JP2006244500A - 基準電圧発生部及び基準電圧発生方法 - Google Patents

基準電圧発生部及び基準電圧発生方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基準電圧発生部及び基準電圧発生方法を提供する。
【解決手段】本発明に従う基準電圧発生部は、温度により可変される基準電圧を発生する。例えば、基準電圧発生部は、温度が増加することによって、減少する基準電圧を発生する。基準電圧発生部は、選択された温度値で基準電圧の温度係数を選択的に調整し、温度係数に関係なく同一な電圧値を有する基準電圧を生成する。これにより、液晶表示装置の高温での信頼性を向上させることができ、温度係数が異なっても一定した常温で同一な基準電圧を生成できて安定的な電圧を供給できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、基準電圧発生部に関するものである。
基準電圧発生部は、多くの装置で使用される。例えば、液晶ディスプレイ装置に使用される基準電圧発生部は、液晶ディスプレイ装置のゲートドライバーとソースドライバーに使用される駆動電圧を発生する。基準電圧発生部は、温度により所望の基準電圧を発生して温度による逆効果を防止できる。
図1は、温度により多様な基準電圧を発生する一般的な基準電圧発生部を示す回路図である。
図1を参照すれば、基準電圧発生器は、電流ミラー回路51と抵抗(R2)で消耗される電圧が温度と比例する性質(Proportional To Absolute Temperature;PTAT)を有する温度比例部52と、温度に反比例する性質(Complementary To Absolute Temperature;CTAT)を有する温度反比例部53と、から構成される。
電流ミラー回路51は、電源電圧(VDD)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結された第1のPMOSトランジスタ(TP1)と、第1のNMOSトランジスタ(TN1)と、第1の抵抗(R1)と、を含む。電流ミラー回路51は、電源電圧(VDD)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結された第2のPMOSトランジスタ(TP2)と、第2のNMOSトランジスタ(TN2)と、を含む。第1のPMOSトランジスタ(TP1)のゲートは、第2のPMOSトランジスタ(TP2)のゲートと連結される。類似に、第1のNMOSトランジスタ(TN1)のゲートは、第2のNMOSトランジスタ(TN2)のゲートと連結される。第1のPMOSトランジスタ(TP1)のドレーンは、第1のPMOSトランジスタ(TP1)のゲートと連結され、第2のNMOSトランジスタ(TN2)のドレーンは、第2のNMOSトランジスタ(TN2)のゲートと連結される。第2のNMOSトランジスタ(TN2)の領域に関する第1のNMOSトランジスタ(TN1)の領域の比率はPである。
電流ミラー回路51は、第1及び第2のPMOSトランジスタ(TP1、TP2)と並列に連結された第3のPMOSトランジスタ(TP3)とを含む。第3のPMOSトランジスタ(TP3)のゲートは、第2のPMOSトランジスタ(TP2)のゲートと連結される。
温度比例部52と温度反比例部53は、第3のPMOSトランジスタ(TP3)と共に電源電圧(VDD)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結される。温度比例部52は、可変抵抗(R2)を含む。温度反比例部53は、バイポーラ接合トランジスタ(TB)を含む。トランジスタ(TB)は、ベースとコレクタが連結されている。
電流ミラー回路51が動作して生成された電流(I)は、ミラーリングされて温度比例部52と温度反比例部53に電流(I)が流れる。温度比例部52と温度反比例部53とを通じて流れる電流によって基準電圧発生部の基準電圧(Vref)が発生する。温度比例部52の抵抗(R2)の両端にかかる電圧(V)は、IyR2であり、この際I=mIである。ここで、mは第2のPMOSトランジスタ(TP2)の大きさに関する第3のPMOSトランジスタ(TP3)の大きさ比率を示す。その上に、Ix=VT(ζ)(1/R1)lnP、この際、ζは、−1〜2の間の値を有する工程定数であり、Vは、kT/qに示される熱電圧である(ここで、Tは温度、kはボルツマン定数、qは電荷量である。)。温度反比例部53は、VBEは、Vln(Iy/Is)のような電圧を生成する。ここで、Isはトランジスタ(TB)の大きさに依存的な飽和電流を示す。従って、基準電圧(Vref)は、Vx+VBEの通りである。
