KR100846967B1 - 차동 신호 전송 시스템 및 이를 구비한 평판표시장치 - Google Patents

차동 신호 전송 시스템 및 이를 구비한 평판표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템은, 송신단과 수신단 간에 연결되는 차동 신호선으로서의 제 1배선 및 제 2배선과; 상기 수신단 측에서 제 1 배선 및 제 2배선 사이에 연결된 종단 저항과; 상기 종단 저항에 병렬로 연결되어 상기 차동 신호선에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출하는 검사 회로가 포함되며,
상기 검사 회로는, 상기 제 1배선 또는 제 2배선의 임피던스에 대한 미세 변동을 증폭시키는 차동 검사용 증폭기와; 상기 차동 검사용 증폭기의 동작을 제어하기 위해 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치와; 상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기와; 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기가 포함됨을 특징으로 한다.

Description

차동 신호 전송 시스템 및 이를 구비한 평판표시장치{differential signaling system and flat panel display using thereof}
도 1은 일반적인 평판 표시장치의 구성을 나타내는 블록도.
도2는 도1에 도시된 제어부와 데이터 구동부를 보다 상세히 나타낸 예시도.
도 3은 상기 제어부와 데이터 구동부 간의 신호 전송 방식을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 평판 표시장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 도4에 도시된 제어부와 데이터 구동부를 보다 상세히 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템의 블록도.
도 7은 도 6에 도시된 차동 신호 전송 시스템의 등가 회로도.
도 8은 도 6에 도시된 차동 신호 전송 시스템에서의 차동 신호의 타이밍도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310 : 제어부 330 : 데이터 구동부
332 : 데이터 구동회로 335 : 검사 회로
337 : 피크 검출기 339 : 위상 검출기
340 : 직류 계측기 350 : 위상 계측기
본 발명은 차동 신호를 전송하는 신호 전송방식이 채택되는 평판표시장치에 관한 것으로, 특히 상기 신호 전송방식에서의 임피던스 정합을 위한 차동 신호 전송 시스템이 구비되는 평판표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 음극선관(cathode ray tube : CRT)은 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, 제품이 갖는 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화 및 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
따라서, 상기 음극선관을 대체하기 위해 소형, 경량화 및 저소비전력의 장점을 갖는 액정 표시장치(liquid crystal display : LCD), 플라즈마 표시장치(plasma display panel : PDP), 전계방출 표시장치(field emission display : FED), 그리고 유기 전계발광 표시장치(organic light emission display : OLED) 등의 다양한 평판 표시장치가 활발하게 연구 및 개발되고 있다.
상기한 바와 같은 평판 표시장치에는 다양한 부품들이 구비되고, 각 부품들 간에 신호를 전송하기 위한 배선들이 형성된다.
최근 들어, 전자 회로기술 및 제조공정의 발전에 힘입어 상기 배선들을 통해 고속의 신호전송이 가능해지고, 또한 고속의 신호전송에 대응할 수 있을 정도로 상기 부품들의 구동속도가 매우 빨라지고 있다.
따라서, 상기 부품들 간에 배선들을 통해 고속으로 신호를 전송하기 위한 다 양한 방식이 제안되고 있으며, 예를 들어 LVDS(low voltage differential signaling) 방식이나 RSDS(reduced swing differential signaling) 방식과 같이 차동(差動) 신호(differential signal)를 전송하는 신호 전송방식이 채택되고 있다.
상기 차동 신호 전송방식을 채용하는 전송 시스템은 차동 전송선을 통해 크기는 같으나, 반대 극성을 갖는 차동 모드 신호를 전송한다. 따라서, 집중화되는 자기장이 제거되고, 전기장이 결합되는 경향이 있다. 이렇게 결합된 전기장으로 인해 어떠한 신호 반사, 스큐(위상 지연 등) 전자기파 간섭(EMI) 없이 고속 신호가 안전하게 전송될 수 있는 것이다.
상기한 바와 같은 평판 표시장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 평판 표시장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 평판 표시장치는 화소(pixel)들이 매트릭스(matrix) 형태로 배열되는 표시패널(40)과; 상기 표시패널(40)의 게이트 배선들에 순차적으로 주사신호를 인가하는 게이트 구동부(20)와; 상기 표시패널(40)의 데이터 배선들에 화상신호(DATA1)를 인가하는 데이터 구동부(30)와; 외부의 그래픽 콘트롤러(미도시)로부터 인가되는 화상신호(DATA1)를 상기 데이터 구동부(30)에 인가하고, 제어신호(CS1)를 게이트 구동부(20) 및 데이터 구동부(30)에 인가하여 구동 타이밍을 제어하는 제어부(10)로 구성된다.
이와 같은 상기 평판 표시장치는, 상기 표시패널(40)의 모든 게이트 배선을 순차적으로 스캔하고, 데이터 배선들을 통해 화상 신호(DATA1)를 화소들에 인가하 여 화상의 한 프레임을 표시한 다음 수직 동기신호(VSYNC)가 인가되어 화상의 다음 프레임(frame)이 표시되는 동작을 수행한다.
