KR100228281B1 - 정전압 소자를 구비한 액정 표시 장치용 전압 발생회로 - Google Patents

정전압 소자를 구비한 액정 표시 장치용 전압 발생회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display)용 전압 발생회로에 관한 것으로서, 부하와 전원전압 사이에 전원전압에 대하여 병렬로 연결된 제너다이오드로 구성된 정전압소자가 연결되며, 정전압소자는 전원전압의 변동에 따른 전류 변화를 보상함으로써 부하에 안정적인 전원이 인가되도록 하여, 전압 발생회로에서 생성되는 계조 전압 또는 공통전극 전압이 안정적인 레벨을 유지할 수 있으며, 액정 표시 장치의 안정적인 광특성 확보를 가능하게 한다.

Description

정전압 소자를 구비한 액정 표시 장치용 전압 발생회로
본 발명은 액정 표시 장치(LCD : Liquid Crystal Display)용 전압 발생회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 정전압 소자를 이용하여 입력 전원의 변동에 관계없이 안정된 전압을 발생시킬 수 있는 회로에 관한 것이다.
액정 표시 장치에서는 계조 전압 발생회로, 공통전극 전압 발생회로, 게이트 온/오프 전압 발생회로와 같은 많은 전압 발생회로가 사용되고 있다.
제1도는 액정 표시 장치에 사용되는 일반적인 계조 전압 발생 회로도이다.
제1도에 도시된 계조 전압 발생회로는 고전압 구동(high voltage driving) 액정 표시 장치에 사용되며, 10V의 입력전압은 직류/직류 컨버터(도시하지 않음)를 통해 제공된다.
상기 제1도를 참조하면, 16개의 계조 전압을 발생시키기 위하여, 10V와 접지(GND) 사이에 가변저항(VR1), 15개의 저항(R1~R15) 및 가변저항(VR2)이 차례로 연결되어 있다. 상기 각 저항간의 16개의 접점의 전위는 버퍼부(1)에 입력되고, 상기 버퍼부(1)에서는 16개의 계조 전압(VG1~VG16)이 출력된다. 상기 직렬 연결된 저항(R1~R15)은 전압 분배기로서 작용하며, 10V를 16단계의 전압으로 분배한다. 그리고, 분배된 전압은 버퍼부(1)에서 일시 저장된 후 계조 전압(VG1~VG16)으로서 출력된다. 상기 가변저항(VR1, VR2)은 계조 전압(VG1~VG16)의 범위를 조정하기 위한 것이다.
그런데, 실제적인 액정 패널의 구동시에는 상기 10V의 전원이 불안정하다. 전술한 바와 같이, 상기 10V는 직류/직류 컨버터에서 생성되는데, 직류/직류 컨버터의 입력 및 부하가 불안정하기 때문에 생성되는 10V가 불안정하다. 상기 계조 건압 발생회로의 입력전원이 불안정할 경우, 출력되는 계조 전압도 불안정해지며 이로 인해 액정 표시 장치의 안정된 광특성 확보에도 어려움이 있다. 이러한 문제점은 계조 전압 발생회로 뿐만 아니라 직류/직류 컨버터의 출력을 이용하는 다른 전압 발생회로, 예를 들어 공통전극 전압 발생회로, 게이트 온/오프 전압 발생회로에서도 마찬가지로 발생한다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전압 소자를 이용하여 입력전원의 변동이 발생하더라도 안정적이 전압을 생성할 수 있도록 하는 액정 표시 장치용 전압 발생회로를 제공하는 데 있다.
제1도는 액정 표시 장치에 사용되는 일반적인 계조 전압 발생회로.
제2(a)도는 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생회로.