図2は、図1に示された基準電圧発生部で相異なる温度係数を有する温度による基準電圧を示すグラフである。
図2を参照すれば、一定した温度(25℃)で温度係数が変更され、出力される基準電圧(Vref)の値が一つの値に固定できない。
本発明の技術的課題は、基準電圧が温度に反比例する多様な温度係数を具現でき、温度係数が異なっても一定した温度で同一な基準電圧を生成できる基準電圧発生部を提供するところにある。
また、本発明の他の技術的課題は、前述したような基準電圧発生部の基準電圧発生方法を提供するところにある。
また、本発明のさらに他の技術的課題は、前述したような基準電圧発生部を含むディスプレイドライバー回路を提供するところにある。
前述した技術的課題を達成するために本発明に従う基準電圧発生部は、温度により可変される基準電圧を発生する基準電圧発生回路を含み、基準電圧発生回路は、基準電圧の温度係数が選択された温度値により選択的に可変され、基準電圧は、温度係数に関係なく同一な電圧レベルを有する。
前述した技術的課題を達成するために本発明に従う基準電圧発生部は、第1の電圧を発生する第1の電圧発生部と、第2の電圧を発生する第2の電圧発生部と、第2の電圧で第1の電圧を差し引いた基準電圧を発生する電圧減算部と、を含む。
前述した他の技術的課題を達成するために本発明に従う基準電圧発生方法は、選択された温度値で基準電圧の温度係数と関係なく同一な電圧値を有する基準電圧を発生する段階を含む。
前述したさらに他の技術的課題を達成するために本発明に従うディスプレイドライバー回路は、基準電圧発生部を含み、基準電圧発生部は温度が変わっても、選択された温度で基準電圧の温度係数に関係なく一定した電圧値を有する基準電圧を発生し、基準電圧に応答して少なくとも一つのゲートドライバー電圧を発生し、ソースドライバー電圧を発生する電圧発生部と、ソースドライバー電圧に応答してディスプレイパネルにソース駆動信号を発生するソースドライバーと、ゲートドライバー電圧に応答してディスプレイパネルにゲート駆動信号を発生するゲートドライバーと、を含む。
本発明によれば、温度により反比例する基準電圧を生成する基準電圧発生部を提供して、液晶表示装置のゲートドライバーに高温でも安定的な電圧を供給できるようになって液晶表示装置の高温での信頼性を向上させうる。また、基準電圧発生部を用いて温度に反比例する多様な温度係数を有する電圧を生成でき、温度係数が異なっても一定した常温で同一な基準電圧を生成できて安定的な電圧供給の効果を得ることができる。
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図3は、本発明の一実施形態による基準電圧発生部を示す回路図である。
図3を参照すれば、基準電圧発生部は、電流ミラー回路86と、温度比例部84と、温度に独立的な電圧生成部85と、を含む。電流ミラー回路86から印加された電流によって温度比例部84と温度に独立的な電圧生成部85は、第1の電圧(V1)と第2の電圧(V2)とを発生する。緩衝増幅器82は、第1の電圧(V1)を通過させ、電圧減算器83はバッファされた第1の電圧(V1)と第2の電圧(V2)とを用いて基準電圧(Vref)を生成する。
温度比例部84は、一定した温度係数、例えば+0.2%/℃を有し、温度が変化することによって比例する第1の電圧(V1)を発生する。逆に、温度に独立的な電圧生成部85は、温度の変化に関係なく一定した第2の電圧(V2)を発生する。温度比例部84、温度に独立的な電圧生成部85は、電流ミラー回路86と共に詳細に後述することである。
