KR101710154B1 - Power circuit for liquid crystal display device and liquid crystal display device including the same - Google Patents
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Abstract
본발명은, 액정패널에 형성되고, 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선에 게이트전압을 출력하는 게이트구동부와; 입력전압을 강압하여 게이트로우전압을 상기 게이트구동부에 출력하는 차지펌프부를 포함하는 전원회로를 포함하며, 상기 차지펌프부는, 상기 입력전압이 입력되는 입력단과 접지단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 트랜지스터와; 상기 차지펌프부의 출력단과 전원전압이 입력되는 입력단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 다이오드와; 상기 제 1 및 2 트랜지스터 사이의 접점과, 상기 제 1 및 2 다이오드 사이의 접점 사이에 연결된 커패시터를 포함하고, 상기 전원전압은 접지전압보다 높은 값을 갖는 액정표시장치를 제공한다.The present invention provides a liquid crystal display device comprising: a gate wiring and a data wiring which are formed in a liquid crystal panel and cross each other to define a pixel; A gate driver for outputting a gate voltage to the gate wiring; And a charge pump section for reducing the input voltage and outputting a gate low voltage to the gate driving section, wherein the charge pump section includes first and second transistors connected in series between an input terminal to which the input voltage is input and a ground terminal, A transistor; First and second diodes connected in series between an output terminal of the charge pump section and an input terminal to which a power supply voltage is input; And a capacitor connected between a contact between the first and second transistors and a contact between the first and second diodes, wherein the power supply voltage has a value higher than a ground voltage.
Description
본발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액정표시장치용 전원회로 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a power supply circuit for a liquid crystal display device and a liquid crystal display device including the same.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기전계발광표시장치 (OELD : organic electroluminescent display device)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] With the development of an information society, demands for a display device for displaying images have been increasing in various forms. Recently, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP) Various flat display devices such as an organic electroluminescent display device (OELD) have been utilized.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어, 최근에 널리 사용되고 있다. Of these flat panel display devices, liquid crystal display devices have recently been widely used because they have advantages of miniaturization, light weight, thinness, and low power driving.
액정표시장치로서는, 매트릭스형태로 배치된 화소 각각에 스위칭트랜지스터 가 형성된 액티브매트릭스 타입(active matrix type)의 액정표시장치가 현재 보편적으로 사용되고 있다.As a liquid crystal display device, an active matrix type liquid crystal display device in which switching transistors are formed in each of pixels arranged in a matrix form is widely used.
이와 같은 액티브매트릭스 타입의 액정표시장치에서는, 게이트배선이 스캔되면, 스캔펄스가 인가되어 스위칭트랜지스터가 턴온된다. 이에 동기하여, 데이터전압이 데이터배선을 통해 전달되어 해당 화소에 인가된다. 이에 따라, 해당 화소의 화소전극에 데이터전압이 인가되어, 이에 대응되는 빛이 발광된다.In such an active matrix type liquid crystal display device, when the gate wiring is scanned, a scan pulse is applied to turn on the switching transistor. In synchronism with this, the data voltage is transmitted through the data line and applied to the corresponding pixel. Accordingly, the data voltage is applied to the pixel electrode of the pixel, and the corresponding light is emitted.
이와 같은 구동을 위해, 액정표시장치는, 전원회로로부터 필요한 전원을 인가받게 된다. 예를 들면, 전원회로는, 전원전압(VDD, VCC)와, 게이트로우전압(VGL)과 게이트하이전압(VGH) 등을 생성하여, 액정표시장치의 구동회로부에 공급하게 된다. For such driving, the liquid crystal display device receives the necessary power from the power supply circuit. For example, the power supply circuit generates the power supply voltages (VDD and VCC), the gate low voltage (VGL) and the gate high voltage (VGH) and supplies them to the driving circuit portion of the liquid crystal display device.
여기서, 게이트로우전압(VGL)은, 전원회로의 차지펌프(charge pump)회로를 통해 생성된다. 이와 같이 게이트로우전압(VGL)을 생성하는데 사용되는 차지펌프회로는, 네거티브(negative) 차지펌프회로라고 불리운다.Here, the gate-low voltage VGL is generated through a charge pump circuit of the power supply circuit. The charge pump circuit used to generate the gate-low voltage VGL in this way is called a negative charge pump circuit.
