KR100218530B1 - 온도 보상 계조 전압 발생 회로 - Google Patents

Abstract

이 발명은 온도 보상 계조 전압 발생 회로에 관한 것으로서, 기준 전압을 설정하기 위해 직렬 형태로 연결된 저항열과, 상기 저항열의 상단부와 하단부에 각각 연결되어 있으며 온도 변화에 무관하게 일정한 저항값을 유지하도록 하는 서미스터 조합과, 상기 기준 전압을 임의로 가변시키기 위한 가변 저항과, 상기 가변 저항 및 저항열에 의해 설정되는 다수의 기준 전압을 계조 전압으로 출력하는 다수의 버퍼를 포함하여 이루어져 있으며, 액정을 구동시키는 계조 전압(Gray Voltage)을 온도 변화에 따라 보상하여 발생시킴으로써 화질의 균일성을 확보하도록 한 온도 보상 계조 전압 발생 회로에 관한 것이다.

Description

온도 보상 계조 전압 발생 회로

이 발명은 온도 보상 계조 전압 발생 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하자면 액정을 구동시키는 계조 전압을 온도 변화에 따라 보상하여 발생시킴으로써 화질의 균일성을 확보하도록 한 온도 보상 계조 전압 발생 회로에 관한 것이다.

정보화 사회가 진행됨에 따라 화상 정보의 전달 매체로서 화상을 표시하는 장치가 중요한 위치를 차지하게 되었다. 이러한 화상 표시 장치로서 현재까지는 음극선관(CRT) 모니터가 주류였으나, 액정에 인가되는 전압의 변화를 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)가 차세대 제품으로서 그 사용이 점차적으로 확산되고 있다.

현재 액정 표시 장치는 휴대용 노트 피씨(Portable Note PC)의 화상 표시 장치로서 채용되고 있으며, 추후 화질 개선 및 저가격화를 통해서 사용되는 분야는 더욱 다양해질 것이다.

상기 액정 표시 장치의 화질을 개선하기 위한 방법으로는 고해상도화, 고선명도화 등이 있는데, 고선명도화를 실현하기 위해서는 광원(光原)인 백 라이트(Back Light)의 고휘도화를 통해 컨트래스트 비(Contrast Ratio)를 향상시키는 일이 필요하다.

그러나, 상기 백 라이트의 고휘도화는 필수적으로 시스템의 온도 상승을 유발하여 주변 여러 물질의 특성을 변화시키므로, 결국 화질의 불균일성을 가져오는 문제점이 있다.

현재 액정의 구동 방식은, 화면 제어 장치로부터 출력되는 디지탈 데이터 신호를 소스 드라이버(Source Driver)가 입력받아, 입력된 디지탈 데이터 신호에 의해 아날로그 전압을 선택하여 이를 액정에 인가하는 방식을 주로 채용하고 있다. 상기 액정에 인가되는 아날로그 전압을 계조 전압이라 하며, 상기 계조 전압은 계조 전압 발생 회로를 통해 만들어진다. 도 1은 저항열(Resistor String) 방식을 이용한 종래의 계조 전압 발생 회로도로서, 저항 비(比)에 따라 다수의 계조 전압이 발생된다.

상기 계조 전압은 액정에 인가되어 액정 표시 장치의 투과율을 결정하게 되는데, 도 2는 노멀 화이트 모드(Normal White Mode)시에 액정에 인가되는 계조 전압과 투과율의 관계를 도시한 특성 곡선이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 계조 전압과 투과율과는 반비례 특성을 나타내며, 온도의 변화에 대해 계조 전압이 수십 mV/℃의 변이(ΔV)를 나타냄을 볼 수 있다. 일반적으로, 액정에 인가되는 계조 전압은 1℃의 온도 변화에 대해 약 200mV의 전압 변화량을 나타낸다. 물론 이러한 변화량은 사용하는 액정에 따라 차이를 보일 수 있다.