도 2는 도1에 도시된 제어부와 데이터 구동부를 보다 상세히 나타낸 예시도이고, 도 3은 상기 제어부와 데이터 구동부 간의 신호 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도2를 참조하면, 상기 데이터구동부(130)는 제어부(110)로부터 제 1,2배선(W1,W2)을 통해 화상신호(DATA[+,-])를 인가받고, 제 3배선(W3)을 통해 제어신호(CS11)를 인가받는 복수의 데이터 구동회로(data driving integrated circuit, 132)들로 구성된다.
상기 데이터 구동부(130)내에는 복수의 데이터 구동회로(132)가 구비된다. 상기 데이터 구동회로(132)들은 상기 제어부(110)로부터 화상신호(DATA[+,-])를 인가받아 상기 제어부(110)로부터 인가되는 제어신호(CS11)에 따라 데이터 배선들로 출력한다.
도면에 도시되진 않았지만, 데이터 배선들은 상기 데이터 구동회로(132)들에 복수개가 전기적으로 접속되며, 상기 데이터 구동회로(132)에서 인가된 화상신호(DATA[+,-])를 화소들로 인가한다.
이 때, 상기 화상신호가 제어부로부터 각각의 데이터 구동회로로 전송되는 것은 앞서 설명한 차동 신호 전송방식에 의한다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 데이터 그룹(DATA[+, -])을 전송하기 위하여 송신단(Tx, 제어부)(110)와 수신단(Rx, 데이터 구동회로)(132) 간에 차동 전송선(differential transmission line) 구조(제 1, 2배선(W1, W2))를 갖는다.
한편, 상기 수신단(데이터 구동회로)(132) 측의 상기 차동 전송선 사이에는 종단저항(termination resistor, Rt)이 구비되는데, 상기 종단저항은 각 데이터 구동회로(132)에 연결되는 제 1배선(W1) 및 제 2배선(W2)을 전기적으로 접속시켜 폐회로를 구성한다.
따라서, 상기 제 1배선(W1)을 통해 인가되는 화상신호(DATA[+])는 상기 종단저항을 경유하여, 상기 제 2배선(W2)을 통해 상기 제어부(110)로 흘러간다. 상기 종단저항은 상기 데이터 구동회로(132)에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하며, 상기 종단저항 양단에 걸리는 전압은 화상신호(DATA[+,-])로서 상기 데이터 구동회로(132)에 인가된다.
상기 평판 표시장치 내에는 많은 전기 부품들 및 배선들이 구비되며, 서로 전기적으로 접속되어 있다. 각각의 전기 부품들 및 배선들은 임피던스(impedance) 성분을 갖고 있기 때문에 각 전기 부품들 사이의 신호 전송 시에 신호감쇄의 원인이 된다.
상기 제어부(110) 및 데이터 구동회로(132)들도 각각의 임피던스 성분을 가지며, 상기 제어부(110) 및 데이터 구동회로(132)들을 연결하는 제 1,2배선(W1,W2)들로 임피던스 성분(Z0)을 가진다.
만일, 상기 제 1,2배선(W1,W2)들이 갖는 임피던스 값(Z0)과 데이터 구동회로(132)들 내부의 임피던스 값이 일치하지 않게 되면 즉, 임피던스 부정합이 발생 되면, 상기 제 1배선(W1)을 통해 인가되는 화상신호(DATA[+,-])가 상기 데이터 구동회로(132)들에 정확하게 공급되지 못하고 일부가 반사되어 나온다.
보다 상세히 설명하면, 상기 시스템에서의 반사 계수(
Figure 112007025629049-pat00001
)는 하기의 수학식 1과 같다.
[수학식1]
Figure 112007025629049-pat00002
여기서, 차동 임피던스 Zdiff는 상기 제 1, 2배선의 임피던스 값의 합인 2Z0보다 작은 값을 가지며, 이는 평판표시장치의 제조 공정 변수 및 구조에 따라 각각 다른 값을 갖게 된다.
즉, 상기 Zdiff가 종단 저항과 같은 값을 갖을 경우 신호의 반사 손실이 없게 되나, 상기 차동 임피던스 Zdiff 값이 가변되므로 종래의 경우 상기 차동 전송 방식에 있어서 임피던스 정합(impedance matching) 이 제대로 이루어지지 않는다는 단점이 있다.
이와 같이 임피던스 정합이 이루어지지 않아 반사파가 발생하면, 동일한 제 1배선(W1)을 통해 인가되는 화상신호(DATA[+,-])와 간섭을 일으켜 파형이 불안정해지며, 신호왜곡 및 감쇄를 가져온다. 상기와 같은 전자기파 간섭(electro magnetic interference: EMI)은 평판 표시장치의 화질을 저하시킨다.