緩衝増幅器82は、出力端子が反転入力端子と連結され、非反転入力端子に第1の電圧(V1)が印加される第1の演算増幅器(A1)を含む。緩衝増幅器82は、温度比例部84から不要な電流が流入されることを防止する。電圧減算器83は、第2の演算増幅器(A2)を含む。第2の演算増幅器(A2)の非反転入力端子に第2の電圧(V2)が印加され、反転入力端子としては第1の抵抗(R10)を経たバッファリングされた第1の電圧(V1)が印加される。第2の演算増幅器(A2)の反転入力端子と出力端子との間には第2の抵抗(R20)が連結される。第2の演算増幅器(A2)は、差動増幅器である。
キルヒホフ電流法則によれば、第1の抵抗(R10)に流れる電流(I)は、第2の抵抗(R20)に流れる電流(I)と同一である。
Figure 2006244500
前述した式(1)を基準電圧(Vref)について整理すれば次の通りである。
Figure 2006244500
基準電圧発生部から発生した基準電圧(Vref)の温度係数は次の通り示すことができる。
Figure 2006244500
ここで、Tb>Taである。
前述した式(3)を参照すれば、基準電圧(Vref)の温度係数は、第1の電圧(V1)の温度係数と第1の抵抗(R10)と第2の抵抗(R20)値の比率によって決定される。温度比例部84から出力される第1の電圧(V1)の温度係数は決められた値である。例えば、第1の電圧(V1)の温度係数は、+0.2%/℃に決められることである。従って、基準電圧(Vref)の温度係数はR20/R10の比に決定される。例えば、R20/R10の比率が2.5であれば、基準電圧(Vref)の温度係数は−0.5%/℃になる。
図4は、図3に示された第1の電圧と第2の電圧の温度特性を示すグラフである。第1の電圧(V1)の温度係数は、+0.2%/℃である。
図5は、図3に示された基準電圧の温度特性を示すグラフである。基準電圧(Vref)の温度係数は、−0.5%/℃になる。
図6は、図3に示された基準電圧発生部の一実施形態による具体的な回路図である。
図6を参照すれば、基準電圧発生部は、電流ミラー回路86と、温度比例部84と、温度に独立的な電圧生成部85と、を含む。電流ミラー回路86は、電源電圧(VDD)と接地電圧との間に直列に連結された第1のPMOSトランジスタ(PM1)と、第1のNMOSトランジスタ(NM1)と、第3の抵抗(R30)と、を含む。電流ミラー回路86は、電源電圧(VDD)と接地電圧との間に直列に連結された第2のPMOSトランジスタ(PM2)と、第2のNMOSトランジスタ(NM2)と、をさらに含む。第1のPMOSトランジスタ(PM1)のゲートは、第2のPMOSトランジスタ(PM2)のゲートと連結される。類似に第1のNMOSトランジスタ(NM1)のゲートは、第2のNMOSトランジスタ(NM2)のゲートと連結される。第1のPMOSトランジスタ(PM1)のドレーンは、第1のPMOSトランジスタ(PM1)のゲートと連結され、第2のNMOSトランジスタ(NM2)のドレーンは、第2のNMOSトランジスタ(NM2)のゲートと連結される。第2のNMOSトランジスタ(NM2)の領域に関する第1のNMOSトランジスタ(NM1)の領域の比率はPである。
電流ミラー回路86は、第1及び第2のPMOSトランジスタ(PM1、PM2)と並列に連結された第3のPMOSトランジスタ(PM3)と第4のPMOSトランジスタ(PM4)とをさらに含む。第3及び第4のPMOSトランジスタ(PM3、PM4)のゲートは、第2のPMOSトランジスタ(PM2)のゲートと連結される。
温度比例部84は、第3のPMOSトランジスタ(PM3)と接地電圧との間に連結され、温度に独立的な電圧生成部85は、第4のPMOSトランジスタ(PM4)と接地電圧との間に連結される。温度比例部84は、第3のPMOSトランジスタ(PM3)と接地電圧との間に直列に連結された第4の抵抗(R40)と第5の抵抗(R50)とを含む。ヒューズ(f1)は、第5の抵抗(R50)と並列に連結される。温度に独立的な電圧生成部85は、第4のPMOSトランジスタ(PM4)と接地電圧との間に直列に連結された第6の抵抗(R60)と第3のNMOSトランジスタ(NM3)とを含む。また、第3のNMOSトランジスタ(NM3)のゲートは自分のドレーンと連結される。
電流ミラー回路86は、温度比例部84と温度に独立的な電圧生成部85に同一な電流(I)を供給する。温度に独立的な電圧生成部85から生成された第2の電圧(V2)は、以下の式の通りである。