그러나, 앞에서 언급한 바와 같이 이러한 온도 변화에 따른 계조 전압의 변화는 결국 심각한 화질의 불균형을 의미하며, 이는 풀 컬러(Full Color)화와 저전압 액정 구동을 구현하는 데에 있어서 커다란 문제점으로 대두된다.

따라서, 온도 변화에 따른 화질의 불균일성을 방지하기 위해서 종래에 여러 가지 방법이 시도되었다. 그 중 한가지 방법은, 원천적으로 온도 변화를 억제하는 수단을 사용하는 것이다. 이를 위해서는 시스템의 방열 대책을 충분하게 설계하거나 또는 강제적인 냉각 및 방열 수단을 고안해야 하는데, 이 방법은 시스템의 크기를 증가시키거나 추가적인 소자의 사용으로 부품 증가 및 가격 상승을 유발시키기 때문에 바람직하지 않다.

또다른 방법으로는, 액정을 구동하는 각종 제어 신호등을 온도 변화에 따라 보상하는 방법이 있다. 그러나 이 방법도 정확한 변화치를 정량적으로 추출하는 것이 어렵고 제어 신호의 왜곡에 따른 또다른 왜곡이 발생하여 왜곡의 무한 루프에 빠질 가능성이 있다는 문제점을 가지고 있다.

따라서 이 발명의 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 소자의 사용으로 액정을 구동시키는 계조 전압을 온도 변화에 따라 보상하므로 화질의 균일성을 확보하도록 한 온도 보상 계조 전압 발생 회로를 제공하는 데에 있다.

도1은 종래의 계조 전압 발생 회로도,

도2는 액정 인가 전압과 투과율의 관계를 도시한 특성 곡선,

도3은 일반적인 서미스터(Thermistor)의 기호,

도4는 서미스터의 정특성과 부특성을 도시한 특성 곡선,

도5는 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 계조 전압 발생 회로도,

도6은 이 발명의 실시예에 따른 액정 인가 전압과 투과율의 관계를 도시한 특성 곡선이다.

상기의 과제를 달성하기 위한 이 발명은,

기준 전압을 설정하기 위해 직렬 형태로 연결된 기준 전압 설정 수단과;

상기 기준 전압 설정 수단의 상단부와 하단부에 각각 연결되어 있으며, 온도 변화에 무관하게 일정한 저항값을 유지하는 온도 보상 수단과;

상기 기준 전압을 임의로 가변시키기 위한 가변 수단과;

상기 가변 수단 및 기준 전압 설정 수단에 의해 설정되는 다수의 기준 전압을 계조 전압으로 출력하는 다수의 출력 수단을 포함하여 이루어져 있다.

상기 기준 전압 설정 수단의 상단부와 하단부에는 각각 전원 전압과 접지 전압이 인가되며, 여기에는 온도 보상 수단으로서 온도의 증가에 따라 저항값이 증가하는 정특성 서미스터와 온도의 증가에 따라 저항값이 감소하는 부특성 서미스터가 함께 연결되므로, 온도의 변화에 무관하게 일정한 저항값이 유지되어 일정한 기준 전압이 유지된다.

이하, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위해 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.

도 5는 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 계조 전압 발생 회로도이다.

도 5에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 계조 전압 발생 회로는,

기준 전압을 설정하기 위해 직렬 형태로 연결된 저항열(R2∼Rn-1)과;

상기 저항열의 상단부와 하단부에 연결된 서미스터(R1', R2', R3', R4')와;

상기 기준 전압을 임의로 가변시키기 위해 상기 상단부 서미스터(R1', R2')와 전원 전압(Vcc) 단자에, 그리고 상기 하단부 서미스터(R3', R4')와 접지(GND) 단자에 각각 연결되어 있는 가변 저항(VR1, VR2)과;

상기 가변 저항(VR1, VR2) 및 저항열에 의해 설정되는 다수의 기준 전압을 계조 전압(Gray1'∼Grayn')으로 출력하는 다수의 버퍼(OP1∼OPn)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 서미스터(R1', R3')는 정특성 서미스터이며, 상기 서미스터(R2', R4')는 부특성 서미스터이다.

