KR100578847B1 - 전하 펌핑 회로, 이를 이용한 전원공급장치 및 표시 장치 - Google Patents

전하 펌핑 회로, 이를 이용한 전원공급장치 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 누설전류 없이 빠른 속도로 전하펌핑이 가능한 전하 펌핑 회로 및 이를 이용한 전원 공급 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전하 펌핑 회로는, 제1 트랜지스터의 제1 주전극이 입력단자에 연결되고, 제1 커패시터의 제1 단은 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단은 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결된다. 그리고 스위칭 소자가 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 제1 클록 신호에 응답하여 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제어전극 사이의 연결을 스위칭한다. 제2 트랜지스터의 제1 주전극은 제1 커패시터의 제1 단에 연결되고, 제어전극은 제1 주전극에 연결되어 다이오드 연결된다. 또한, 제2 커패시터의 제1 단은 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단은 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결된다. 여기서 제2 클록 신호는 상기 제1 클록 신호의 반전된 신호이다.
전하펌핑회로, DC-DC컨버터, 발광표시장치

Description

전하 펌핑 회로, 이를 이용한 전원공급장치 및 표시 장치{Charge pumping circuit, power supply and display device using the same}
도 1은 유기 전계 발광 소자의 개념도이다.
도 2는 종래의 능동 구동 방식의 화소 회로를 대표적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 종래의 전하 펌핑 회로의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 전하 펌핑 회로에 입력되는 클록 신호의 파형을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 전하 펌핑 회로의 등가회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발광 표시 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 직류전압 생성부(500)의 일부 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(510)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 전하 펌핑 회로(510)의 동작을 설명하기 위한 클록 신호의 파형도이다.
도 10은 도 8의 전하 펌핑 회로(510)의 등가회로도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(610)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 12는 전하 펌핑 회로(610)에 인가되는 클록 신호(Clk1) 및 클록 신호(Clk2)의 파형을 보여주는 도면이다.
본 발명은 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터구동부 및 주사구동부 등에 전원을 공급하는 전원 공급 장치 및 이를 이용한 발광 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발광 표시 장치는 유기 물질의 전계발광을 이용한 유기EL(Organic Electro Luminescence) 표시장치로서, 행렬 형태로 배열된 N×M 개의 유기 발광셀들을 전압 구동 혹은 전류 구동하여 영상을 표현한다.
이러한 유기 발광셀은 다이오드 특성을 가져서 유기 발광 다이오드(Organic Light Emission Diode; OLED)로도 불리며, 도 1에 나타낸 바와 같이 애노드(ITO), 유기 박막, 캐소드 전극층(금속)의 구조를 가지고 있다. 유기 박막은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer, EML), 전자 수송층(electron transport layer, ETL) 및 정공 수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어지고, 또한 별도의 전자 주입층(electron injecting layer, EIL)과 정공 주입층(hole injecting layer, HIL)을 포함하고 있다. 이러한 유기 발광셀들이 N×M 개의 매트릭스 형태로 배열되어 유기 EL 표시패널을 형성한다.
이와 같은 유기EL 표시패널을 구동하는 방식에는 단순 매트릭스(passive matrix) 방식과 박막 트랜지스터(thin film transistor, 이하 TFT라고 명명함)를 이용한 능동 구동(active matrix) 방식이 있다. 단순 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 능동 구동 방식은 박막 트랜지스터를 각 ITO(indium tin oxide) 화소 전극에 연결하고 박막 트랜지스터의 게이트에 연결된 커패시터 용량에 의해 유지된 전압에 따라 구동하는 방식이다.
도 2는 능동 구동 방식의 화소 회로를 대표적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 화소 회로는 유기 EL 소자(OLED), 2개의 트랜지스터(SM, DM) 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 트랜지스터들(SM, DM)은 PMOS형 트랜지스터로 형성된다.