네거티브 차지펌프회로는, 입력된 입력전압(VIN)에 대해, 트랜지스터의 스위칭 동작을 통해 커패시터에 차징되는 전압을 조절하여, 게이트로우전압(VGL)을 생성하게 된다. 여기서, 커패시터에 차징되는 전압을 조절함에 있어, 트랜지스터는 완전히 턴오프되지 않고 채널을 통해 전류(Ids)가 흐르도록 채널의 저항(Rds)을 조절하는 동작이 수행된다. 이에 따라, 트랜지스터의 소스-드레인 사이의 전압차 즉 채널전압(Vds)이 발생하게 된다. 이처럼, 트랜지스터의 채널전류(Ids)를 조절하여 채널전압(Vds)을 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 커패시터에는 입력전압(VIN)에서 채널전압(Vds)을 뺀 만큼의 전압이 차징된다. The negative charge pump circuit regulates the voltage charged to the capacitor through the switching operation of the transistor to generate the gate-low voltage (VGL) with respect to the input voltage VIN input thereto. Here, in adjusting the voltage charged in the capacitor, the operation of adjusting the resistance Rds of the channel such that the transistor Ids flows through the channel without being completely turned off is performed. Thus, the voltage difference between the source and the drain of the transistor, that is, the channel voltage Vds, is generated. Thus, the channel voltage Vds can be adjusted by adjusting the channel current Ids of the transistor, so that a voltage equal to the input voltage VIN minus the channel voltage Vds is charged to the capacitor.
위와 같이 커패시터에 차징되는 전압을 조절하기 위해 트랜지스터에는 채널전압이 발생되어야 하는데, 이와 같이 발생된 채널전압만큼 전력손실이 유발된다. 즉, 채널전류(Ids)*채널전압(Vds) 만큼의 전력손실이 발생하며, 이는 열로서 소모된다. In order to control the voltage charged in the capacitor as described above, a channel voltage must be generated in the transistor, which causes power loss as much as the generated channel voltage. That is, a power loss occurs as much as the channel current Ids * the channel voltage Vds, which is consumed as heat.
본발명은, 소비전력을 개선할 수 있는 액정표시장치용 전원회로 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 데 과제가 있다.Disclosure of the Invention Problems to be Solved by the Invention The present invention has a problem in providing a power supply circuit for a liquid crystal display device capable of improving power consumption and a liquid crystal display device including the same.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본발명은, 액정패널에 형성되고, 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선에 게이트전압을 출력하는 게이트구동부와; 입력전압을 강압하여 게이트로우전압을 상기 게이트구동부에 출력하는 차지펌프부를 포함하는 전원회로를 포함하며, 상기 차지펌프부는, 상기 입력전압이 입력되는 입력단과 접지단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 트랜지스터와; 상기 차지펌프부의 출력단과 전원전압이 입력되는 입력단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 다이오드와; 상기 제 1 및 2 트랜지스터 사이의 접점과, 상기 제 1 및 2 다이오드 사이의 접점 사이에 연결된 커패시터를 포함 하고, 상기 전원전압은 접지전압보다 높은 값을 갖는 액정표시장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a gate line and a data line which are formed in a liquid crystal panel and cross each other to define a pixel; A gate driver for outputting a gate voltage to the gate wiring; And a charge pump section for reducing the input voltage and outputting a gate low voltage to the gate driving section, wherein the charge pump section includes first and second transistors connected in series between an input terminal to which the input voltage is input and a ground terminal, A transistor; First and second diodes connected in series between an output terminal of the charge pump section and an input terminal to which a power supply voltage is input; And a capacitor connected between a contact between the first and second transistors and a contact between the first and second diodes, wherein the power supply voltage has a value higher than a ground voltage.
여기서, 상기 전원회로는, 상기 입력전압을 승압하는 부스트컨버터부와; 상기 입력전압을 강압하는 벅컨버터부를 더욱 포함하고, 상기 전원전압은, 상기 벅컨버터부의 출력전압일 수 있다.Here, the power supply circuit includes: a boost converter unit for boosting the input voltage; And a buck converter unit for reducing the input voltage, wherein the power supply voltage may be an output voltage of the buck converter unit.
상기 전원회로는, 상기 입력전압을 승압하여 게이트하이전압을 출력하는 다른 차지펌프부를 더욱 포함할 수 있다.The power supply circuit may further include another charge pump unit for boosting the input voltage to output a gate high voltage.
상기 차지펌프부는, 상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 제어부를 더욱 포함하고, 상기 제 1 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제 2 트랜지스터의 채널은 부분적으로 열리고, 상기 제 2 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제 1 트랜지스터는 턴오프될 수 있다.The charge pump unit may further include a control unit for controlling the switching of the first and second transistors. When the first transistor is turned on, the channel of the second transistor is partially opened, and when the second transistor is turned on, The first transistor may be turned off.