상기와 같이 구성되어 있는 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 계조 전압 발생 회로의 동작은 다음과 같다.

도 3은 일반적인 서미스터의 기호로서, 온도의 변화에 따라 저항의 변화를 나타내는 소자이다. 또 도 4는 서미스터의 정특성과 부특성을 도시한 특성 곡선으로서, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 정특성 서미스터의 경우 상온(25℃) 이하의 온도에서는 저항값이 일정한 값을 나타내고 상온 이상에서는 온도가 상승함에 따라 저항값도 점차로 상승한다. 반대로 부특성 서미스터의 경우 상온 이하에서는 온도의 상승에 따라 저항값이 급격하게 하강하다가 상온 이상에서는 완만한 하강을 나타낸다.

상기와 같은 특성을 이용하여 도 5에 도시된 바와 같은 온도 보상 계조 전압 발생 회로를 설계하였다. 도 5에 도시된 회로를 도 1에 도시된 종래의 회로와 비교해보면, 종래 회로에서 저항열의 첫 번째 저항(R1)을 제거하고 대신에 정특성과 부특성 서미스터(R1', R2')를 조합하여 연결하고, 마지막 저항(Rn) 역시 제거하고 동일하게 정특성과 부특성 서미스터(R3', R4')를 조합하여 연결한다. 상기 서미스터의 조합 방법은 직렬, 병렬 또는 소자의 특성치를 고려하여 저항을 첨가할 수 있다. 상기 서미스터는 계조 전압 발생 회로의 총 저항합을 고려하여 적절한 전압 분배 회로를 실현할 수 있도록 조합되어야 하며, 이와 같이 서미스터를 조합하여 온도의 변화에 따른 계조 전압의 변화를 보상해주는 방법은 저항열 방식뿐만 아니라 커패시터 방식에도 적용될 수 있다.

도 6은 이 발명의 실시예에 따른 액정 인가 전압과 투과율의 관계를 도시한 특성 곡선으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 온도의 변화에 대해 계조 전압의 변화가 감소함을 알 수 있다.

따라서, 이 발명의 실시예에 따른 온도 보상 계조 전압 발생 회로의 효과는, 간단한 소자의 사용으로 액정을 구동시키는 계조 전압을 온도 변화에 따라 보상하므로 화질의 균일성을 확보할 수 있다는 것이다.

Claims (3)

1. 전원 전압에 직렬 연결된 다수의 저항으로 이루어져, 각 저항의 접점에서 다수의 기준 전압이 형성되도록 하는 기준 전압 설정 수단;

   온도 변화에 따라 큰 저항값의 변화를 가지는 2개의 저항이 직렬 연결된 쌍으로 상기 기준 전압부의 상단 및 하단에 각각 형성되어, 상기 기준 전압이 온도 변화에 무관하도록 하는 온도 보상 수단;

   상기 온도 보상 수단의 일단에 연결되어 상기 기준 전압을 임의로 가변시키기 위한 가변 수단과;

   상기 다수의 기준을 계조 전압으로 출력하는 다수의 출력 수단을 포함하는 온도 보상 계조 전압 발생 회로.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 온도 보상 수단은,

   온도의 증가에 따라 저항값이 증가하는 정특성 서미스터와 온도의 증가에 따라 저항값이 감소하는 부특성 서미스터인 온도 보상 계조 전압 발생 회로.
3. 청구항 3에 있어서,

   상기 정특성 서미스터와 부특성 서미스터는,

   적절한 전압 분배 회로를 실현할 수 있도록 직렬, 병렬 또는 소자의 특성치를 고려하여 저항을 첨가할 수 있는 온도 보상 계조 전압 발생 회로.