스위칭 트랜지스터(SM)는 게이트전극이 주사선(Sn)에 연결되고, 소스전극이 데이터선(Dm)에 연결되며 드레인전극은 커패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(DM)의 게이트전극에 연결된다. 커패시터(Cst)의 타단은 전원전압(VDD)에 연결된다. 구동 트랜지스터(DM)의 소스전극이 전원전압(VDD)에 연결되고, 드레인전극은 유기EL 소자(OLED)의 화소전극에 연결된다. 유기EL 소자(OLED)는 캐소드가 기준 전압(Vss)에 연결되며 구동 트랜지스터(DM)를 통하여 인가되는 전류에 기초하여 발광한다. 여기서, 유기EL 소자(OLED)의 캐소드에 연결되는 전원(VSS)은 전 원(Vdd)보다 낮은 레벨의 전압으로서, 그라운드 전압 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 화소 회로의 동작에 대하여 설명하면, 먼저 주사선(Sn)에 선택신호가 인가되어 스위칭 트랜지스터(SM)가 온되면 데이터 전압이 커패시터(Cst)의 일단 및 구동 트랜지스터(DM)의 게이트전극에 전달된다. 따라서 커패시터(Cst)에 의해 구동 트랜지스터(DM)의 게이트-소스 전압(VGS)은 일정 기간 유지된다. 그리고 구동 트랜지스터(DM)는 게이트-소스 전압(VGS)에 대응하는 전류(IOLED)를 유기EL 소자(OLED)의 화소전극에 인가되어 유기EL 소자(OLED)는 발광한다. 이때, 유기EL 소자(OLED)에 흐르는 전류(IOLED)는 수학식 1과 같다.
Figure 112004022819112-pat00001
수학식 1과 같이, 구동 트랜지스터(DM)의 게이트전극에 높은 데이터 전압(VDATA)이 전달되면 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압(VGS)이 낮아져 적은 량의 전류(IOLED)가 화소 전극으로 인가되어 유기EL 소자(OLED)는 적게 발광하여 낮은 계조를 표시하게 된다. 또 낮은 데이터 전압(VDATA)이 전달되면 구동 트랜지스터의 게이트-소스 전압(VGS)이 높아져 다량의 전류(IOLED)가 화소 전극으로 인가되어 유기EL 소자(OLED)는 많이 발광하여 높은 계조를 표시하게 된다. 이와 같은 화소 회로 각각에 인가되는 데이터 전압은 표시될 영상데이터 신호에 기초하여 데이터 전압(VDATA) 레벨이 결정된다.
이와 같이, 표시패널은 선택신호 및 데이터신호에 의해 구동되며, 선택신호는 주사선 구동부가 특정의 직류전압을 공급받아 생성한 신호이며, 데이터 신호는 데이터 구동부에서 특정의 직류전압을 공급받아 생성한 신호이다. 또한 표시패널에도 직류전압(VDD) 및 직류전압(VSS)이 공급되어야 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 직류전압 등을 생성하기 위한 종래의 전하 펌핑 회로(charge pumping circuit)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 종래의 전하 펌핑 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 전하 펌핑 회로에 입력되는 클록 신호의 파형을 보여주는 도면이다.
일반적인 전하 펌핑 회로에서는 트랜지스터가 N개 연속적으로 형성되나, 전하 펌핑 회로에서는 설명의 간략화를 위하여 3개의 트랜지스터 및 3개의 커패시터가 연결된 구조만을 예로써 설명한다. 또한, 트랜지스터는 N형 또는 P형이 모두 가능하나 이하에서 N형 트랜지스터로 구성된 전하 펌핑 회로를 예로써 설명한다.
도 3에서와 같이, 전하 펌핑 회로는 트랜지스터(M1, M2, M3) 및 커패시터(C1, C2, C3)를 포함하고, 클록 신호(Clk1, Clk2)에 기초하여 입력전압(VDD)을 전하펌핑하여 출력전압(Vout)을 출력한다. 여기서 클록 신호(Clk1, Clk2)의 스윙폭(swing width)은 0∼VDD이다.
트랜지스터(M1)의 드레인에는 전압(VDD)이 인가되고, 트랜지스터(M1)의 소스와 출력단자 사이에 트랜지스터(M2, M3)가 직렬로 연결된다. 커패시터(C1)는 각각 트랜지스터(M1)의 소스와 클록 신호(Clk1)를 전달하는 신호선 사이에 연결되고, 커패시터(C2)는 트랜지스터(M2)의 소스와 클록 신호(Clk2)를 전달하는 신호선 사이에 연결된다. 그리고 커패시터(C3)는 출력단자와 접지선 사이에 연결된다.
