KR101197050B1 - 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 장치는, 소정 주변 온도를 기준으로 상기 기준 온도 이상에서 생성되는 제1 구동 전압을 생성하고, 상기 기준 온도 이하에서 상기 제1 구동 전압보다 큰 제2 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 그리고 상기 구동 전압에 기초하여 복수의 게이트 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부를 포함한다.
이러한 방식으로, 저온 구동이 필요한 온도에서만 구동 전압을 증가시킴으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
표시장치, 구동전압, 되먹임전압, 트랜지스터, 문턱전압, 베이스전류

Description

표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 {DRIVING APPARATUS FOR DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시한 구동 전압 생성부의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 되먹임부의 회로도의 한 예이다.
도 5는 온도에 따른 구동 전압의 크기를 나타내는 그래프이다.
<도면 부호에 대한 설명>
3: 액정층 100: 하부 표시판
191: 화소 전극 200: 상부 표시판
230: 색 필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: 구동 전압 생성부 710: 되먹임부
720: DC/DC 컨버터 750: 게이트 신호 생성부
800: 계조 전압 생성부
R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호
MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호
Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호
CONT2: 데이터 제어 신호 DAT2: 디지털 영상 신호
CLC: 액정 축전기 CST: 유지 축전기
Q: 스위칭 소자 Vc: 전원 전압
T1, T2: 트랜지스터 R1-R7: 저항
본 발명은 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.
PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표 시하는 장치이며, 유기 발광 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 발광 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판, 그리고 표시 신호선 중 게이트선에 게이트 신호를 내보내어 화소의 스위칭 소자를 턴온/오프시키는 게이트 구동부, 게이트 신호를 생성하여 게이트 구동부에 공급하는 게이트 신호 생성부, 그리고 게이트 신호 생성에 필요한 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부를 포함한다.
특히, 구동 전압 생성부는 구동 전압을 생성하는 DC/DC 컨버터와 생성된 구동 전압을 되먹임받는(feedback) 되먹임부를 포함한다.
한편, 게이트 구동부가 화소의 스위칭 소자와 함께 표시판부에 집적되어 있는 경우가 있다. 게이트 구동부는 반도체 소자인 복수의 트랜지스터로 이루어지며 온도에 따라 그 특성이 변화한다. 액정 표시 장치와 같은 표시 장치는 영하의 온도에서 동작하는 저온 구동이 문제되는 데, 주변 온도가 낮아지면 트랜지스터의 문턱 전압이 증가하고, 이 경우 DC/DC 컨버터에서 생성되는 구동 전압의 크기를 크게 하여 게이트 신호 생성부에서 생성되는 게이트 신호의 절대값을 증가시킴으로써 화소의 스위칭 소자를 제어한다.
이 때, 되먹임부는 직렬로 연결되어 있는 복수의 다이오드를 포함하고, DC/DC 컨버터로부터의 구동 전압을 되먹임받고 이 되먹임 전압을 다이오드를 통하여 DC/DC 컨버터로 내보내어 온도에 따라 구동 전압의 크기를 조절한다. 다이오드 역시 반도체 소자로서 온도에 따라 문턱 전압이 변화하고, 이 변화를 감지하여 구동 전압의 크기를 조절하는 것이다.
하지만, 온도가 변화하면 다이오드의 문턱 전압도 그에 따라 서서히 변화하고, 실질적으로 저온 구동이 필요하지 않은 영상의 온도에서도 문턱 전압이 증가하여 전력 소비를 증가시키는 문제가 있다. 한편, 이러한 문제를 보완하기 위하여 다이오드의 수효를 줄일 수 있지만, 저온 구동에 필요한 구동 전압을 얻지 못할 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소비 전력을 줄이면서 저온 구동에 필요한 구동 전압을 얻을 수 있는 표시 장치의 구동 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 장치는, 소정 주변 온도를 기준으로 상기 기준 온도 이상에서 생성되는 제1 구동 전압을 생성하고, 상기 기준 온도 이하에서 상기 제1 구동 전압보다 큰 제2 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 그리고 상기 구동 전압에 기초하여 복수의 게이트 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부를 포함한다.