따라서, 상기 차동 신호 전송방식에 있어서 임피던스 정합이 이루어지는지 여부 즉, 상기 차동 임피던스의 미세변동에 대한 검출은 반드시 수행되어야 한다.
그러나, 상기 이와 같은 차동 임피던스의 미세 변동을 검출하기 위하여 수행되어온 종래의 검사 방식들은 측정 시간이 길고, 고가의 측정 장비를 사용해야 하므로 검사 비용이 증가할 뿐 아니라 미세 변동에 대한 검출 강도가 낮은 단점이 있다.
본 발명은 차동 신호를 전송하는 신호 전송방식이 채택되는 평판표시장치에 있어서, 상기 차동 신호 전송방식에서의 임피던스 정합 여부를 검출하기 위해 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시키고, 증폭된 신호를 직류 성분으로 변환하여 검출을 용이하도록 하는 검사회로가 구비됨으로써, 임피던스 정합 여부를 명확하게 검출할 수 있으며, 이를 통해 정확한 임피던스 정합을 수행하여 전자기파 간섭 없이 고속 신호가 안전하게 전송될 수 있도록 하는 차동 신호 전송 시스템 및 이를 구비한 평판표시장치를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 상기 검사회로를 통해 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정함으로써, 이를 통해 정확한 임피던스 정합을 수행하여 전자기파 간섭 없이 고속 신호가 안전하게 전송될 수 있도록 하는 차동 신호 전송 시스템 및 이를 구비한 평판표시장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스 템은, 송신단과 수신단 간에 연결되는 차동 신호선으로서의 제 1배선 및 제 2배선과; 상기 수신단 측에서 제 1 배선 및 제 2배선 사이에 연결된 종단 저항과; 상기 종단 저항에 병렬로 연결되어 상기 차동 신호선에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출하는 검사 회로가 포함되며,
상기 검사 회로는, 상기 제 1배선 또는 제 2배선의 임피던스에 대한 미세 변동을 증폭시키는 차동 검사용 증폭기와; 상기 차동 검사용 증폭기의 동작을 제어하기 위해 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치와; 상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기와; 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기가 포함됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사회로는 상기 수신단 외부에 위치하며, 상기 차동 검사용 증폭기는 입력 임피던스와, 증폭 이득(G) 값을 갖음을 특징으로 한다.
또한, 상기 피크 검출기는 포락선 검출 상수(
Figure 112007025629049-pat00003
)가 1인 피크 검출기로 구현되며, 상기 위상 검출기는 상기 차동 전송선으로서의 제 1, 2배선과 연결됨에 있어서, 상기 각 배선에 각각의 스위치(S3, S4)가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 평판표시장치는, 복수의 데이터 배선 및 게이트 배선이 서로 교차되도록 배열된 표시 패널과; 외부로부터의 화상신호를 인가받아 제어신호를 생성하며, 상기 화상신호 및 제어신호를 차동 신호선으로서의 제 1, 2배선을 통해 출력하는 제어부와; 상기 제어부로부터 제어신호를 인가받아 상기 게이트 배선들에 주사신호를 인가하는 게이트 구동부와; 복수의 데이터 구동회로들 및 상기 각각의 데이터 구동회로들이 상기 제 1, 2배선을 통해 상기 제어부로부터 화상신호 및/또는 제어신호를 인가받아 상기 데이터 배선들에 화상신호를 인가하는 데이터 구동부와; 상기 제 1, 2배선 사이에 구비되는 종단 저항에 병렬로 연결되어 상기 차동 신호선에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출하는 검사 회로가 포함되며,
상기 검사 회로는, 상기 제 1배선 또는 제 2배선의 임피던스에 대한 미세 변동을 증폭시키는 차동 검사용 증폭기와; 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치(S1, S2)와; 상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기와; 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기가 포함됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 평판 표시장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 평판 표시장치는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 서로 교차되도록 배열된 표시패널(240)과; 상기 표시패널(240)의 게이트 배선들에 순차적으로 주사신호를 인가하는 게이트 구동부(220)와; 상기 표시패널(240)의 데이터 배선들에 화상신호(DATA[+,-])를 인가하는 데이터 구동부(230)와; 외부의 그래픽 콘트롤러(미도시)로부터 인가되는 화상신호(DATA[+,-]) 를 상기 데이터 구동부(230)에 인가하고, 제어신호(CS21)를 게이트 구동부(220) 및 데이터 구동부(230)에 인가하여 구동 타이밍을 제어하는 제어부(210)로 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 평판표시 장치는, 차동 신호를 전송하는 신호 전송방식이 채택되는 평판표시 장치로서, 차동 신호 전송방식에서의 임피던스 정합 여부를 검출하기 위한 검사회로(235)가 수신단측에 연결되어 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭하여 이를 보다 명확하게 검출할 수 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사회로(235)는 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정하는 역할도 수행한다.