다음은 도 4을 참조하여 전하 펌핑 회로의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4에서 시간(T1) 동안 클록 신호(Clk1)이 로우레벨이면 트랜지스터(M1)는 다이오드 커넥션 구조를 가지므로, 입력전압(VDD)이 인가되면 트랜지스터(M1)는 온되어 노드(A)의 전위는 입력전압(VDD)에서 트랜지스터(M1)의 문턱전압(Vth)만큼을 뺀 전압, 즉 VDD-Vth이 된다.
다음에, 시간(T2) 동안에 클록 신호(Clk1)이 하이레벨이 되면, 노드(A)는 2VDD-Vth로 스윙되고, 그 다음 클록 신호(Clk2)이 로우레벨이 되면, 노드(A)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M2)에 의해 노드(B)에 전달되어 노드(B)의 전위는 2VDD-2Vth가 된다.
다음, 시간(T3) 동안에 클록 신호(Clk2)이 하이레벨이 되면, 노드(B)는 3VDD-2Vth로 스윙업된다. 그 다음 클록 신호(Clk2)이 로우레벨이 되면, 노드(B)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M3)에 의해 노드(C)에 전달되어 노드(C)의 전위는 3VDD-2Vth가 된다. 그리고 노드(B)는 다시 2VDD-2Vth로 스윙다운된다.
도 5는 도 3의 전하 펌핑 회로의 등가회로도이다.
도 5에서 다이오드 연결된 트랜지스터(M1, M2, M3)를 등가적으로 다이오드(D1)로 표시하였다. 이와 같은 전하 펌핑 회로(510)는 입력단이 항상 VDD에 연결된 상태이므로 트랜지스터(M1)는 항상 온된 상태이고 누설전류가 항상 흐르게 된다. 또한, 트랜지스터(M1)에 존재하는 저항성분(R1)을 통하여 노드(A)에서 입력단 쪽으로 흐르는 역전류가 생성될 수도 있어 전하 펌핑의 시간이 길어진다는 문제점이 있다.
또한 표시패널에 영상을 표시하기 위해서는 직류전압들이 안정적으로 공급되어야 하며, 직류전압의 안정적인 공급은 표시패널의 표시특성과 직결된다. 따라서, 보다 안정적으로 직류전압을 공급할 수 있으며 전하펌핑 시간을 단축시킬 수 있는 직류전압 생성장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 안정적으로 직류전압을 생성할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 누설전류 없이 전하펌핑이 가능한 전하 펌핑 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 보다 안정적으로 직류전압을 생성할 수 있는 전원 공급 장치를 포함하는 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따른 전하 펌핑 회로는,
입력단자에 연결되는 제1 주전극을 가지는 제1 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제1 커패시터;
상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제어전극 사이의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자;
상기 제1 커패시터의 제1 단에 연결되는 제1 주전극, 제1 주전극에 연결되는 제어전극을 가지는 제2 트랜지스터; 및
상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제2 커패시터를 포함한다.
상기 제2 클록 신호는 상기 제1 클록 신호의 반전된 신호일 수 있다..
상기 제1 및 제2 트랜지스터는 동일한 타입의 트랜지스터일 수 있고, 상기 스위칭 소자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터와는 다른 타입의 트랜지스터일 수 있다.
또한, 전하 펌핑 회로는, 상기 제2 커패시터의 제1 단에 연결되는 제1 주전극, 제1 주전극에 연결되는 제어전극을 가지는 제3 트랜지스터; 및
상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제3 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 전원공급장치는,
제1 클록 신호를 출력하는 발진기;
상기 제1 클록 신호를 반전하여 제2 클록 신호를 출력하는 인버터;
상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호를 입력하여 제1 전압을 출력하는 전하 펌핑 회로; 및
상기 제1 전압과 제2 전압을 비교하여 상기 발진기의 동작을 제어하는 비교기를 포함하고,
상기 전하 펌핑 회로는
제1 주전극이 상기 제1 전압이 입력되는 입력단자에 연결되는 제1 트랜지스터;
제1 단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단이 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제1 커패시터;
상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 스위칭 소자를 포함한다.
상기 전하 펌핑 회로는, 제1 주전극이 상기 제1 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제2 트랜지스터; 제1 단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 커패시터; 제1 주전극이 상기 제2 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제3 트랜지스터; 및 제1 단이 상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제3 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한 전원 공급 장치는, 상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극과 상기 제3 트랜지스터의 제1 주전극 사이에 직렬로 연결되며 각각이 다이오드 연결되는 제4 및 제5 트랜지스터; 상기 제4 트랜지스터와 상기 제5 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제4 커패시터; 상기 제5 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제5 커패시터를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 트랜지스터는 동일 타입의 트랜지스터일 수 있으며, 상기 스위칭 소자는 상기 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 트랜지스터와는 다른 타입의 트랜지스터일 수 있다.