Figure 2006244500
ここで、Vnは、第3のNMOSトランジスタ(NM3)に流れる電圧であり、Wは、第3のNMOSトランジスタ(NM3)の幅、Lは、第3のNMOSトランジスタ(NM3)の長さである。
前述した式(4)を参照すれば、第3のNMOSトランジスタ(NM3)は温度により第2の電圧(V2)値が負の値を有させ、抵抗は温度により第2の電圧(V2)値が正の値を有させる。従って、温度に独立的な電圧生成部85は温度に関係なく一定した電圧を生成する。
温度比例部84は、以下の式の通りの第1の電圧(V1)を発生する。
Figure 2006244500
前述した式(5)によれば、第1の電圧(V1)は、ヒューズ(f1)によって提供される抵抗値に依存的である。ヒューズ(f1)は、レーザーフュージングによって作られることができる。また、ヒューズ(f1)は、ロジック命令にプログラム化して不揮発性メモリに貯蔵した後使用できる。しかしながら、ヒューズ(f1)は抵抗可変手段の一例に過ぎなく、ヒューズ(f1)の代わりをして他の抵抗可変手段を使用してもよい。例えば、ロジック手段によって制御されるトランジスタを使用してもよい。
抵抗可変手段を使用すれば、第1の電圧(V1)は、抵抗可変手段の可変的な抵抗値によって可変される。抵抗可変手段によって所望の温度で第1の電圧(V1)は、第2の電圧(V2)と同一に調整できる。例えば、所望の温度は常温或いは25℃である。
所望の温度で第1の電圧(V1)と第2の電圧(V2)とを同一に設定すれば、基準電圧(Vref)の温度係数に関係なく所望の温度で同一な基準電圧(Vref)を発生できる。これは、図7に示されている。
図8は、図3に示された基準電圧発生部の他の実施形態による具体的な回路図である。
図8を参照すれば、基準電圧発生部は、電流ミラー回路86と、温度比例部84と、温度に独立的な電圧生成部85と、を含む。図8の基準電圧発生部は、図6に示された温度に独立的な電圧生成部85で第3のNMOSトランジスタ(NM3)が第1のバイポーラトランジスタ(TB)に代替されたことを除外しては図6の基準電圧発生部と同一である。第1のバイポーラトランジスタ(TB)のベースは、第1のバイポーラトランジスタ(TB)のコレクタと連結される。図8の基準電圧発生部の動作は、図6の基準電圧発生部の動作と同一なので具体的な言及は省略する。
図9は、本発明に従う基準電圧発生部を適用した液晶表示装置を示すブロック図である。
図9を参照すれば、電圧発生部10は、基準電圧発生部12と駆動電圧発生部14とを含む。駆動電圧発生部14は、基準電圧発生部12から出力される基準電圧を用いてゲートドライバー回路16に印加されるゲート駆動電圧を生成する。また、電圧発生部10は、ソースドライバー回路18に印加されるソース駆動電圧を生成する。タイミングコントローラ20は、外部から印加される映像データ信号に応じてタイミング信号を生成してゲートドライバー回路16とソースドライバー回路18に出力する。ゲートドライバー回路16とソースドライバー回路18は、タイミング信号と駆動電圧に応答して液晶パネル22に印加するゲート駆動信号とソース駆動信号とを生成する。
図9の液晶表示装置の基準電圧発生部12は、本発明の一実施形態による基準電圧発生部を適用する。図10は、図9に示された液晶表示装置におけるゲート電圧の温度特性を示すグラフである。図10を参照すれば、ゲート駆動電圧は、温度が増加することによって反比例する特性を有する。
以上のように、図面と明細書で最適実施形態が開示された。ここで特定した用語が使用されたが、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたことであり意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたことではない。また、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずにこれから多様な変形及び均等な他の具体的な形態で実施されうることを理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるべきである。