제2(b)도는 제2(a)도에 도시된 회로의 일부에 대한 등가 회로.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 공통전극 전압 발생회로.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 계조 전압 발생회로는, 일단이 전원전압에 연결된 제1항과, 캐소드 단이 상기 제1항의 타단에 연결되고 애노드 단이 접지단에 연결되는 제너 다이오드를 구비하여, 상기 전원전압 또는 부하의 변동에 의한 전류 변화를 보상하여 상기 전원전압의 변동에 독립하는 정전압을 출력하는 정전압 소자; 그리고 상기 정전압 소자에서 출력되는 전압 양단에 각각 연결된 두 개의 가변저상 및 상기 두 가변저항 사이에 직렬 연결된 적어도 하나 이상의 저항으로 구성되어 상기 정전압을 제공받아 적어도 하나 이상의 레벨 다운된 정전압을 출력하는 저항부를 포함한다.
상기한 본 발명에 따르면, 전원전압의 변동에 의한 전류 변화 또는 부하로 작용하는 저항부에서의 전류 변화가 정전압 소자에서 보상된다. 따라서, 상기 정전압 소자는 항상 일정한 전압을 상기 저항부에 제공하며, 상기 저항부로부터 출력되는 레벨 다운된 정전압은 버퍼부에 인가되고 상기 버퍼부로부터 출력되는 계조 전압은 안정된 레벨을 유지할 수 있다.
상기 정전압 소자로는 전원전압에 대하여 병렬로 연결된 제너 다이오드(zener diode)를 이용하여 구현되며, 구체적인 응용은 아래의 실시예에서 설명된다. 또한, 상기한 정전압 소자는 액정 표시 장치용 공통전극 전압 발생회로에도 적용될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적, 특징 및 이점은 도면을 참조한 아래의 상세한 실시예 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제2(a)도는 본 발명의 실시예에 따른 계조 전압 발생회로이고, 제2(b)도는 제2(a)도에 도시된 회로의 일부에 대한 등가 회로이고, 제3도는 본 발명의 실시예에 따른 공통전극 전압 발생회로이다.
먼저, 제2(a)도 및 제2(b)도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 계조 전압 발생회로를 설명한다.
상기 제2(a)도에 도시되어 있듯이, 10V의 전압에는 저항(RGS)이 연결되며, 상기 저항(RGS)과 접지(GND) 사이에는 제너 다이오드(Dz)가 연결된다. 상기 제너 다이오드(Dz)의 애노드는 접지(GND)에 연결되고, 캐소드는 저항(RGS)에 연결된다. 상기 제너 다이오드(Dz)의 양단에는 두 개의 가변저항(VR1, VR2) 및 15개의 저항(R1~R15)이 연결된다. 보다 상세하게, 두 가변저항(VR1, VR2) 사이에는 상기 15개의 저항(R1~R15)이 직렬로 연결되며, 각 가변저항(VR1, VR2)은 제너 다이오드(Dz)의 캐소드와 애노드에 연결된다.
상기 제2(a)도를 참조하면, 저항(RGS)에는 10V의 전원전압으로 인한 전류(IGS)가 흐르며, 저항부에는 부하저항(IGL)이 흐르며, 제너 다이오드(Dz)에는 소정의 분기 전류(RGZ)가 흐른다. 상기 10V의 전원전압이 외부 요인에 의해 변화할 경우, 그 변화량을 △V10V라고 하고, 상기 전원전압의 변화에 대응하는 부하전압의 변화량을 △VGH라고 가정하면, 상기 부하전압의 변화량 △GH은 아래의 수식으로 표현될 수 있다.
상기 수식에서 rz << RL이므로, rz ∥ RL≒ rz이다.
상기 수식은 제2(b)도에 도시된 등가회로에서 중첩의 정리를 적용하여 유도할 수 있으며, 상기 제2(b)도에 도시된 등가회로는 상기 제2(a)도의 부하(load) 입장에서 고려한 테브낭 등가회로이다. 상기 제2(b)도에서 rz는 제너 다이오드(Dz)의 내부 저항이며, RL은 상기 가변저항(VR1, VR2) 및 저항(R1~R15)의 등가저항이다.
상기 제너 다이오드의 내부 저항(rz)은 RGS와 RL에 비하여 매우 작으므로, 상기 수식으로부터 △VGH는 △V10V에 비해 매우 작다. 따라서, 전원전압이 크게 변화하더라도 부하에 인가되는 전압의 변동은 크게 억제되며, 상기 VGH는 일정하게 유지될 수 있다. 또한 상기 부하 전압(VGH)이 일정하게 유지되므로, 상기 부하 전압(VGH)을 분배함으로써 얻어지는 계조 전압도 안정하게 유지될 수 있다.