상기 제2 클록 신호는 상기 제1 클록 신호가 반전된 신호일 수 있다.
상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호의 스윙범위는 0 내지 상기 제1 전압 범위 내일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 발광 표시 장치는,
복수의 화소 회로를 포함하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부;
상기 표시 패널에 선택 신호를 인가하기 위한 주사 구동부;
상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부를 제어하기 위한 패널 제어부; 및
상기 표시 패널, 상기 데이터 구동부, 상기 주사 구동부, 및 상기 패널 제어부 중 적어도 하나에 제1 전압을 공급하기 위한 전원 공급 장치를 포함하며,
상기 전원 공급 장치는,
제1 주전극이 상기 제1 전압이 입력되는 입력단자에 연결되는 제1 트랜지스 터;
제1 단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단이 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제1 커패시터;
상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 스위칭 소자를 포함하는 전하 펌핑 회로를 포함한다.
상기 전하 펌핑 회로는, 제1 주전극이 상기 제1 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제2 트랜지스터; 제1 단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 커패시터; 제1 주전극이 상기 제2 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제3 트랜지스터; 및 제1 단이 상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제3 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극과 상기 제3 트랜지스터의 제1 주전극 사이에 직렬로 연결되며 각각이 다이오드 연결되는 제4 및 제5 트랜지스터; 상기 제4 트랜지스터와 상기 제5 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제4 커패시터; 상기 제5 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제5 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호의 스윙범위는 0 내지 상기 제1 전압 범위 내일 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 표시 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
발광 표시 장치는 표시패널(100), 주사구동부(200), 데이터구동부(300), 제어부(400) 및 직류전압생성부(500)를 포함한다.
유기EL 표시패널(100)은 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선(D1-Dm), 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 주사선(S1-Sn), 및 복수의 화소회로(10)를 포함한다. 데이터선(D1-Dm)은 화상 신호를 나타내는 데이터 신호를 화소회로로 전달하며, 주사선(S1-Sn)은 선택 신호를 화소회로로 전달한다. 화소회로는 이웃한 두 데이터선(D1-Dm)과 이웃한 두 주사선(S1-Sn)에 의해 정의되는 화소 영역에 형성되어 있다.
제어부(400)는 외부로부터 R, G, B 영상신호, 동기신호(Vsync) 등을 입력받아 주사구동부(200) 및 데이터구동부(300)를 제어한다. 주사 구동부(200)는 제어부(400)로부터 동기신호(Vsync) 등의 신호를 받아 주사선(S1-Sn)에 각각 선택 신호를 순차적으로 생성하여 인가한다. 데이터 구동부(300)는 제어부(400)로부터 R, G, B 영상신호, 등을 수신하여 데이터선(D1-Dm)에 R, G, B 영상신호에 대응되는 데이터 전압을 인가한다. 직류전압 생성부(500)는 누설전류의 영향을 줄여 빠른 속도록 전하펌핑되는 전하 펌핑 회로를 포함하여 표시패널(100), 주사 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)에서 요구되는 소정의 직류전압들을 안정적으로 생성하여 출력한다.
도 7은 도 6의 직류전압 생성부(500)의 일부 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
전원 공급 장치인 직류전압 생성부(500)은 전하 펌핑 회로(510), 비교기(520), 오실레이터(530) 및 반전기(540)를 포함하며, 특정 크기의 직류전압을 생성하여 출력한다.
구체적으로, 비교기(520)는 특정의 기준전압(Vref)과 출력전압(Vout)을 비교하여 출력전압(Vout)이 기준전압(Vref)보다 낮으면 인에이블(Enable) 신호를 출력한다. 오실레이터(530)는 비교기(520)로부터 인에이블 신호가 입력되면 특정 클록 신호(Clk1)를 생성하여 출력한다. 반전기(540)는 오실레이터(530)에서 출력된 클록 신호(Clk1)을 반전시켜 반전된 클록 신호(Clk2)을 생성하여 출력한다. 전하 펌핑 회로(510)는 클록 신호(Clk1) 및 클록 신호(Clk2)에 기초하여 전하펌핑하여 출력전압을 증가시킨다.