이러한 상기 구동 전압 생성부는, 상기 기준 온도 이상에서 제3 전압을 생성하고 상기 기준 온도 이하에서 제4 전압을 생성하는 제1 전압 생성부, 그리고 상기 제3 전압이 입력되는 경우 상기 제1 전압을 생성하고 상기 제4 전압이 입력되는 경우 상기 제2 전압을 생성하는 제2 전압 생성부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 전압 생성부는, 적어도 하나의 저항을 통하여 전압원에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고 상기 제1 구동 전압 또는 상기 제2 구동 전압을 인가받으며 상기 제1 트랜지스터와 동기하여 동작하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 기준 온도는 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 전압원의 전압이 같아지는 온도로 정해질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)일 수 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따라 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치는, 소정 주변 온도를 기준으로 상기 기준 온도 이상에서 생성되는 제1 구동 전압을 생성하고, 상기 기준 온도 이하에서 상기 제1 구동 전압보다 큰 제2 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 상기 구동 전압에 기초하여 복수의 게이트 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부, 그리고 상기 게이트 신호 생성부로부터의 상기 게이트 전압을 인가받아 상기 스위칭 소자에 인가하는 게이트 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 구동 전압 생성부는, 상기 기준 온도 이상에서 제3 전압을 생 성하고 상기 기준 온도 이하에서 제4 전압을 생성하는 제1 전압 생성부, 그리고 상기 제3 전압이 입력되는 경우 상기 제1 전압을 생성하고 상기 제4 전압이 입력되는 경우 상기 제2 전압을 생성하는 제2 전압 생성부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 전압 생성부는, 적어도 하나의 저항을 통하여 전압원에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고 상기 제1 구동 전압 또는 상기 제2 구동 전압을 인가받으며 상기 제1 트랜지스터와 동기하여 동작하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 기준 온도는 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 전압원의 전압이 같아지는 온도로 정해질 수 있다.
상기 제1 및 제2 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)일 수 있다.
또한, 상기 게이트 구동부는 상기 표시 장치에 집적되어 있을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명하며, 액정 표시 장치를 한 예로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해 진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 구동 전압 생성부(700)는 구동 전압(AVDD)을 생성하여 게이트 신호 생성부(750)에 제공하며, 도시하지는 않았지만 계조 전압 생성부(800)에도 제공한다.
계조 전압 생성부(800)는 구동 전압(AVDD)을 인가받아 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)에 집적되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 신호 생성부(750)로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
게이트 구동부(400)를 제외한 구동 회로(500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 회로(500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 회로(500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시 작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 회로에 대하여 도 3 내지 도 5를 참고하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1에 도시한 구동 전압 생성부의 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시한 되먹임부의 회로도의 한 예이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 장치에서 생성되는 구동 전압과 종래 기술에 따른 표시 장치의 구동 장치에서 생성되는 구동 전압을 비교한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압 생성부(700)는 되먹임부(feedback unit)(710)와 이에 연결되어 있는 DC/DC 컨버터(720)를 포함한다. DC/DC 컨버터(720)는 구동 전압(AVDD)을 생성하여 게이트 신호 생성부(750)에 제공 하는 한편, 되먹임부(710)에도 제공한다. 되먹임부(710)는 이 구동 전압(AVDD)을 인가받아 온도에 따른 되먹임 전압(VFB)을 생성하여 DC/DC 컨버터(720)에 출력하고, DC/DC 컨버터(720)는 되먹임 전압(VFB)의 크기에 따른 구동 전압(AVDD)을 생성한다. 이 때, DC/DC 컨버터(720)는 되먹임 전압(VFB)이 이전에 입력된 전압보다 작으면 큰 구동 전압(AVDD)을 내보내고 되먹임 전압(VFB)이 이전에 입력된 전압보다 크면 작은 구동 전압(AVDD)을 내보낸다.
도 4를 보면, 본 발명의 한 실시예에 따른 되먹임부(710)는 복수의 트랜지스터(T1, T2)와 저항(R1-R7)을 포함하며, 트랜지스터(T1)는 pnp형 쌍접합 트랜지스터(BJT)이고, 트랜지스터(T2)는 npn형 쌍접합 트랜지스터이다. 이와는 달리, 트랜지스터(T1, T2)는 그 반대이거나 서로 동일한 타입일 수 있다. 또는, MOS형 트랜지스터일 수 있다.
접점(N1)과 접점(N2) 사이에는 저항(R1)과 트랜지스터(T1) 및 저항(R2)이 병렬로 연결되어 있으며, 접점(N1)과 접점(N4) 사이에는 저항(R4)이 연결되어 있고, 접점(N3)과 접지 사이에는 저항(R5) 및 트랜지스터(T2)가 연결되어 있다. 트랜지스터(T2)의 베이스(base)에는 두 저항(R6, R7)이 병렬로 연결되어 있으며, 저항(R6)의 일단에는 전원 전압(Vc)이 연결되어 있다. 또한, 접점(N2)과 DC/DC 컨버터(720) 사이에는 저항(R3)이 연결되어 있다.