상기 표시패널(240)에는 복수의 게이트 배선들이 횡방향으로 일정하게 이격되도록 배열되고, 복수의 데이터 배선들이 종방향으로 일정하게 이격되도록 배열된다. 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들은 서로 교차하여 복수의 영역들을 구획하며, 이 영역들을 화소로 정의한다. 상기 화소들은 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들과 전기적으로 접속되며, 표시패널(240) 상에 매트릭스 형태로 배열된다.
상기 제어부(210)는 타이밍 콘트롤러(timing controller)를 가리킨다. 상기 제어부(210)는 외부로부터 화상신호(DATA[+,-])를 인가받아 평판 표시장치를 구동시킬 여러가지 제어신호(CS21)들을 생성한다. 상기 제어부(210)는 외부에서 인가되는 화상신호(DATA[+,-])를 상기 데이터 구동부(230)에 인가하고, 상기 제어신호(CS21)를 상기 게이트 구동부(220) 및 데이터 구동부(230)에 인가하여 구동 타이밍을 제어한다. 이때, 상기 제어부(210)는 제어신호(CS21)로 수직 동기신 호(VSYNC), 수평 동기신호(HSYNC), 클럭신호, 게이트 스타트 신호 및 데이터 출력 인에이블 신호 등을 게이트 구동부(220)와 데이터 구동부(230)에 인가하여 게이트 구동부(220)와 데이터구동부(230)의 구동 타이밍을 제어한다.
즉, 상기 제어부(210)는 게이트 구동부(220)에 수평 동기신호(HSYNC)와 게이트 스타트 신호를 인가하여 표시패널(240)의 게이트 배선들에 순차적으로 주사신호가 인가되도록 하고, 데이터구동부(230)에 수평 동기신호(HSYNC), 데이터 출력 인에이블 신호 및 화상신호(DATA[+,-])를 인가하여 상기 주사신호가 인가된 게이트 배선의 화소들에 화상신호(DATA[+,-])가 인가되도록 함으로써, 게이트 구동부(220)와 데이터 구동부(230)의 구동 타이밍을 제어한다.
상기 데이터 구동부(230)는 상기 데이터 배선들을 통해 상기 표시패널(240)과 전기적으로 접속된다. 상기 데이터 구동부(230)는 복수의 데이터 구동회로(232)들로 구성되며, 각각의 데이터 구동회로(232)들은 상기 제어부(210)로부터 화상신호(DATA[+,-]) 및 제어신호(CS21)를 인가받아 상기 데이터 배선들로 출력한다.
상기 제어부(210)로부터 화상 신호(DATA[+,-])를 인가받는 데이터 구동회로(232)들의 입력단들에는 각각 차동 신호 전송방식에서의 임피던스 정합 여부를 검출하기 위한 검사회로(235)가 연결되어 상기 제어부(210)에서 상기 데이터 구동회로(232)까지의 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭하여 이를 보다 명확하게 검출할 수 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사회로(235)는 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정하는 역할도 수행한다.
단, 상기 검사회로는 수신단 즉, 도시된 바와 같이 데이터 구동회로 내부에 실장될 수도 있으나, 사용자에 의한 동작 제어 편의를 위해 데이터 구동회로 외부에 구비될 수도 있다.
상기 검사회로의 구체적인 구성 및 동작은 이하 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
또한, 상기 게이트 구동부(220)는 상기 제어부(210)로부터 제어신호(CS21)를 인가받아 상기 게이트 배선들에 순차적으로 주사신호를 인가하여 매트릭스 형태로 배열된 화소들을 게이트 배선 단위로 구동시키고, 상기 데이터 구동부(230)는 상기 주사 신호가 인가된 화소들에 데이터 배선들을 통해 화상신호(DATA[+,-])를 인가한다.
상기한 바와 같은 방식으로 표시패널(240)의 모든 게이트 배선을 순차적으로 스캔하고, 데이터 배선들을 통해 화상신호(DATA[+,-])를 화소들에 인가하여 화상의 한 프레임을 표시한 다음에는 상기 수직 동기신호(VSYNC)가 인가되어 화상의 다음 프레임(frame)이 표시되도록 한다.
도 5는 도4에 도시된 제어부와 데이터 구동부를 보다 상세히 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템을 나타내는 블록도이다. 즉, 상기 도 6은 도 5에 도시된 상기 제어부와 데이터 구동부 간의 신호 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 7은 도 6에 도시된 차동 신호 전송 시스템의 등가 회로도이고, 도 8은 차동 신호의 타이밍도이다.
도 5를 참조하면, 외부로부터 화상신호(DATA[+,-])를 인가받아 제 1,2배선(W1,W2)으로 출력하는 제어부(310)와, 외부와 임피던스 매칭시켜 상기 제어부(310)로부터 상기 제 1,2배선(W1,W2)의 통해 화상신호(DATA[+,-])를 인가받는 다수의 데이터 구동회로가 구비되는 데이터 구동부(330)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(310)와 데이터 구동회로(332)들은 일 예로 고속으로 신호를 전송하기 위한 저전압 차동 신호(low voltage differential signaling: LVDS) 전송 방식에 의해 화상신호 및 제어신호의 전송을 수행한다.