이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전하 펌핑 회로에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(510)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 9는 전하 펌핑 회로(510)의 동작을 설명하기 위한 클록 신호의 파형을 보여주는 도면이다.
도 8에서와 같이, 전하 펌핑 회로(510)는 다이오드 연결되는 트랜지스터(M1)에 스위칭소자(M4)를 더 포함한다.
전하 펌핑 회로(510)는 N형 트랜지스터(M1, M2, M3), P형 트랜지스터(M4) 및 일단에 클록 신호(Clk1, Clk2)가 인가되는 커패시터(C1, C2, C3)를 포함한다. 여기서, 클록 신호(Clk1, Clk2)의 스윙폭(swing width)은 0∼VDD이다. 본 실시예에서는 트랜지스터(M1, M2, M3)는 N형이고, 트랜지스터(M4)는 P형으로 구현하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
트랜지스터(M1)의 드레인에는 전압(VDD)이 인가되고, 트랜지스터(M1)의 소스와 출력단자 사이에 트랜지스터(M2, M3)가 직렬로 연결된다. 커패시터(C1)는 각각 트랜지스터(M1)의 소스와 클록 신호(Clk1)를 전달하는 신호선 사이에 연결되고, 커패시터(C2)는 트랜지스터(M2)의 소스와 클록 신호(Clk2)를 전달하는 신호선 사이에 연결된다. 커패시터(C3)는 트랜지스터(M3)의 소스와 접지선 사이에 연결된다. 그리고, 트랜지스터(M4)는 게이트전극이 클록 신호(Clk1)를 전달하는 신호선에 연결되어, 클록 신호(Clk1)에 응답하여 트랜지스터(M1)를 다이오드 연결시킨다.
도 9에서 시간(T1) 동안 클록 신호(Clk1)가 로우레벨이면, P형 트랜지스터(M4)는 온되어 트랜지스터(M1)가 다이오드 연결된다. 따라서 입력전압(VDD)은 노드(A)에 전달되어 노드(A)의 전위는 입력전압(VDD)에서 트랜지 스터(M1)의 문턱전압(Vth)만큼을 뺀 전압, 즉 VDD-Vth이 된다.
다음에, 시간(T2) 동안에 클록 신호(Clk1)이 하이레벨이 되면, 노드(A)는 2VDD-Vth로 스윙업된다. 노드(A)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M2)에 의해 노드(B)에 전달되어 노드(B)의 전위는 2VDD-2Vth가 된다.
다음, 시간(T3) 동안에 클록 신호(Clk2)이 하이레벨이 되면, 노드(B)는 3VDD-2Vth로 스윙업된다. 그 다음 클록 신호(Clk2)이 로우레벨이 되면, 노드(B)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M3)에 의해 노드(C)에 전달되어 노드(C)의 전위는 3VDD-2Vth가 된다. 그리고 노드(B)는 다시 2VDD-2Vth로 스윙다운된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(510)에 따르면, 트랜지스터(M1)는 트랜지스터(M4)에 의해 클록 신호(Clk1)에 응답하여 턴온 또는 턴오프된다. 따라서 트랜지스터(M1)가 항상 온 되는 전하 펌핑 회로(510)에서 발생하던 누설전류 또는 역전류경로가 형성되지 않아 보다 안정적으로 전하펌핑을 수행할 수 있다.
도 10는 도 8의 전하 펌핑 회로(510)의 등가회로도이다.
도 10에서는, 도 8에서 다이오드 연결된 트랜지스터들(M1, M2, M3)을 등가적으로 다이오드(D1, D2, D3)로 표시하였으며, 트랜지스터(M1)의 저항성분을 저항(R1)으로 표시하였다.
도 10에서와 같이, 전하 펌핑 회로(510)는 입력단과 다이오드(D1)의 캐소드전극 사이에 스위치(SW1)를 마련함으로써 다이오드(D1)의 애노드전극이 항상 VDD에 연결된 상태이더라도 누설전류가 발생하지 않을 뿐만 아니라 저항성분(R1)을 통하여 노드(A)에서 입력단 쪽으로 흐르는 역전류가 생성되는 것도 방지할 수 있어 고속으로 전하펌핑을 수행할 수 있다.
도 11 및 도 12을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(610)의 구성을 보여주는 도면이고, 도 12는 전하 펌핑 회로(610)에 인가되는 클록 신호(Clk1) 및 클록 신호(Clk2)의 파형을 보여주는 도면이다.