다른 측면에서, 본발명은, 입력전압을 강압하여 게이트로우전압을 출력하는 차지펌프부를 포함하며, 상기 차지펌프부는, 입력전압이 입력되는 입력단과 접지단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 트랜지스터와; 상기 차지펌프부의 출력단과 전원전압이 입력되는 입력단 사이에서 서로 직렬연결된 제 1 및 2 다이오드와; 상기 제 1 및 2 트랜지스터 사이의 접점과, 상기 제 1 및 2 다이오드 사이의 접점 사이에 연결된 커패시터를 포함하고, 상기 전원전압은 접지전압보다 높은 값을 갖는 액정표시장치용 전원회로를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a charge pump circuit comprising: a charge pump unit that steps down an input voltage to output a gate low voltage, the charge pump unit including first and second transistors connected in series between an input terminal to which an input voltage is input and a ground terminal ; First and second diodes connected in series between an output terminal of the charge pump section and an input terminal to which a power supply voltage is input; And a capacitor connected between a contact between the first and second transistors and a contact between the first and second diodes. The power supply voltage has a value higher than a ground voltage.
여기서, 상기 입력전압을 승압하는 부스트컨버터부와; 상기 입력전압을 강압하는 벅컨버터부를 더욱 포함하고, 상기 전원전압은, 상기 벅컨버터부의 출력전압일 수 있다.A boost converter for boosting the input voltage; And a buck converter unit for reducing the input voltage, wherein the power supply voltage may be an output voltage of the buck converter unit.
상기 입력전압을 승압하여 게이트하이전압을 출력하는 다른 차지펌프부를 더욱 포함할 수 있다.And another charge pump unit for boosting the input voltage to output a gate high voltage.
상기 차지펌프부는, 상기 제 1 및 2 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 제어부를 더욱 포함하고, 상기 제 1 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제 2 트랜지스터의 채널은 부분적으로 열리고, 상기 제 2 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제 1 트랜지스터는 턴오프될 수 있다.The charge pump unit may further include a control unit for controlling the switching of the first and second transistors. When the first transistor is turned on, the channel of the second transistor is partially opened, and when the second transistor is turned on, The first transistor may be turned off.
본발명에서는, 게이트로우전압을 생성함에 있어, 접지전압보다 높은 전압값을 갖는 전원전압(VCC)을 사용함으로써, 커패시터에 충전되는 전압의 양을 줄이게 된다. 이에 따라, 제 2 트랜지스터의 채널전압을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 채널전압 발생에 따른 전력손실과 발열을 줄일 수 있게 된다.In the present invention, by using the power supply voltage (VCC) having a voltage value higher than the ground voltage in generating the gate low voltage, the amount of the voltage charged in the capacitor is reduced. Thus, the channel voltage of the second transistor can be reduced. Therefore, power loss and heat generation due to the generation of the channel voltage can be reduced.
이하, 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본발명의 실시예에 따른 화소 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본발명의 실시예에 따른 전원회로를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본발명의 실시예에 따른 전원회로의 제 2 차지펌프부를 개략적으로 도시한 도면 이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view illustrating a pixel structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a view schematically showing a second charge pump section of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention. FIG.
도시한 바와 같이, 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(200)과, 구동회로와, 전원회로(400)와, 백라이트(500)를 포함한다.A liquid
액정패널(200)은, 서로 마주하는 두개의 기판, 예를 들면 어레이기판과 대향기판과 이들 두 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다. The
액정패널(200)의 어레이기판에는, 제 1 방향을 따라 연장된 다수의 게이트배선(GL)과, 제 2 방향을 따라 연장된 다수의 데이터배선(DL)이 교차하여, 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 다수의 화소(P)가 정의된다. A plurality of gate lines GL extending in the first direction and a plurality of data lines DL extending in the second direction intersect with each other on the array substrate of the
도 2를 참조하면, 각 화소(P)에는, 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된 스위칭트랜지스터(TS)가 형성되어 있다. 스위칭트랜지스터(TS)는 화소전극과 연결되어 있다. 한편, 화소전극에 대응하여 공통전극이 형성되며, 이들 화소전극과 공통전극 사이에 전계가 형성되어 액정을 구동하게 된다. 화소전극과 공통전극 그리고 이들 전극 사이에 위치하는 액정은 액정커패시터(Clc)를 구성하게 된다. 한편, 각 화소(P)에는, 스토리지커패시터(Cst)가 더욱 구성되며, 이는 화소전극에 인가된 데이터전압을 다음 프레임까지 저장하는 역할을 하게 된다.Referring to FIG. 2, each pixel P is formed with a switching transistor TS connected to a gate line and a data line GL and DL. The switching transistor TS is connected to the pixel electrode. On the other hand, a common electrode is formed corresponding to the pixel electrode, and an electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode to drive the liquid crystal. The pixel electrode, the common electrode, and the liquid crystal located between these electrodes constitute a liquid crystal capacitor Clc. Each pixel P further includes a storage capacitor Cst, which serves to store the data voltage applied to the pixel electrode until the next frame.
