cyclic DAC는 cyclic 방식을 사용한 연산 알고 리즘을 적용하여 cyclic 회수에 따라서 데이터 비트수를 표현 하여 DAC는 데이터 비트 수와 무관하게 일정한 면적으로 구
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DAC를 사용하였으나, 디지털신호를 1비트 증가시킬 때마다

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표 1. DAC 구조별 특성 비교.

Scheme Hybrid DAC (RR-DAC) Hybrid DAC (RC-DAC) LSB interpolation

감마 보정 면적효율성 변환속도 possible possible possible moderate good good best good

확장성 moderate

출력균일도 good

moderate moderate moderate good bad moderate best good bad

Cyclic DAC impossible

현이 가능하다는 장점이 있으나, 데이터 변환 시간이 길어 대 형 패널용 드라이버 IC에 사용하기 위해서는 하나의 채널에 두 개의 DAC와 buffer가 필요하게 되고 또한 데이터 변환하 는 동안 계속되는 cyclic 동작으로 전력 소모가 증가하는 단 점이 있다.

그림 11. DCC 방법의 overdrive의 파형도.

고속 구동 기술
판매중인 LCD 제품을 보면 액정 반응시간이 한 프레임시 간보다 작다는 것을 확인할 수 있는데, 이는 가장 높은 계조 와 가장 낮은 계조 사이에서 생기는 반응시간을 액정 반응 시간으로 표시하기 때문이다. 온-오프 반응시간이라고도 하는 데, 액정의 가장 빠른 반응속도이고, 구동 전압차이가 크기 때문에 빠르게 변할 수 있다. 하지만 중간계조 사이에서의 변 화는 전압차이가 온-오프할 때의 전압보다 작기 때문에 반응 속도는 더욱 느리고, 몇 프레임에 거쳐서 원하는 전압에 도달 하는 경우도 있다. 이러한 현상을 막기 위하여 overdrive 기 술이 제안되었다. 이러한 overdrive 기술로는 CCD(capacitively coupled 문제가 되지 않는다. 정상 화이트 모드에서는 풀-화이트가 정 상 블랙 모드에서는 풀 블랙이 전압을 낮춰야 표현되는데, 이 때 흐르는 전류도 작아 반응 시간 보상이 되지 않는 단점이 있다. 그림 12의 overdrive 기술을 적용한 시스템의 구성도 와 같이 이전 프레임의 데이터를 메모리에 저장하고 현재 프 레임의 데이터를 비교한 후 overdrive 전압을 더해 새로운 데 이터 신호를 출력한다.
그림 12. Overdrive 기술을 적용한 LCD 시스템의 구동 보드 구성도.

driving)와 DCC(dynamic capacitance compensation) 기술
이 개발되었다. CCD기술은 중간단계의 전압을 액정에 인가 하여 액정의 반응속도를 빠르게 만들어주고, 그다음 프레임에 원하는 값을 찾도록 하는 기술이다. 이 기술로 인하여 반응속 도가 기존보다 20~30%가 빨라졌다. 이러한 개념을 발전시켜 오버슈트(overshoot)를 이용하여 반응속도를 더욱 효과적이고 빠르게 만든 것이 DCC이다. 그림 11에서, 실선은 원래의 전 압을 인가한 파형이고, 점선은 DCC를 적용한 파형이다. 한 프레임 시간 안에 원하는 전압에 정착되도록 프로그램하여

대화면 고해상도 디스플레이를 위한 구동 기술
액정표시장치의 크기가 커질수록 액정표시장치의 데이터 라인 부하가 증가하게 된다. 또한 해상도가 증가할수록 데이 터라인을 구동할 수 있는 시간이 짧아지게 되므로 데이터 라 인의 RC딜레이에 의한 충·방전 부족현상이 심해져서 화질의 열화를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 패널 분할 구동(display-area division scanning), 행 시간 확장 방법(Line Time EXtension, LiTEX), 선(先) 강조 구동방식