도 11의 전하 펌핑 회로(610)는 6개의 트랜지스터들을 포함한다.
구체적으로, 전하 펌핑 회로(610)는 다이오드 연결된 N형 트랜지스터(M1, M2, M3, M5, M6), P형 트랜지스터(M4) 및 커패시터(C1, C2, C3, C4, C5)를 포함한다.
트랜지스터(M1)의 드레인에는 전압(VDD)이 인가되고, 트랜지스터(M1)의 소스와 출력단자 사이에 트랜지스터들(M2 내지 M6)가 직렬로 연결된다. 커패시터(C1, C3)는 각각 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)의 소스와 클록 신호(Clk1)를 전달하는 신호선 사이에 연결되고, 커패시터(C2, C4)는 각각 트랜지스터(M2) 및 트랜재스터(M4)의 소스와 클록 신호(Clk2)를 전달하는 신호선 사이에 연결된다. 커패시터(C5)는 트랜지스터(M3)의 소스와 접지선 사이에 연결된다. 그리고, 트랜지스터(M4)는 게이트전극이 클록 신호(Clk1)를 전달하는 신호선에 연결되어, 클록 신호(Clk1)에 응답하여 트랜지스터(M1)를 다이오드 연결시킨다.
먼저, 도 12에서 시간(T1) 동안, 클록 신호(Clk1)가 로우레벨이면, P형 트랜 지스터(M4)는 온되어 트랜지스터(M1)가 다이오드 연결된다. 따라서 입력전압(VDD)은 노드(A)에 전달되어 노드(A)의 전위는 입력전압(VDD)에서 트랜지스터(M1)의 문턱전압(Vth)만큼을 뺀 전압, 즉 VDD-Vth이 된다.
다음에, 시간(T2) 동안에, 클록 신호(Clk1)이 하이레벨이 되면, 노드(A)는 2VDD-Vth로 스윙업된다. 노드(A)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M2)에 의해 노드(B)에 전달되어 노드(B)의 전위는 2VDD-2Vth가 된다.
다음, 시간(T3) 동안에, 클록 신호(Clk2)이 하이레벨이 되면, 노드(B)는 3VDD-2Vth로 스윙업된다. 그 다음 클록 신호(Clk2)이 로우레벨이 되면, 노드(B)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M3)에 의해 노드(C)에 전달되어 노드(C)의 전위는 3VDD-3Vth가 된다.
시간(T4) 동안에, 클록 신호(Clk1)이 하이레벨이 되면, 노드(C)는 4VDD-3Vth로 스윙업된다. 노드(C)의 전위는 다이오드 커넥팅 되어 있는 트랜지스터(M5)에 의해 노드(D)에 전달되어 노드(D)의 전위는 4VDD-4Vth가 된다.
시간(T5) 동안에, 클록 신호(Clk2)이 하이레벨이 되면, 노드(D)는 5VDD-4Vth로 스윙업되어 출력전압(Vout)로 5VDD-Vth가 출력된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전하 펌핑 회로(610)에 따르면, 트랜지스터(M1)는 트랜지스터(M4)에 의해 클록 신호(Clk1)에 응답하여 턴온 또는 턴오프된다. 따라서 트랜지스터(M1)가 항상 온 되는 전하 펌핑 회로(510)에서 발생하던 누설전류 또는 역전류경로가 형성되지 않아 보다 안정적으로 전하펌핑을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예로서 유기EL 표시장치에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 유기EL 표시장치에 한정되는 것이 아니라 모든 전원 공급 장치를 필요로 하는 표시장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 권리범위는 앞서 설명한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 전하 펌핑 회로를 포함하는 직류전압공급장치는, 전압(VDD)이 인가되는 입력단과 게이트전극이 다이오드 연결되는 트랜지스터에 클록 신호에 따라 온/오프되는 스위칭 소자를 연결함으로써, 전하 펌핑 회로에서 발생할 수 있는 누설전류를 방지하여 전하펌핑에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 따라서 보다 빠른 전하펌핑을 수행함으로써 보다 안정적으로 직류전압을 공급할 수 있다.