구동회로는, 타이밍제어부(310)와, 게이트구동부(320)와, 데이터구동부(330)와, 감마기준전압발생부(340)를 포함한다.The driving circuit includes a
타이밍제어부(310)는 TV시스템이나 비디오카드와 같은 외부시스템으로부터 제어신호와, 영상데이터(Data)를 입력받게 된다. The
타이밍제어부(310)는 입력된 제어신호를 사용하여, 게이트구동부(320)를 제 어하기 위한 게이트제어신호(GCS)와 데이터구동부(330)를 제어하기 위한 데이터제어신호(DCS)를 생성한다.The
감마기준전압발생부(340)는, 고전위전압과 저전위전압을 분압하여 다수의 감마기준전압(Vgamma)을 생성하고, 이를 데이터구동부(330)에 공급한다.The gamma
게이트구동부(320)는, 타이밍제어부(310)로부터 공급되는 게이트제어신호(GCS)에 응답하여, 다수의 게이트배선(GL)에 스캔펄스를 순차적으로 인가할 수 있다. 예를 들면, 매 프레임 동안 다수의 게이트배선(GL)을 순차적으로 선택하고, 선택된 게이트배선(GL)에 대해 스캔펄스를 출력하게 된다. 이에 따라, 스캔펄스의 게이트하이전압(VGH)에 의해, 해당 행라인에 위치하는 스위칭트랜지스터(TS)는 턴온된다. 한편, 다음 프레임의 스캔시까지는 게이트배선(GL)에 게이트로우전압(VGL)이 공급되어, 스위칭트랜지스터(TS)는 턴오프 상태를 유지하게 된다.The
데이터구동부(330)는, 타이밍제어부(310)로부터 공급되는 데이터제어신호(DCS)에 응답하여, 데이터전압을 다수의 데이터배선(DL)에 공급하게 된다. 예를 들면, 입력된 감마기준전압들(Vgamma)에 대해, 분압회로를 통해 분압하여, 계조전압들을 생성하게 된다. 이와 같은 계조전압들은, 영상데이터(Data)가 가질 수 있는 계조들 각각에 대응된다. 예를 들면, 영상데이터(Data)가 n-bit인 경우에 2n개의 계조들(즉, 제 0 내지 2n-1 번째 계조들)이 표현될 수 있고, 이에 따라 2n개의 계조전압들이 생성될 것이다. The
따라서, 데이터구동부(330)는, 입력된 영상데이터(Data)의 계조에 대응되는 계조전압을 데이터전압으로 하여 해당 데이터배선(DL)에 출력하게 된다. 이와 같은 데이터전압은, 게이트배선(GL)의 스캔에 동기하여 출력되고, 스캔된 행라인에 위치한 해당 화소(P)에 입력된다. Accordingly, the
백라이트(500)는, 빛을 액정패널(200)에 공급하는 역할을 하게 된다. 백라이트(500)로서, 냉음극관형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL), 발광다이오드(light emitting diode: LED) 등이 사용될 수 있다. The
전원회로(400)는 전원소자로서, 액정표시장치(100)의 구성요소들을 구동하기 위한 구동전압들, 예를 들면 전원전압들(VDD, VCC)과, 게이트하이전압과(VGH), 게이트로우전압(VGL)을 생성하게 된다. 여기서, 전원전압들인 VDD, VCC는, 설명의 편의를 위해, 제 1 및 2 전원전압(VDD, VCC)이라고 칭한다. The
예를 들면, 제 1 및 2 전원전압(VDD, VCC)은, 데이터구동부(330)에 공급되어, 데이터구동부(330)를 구동하기 위한 구동전압으로서 사용될 수 있다. 여기서, 제 1 전원전압(VDD)은 제 2 전원전압(VCC)보다 높은 전압값을 가질 수 있다. 그리고, 제 2 전원전압(VCC)는 접지전압에 비해 높은 전압값을 가질 수 있다.For example, the first and second power supply voltages VDD and VCC may be supplied to the
한편, 제 1 및 2 전원전압(VDD, VCC)은, 감마기준전압발생부(340)에 입력되는 고전위전압과 저전위전압으로서 사용될 수 있다.The first and second power supply voltages VDD and VCC may be used as high and low potential voltages input to the gamma
그리고, 게이트하이전압 및 게이트로우전압(VGH, VGL)은, 게이트구동부(320)에 공급되며, 게이트구동부(320)는 이들 전압들(VGH, VGL)을 사용하여 게이트배선(GL)에 게이트전압을 출력하게 된다. 여기서, 게이트하이전압(VGH)은 스 위칭트랜지스터(TS)를 턴온하는 턴온전압에 해당된다. 그리고, 게이트로우전압(VGL)은 스위칭트랜지스터(TS)를 턴오프하는 턴오프전압에 해당된다. The gate high voltage and the gate low voltages VGH and VGL are supplied to the
전술한 바와 같이, 구동전압들(VDD, VCC, VGH, VGL)을 생성하는 전원회로(400)에 대해, 도 3 및 4를 더욱 참조하여, 보다 상세하게 설명한다. As described above, the
도 3을 참조하면, 전원회로(400)는, 부스트(boost)컨버터부(410)와, 벅(buck)컨버터부(420)와, 차지펌프부들(430, 440)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the
부스트컨버터부(410)는, 입력전압(VIN)을 부스트하여 즉 승압하여 제 1 전원전압(VDD)을 생성하게 된다. The