一般的な基準電圧発生部を示す回路図である。 図1に示された基準電圧発生部で相異なる温度係数を有する温度による基準電圧を示すグラフである。 本発明の一実施形態による基準電圧発生部を示す回路図である。 図3に示された第1の電圧と第2の電圧の温度特性を示すグラフである。 図3に示された基準電圧の温度特性を示すグラフである。 図3に示された基準電圧発生部の一実施形態による具体的な回路図である。 本発明の一実施形態による基準電圧発生部で相異なる温度係数を有する温度による基準電圧を示すグラフである。 図3に示された基準電圧発生部の他の実施形態による具体的な回路図である。 本発明に従う基準電圧発生部を適用したディスプレイドライバー回路を示すブロック図である。 図9に示されたディスプレイドライバー回路でゲート電圧の温度特性を示すグラフである。
符号の説明
82:緩衝増幅器
83:電圧減算器
84:温度比例部
85:電圧生成部
86:電流ミラー回路

Claims (33)

  1. 温度により可変される基準電圧を発生する基準電圧発生回路を含み、
    前記基準電圧発生回路は、前記基準電圧の温度係数が選択された温度値により選択的に可変され、前記基準電圧は、前記温度係数に関係なく同一な電圧レベルを有することを特徴とする基準電圧発生部。
  2. 前記基準電圧発生回路は、第1の電圧と第2の電圧に応答して前記基準電圧を発生することを特徴とする請求項1に記載の基準電圧発生部。
  3. 前記第1の電圧は、温度に依存的な電圧であり、前記第2の電圧は温度に関係なく一定した電圧であることを特徴とする請求項2に記載の基準電圧発生部。
  4. 前記第1の電圧は、温度により比例して変わる電圧であることを特徴とする請求項3に記載の基準電圧発生部。
  5. 前記基準電圧発生回路は、前記第2の電圧値で前記第1の電圧値を差し引くことを特徴とする請求項3に記載の基準電圧発生部。
  6. 前記基準電圧発生回路は、前記第1及び第2の電圧値が選択的にそれぞれ可変され、前記可変された各電圧値は、前記基準電圧の前記温度係数を可変することを特徴とする請求項5に記載の基準電圧発生部。
  7. 前記基準電圧発生回路は、
    前記第1の電圧が入力される第1の抵抗;
    前記第2の電圧が入力される非反転入力端子と、前記第1の抵抗からの出力が入力される反転入力端子と、前記基準電圧を出力する出力端子と、を含む演算増幅器;および
    前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に連結され、前記基準電圧の前記温度係数を可変する可変抵抗;
    を含むことを特徴とする請求項3に記載の基準電圧発生部。
  8. 前記第1の電圧を発生する第1の電圧発生部;および
    前記第2の電圧を発生する第2の電圧発生部;
    をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の基準電圧発生部。
  9. 前記第1の電圧発生部は、直列に連結された第2の抵抗と第3の抵抗と、前記第3の抵抗と並列に連結された抵抗可変手段と、を含むことを特徴とする請求項8に記載の基準電圧発生部。
  10. 前記抵抗可変手段は、前記第1の電圧発生部で選択された温度値により所望の電圧値を生成できるように調節可能なことを特徴とする請求項9に記載の基準電圧発生部。
  11. 前記所望の電圧値は、前記第2の電圧であることを特徴とする請求項10に記載の基準電圧発生部。
  12. 前記第2の電圧発生部は、温度比例手段と直列に連結された温度反比例手段とを含むことを特徴とする請求項8に記載の基準電圧発生部。
  13. 前記温度比例手段は、抵抗であり、前記温度反比例手段は、トランジスタであることを特徴とする請求項12に記載の基準電圧発生部。
  14. 前記基準電圧発生回路は、温度が増加することによって減少する前記基準電圧を発生することを特徴とする請求項1に記載の基準電圧発生部。
  15. 第1の電圧を発生する第1の電圧発生部;
    第2の電圧を発生する第2の電圧発生部;および
    前記第2の電圧で前記第1の電圧を差し引いた基準電圧を発生する電圧減算部;
    を含むことを特徴とする基準電圧発生部。