LUT(look up table)을 만들어 놓는다. 하지만 이러한 기술들
은 중간계조에서만 적용이 되고, 풀-화이트와 풀-블랙에서는 오버슈트로 가속시키는 DCC효과를 볼 수 없고, 그 근처의 계조 에서도 제한적으로 적용된다. 하지만 풀-온/오프(full on/off) 타 임은 보통 가장 빠른 반응속도를 가지기 때문에 사실적으로
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(pre-emphasis drving) 등이 있다.
패널 분할 구동은 그림 13과 같이 한번 주사할 때, 공간을

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Driver LSIs

TFT-LCD panel
그림 14. 행 시간 확장 방법의 타이밍도.

그림 13. 패널 분할 방식 구동회로와 패널의 구조.

나누어 두 행의 신호선에 신호를 보내고, 데이터를 상단과 하 단의 구동 회로에서 신호를 받는다. 데이터 구동회로를 패널 의 상단과 하단에 배치해야 하는 단점이 있지만, 행 시간을 두 배로 늘림으로써 충분한 행 시간을 확보하여 원하는 데이 터를 화소에 기입할 수 있다. 행 시간 확장 방법은 패널 분할구동과 달리 그림 14처럼 연속된 두 행의 신호선에 신호를 보내어 행 시간을 늘린다. 열 신호선을 통해 데이터가 전달되기 위해서는 신호선의 기 생 커패시터를 모두 충전시키면서 전달이 된다. 두 개의 행 중 첫 번째 행에 데이터를 기입할 때 충분한 시간을 주어 기 생 커패시터를 모두 충전하고, 화소에 데이터를 기입한다. 두 번째 행은 첫 번째 행이 기입될 때 기생 커패시터가 충전되 었기 때문에, 첫 번째 행 신호선이 꺼지고 난 후의 짧은 시간 동안에 원하는 데이터로 충전할 수 있다. 앞에서 언급했듯이, 데이터 신호선의 기생 커패시터가 증가 하면 데이터 구동 회로에서 가까운 지점은 빨리 충전되는 반 면, 먼 지점은 신호 지연에 의해 충전이 늦게 되어 원하는 시 간 동안 충전하지 못한다. 그림 15와 같이 데이터 신호선의 큰 기생 커패시터를 빠르게 충전하기 위해 신호 앞부분에 원 하는 데이터 스윙(VSWING)보다 더 큰 전압(VSWING+VPRE)을 인 가하여, 짧은 행 시간 안에 정확한 데이터를 기입하는 선(先) 강조 구동방식을 적용시킴으로써 이 문제를 해결할 수 있다. 즉, 한 라인 시작 지점에 높은 전압을 인가하여 빨리 충전시 킨 후, 다시 원하는 값으로 데이터를 기입하면 충전 시간을 짧게 할 수 있다. 소비량에서 상당한 비중을 차지하고 있어서 BLU의 저전력화 를 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 기존의 BLU는 CCFL
그림 15. 선(先) 강조 구동방식을 적용한 행 시간 동안의 파형도.

(cold cathode fluorescent lamp)를 사용하였으나, 최근에는 LED(light emitting diodes)를 사용함으로써, 전력소비를 줄
일 수 있고, 두께 또한 얇아지기 때문에 대형뿐만 아니라 소 형 디스플레이와 노트PC에서도 선호하는 기술이다.

LED를 이용하면 광원 하나하나를 유동적으로 제어할 수
있기 때문에, 더 좋은 성능을 얻을 수 있다. LED를 한 프레 임 시간동안 계속 켜지 않고, PDP와 OLED와 같이 순간적으 로 켰다 끄는 기술인 blinking과 scanning 기술을 이용하여,

LCD의 단점인 모션블러(motion blur)를 제거할 수 있다. 하
지만 전력소비가 증가하고, 순간적으로 흐르는 높은 전류를 견딜 수 있는 LED가 필요하다. 영상의 어두운 곳은 LED를 어둡게 하거나 끄고, 밝은 곳은 LED는 밝게 하는 기술인

LED local dimming 기술을 이용하면, 불필요한 LED를 사

LED BLU를 이용한 저 소비전력 고화질 구동 기술
LCD는 자체 발광 능력이 없기 때문에 패널 뒤에 광원이
있어야 디스플레이 구현이 가능하다. 이를 BLU(backlight

용하지 않음으로써 전력소비를 줄이게 되고 높은 대비비

(contrast ratio)를 얻을 수 있다. 가격이 증가한다는 것이 단
점이지만 고화질의 영상을 얻을 수 있다.