즉, 상기 제어부(310)는 상기 제 1,2배선(W1,W2)을 통해 상기 데이터 구동부(330)에 전기적으로 연결된다. 상기 데이터 구동부(330)는 복수의 데이터 구동회로(332)들로 구성되며, 각각의 데이터 구동회로(332)는 상기 제 1,2배선(W1,W2)을 통해 상기 제어부(310)로부터 화상신호(DATA[+,-])를 인가받고, 또한, 제어신호를 인가받는다. 단, 도 5에서는 설명의 편의를 위해 제어신호를 공급하는 배선은 생략하였다. 즉, 도면에는 각 데이터 구동회로(332)에 한 쌍의 제 1,2배선(W1,W2)이 연결되었지만, 실제로는 각 데이터 구동회로(332)마다 복수 쌍의 제 1,2배선(W1,W2)들이 연결될 수 있다.
상기 데이터 구동회로(332)에는 상기 제 1,2배선(W1,W2)들이 연결되며, 그 제 1,2배선(W1,W2)은 종단저항(RT)에 의해 전기적으로 접속되어 폐회로를 구성한다.
따라서, 상기 제어부(310)에서 인가되는 화상신호(DATA[+,-])는 상기 종단저 항(RT)에 전압으로 인가되어 상기 데이터 구동회로(332)들에 공급된다. 상기 종단저항(RT)은 상기 데이터 구동회로(332) 내부에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지함과 아울러, 화상신호(DATA[+,-])를 가리키는 일정한 전압이 상기 데이터 구동 회로(332)에 인가되도록 한다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 데이터 그룹(DATA[+, -])을 전송하기 위하여 송신단(Tx, 제어부)(310)와 수신단(Rx, 데이터 구동회로)(332) 간에 차동 전송선(differential transmission line) 구조(제 1, 2배선(W1, W2))를 갖으며, 상기 수신단(데이터 구동회로) 측의 상기 차동 전송선 사이에는 종단저항(termination resistor, RT)이 구비되고, 이는 각 데이터 구동회로(132)에 연결되는 제 1배선(W1) 및 제 2배선(W2)을 전기적으로 접속시켜 폐회로를 구성한다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 차동 전송선 사이에 종단 저항만이 연결된 경우에는, 외부 요인들에 의해 상기 차동 임피던스(Zdiff) 값이 가변될 수 있으므로 상기 가변되는 차동 임피던스의 변동을 정확하게 검출하지 아니하면 상기 차동 전송 방식에 있어서 임피던스 정합(impedance matching)이 제대로 이루어지지 않는다는 단점이 있다.
이를 극복하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 상기 종단 저항에 병렬로 연결되는 검사회로(335)가 구비되어 상기 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시키고, 상기 증폭된 신호를 직류 성분으로 변환하여 이를 보다 명확하게 검출할 수 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사회로(335)는 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정하는 역할도 수행한다.
즉, 상기 저전압 차동 신호(low voltage differential signaling: LVDS) 전송 방식에 의해 화상신호 및 제어신호의 전송할 경우에 도 8에 도시된 바와 같이 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)이 발생될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기 검사회로(335)를 통해 이를 측정함을 특징으로 한다.
이 때, 상기 검사회로는 상기 수신단측 내부에 실장되거나, 또는 상기 수신단에 연결되어 외부에 위치할 수도 있다.
즉, 상기 검사회로(335)는 데이터 구동회로(332) 내부에 실장될 수도 있으나, 사용자에 의한 동작 제어 편의를 위해 데이터 구동회로(332) 외부에 구비될 수도 있다.
상기 검사회로는 도 6에 도시된 바와 같이, 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출이 용이하도록 하기 위한 차동 검사용 증폭기(differential test amplifier, TA)와, 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치(S1, S2)와, 상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기(Peak Detector)(337)와; 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기(Phase Detector)(339)가 포함되어 구성된다.
상기 차동 검사용 증폭기(TA)는 일 예로 50ohm의 입력 임피던스와 소정의 증폭 이득 G를 가지며, 상기 이득과 함께 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭하기 위해 사용되는 것으로, 신호 성분을 증폭시키고 고주파 잡음 성분을 억제하는 역할을 한다.
이 때, 상기 차동 검사용 증폭기(TA)는 고주파 증폭기로 구현됨이 바람직하다.
또한, 상기 스위치(S1, S2)는 손실이 매우 적은 고속 스위치로 구현됨이 바람직하며, 상기 스위치의 동작을 통해 상기 차동 전송선을 통해 입력되는 전압(v T )를 측정하기 위한 위치를 제어한다.