  16. 前記電圧減算部は、前記第1及び第2の電圧値が選択的にそれぞれ可変され、前記可変された各電圧値は、前記基準電圧の前記温度係数を可変することを特徴とする請求項15に記載の基準電圧発生部。
  17. 前記第1の電圧発生部は、温度に依存的な電圧を発生し、前記第2の電圧発生部は、温度に関係なく一定した電圧を発生することを特徴とする請求項16に記載の基準電圧発生部。
  18. 前記第1の電圧発生部は、所望の温度で前記第2の電圧と同一な電圧値を有する前記第1の電圧を発生し、
    前記電圧減算部は、前記所望の温度で前記基準電圧の前記温度係数に関係なく同一な基準電圧を発生することを特徴とする請求項17に記載の基準電圧発生部。
  19. 前記電圧減算部は、温度が増加することによって減少する前記基準電圧を発生することを特徴とする請求項15に記載の基準電圧発生部。
  20. 選択された温度値で基準電圧の温度係数と関係なく同一な電圧値を有する基準電圧を発生する段階を含むことを特徴とする基準電圧発生方法。
  21. 前記発生段階は、第1の電圧と第2の電圧に応答して前記基準電圧を発生することを特徴とする請求項20に記載の基準電圧発生方法。
  22. 前記第1の電圧は、温度に依存的な電圧であり、前記第2の電圧は、温度に関係なく一定した電圧であることを特徴とする請求項21に記載の基準電圧発生方法。
  23. 前記第1の電圧は、温度に比例することを特徴とする請求項22に記載の基準電圧発生方法。
  24. 前記発生段階は、
    前記第1の電圧と前記第2の電圧が印加される段階;
    前記印加された第2の電圧で前記印加された第1の電圧を差し引く段階;
    をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の基準電圧発生方法。
  25. 前記発生段階は、
    前記基準電圧の前記温度係数は、前記印加された第1及び第2の電圧値の変化に応じて選択的に可変される段階をさらに含むことを特徴とする請求項24に記載の基準電圧発生方法。
  26. 抵抗値により前記第1の電圧を発生する段階;および
    前記第2の電圧を発生する段階;
    をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の基準電圧発生方法。
  27. 前記第1の電圧発生段階は、前記選択された温度値で前記第1の電圧が所望の電圧値になるように前記抵抗値を調節する段階を含むことを特徴とする請求項26に記載の基準電圧発生方法。
  28. 前記所望の電圧値は、前記第2の電圧であること
    を特徴とする請求項27に記載の基準電圧発生方法。
  29. 前記第2の電圧を発生する段階;および
    前記所望の温度で前記第2の電圧と同一な電圧値を有する前記第1の電圧を生成する段階;
    を含むことを特徴とする請求項20に記載の基準電圧発生方法。
  30. 前記発生段階は、温度が増加することによって減少する前記基準電圧を発生することを特徴とする請求項20に記載の基準電圧発生方法。
  31. 基準電圧発生部を含み、前記基準電圧発生部は温度が変わっても、選択された温度で基準電圧の温度係数に関係なく一定した電圧値を有する前記基準電圧を発生し、前記基準電圧に応答して少なくとも一つのゲートドライバー電圧を発生し、ソースドライバー電圧を発生する電圧発生部;
    前記ソースドライバー電圧に応答してディスプレイパネルにソース駆動信号を発生するソースドライバー;および
    前記ゲートドライバー電圧に応答して前記ディスプレイパネルにゲート駆動信号を発生するゲートドライバー;
    を含むことを特徴とするディスプレイドライバー回路。
  32. 前記基準電圧発生部は、温度が増加することによって減少する前記基準電圧を発生し、前記基準電圧に応答して前記温度が増加することによって減少するゲート駆動信号を発生することを特徴とする請求項31に記載のディスプレイドライバー回路。
  33. 前記ディスプレイパネルは、液晶ディスプレイパネルであることを特徴とする請求項32に記載のディスプレイドライバー回路。
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