White LED가 아닌 RGB LED를 이용하면 색상범위를 NTSC 색상범위를 능가할 수 있다. OCB와 같은 빠른 액정을
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unit)라고 한다. 이 BLU의 전력소비량은 시스템 전체의 전력

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Input image

Blacklight local dimming

그림 17. LCD 디스플레이 시스템 구성도.

General LCD player

BLD display result

그림 16. Backlight Unit을 이용한 local dimming 기술.

사용한다면 한 프레임 시간을 세 번으로 나누어서, 한 화소에 서 RGB 세 가지색을 순차적으로 발광시켜 display할 수 있 다. LED가 켜질 때 각 색에 데이터를 입력해주면, 사람의 눈 은 그 세 가지 색이 합친 영상을 보게 되고, 이것을 color
그림 18. TFT-LCD 화소 내부 구조와 등가회로.

sequential driving 기술이라고 한다.

저장된 전압이 계속 인가되어 다음 프레임까지 값을 유지하 게 된다.

LCD 구동 시스템
1. 게이트 구동 회로 LCD 시스템은 그림 18과 같이 구성되어 있다. LCD 패널
은 기본적으로, 화소, 구동소자, 그리고 back-light lamp로 구성되어 있다. 외부 입력으로는 패널을 동작시키기 위한 DC 전압이 필요하고, 계조를 표현할 수 있는 디지털 영상신호, 그리고 시스템 동기화를 위한 클록이 있다. 컨트롤 ASIC에서는 클록과 영상신호를 받아 시스템의 타이 밍을 맞추어 화소에 영상신호가 기입될 수 있도록 게이트 구 동회로와 데이터 구동회로를 제어하는 역할을 한다. DC/DC 컨버터(converter)에서는 시스템에서 필요한 전압을 만들어준 다. 게이트 구동 회로와 데이터 구동 회로는 타이밍과 영상신 호에 의해서 수많은 화소들을 구동하는 역할을 한다. 게이트 구동 회로의 구조는 그림 19과 같다. LCD의 화소 는 행열 구조를 이루고 있다. 각각의 화소를 구동시키기 위해 서, 신호선도 행과 열로 배치가 되어 있는데, 게이트 구동회 로는 타이밍에 따라 차례대로 각각의 행 신호선에 전압을 인 가하게 된다. 상단부터 하단의 행 신호선까지 순차적으로 신 호를 보내기 위한 시프트 레지스터와 화소를 켜기 위한 고 전압을 만들어주는 레벨 시프터, 그리고 만들어진 전압을 신 호선에 빠르게 인가하기 위한 출력 버퍼로 구성되어있다.

2. 디지털 데이터 구동 회로
데이터 구동 회로는 기본적으로 영상신호를 입력 받아서

TFT LCD용 화소의 구조는 그림 18과 같다. 화소 구동원
리는 행 신호선에 턴-온 신호가 인가되면 한행의 화소의 TFT 가 모두 켜지게 된다. 그때 열 신호선에서 들어오는 영상 신 호가 각각의 화소에 인가되고, 커패시터에 의해 저장된다. 그 후 행 신호선의 턴-온 신호는 다음 행으로 넘어가고, 화소의

각각의 화소에 해당하는 영상 신호를 전달하는 것이다. 데이 터 구동 회로에 입력되는 영상 신호에 따라, 아날로그 데이터 구동 회로와 디지털 데이터 구동 회로의 두 종류로 나눌 수 있는데, 현재는 디지털 데이터 구동 회로를 주로 사용한다. 디지털 데이터 구동 회로는 영상신호가 디지털 신호(이진신

TFT가 꺼지게 된다. 액정은 한 프레임 시간 동안 커패시터에

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그림 19. 게이트 구동 회로의 전형적인 블록 다이어그램.