한편, 벅컨버터부(420)는, 입력전압(VIN)을 벅하여 즉 강압하여 제 2 전원전압(VCC)을 생성하게 된다. 예를 들면, 입력전압(VIN)으로서 대략 12V의 전압이 인가된다고 가정하면, 제 2 전원전압(VCC)으로서 대략 3.3V의 전압이 생성된다. Meanwhile, the
위와 같은 부스트동작 및 벅동작은, 도시하지는 않았지만, 부스트컨버터부(410)와 벅컨버터부(420) 각각에서, 트랜지스터의 스위칭 동작과 인덕터(inductor)의 전류 차징/디스차징 동작을 통해 수행된다. 예를 들면, 부스트동작은, 입력단과 출력단 사이에 연결된 트랜지스터의 스위칭 동작과, 이와 같은 스위칭 동작에 따른 부스트컨버터부(410)의 입력단 측에 연결된 인덕터의 전류 차징/디스차징 동작을 통해 수행될 수 있다. 한편, 벅동작은, 입력단과 출력단 사이에 연결된 트랜지스터의 스위칭 동작과, 이와 같은 스위칭 동작에 따른 벅컨버터부(420)의 출력단 측에 연결된 인덕터의 전류 차징/디스차징 동작을 통해 수행될 수 있다. 여기서, 부스트컨버터부(410)와 벅컨버터부(420)의 스위칭 동작은, PWM(pulse width modulation) 방식 즉 펄스폭 변조 방식을 통해 제어될 수 있다.The boost operation and the buck operation as described above are performed through the switching operation of the transistor and the current charging / discharging operation of the inductor in the
전술한 바와 같은 방법으로, 부스트컨버터부(410)와 벅컨버터부(420)를 통해, 제 1 및 2 전원전압(VDD, VCC)이 생성될 수 있다. 이와 같이 생성된 제 1 및 2 전원전압(VDD, VCC)은 데이터구동부(330)를 구동하는 데 사용될 수 있다. The first and second power supply voltages VDD and VCC can be generated through the
한편, 제 2 전원전압(VCC)은, 게이트로우전압(VGL)을 생성함에 있어 사용될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.On the other hand, the second power supply voltage VCC can be used to generate the gate-low voltage VGL, which will be described later.
전원회로(400)의 차지펌프부들(430, 440), 예를 들면, 제 1 및 2 차지펌프부(430, 440) 각각은 게이트하이전압(VGH)과 게이트로우전압(VGL)을 생성하는 데 사용될 수 있다. Each of the
제 1 차치펌프부(430)는, 입력전압(VIN)을 승압하여 게이트하이전압(VGH)을 생성하게 된다. 이처럼, 제 1 차지펌프부(430)는 입력전압(VIN)을 승압하는데 사용되는 차지펌프회로로서, 파지티브(positive) 차지펌프회로에 해당된다. 이와 같은 제 1 차지펌프부(430)의 차지펌핑 동작은, 도시하지는 않았지만, 제 1 차지펌프부(430)에서, 트랜지스터의 스위칭 동작과 커패시터(capacitor)의 전하 차징/디스차징 동작을 통해 수행된다. The first-order
한편, 제 2 차지펌프부(440)는, 입력전압(VIN)을 강압하여 게이트로우전압(VGL)을 생성하게 된다. 이처럼, 제 2 차지펌프부(440)는 입력전압(VIN)을 강압하는데 사용되는 차지펌프회로로서, 네거티브(negative) 차지펌프회로에 해당된다. 더욱이, 본발명의 실시예에서는 제 2 차지펌프부(440)를 통해 게이트로우전압(VGL)을 생성함에 있어, 제 2 전원전압(VCC)을 사용하게 되는데, 이에 대해 도 4를 더욱 참조하여, 보다 상세하게 설명한다. On the other hand, the second
도 4를 참조하면, 제 2 차지펌프부(440)는, 제어부(441)와, 스위치부(442)와, 커패시터(C)와, 다이오드들(D1, D2)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the second
스위치부(442)는, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)를 포함할 수 있다. 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)는 서로 직렬연결되어 있다. 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인전극은, 입력단에 연결되어 입력전압(VIN)을 입력받게 된다. 그리고, 제 2 트랜지스터(T2)의 소스전극은 접지될 수 있다. 이처럼, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)는, 입력전압(VIN)의 입력단과 접지단 사이에서 서로 직렬 연결된 구성을 갖게 된다.The
제어부(441)는, 스위치부(442)의 스위칭 동작을 제어하게 된다. 즉, 제어부(441)는 제 1 및 2 스위칭신호(S1, S2)를 출력하며, 이들 스위칭신호들(S1, S2) 각각은 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2) 각각의 게이트전극에 입력되어, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)의 스위칭 동작이 제어될 수 있게 된다.The