이러한 되먹임부(710)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 각 트랜지스터(T1, T2)는 상온에서 에미터 베이스 사이에 존재하는 문턱 전압을 가지며, 이 문턱 전압을 각각 도면 부호 'Vth1, Vth2'라 한다.
이 때, 도면에 나타낸 트랜지스터(T2)의 베이스 전류(IB)는 다음과 같이 쓸 수 있다.
IB = (Vc - Vth2)/Req1
여기서, Req1은 두 저항(R6, R7)의 등가 저항값이다.
또한, 트랜지스터(T2)가 턴온 상태이면 저항(R5)을 흐르는 전류, 즉 트랜지스터(T2)의 콜렉터 전류(collector current)가 접점(N3)으로부터 출력되는데, 이는 저항(R4)을 흐르는 전류와 트랜지스터(T1)의 베이스 전류의 합으로 볼 수 있다. 즉, 트랜지스터(T1)의 베이스 전류가 흐르므로 트랜지스터(T1) 역시 턴온 상태이다.
이 때, 되먹임 전압(VFB1)은 다음과 같다.
VFB1 = (AVDD)*R3/(Rthev+R3)
여기서, Rthev는 저항(R3)에서 바라본 왼쪽 회로의 테브난(Thevenin) 등가 저항이다. 즉, 알려진 바와 같이, 트랜지스터(T1, T2)를 전압원과 종속 전류원으로 대체하고 저항(R2)에서 바라본 테브난 등가 저항을 먼저 구한 후, 이 저항과 두 저항(R2, R1)을 직렬 및 병렬 등가 회로를 이용하여 구한 저항값이다. 따라서, 이 등가 저항(Rthev)은 저항(R1)보다 작음을 알 수 있다.
한편, 앞서 설명한 것처럼, 두 트랜지스터(T1, T2)의 문턱 전압(Vth1, Vth2)은 온도에 따라 변화하며, 특히 온도가 낮아지면 문턱 전압(Vth1, Vth2)은 증가한 다.
이 때, 예를 들어, 온도가 점점 감소하여 문턱 전압(Vth2)이 전원 전압(Vc)과 같아지면, 수학식 1에 나타낸 바와 같이 트랜지스터(T2)의 베이스 전류(IB)는 0이 되어 트랜지스터(T2)는 턴오프된다. 따라서, 저항(R5)을 흐르는 전류, 즉 트랜지스터(T2)의 콜렉터 전류(collector current)도 0이 된다.
이에 따라, 트랜지스터(T1)도 또한 턴오프된다. 여기서, 트랜지스터(T1)의 베이스 전류가 저항(R4)을 통하여 흐른다고 가정하면, 즉 턴온되어 있다고 가정하면, 접점(N1)의 전압은 구동 전압(AVDD)이고, 저항(R4) 양단의 전압은 트랜지스터(T1)의 베이스 전류와 저항(R4)의 곱이 되며, 접점(N3)의 전압은 저항(R4)의 양단의 전압만큼 구동 전압(AVDD)보다 높다. 그런데, 두 접점(N1, N3) 사이의 전위차, 즉 저항(R4) 양단의 전압은 결국 트랜지스터(T1)의 에미터와 콜렉터 사이의 전압차에 해당하며, 이 전압은 에미터쪽이 더 높아 모순이 생기게 된다. 그러므로, 트랜지스터(T2)가 턴오프되면 트랜지스터(T1) 또한 턴오프된다.
이로 인해, 구동 전압(AVDD)에 의한 전류는 접점(N1)과 저항(R1), 그리고 접점(N2)으로 흐른다. 따라서, 되먹임 전압(VFB2)은 다음과 같다.
VFB2 = AVDD*R3/(R1+R3)
이 때, 수학식 2와 수학식 3을 비교하면, 저항(R1)이 저항(Rthev)에 비하여 커므로, 되먹임 전압(VFB2)이 더 작음을 알 수 있다. 따라서, 구동 전압(AVDD)의 크기는 되먹임 전압(VFB)의 크기가 작을수록 커지므로, DC/DC 컨버터(750)는 더 큰 구동 전압(AVDD)을 생성한다.