또한, 상기 피크 검출기(Peak Detector)(337)는 상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 역할을 하는 것으로서, 즉, 상기 차동 검사용 증폭기의 고주파 출력 신호를 직류 성분으로 변환한다.
이 때, 상기 피크 검출기는 포락선 검출 상수(g)가 1인 피크 검출기로 구현됨이 바람직하다.
또한, 상기 위상 검출기(Phase Detector)(339)는 상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정한다.
이 때, 상기 위상 검출기(339)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 차동 전송선으로서의 제 1, 2배선(W1, W2)과 연결됨에 있어서, 상기 각 배선에 각각의 스위 치(S3, S4)가 구비되며, 상기 스위치(S3, S4)가 닫히는 경우에 상기 위상 검출기(339)가 동작되는 것이다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 의할 경우 상기 차동 전송선의 임피던스의 변동치 즉, 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭하여 그 변동 정도를 보다 명확히 검출할 수 있으며, 최종 출력 신호가 상기 피크 검출기(337)를 통해 직류 전압으로 변환되므로 도시된 바와 같이 직류 계측기(DC Meter)(340)를 이용하여 그 결과를 쉽게 측정 및 검출할 수 있게 된다.
또한, 상기 위상 검출기(339)를 통해 차동 전송선 임피던스의 변동으로 발생된 위상차에 의한 차동 신호간의 시간 지연을 검출할 수 있으며, 이는 위상 검출기(Phase Detector)(350)를 이용하여 쉽게 측정할 수 있게 된다.
즉, 상기 저전압 차동 신호(low voltage differential signaling: LVDS) 전송 방식에 의해 화상신호 및 제어신호를 전송할 경우에 도 8에 도시된 바와 같이 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)이 발생될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기 위상 검출기(339)를 통해 이를 측정함을 특징으로 한다.
도 7은 상기 검사회로의 동작을 설명하기 위한 도 6에 도시된 차동 신호 전송 시스템의 등가 회로도이다.
즉, 상기 차동 검사용 증폭기(TA)의 입력 임피던스(Z in ( TA ))를 50Ω, 종단저항(RT)을 100Ω, 전송선 임피던스(Z 0 )가 50Ω으로 가정할 경우 본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템은 도 7에 도시된 바와 같은 등가 회로도로 나타낼 수 있다.
단, 상기 등가 회로도는 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치(S1, S2) 및 위상 검출기(339)에 연결된 제 1, 2배선(W1, W2)에 구비된 각각의 스위치(S3, S4)가 닫힌 경우에 해당하는 것으로, 상기 스위치가 닫힌 경우에 차동 임피던스의 미세 변동치 및 위상지연 정도를 측정할 수 있게 된다.
즉, 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치(S1, S2)가 닫힌 경우에는 출력 전압(
Figure 112007025629049-pat00004
)을 측정할 수 있고, 상기 위상 검출기(339)에 연결된 제 1, 2배선(W1, W2)에 구비된 각각의 스위치(S3, S4)가 닫힌 경우에는 위상지연 정도(△
Figure 112007025629049-pat00005
)를 측정할 수 있는 것이다.
이하 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템에서 차동 임피던스의 미세 변동에 대한 측정 및 그 동작 원리를 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 의한 차동 신호 전송 시스템에서 차동 임피던스의 미세 변동에 대한 측정 원리는 전송선 임피던스(Z 0 )와,　두 입력 임피던스 즉, 종단저항(RT) 및 차동 검사용 증폭기의 입력 임피던스(Z in ( TA )) 간의　편차를　검출하는　것이다.
즉, 상기 검사회로에 구비된 차동 검사용 증폭기는 이와 같은 편차를 관찰하 는 것으로, 상기 전송선의 결함이나 미세 변동으로 인해 임피던스 부정합이 발생할 경우, 상기 차동 검사용 증폭기의 출력전압을 측정함으로써, 그 변동 정도를 파악한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 전송선의 결함이 발생되지 않은 경우의 검사 회로 입력　및　출력　전압과, 출력 위상차는　각각　[수학식　2] 내지 [수학식 5]로　표현할　수　있다.
[수학식 2]
Figure 112008044750721-pat00041

[수학식 3]
삭제
삭제
Figure 112008044750721-pat00042
[수학식 4]
Figure 112008044750721-pat00043
[수학식 5]
Figure 112008044750721-pat00044
, 즉,
Figure 112008044750721-pat00045
여기서,　G는　차동 검사용 증폭기(TA)의　전압이득을,
Figure 112007025629049-pat00010
는 상기 전송선을 통해 전송되는 데이터 전압 즉, 입력 전압을,
Figure 112007025629049-pat00011
는 피크 검출기의 포락선 검출 상수를, f는 동작 주파수를 각각 나타낸다.