여기서, 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온되는 경우에, 제 2 트랜지스터(T2)는 턴오프되지 않게 된다. 예를 들면, 제 2 트랜지스터(T2)의 채널은, 완전히 닫혀있지 않고 또한 완전히 열려있지 않은 상태 즉 부분적으로 열려진 상태를 갖게 된다. 이 에 따라, 제 2 트랜지스터(T2)의 채널은, 일정 정도의 채널저항(Rds)을 갖게 된다. 이와 같이, 제어부(441)는, 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온 상태인 경우에, 제 2 트랜지스터(T2)가 일정 정도의 채널저항(Rds)을 갖도록, 제 2 트랜지스터(T2)를 제어하게 된다. 더욱이, 제 2 스위칭신호(S2)를 조절함으로써, 채널저항(Rds)의 값이 조절될 수 있게 된다. 이와 같은 채널저항(Rds)의 조절에 따라, 커패시터(C)에 차징되는 전압이 조절될 수 있게 된다.Here, when the first transistor T1 is turned on, the second transistor T2 is not turned off. For example, the channel of the second transistor T2 is in a state in which it is not completely closed and completely open, i.e., partially opened. Accordingly, the channel of the second transistor T2 has a channel resistance Rds of a certain degree. The
한편, 제 1 트랜지스터(T1)가 턴오프되는 경우에, 제 2 트랜지스터(T2)는 턴온된다. On the other hand, when the first transistor T1 is turned off, the second transistor T2 is turned on.
커패시터(C)는, 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2)의 접점 즉 제 1 노드(N1)에 연결된다. 예를 들면, 커패시터(C)의 제 1 전극은 제 1 노드(N1)에 연결된다. 이와 같은 커패시터(C)는, 플라잉(flying) 커패시터라고 불리워진다.The capacitor C is connected to the contacts of the first and second transistors T1 and T2, that is, the first node N1. For example, the first electrode of the capacitor C is connected to the first node N1. Such a capacitor C is called a flying capacitor.
다이오드들(D1, D2)로서, 예를 들면 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)가 사용될 수 있다. 제 1 다이오드(D1)의 제 1 전극은, 제 2 차지펌프부(440)의 출력단에 연결되며, 제 2 전극은 커패시터(C)의 제 2 전극에 연결된다. 여기서, 제 1 다이오드(D1)의 순방향은, 제 1 전극에서 제 2 전극 방향에 해당된다.As the diodes D1 and D2, for example, first and second diodes D1 and D2 may be used. The first electrode of the first diode D1 is connected to the output terminal of the second
제 2 다이오드(D2)의 제 1 전극은, 커패시터(C)의 제 2 전극에 연결된다. 그리고, 제 2 다이오드(D2)의 제 2 전극에는, 제 2 전원전압(VCC)이 인가된다. 예를 들면, 제 2 다이오드(D2)의 제 2 전극은, 벅컨버터부(420)의 출력단에 연결됨으로써, 제 2 전원전압(VCC)를 인가받게 된다. 여기서, 제 2 다이오드(D2)의 순방향은, 제 1 전극에서 제 2 전극 방향에 해당된다.The first electrode of the second diode D2 is connected to the second electrode of the capacitor C. [ The second power source voltage VCC is applied to the second electrode of the second diode D2. For example, the second electrode of the second diode D2 is connected to the output terminal of the
이처럼, 제 1 및 2 다이오드(D1, D2)는, 출력단과 제 2 전원전압의 입력단 사이에서 서로 직렬 연결된 구성을 갖게 된다.As described above, the first and second diodes D1 and D2 are connected in series between the output terminal and the input terminal of the second power supply voltage.