Claims (16)

  1. 전하 펌핑 회로에 있어서,
    입력단자에 연결되는 제1 주전극을 가지는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제1 커패시터;
    상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제어전극 사이의 연결을 스위칭하는 스위칭 소자;
    상기 제1 커패시터의 제1 단에 연결되는 제1 주전극, 제1 주전극에 연결되는 제어전극을 가지는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제2 커패시터
    를 포함하는 전하 펌핑 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 클록 신호는 상기 제1 클록 신호의 반전된 신호인 전하 펌핑 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 동일한 타입의 트랜지스터인 전하 펌핑 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 제1 및 제2 트랜지스터와는 다른 타입의 트랜지스터인 전하 펌핑 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 제1 단에 연결되는 제1 주전극, 제1 주전극에 연결되는 제어전극을 가지는 제3 트랜지스터; 및
    상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되는 제1 단 및 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 단을 가지는 제3 커패시터
    를 더 포함하는 전하 펌핑 회로.
  6. 전원공급장치에 있어서,
    제1 클록 신호를 출력하는 발진기;
    상기 제1 클록 신호를 반전하여 제2 클록 신호를 출력하는 인버터;
    상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호를 입력하여 제1 전압을 출력하는 전하 펌핑 회로; 및
    상기 제1 전압과 제2 전압을 비교하여 상기 발진기의 동작을 제어하는 비교기를 포함하고,
    상기 전하 펌핑 회로는
    제1 주전극이 상기 제1 전압이 입력되는 입력단자에 연결되는 제1 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단이 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제1 커패시터;
    상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결을 스위칭 하는 스위칭 소자를 포함하는 전원 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전하 펌핑 회로는,
    제1 주전극이 상기 제1 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제2 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 커패시터;
    제1 주전극이 상기 제2 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제3 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단에는 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제3 커패시터를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극과 상기 제3 트랜지스터의 제1 주전극 사이에 직렬로 연결되며 각각이 다이오드 연결되는 제4 및 제5 트랜지스터;
    상기 제4 트랜지스터와 상기 제5 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제4 커패시터;
    상기 제5 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제5 커패시터를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 트랜지스터는 동일한 타입의 트랜지스터인 전원 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 트랜지스터와 다른 타입의 트랜지스터인 전원 공급 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 클록 신호는 상기 제1 클록 신호가 반전된 신호인 전원 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호의 스윙범위는 0 내지 상기 제1 전압 범위 내인 전원 공급 장치.
  13. 발광 표시 장치에 있어서,
    복수의 화소 회로를 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부;
    상기 표시 패널에 선택 신호를 인가하기 위한 주사 구동부;
    상기 데이터 구동부 및 상기 주사 구동부를 제어하기 위한 패널 제어부; 및
    상기 표시 패널, 상기 데이터 구동부, 상기 주사 구동부, 및 상기 패널 제어부 중 적어도 하나에 제1 전압을 공급하기 위한 전원 공급 장치를 포함하며,
    상기 전원 공급 장치는,
    제1 주전극이 상기 제1 전압이 입력되는 입력단자에 연결되는 제1 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제1 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고 제2 단이 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제1 커패시터;
    상기 제1 트랜지스터의 제1 주전극과 제1 트랜지스터의 제어전극 사이에 연결되며, 상기 제1 클록 신호에 응답하여 상기 제1 트랜지스터를 다이오드 연결시키는 스위칭 소자를 포함하는 전하 펌핑 회로를 포함하는 발광 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전하 펌핑 회로는,
    제1 주전극이 상기 제1 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제2 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 연결되는 제2 커패시터;
    제1 주전극이 상기 제2 커패시터의 제1 단과 연결되고, 다이오드 연결되는 제3 트랜지스터;
    제1 단이 상기 제3 트랜지스터의 제2 주전극에 연결되고, 제2 단이 기준전위가 인가되는 신호선에 연결되는 제3 커패시터를 더 포함하는 발광 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터의 제2 주전극과 상기 제3 트랜지스터의 제1 주전극 사이에 직렬로 연결되며 각각이 다이오드 연결되는 제4 및 제5 트랜지스터;
    상기 제4 트랜지스터와 상기 제5 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제1 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제4 커패시터;
    상기 제5 트랜지스터와 상기 제3 트랜지스터의 사이에 제1 단이 연결되고, 상기 제2 클록 신호가 인가되는 신호선에 제2 단이 연결되는 제5 커패시터를 더 포함하는 발광 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호의 스윙범위는 0 내지 상기 제1 전압 범위 내인 전원 공급 장치.
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