KR101750537B1 - 공통 전극 전압 발생을 위한 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공통 전극 전압 발생을 위한 회로에 관한 것으로, 이러한 회로는 디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버; 다수의 입력과 1개의 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨들 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및 한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된 안정화 커패시터를 포함한다.

Description

공통 전극 전압 발생을 위한 회로{CIRCUIT FOR COMMON ELECTRODE VOLTAGE GENERATION}
본 특허 출원은 일반적으로 전자 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 디스플레이 패널의 공통 전극(VCOM)에 관한 전압을 발생시키기 위한 회로에 관한 것이다.
LCD, 이페이퍼(ePaper), 및 전기영동 디스플레이와 같은 다양한 디스플레이 기술을 가지는 전형적인 액티브 매트릭스(active matrix) 디스플레이 패널 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 소스 라인(SO1, SO2,...SOm-1, SOm)이 소스 구동 회로(101)에 의해 구동된다. 게이트 라인(GO1, GO2,...,GOn-1, GOn)은 게이트 구동 회로(103)에 의해 구동된다. 모든 픽셀의 공통 전극(VCOM)(105)이 연결되고, VCOM 구동 회로(107)에 의해 구동된다. 타이밍 컨트롤러(109)가 소스 구동 회로(101), 게이트 구동 회로(103), 및 VCOM 구동 회로(107)에 관한 타이밍 제어 신호를 제공한다. 위에서 언급된 회로를 위해 전력 발생기(111)가 DC 전력을 제공한다. 예컨대, VS1 및 VS2의 DC 전력은 전력 발생기(111)에 의해 소스 구동 회로(101)에 제공되고, 이러한 소스 구동 회로(101)는 Vs1 및 Vs2의 전압 레벨을 소스 라인에 출력한다.
도 1을 참조하면, VCOM 구동 회로(107)는 출력이 디스플레이 패널의 VCOM 전극(105)에 연결된 전압 구동 회로인 VCOM 드라이버를 포함한다. 하나의 큰 안정화 커패시터(113)가 VCOM 전극(105)과 그라운드(ground) 사이에 연결된다. 이러한 커패시터는 디스플레이 기간 동안 VCOM 전극(105)에서의 노이즈(noise)를 감소시키도록 구성된다. 디스플레이 패널은 VCOM 전극(105)과 그라운드 사이에 연결된 커패시터로서 설계될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 패널의 하나의 디스플레이 픽셀의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 디스플레이 패널은 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 스위치 소자(201); 저장 커패시터(Cst); 커패시터(Clc)에 의해 설계된(modelled) 픽셀 디스플레이 소자; 및 커패시터(Cgs)에 의해 설계된 기생 용량을 포함한다. TFT(201)의 게이트 전극 및 드레인 전극은 각각 디스플레이 패널의 하나의 게이트 라인(GOi)과 하나의 소스 라인(SOj)에 접속된다. TFT(201)의 소스 전극은 Clc와 Cst에 접속된다. Clc와 Cst의 나머지 단자는 디스플레이 패널의 VCOM 전극에 접속된다.