전술한 바와 같이, 커패시터(C)의 제 1 전극은 제 1 및 2 트랜지스터(T1, T2) 사이의 제 1 노드(N1)에 연결되며, 커패시터(C)의 제 2 전극은 제 1 및 2 다이오드(D1, D2) 사이의 접점 즉 제 2 노드(N2)에 연결된다. 이에 따라, 커패시터(C)에 전압을 충전하고, 충전된 전압을 통해 게이트로우전압(VGL)이 생성되는데, 이에 대해 상세히 설명한다.The first electrode of the capacitor C is connected to the first node N1 between the first and second transistors T1 and T2 and the second electrode of the capacitor C is connected to the first and second transistors T1 and T2, I.e., the second node N2, between the first and second nodes D1 and D2. Thereby, the capacitor C is charged with a voltage, and the gate-low voltage VGL is generated through the charged voltage, which will be described in detail.
먼저, 제어부(441)는, 제 1 트랜지스터(T1)를 턴온시키며, 제 2 트랜지스터(T2)에 대해서는 채널이 부분적으로 열리도록 제어하게 된다. First, the
이에 따라, 제 2 트랜지스터(T2)의 소스-드레인 전극 사이에는 채널저항(Rds)이 존재하게 된다. 이로 인해, 제 2 트랜지스터(T2)의 소스-드레인 전극 사이에는, 채널전류(Ids)가 흐르게 되며, 결과적으로 채널전압(Vds)이 발생되게 된다. Accordingly, a channel resistance Rds exists between the source and drain electrodes of the second transistor T2. As a result, the channel current Ids flows between the source and drain electrodes of the second transistor T2, resulting in the generation of the channel voltage Vds.
이와 같은 경우에, 제 1 노드(N1)는, 입력전압(VIN)에서 채널전압(Vds)를 뺀 만큼의 전압을 갖게 된다. 따라서, 커패시터(C)의 제 1 전극에는, 입력전압(VIN)에서 채널전압(Vds)을 뺀 전압, 즉 (VIN - Vds) 만큼의 전압이 인가된다. In such a case, the first node N1 has a voltage that is equal to the input voltage VIN minus the channel voltage Vds. Therefore, a voltage obtained by subtracting the channel voltage (Vds) from the input voltage (VIN), that is, a voltage of (VIN - Vds) is applied to the first electrode of the capacitor (C).
한편, 제 2 노드(N2)는, 제 2 전원전압(VCC)에 해당되는 전압을 갖게 된다. 따라서, 커패시터(C)의 제 2 전극에는, 제 2 전원전압(VCC)이 인가된다. Meanwhile, the second node N2 has a voltage corresponding to the second power supply voltage VCC. Therefore, the second power source voltage VCC is applied to the second electrode of the capacitor C. [
이에 따라, 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온되고 제 2 트랜지스터(T2)의 채널이 부분적으로 열려진 경우에, 커패시터(C)에는 (VIN - Vds - VCC) 만큼의 전압이 충 전되게 된다. Accordingly, when the first transistor T1 is turned on and the channel of the second transistor T2 is partially opened, a voltage of (VIN - Vds - VCC) is charged in the capacitor C.
다음으로, 제어부(441)는, 제 1 트랜지스터(T1)를 턴오프시키고, 제 2 트랜지스터(T2)를 턴온시킨다. 이와 같은 경우에, 커패시터(C)의 제 1 전극은, 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 접지된다. 이때, 커패시터(C)의 제 1 및 2 전극 사이에는, 앞서 충전된 전압, (VIN - Vds - VCC) 만큼의 전압차가 유지되므로, 커패시터(C)의 제 2 전극은, -(VIN - Vds - VCC) = (-VIN + Vds + VCC) 만큼의 전압을 갖게 된다. Next, the
이에 따라, 제 2 차지펌프부(440)의 출력단의 전압 즉 게이트로우전압(VGL)은, VGL = Vd + (-VIN + Vds + VCC)의 출력값을 갖게 된다. 여기서, Vd는 출력단 측에 위치하는 다이오드 즉 제 1 다이오드(D1)에서 발생하는 순방향 전압 강하량에 해당된다. 따라서, Vds를 조절하여 커패시터(C)에 충전되는 전압을 조절할 수 있으며, 이에 따라 출력되는 게이트로우전압(VGL) 값을 조절할 수 있게 된다.Accordingly, the voltage at the output terminal of the second
전술한 바와 같은 차지펌핑 동작을 통해, 입력전압(VIN)으로부터 게이트로우전압(VGL)을 생성할 수 있게 된다. Through the charge pumping operation as described above, it becomes possible to generate the gate-low voltage VGL from the input voltage VIN.