예를 들어, 상기 G가 10,
Figure 112007025629049-pat00012
가 1,
Figure 112007025629049-pat00013
가 500mV, f가 4MHz, 위상차가 0일 경 우이면, 상기 검사회로의 입력전압 및 출력전압과, 출력 위상차로 인한 지연시간은 하기된 [수학식 6] 내지 [수학식 9]과 같다.
[수학식 6]
Figure 112008044750721-pat00046

[수학식 7]
삭제
삭제
Figure 112008044750721-pat00047
[수학식 8]
Figure 112008044750721-pat00048
[수학식 9]
Figure 112008044750721-pat00049
반면에 상기 전송선의 결함이 발생된 경우의 검사 회로 입력　및　출력　전압과, 출력 위상차는 각각　[수학식　10] 내지 [수학식 13]으로　표현할　수　있다.
[수학식 10]
Figure 112008044750721-pat00050
삭제
[수학식 11]
Figure 112008044750721-pat00051
[수학식 12]
Figure 112008044750721-pat00052
[수학식 13]
Figure 112008044750721-pat00053
, 즉,
Figure 112008044750721-pat00054
즉, 상기 바(-)는 전송선의 결함이 발생된 경우의 검사 회로 입력　및　출력　전압과, 출력 위상차를　나타낸다.
예를 들어, 상기 전송선 임피던스(Z0 )가 예기치 않은 외부 환경 요인으로 인해 50Ω에서 25Ω으로　변경되고, 동작 주파수는 4MHz, 전송선 임피던스 변동 후에 위상 지연으로 인해 측정된 위상차가
Figure 112008044750721-pat00055
인 경우 상기 [수학식　10] 내지 [수학식 13]은 각각 하기된 [수학식　14] 내지 [수학식 17]로 표현된다.
[수학식 14]
Figure 112008044750721-pat00056
삭제
[수학식 15]
Figure 112008044750721-pat00057
[수학식 16]
Figure 112008044750721-pat00058
[수학식 17]
Figure 112008044750721-pat00059
상기 예를 통해 확인 할 수 있는 바와 같이,　전송선 임피던스(Z 0 )가 50% 즉, 50Ω에서 25Ω으로　변경되었을　경우 상기 검사 회로의 출력전압은 750mV에서 2V로 변화됨을 관찰할 수 있고, 이는　큰 전압　변동을　의미하기　때문에 쉽게　그 변동　정도를　검출할　수　있게 되는 것이다.
즉, 이와 같이 본 발명의 실시예에 의할 경우 상기 차동 전송선의 임피던스의 변동치 즉, 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭하여 그 변동 정도를 보다 명확히 검출할 수 있으며, 최종 출력 신호가 상기 피크 검출기(337)를 통해 직류 전압으로 변환되므로 도시된 바와 같이 직류 계측기(DC Meter)(340)를 이용하여 그 결과를 쉽게 측정 및 검출할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 위상 검출기(339)를 통해 차동 전송선 임피던스의 변동으로 발생된 위상차에 의한 차동 신호간의 시간 지연을 검출할 수 있으며, 이는 위상 검출기(Phase Detector)(350)를 이용하여 쉽게 측정할 수 있게 된다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예는 상기 차동 신호 전송방식에서의 임피던스 정합 여부를 검출하기 위해 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시키고, 증폭된 신호를 직류 성분으로 변환하여 검출을 용이하도록 하는 검사회로가 구비되며, 차동 전송선 임피던스의 변동으로 발생된 위상차에 의한 차동 신호간의 시간 지연을 검출하여 임피던스 정합 여부를 명확하게 검출함을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 검사 회로가 구비되지 않은 상태에서 종단저항(RT)에 걸리는 전압을 측정하는 경우와 비교하면 본 발명의 효과가 보다 명확해진다.
즉, 입력전압(v s+ )이　500mV인　경우를　예를　들면, 상기 검사 회로가 구비되지 않은 종래의 경우에 전송선 임피던스의 변동 전과 50% 변동 후의 측정 전압은 각각 [수학식 18], [수학식 19]과 같다.
[수학식 18]
Figure 112008044750721-pat00060
삭제
[수학식 19]
Figure 112008044750721-pat00061
즉, 측정전압　변동율은 (333-250)*100%/250 = 33% 이다.
또한, 종래 방식에 의할 경우에는 시간 지연 측정이 오실로스코프의 대역폭 및 정확성에 의존하게 된다.
반면에 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 의할 경우에는 전송선 임피던스의 변동 전과 50% 변동 후의 측정 전압은 각각 앞서 언급한 [수학식 8], [수학식 16]과 같다.
즉, 측정전압 변동율은 (2000-750)*100%/750=140% 이다.
또한, 시간 지연은 앞서 언급한 [수학식 17]에서와 같이 nsec 정도까지 측정이 가능하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 검사 회로가 구비되어 전송선의 결함에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출함으로써, 측정 전압 변동율이 종래에 비해 훨씬 크기 때문에 미세한 변동까지도 정확하게 검출할 수 있는 것이며, 이를 통해 보다 정확한 임피던스 정합을 수행할 수 있게 된다.