이 때, 트랜지스터(T2)의 베이스 전류(IB)가 0이 되는 온도, 즉 트랜지스터(T2)의 문턱 전압(Vth2)이 전원 전압(Vc)이 같아지는 온도는 임의로 정할 수 있다. 즉, 전원 전압(Vc)의 크기를 조절하면 원하는 온도, 특히 저온에서 두 트랜지스터(T1, T2)를 턴오프시켜 생성되는 구동 전압(AVDD)의 크기를 조절할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 이 온도는 영하 10도 내지 30도의 범위 내에 있을 수 있으며, 이러한 온도를 기준으로 구동 전압(AVDD)을 생성할 수 있다.
도 5를 참조하면, (a)는 종래 기술에서 온도에 따른 구동 전압(AVDD)의 크기를 나타낸 그래프이고, (b)는 본 발명의 한 실시예에서 온도에 따른 구동 전압(AVDD)의 크기를 나타낸 그래프이다.
종래 기술에 따른 그래프(a)는 온도에 따라 점차 구동 전압(AVDD)이 증가하는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 그래프(b)는 어느 특정 온도에서 구동 전압(AVDD)이 상승하는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래의 구동 방식에서는 온도가 낮아지면서 점차 구동 전압(AVDD)이 상승하여 저온 구동이 필요하지 않은 온도에서도 소비 전력이 증가하는 문제가 생긴다. 이와는 달리, 본 발명에 따른 구동 방식에서는 특정 온도에 다다르기 전까지는 일정한 구동 전압(AVDD)을 유지하다가 저온 구동을 필요로 하는 온도 이하에서만 구동 전압(AVDD)이 상승하므로 소비 전력을 줄일 수 있다.
이러한 방식으로, 전원 전압(Vc)의 크기를 조절하여 특정 온도 이하에서만 구동 전압(AVDD)의 크기를 크게 하여 소비 전력의 증가를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 장치로서,
    주변 온도가 기준 온도보다 클 때 제1 구동 전압을 생성하고, 상기 주변 온도가 상기 기준 온도 이하일 때 상기 제1 구동 전압보다 큰 제2 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 그리고
    상기 구동 전압에 기초하여 복수의 게이트 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부
    를 포함하고,
    상기 구동 전압 생성부는
    상기 주변 온도가 상기 기준 온도보다 클 때 제3 전압을 생성하고 상기 주변 온도가 상기 기준 온도 이하일 때 제4 전압을 생성하는 제1 전압 생성부, 그리고
    상기 제3 전압이 입력되는 경우 상기 제1 구동 전압을 생성하고 상기 제4 전압이 입력되는 경우 상기 제2 구동 전압을 생성하는 제2 전압 생성부
    를 포함하는
    표시 장치의 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 전압 생성부는
    적어도 하나의 저항을 통하여 전압원에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 구동 전압 또는 상기 제2 구동 전압을 인가받으며 상기 제1 트랜지스터와 동기하여 동작하는 제2 트랜지스터
    를 포함하는
    표시 장치의 구동 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 기준 온도는 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 전압원의 전압이 같아지는 온도로 정해지는 표시 장치의 구동 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)인 표시 장치의 구동 장치.
  6. 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치로서,
    주변 온도가 기준 온도보다 클 때 제1 구동 전압을 생성하고, 상기 주변 온도가 상기 기준 온도 이하일 때 상기 제1 구동 전압보다 큰 제2 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부,
    상기 구동 전압에 기초하여 복수의 게이트 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부, 그리고
    상기 게이트 신호 생성부로부터의 상기 게이트 전압을 인가받아 상기 스위칭 소자에 인가하는 게이트 구동부
    를 포함하고,
    상기 구동 전압 생성부는
    상기 주변 온도가 상기 기준 온도보다 클 때 제3 전압을 생성하고 상기 주변 온도가 상기 기준 온도 이하일 때 제4 전압을 생성하는 제1 전압 생성부, 그리고
    상기 제3 전압이 입력되는 경우 상기 제1 구동 전압을 생성하고 상기 제4 전압이 입력되는 경우 상기 제2 구동 전압을 생성하는 제2 전압 생성부
    를 포함하는
    표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에서,
    상기 제1 전압 생성부는
    적어도 하나의 저항을 통하여 전압원에 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 그리고
    상기 제1 구동 전압 또는 상기 제2 구동 전압을 인가받으며 상기 제1 트랜지스터와 동기하여 동작하는 제2 트랜지스터
    를 포함하는
    표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 기준 온도는 상기 제1 트랜지스터의 문턱 전압과 상기 전압원의 전압이 같아지는 온도로 정해지는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 및 제2 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)인 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 게이트 구동부는 상기 표시 장치에 집적되어 있는 표시 장치.
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