호)로 입력된다. 디지털 구동 회로는 앞서 설명한 아날로그 구동 회로의 단점인 샘플링 회로의 제한된 대역폭 문제를 해 결할 수 있고, 구동 회로 외부에 별도의 DAC 없이 디지털 인터페이스가 가능하다. 또한 최근에는 고속 직렬 전송 방식 을 채택하여 주파수 대역폭을 해결할 뿐만 아니라, 원가를 줄 일 수 있다. 그리고 디지털신호 입력받아 내부에서 아날로그 신호로 변환하기 때문에 샘플링에 수반되는 오차가 적다. 따 라서 영상 신호의 정확성과 계조 표시 면에서도 유리하다. 이러한 디지털 데이터 구동 회로는 그림 20과 같으며, 개 략적인 구동 동작은 샘플링 래치는 구동 회로의 외부로부터 공급되는 각 열의 영상 정보를 수평 클록에 동기되어 샘플링 한다. 따라서 열의 개수만큼의 셀(래치 혹은 플립플롭)로 이루 어져 있다. 시프트 레지스터는 수평 클록에 따라, 샘플링 래 치의 각 셀을 순차적으로 동작시키는 역할을 한다. 한 행 시 간을 활용하여 샘플링이 모두 완료되면, 홀딩 래치의 LOAD 신호에 의해 샘플링 래치의 모든 영상 정보가 홀딩 래치로 동시에 전달되고, 샘플링 래치는 다시 다음 행의 영상 정보를 샘플링하기 시작한다. 홀딩래치에 전달된 영상 정보는 DAC 에 의해 액정을 구동하기 적당한 아날로그 값으로 바뀌고, 출 력 버퍼를 통해 화소에 기입된다. 디지털 구동회로는 개개의 화소에 영상 신호를 기입하는데 한 수평 주기를 모두 사용함 으로써 충분한 영상 신호의 정착시간을 확보할 수 있어 아날 로그 데이터 구동회로의 대역폭 문제를 해결할 수 있으며, 현 재 주로 사용하고 있는 방식이다. 이러한 데이터 구동 칩은
참고문헌
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플레이에 주도적으로 사용되며 급속한 성장을 이루고 있다. 그러나 지속적인 가격 하락과 다른 디스플레이 기술의 도전 으로 LCD의 경쟁력을 계속 확보하려는 노력이 진행되고 있 다. 또한 대화면, 고해상도, 우수한 화질을 갖는 LCD를 제공 하기 위한 새로운 인터페이스 구동 기술을 제안하여 기술 표 준에 채택되려는 연구가 계속 진행되고 있다. 또한 드라이버

IC의 개수 증가로 인한 단가를 줄이고자 멀티-다채널의 드라
이버 IC를 채택하여 개수도 줄이면서 부품을 통일화하고 있 다. 또한 센서, 스캐너, 터치스크린 등과 같은 여러 부가 기능 을 하나의 솔루션으로 통합하여 부가가치가 높은 상품을 만 들려고 하고 있다. 마지막으로 TFT-LCD 시스템에서 LED

back-light를 이용하여 화질을 향상시킬 뿐만 아니라 소비 전
력을 줄이는 기술 개발 및 상용화에 노력하고 있다.

TFT-LCD의 해상도가 증가함에 따라 개수가 늘어남에 따라
하나의 칩 안에 720 이상의 채널을 집적하는 기술을 적용하 고 있다.

최근 현황
현재 LCD 기술, 특히 TFT-LCD 기술은 성숙된 제조 및 구 동 기술을 바탕으로 소형부터 대형에 이르기까지 모든 디스

물리학과 첨단기술

October 2008

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