또한, 기존의 방식은 측정 전압을 관찰하기 위해 고가의 오실로스코프 등을 사용해야 하지만, 본 발명의 실시예의 경우에는 피크 검출기(337) 및 위상 검출기(339)를 통해 직류의 출력전압(
Figure 112007025629049-pat00029
) 및 위상지연 정도(△
Figure 112007025629049-pat00030
)를 검출 할 수 있기 때문에 간단한 직류 계측기(340) 및 위상 계측기(350)만으로도 차동 전송선의 임피던스 변동치를 관찰할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차동 신호 전송방식에서의 임피던스 정합 여부를 검출하기 위해 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시키고, 증폭된 신호를 직류 성분으로 변환하여 검출을 용이하도록 하는 검사회로가 구비됨으로써, 임피던스 정합 여부를 명확하게 검출할 수 있으며, 이를 통해 정확한 임피던스 정합을 수행하여 전자기파 간섭 없이 고속 신호가 안전하게 전송된다는 장점이 있다.
또한, 상기 검사회로를 통해 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하여 상기 차동 전송선 임피던스의 변동에 의한 신호의 시간 지연을 측정함으로써, 이를 통해 정확한 임피던스 정합을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 송신단과 수신단 간에 연결되는 차동 신호선으로서의 제 1배선 및 제 2배선과;
    상기 수신단 측에서 제 1 배선 및 제 2배선 사이에 연결된 종단 저항과;
    상기 종단 저항에 병렬로 연결되어 상기 차동 신호선에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출하는 검사 회로가 포함되며,
    상기 검사 회로는,
    상기 제 1배선 또는 제 2배선의 임피던스에 대한 미세 변동을 증폭시키는 차동 검사용 증폭기와;
    상기 차동 검사용 증폭기의 동작을 제어하기 위해 상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치와;
    상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기와;
    상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기가 포함됨을 특징으로 하는 차동 신호 전송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검사회로는 상기 수신단 외부에 위치함을 특징으로 하는 차동 신호 전송 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차동 검사용 증폭기는 입력 임피던스와, 증폭 이득(G) 값을 갖음을 특징으로 하는 차동 신호 전송 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 검출기는 포락선 검출 상수(
    Figure 112007025629049-pat00031
    )가 1인 피크 검출기로 구현됨을 특징으로 하는 차동 신호 전송 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 검출기는 상기 차동 전송선으로서의 제 1, 2배선과 연결됨에 있어서, 상기 각 배선에 각각의 스위치(S3, S4)가 구비됨을 특징으로 하는 차동 신호 전송 시스템.
  6. 복수의 데이터 배선 및 게이트 배선이 서로 교차되도록 배열된 표시 패널과;
    외부로부터의 화상신호를 인가받아 제어신호를 생성하며, 상기 화상신호 및 제어신호를 차동 신호선으로서의 제 1, 2배선을 통해 출력하는 제어부와;
    상기 제어부로부터 제어신호를 인가받아 상기 게이트 배선들에 주사신호를 인가하는 게이트 구동부와;
    복수의 데이터 구동회로들 및 상기 각각의 데이터 구동회로들이 상기 제 1, 2배선을 통해 상기 제어부로부터 화상신호 또는 제어신호를 인가받아 상기 데이터 배선들에 화상신호를 인가하는 데이터 구동부와;
    상기 제 1, 2배선 사이에 구비되는 종단 저항에 병렬로 연결되어 상기 차동 신호선에 의한 차동 임피던스의 미세 변동을 증폭시켜 검출하는 검사 회로가 포함되며,
    상기 검사 회로는,
    상기 제 1배선 또는 제 2배선의 임피던스에 대한 미세 변동을 증폭시키는 차동 검사용 증폭기와;
    상기 차동 검사용 증폭기의 입력단자에 각각 구비된 2개의 스위치(S1, S2)와;
    상기 차동 검사용 증폭기의 출력신호를 직류 성분으로 변환하는 피크 검출기와;
    상기 차동 전송선으로 입력되는 신호의 스큐(skew) 또는 시간지연(위상차)을 측정하는 위상 검출기가 포함됨을 특징으로 하는 평판표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 검사회로는 상기 데이터 구동회로 외부에 위치함을 특징으로 하는 평판표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 차동 검사용 증폭기는 입력 임피던스와, 증폭 이득(G) 값을 갖음을 특징으로 하는 평판표시장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 피크 검출기는 포락선 검출 상수(
    Figure 112007025629049-pat00032
    )가 1인 피크 검출기로 구현됨을 특징으로 하는 평판표시장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 위상 검출기는 상기 차동 전송선으로서의 제 1, 2배선과 연결됨에 있어서, 상기 각 배선에 각각의 스위치(S3, S4)가 구비됨을 특징으로 하는 평판표시장치.
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