본발명의 실시예에서는, 앞서 언급한 바와 같이, 게이트로우전압(VGL) 생성과정에서, 제 2 전원전압(VCC)를 사용함으로써, 제 2 트랜지스터(T2)의 채널전압(Vds)을 줄일 수 있게 된다. In the embodiment of the present invention, as described above, by using the second power supply voltage VCC in the process of generating the gate low voltage VGL, the channel voltage Vds of the second transistor T2 can be reduced do.
이와 관련하여, 만약 제 2 다이오드(D2)의 제 2 전극이 접지되어 있다면, VGL = Vd + (-VIN + Vds')일 것이다. 여기서, Vds'는 제 2 다이오드(D2)의 제 2 전극이 접지된 경우에, 제 2 트랜지스터(T2)의 채널전압에 해당된다. In this regard, if the second electrode of the second diode D2 is grounded, VGL = Vd + (-VIN + Vds'). Here, Vds' corresponds to the channel voltage of the second transistor T2 when the second electrode of the second diode D2 is grounded.
여기서, Vd가 고정된 값을 갖는다고 가정한다면, Vds' = Vds + VCC의 값을 가져야 한다. 즉, Vds'는, Vds에 비해, VCC 예를 들면 대략 3.3V 만큼 높은 전압값을 가져야 한다. Here, assuming that Vd has a fixed value, it should have a value of Vds' = Vds + VCC. That is, Vds' should have a voltage value higher than Vds by VCC, for example, approximately 3.3V.
따라서, 제 2 다이오드(D2)의 제 2 전극에 제 2 전원전압(VCC)이 인가되는 경우에는, 제 2 전극이 접지되는 경우에 비해, 대략 3.3V 만큼에 해당되는 전력손실을 줄일 수 있다. 그리고, 이와 같은 전력손실 감소에 따라, 전원회로(400)의 발열 또한 감소시킬 수 있게 된다. Therefore, when the second power supply voltage VCC is applied to the second electrode of the second diode D2, the power loss corresponding to about 3.3 V can be reduced as compared with the case where the second electrode is grounded. In addition, as the power loss is reduced, the heat generation of the
이와 관련하여, 입력전압(VIN)이 대략 12V이고, 게이트로우전압이 대략 -5V 내지 -7V인 액정표시장치에 대해 실험을 진행한 결과, 제 2 전원전압(VCC)을 사용하는 경우가, 접지된 경우에 비해, 전원회로(400)의 온도가 대략 3℃ 내지 4℃ 정도 저감됨을 알 수 있었다.In this connection, as a result of conducting an experiment on a liquid crystal display device in which the input voltage VIN is approximately 12 V and the gate low voltage is approximately -5 V to -7 V, the case of using the second power source voltage VCC, The temperature of the
전술한 바와 같이, 본발명의 실시예에서는, 게이트로우전압을 생성함에 있어, 접지전압보다 높은 전압값을 갖는 전원전압(VCC)을 사용함으로써, 커패시터에 충전되는 전압의 양을 줄이게 된다. 이에 따라, 제 2 트랜지스터의 채널전압을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 채널전압 발생에 따른 전력손실과 발열을 줄일 수 있게 된다.As described above, in the embodiment of the present invention, by using the power supply voltage VCC having a voltage value higher than the ground voltage in generating the gate low voltage, the amount of the voltage charged in the capacitor is reduced. Thus, the channel voltage of the second transistor can be reduced. Therefore, power loss and heat generation due to the generation of the channel voltage can be reduced.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.The embodiment of the present invention described above is an example of the present invention, and variations are possible within the spirit of the present invention. Accordingly, the invention includes modifications of the invention within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
도 1은 본발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본발명의 실시예에 따른 화소 구조를 개략적으로 도시한 도면.Figure 2 schematically illustrates a pixel structure according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본발명의 실시예에 따른 전원회로를 개략적으로 도시한 도면.3 schematically shows a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본발명의 실시예에 따른 전원회로의 제 2 차지펌프부를 개략적으로 도시한 도면.4 is a schematic view of a second charge pump section of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
440 : 제 2 차지펌프부 441 : 제어부440: second charge pump unit 441:
442 : 스위치부 442:
T1, T2 : 제 1 및 2 트랜지스터T1, T2: first and second transistors
D1, D2 : 제 1 및 2 다이오드D1, D2: first and second diodes
S1, S2 : 제 1 및 2 스위칭신호S1, S2: first and second switching signals
C : 커패시터C: Capacitor
VIN : 입력전압VIN: Input voltage
VCC : 제 2 전원전압VCC: Second power supply voltage
VGL : 게이트로우전압VGL: Gate Low Voltage
N1, N2 : 제 1 및 2 노드N1, N2: first and second nodes
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