한편, 제2(a)도에서 부하 전류(IGL)가 너무 크면, IGZ= 0, IGL= IG가 되어 전압 레귤레이션(regulation)이 잘 일어나지 않으며, 무부하시에는 IGZ= IG가 되어 이 값이 IGZ_min~IGZ_max사이의 범위에 포함되도록 RGS와 IGL_max를 결정해야 한다. 아래의 수식은 이러한 조건을 만족시키기 위한 것이다.
상기 수식에서, W는 제너 다이오드(Dz)의 정격 용량이고, V10VH및 V10VL은 10V의 전원전압 변동시 최대값과 최소값이며, IGZ_min은 일반적으로 1/10 IGZ-max이다.
한편, 제너 다이오드를 선정함에 있어서, 부하전류(IGL)를 증가시키기 위해서는 제너 다이오드의 용량이 크면 바람직하나, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)에서는 대략 500mW의 용량이면 충분하다. 그리고, 제너 다이오드에 흐르는 전류 범위가 클수록 우수한 동작 안정성을 가진다. 이것은 위에서 설명된 바와 같이, 주로 제너 다이오드의 용량과 관련된 고유 특성에 기인하며, 제너 다이오드의 양단 전압(VGZ)이 안정전일수록 바람직하다.
제3도는 본 발명에 따른 원리가 적용된 액정 표시 장치용 공통전극 전압 발생 회로이다.
제3도를 참조하면, 5V의 전원전압에 저항(RCS)이 연결되고, 상기 저항(RCS)과 접지(GND) 사이에는 제너 다이오드(Dz)가 연결된다. 그리고, 제너 다이오드(Dz)의 양단 전압은 공통전극 전압(Vcom)으로서 외부에 제공된다.
상기 공통전극 전압 발생회로에서도 5V의 전원전압이 변동하여 전류 변화가 발생하더라도 제너 다이오드에 흐르는 전류(ICZ)가 변화량을 보상함으로써 출력단자에는 안정적인 전류(ICL)가 흐르며, 이로 인해 생성되는 공통전극 전압은 안정적인 레벨을 유지할 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 전압 발생회로는 부하와 전원전압 사이에 정전압소자가 연결되며, 상기 정전압소자는 전원전압의 변동에 따른 전류 변화를 보상함으로써 부하에 안정적인 전원이 인가되도록 한다. 이에 따라, 상기 전압 발생회로에서 생성되는 계조 전압 또는 공통전극 전압이 안정적인 레벨을 유지할 수 있으며, 액정 표시 장치의 안정적인 광특성 확보가 가능해진다.
비록 본 발명은 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 청구의 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.

Claims (2)

  1. 일단이 전원전압에 연결된 제1저항과, 캐소드 단이 상기 제1저항의 타단에 연결되고 애노드 단이 접지단에 연결되는 제너 다이오드를 구비하여, 상기 전원전압 또는 부하의 변동에 의한 전류 변화를 보상하여 상기 전원전압의 변동에 독립하는 정전압을 출력하는 정전압 소자; 그리고 상기 정전압 소자에서 출력되는 전압 양단에 각각 연결된 두 개의 가변저항 및 상기 두 가변저항 사이에 직렬 연결된 적어도 하나 이상의 저항으로 구성되어 상기 정전압을 제공받아 적어도 하나 이상의 레벨 다운된 정전압을 출력하는 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 전압 발생회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1항의 저항값을 RGS, 상기 전원전압의 최대값 및 최소값을 V10VH및 V10VL, 상기 제너 다이오드에 흐르는 최대 전류와 최소 전류를 IGZ_max및 IGZ_min이라 하고, 상기 정전압 소자에서 출력되는 전압을 VGH, 상기 저항부에 흐르는 전류를 IGL이라고 할 때, 상기 제1저항의 저항치(RGS) 및 저항부에 흐르는 전류(IGL)는 각각을 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 전압 발생회로.
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