디스플레이 패널을 구동하기 위한 2가지 종래 방법, 즉 DC-VCOM 방법 및 AC-VCOM 방법이 존재한다. 하나의 픽셀의 3개의 단자(GOi, SOj, VCOM)에 걸리는, 결과로서 생기는 전압은 2가지 방법 모두에서 동일하고, 이는 패널 구동 요구 조건에 따른다. DC-VCOM 방법에서는 VCOM 전압이 Vcomc의 일정한 레벨로 유지되어, 안정화 커패시터(113)에 걸리는 전압이 된다(도 1에 도시된 것처럼). AC-VCOM 방법에서는, 소스 전압 및 게이트 전압의 구동 전압 레벨이 감소될 수 있도록, VCOM 전압이 번갈아 가며 나타난다. 대안적으로, 구동 전압 레벨을 감소시키는 대신, 그 결과로 생기는 픽셀 전압이 구동 전압 레벨을 증가시키지 않고 증가될 수 있다. 이러한 방법을 통해, VCOM 드라이버는 안정화 커패시터(113)를 계속해서 충방전하여, 상당한 양의 전력을 소비한다. 도 3은 AC-VCOM 방법에서의 VCOM 전압의 파형을 보여준다. 도 3을 참조하면, VCOM 전압이 Vcomc(-2V), Vcom1(13V) 및 Vcom2(-17V) 사이에서 번갈아 나타날 때, 안정화 커패시터(113)(도 1에 도시된 것과 같은)에 걸리는 전압은 -2V, 13V, 및 -17V 사이에서 번갈아 나타난다. 안정화 커패시터에 걸리는 전압 변동은 상대적으로 크다. 전압 및 용량(capacitance) 숫자(figure)는 예시적이다. 상이한 디스플레이 패널이 상이한 구동 전압 레벨을 가질 수 있고, 형태가 상이한 용량 특징을 가질 수 있다.
본 특허 출원은 공통 전극 전압 발생을 위한 회로에 관한 것이다.
일 양태에서, 이러한 회로는 디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버; 3개의 입력과 1개의 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨들 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및 한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된 안정화 커패시터를 포함한다. 상기 스위칭 회로는 0, Vs1, Vs2의 전압 레벨들을 출력하도록 구성되고, Vs2=-Vs1이다. 상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1 및 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc이고, 또는 2개의 교대 상태: Vcomc 전압 레벨 및 하이 임피던스 상태를 출력하도록 구성된다.
상기 스위칭 회로는 3개의 MOS 스위치 - 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 각각 그라운드에 접속됨 -, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함할 수 있고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속된다. 상기 제1 연산 증폭기는 전압 레벨 Vcomc를 출력하도록 구성될 수 있고, 상기 제1 연산 증폭기의 출력은 제2 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속하도록 구성될 수 있다. 상기 회로는 MOS 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제 2 연산 증폭기의 출력에 접속되고; 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속된다.
또 다른 양태에서는, 본 특허 출원이 공통 전극 전압 발생기 회로를 제공한다. 이 회로는 디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 구성된 VCOM 드라이버; 다수의 입력과 1개의 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및 한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된 안정화 커패시터를 포함한다.
상기 스위칭 회로는 0, Vs1, Vs2의 전압 레벨들을 출력하도록 구성되고, Vs2=-Vs1이다. 상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1, 및 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc이다. 상기 VCOM 드라이버는 2개의 교류 상태: Vcomc 전압 레벨 및 하이 임피던스 상태를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 스위칭 회로는 소스 또는 드레인은 각각 그라운드에 접속된 3개의 MOS 스위치, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함할 수 있고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속된다.
상기 제1 연산 증폭기는 전압 레벨 Vcomc를 출력하고, 상기 제1 연산 증폭기의 출력은 제2 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속하도록 구성될 수 있다. 상기 회로는 MOS 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제2 연산 증폭기의 출력에 접속되고; 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 안정화 커패시터에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함할 수 있고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속된다.
또 다른 양태에서는, 본 특허 출원이 공통 전극 전압 발생을 위한 회로를 제공한다. 상기 회로는 디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버와, 3개의 입력과 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 안정화 커패시터에 걸리는 전압 차이가 일정한 값인 Vcomc에 가깝게 설정되도록 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는 스위칭 회로를 포함한다. 상기 안정화 커패시터의 한쪽 단부는 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된다. 상기 스위칭 회로는 소스 또는 드레인이 각각 그라운드에 접속된 3개의 MOS 스위치, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함하고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1, 및 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc이다.
상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함하고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속된다.
상기 VCOM 드라이버는 2개의 교류 상태: Vcomc 전압 레벨 및 하이 임피던스 상태를 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함하고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속된다.
도 1은 디스플레이 패널과 디스플레이 패널의 전자 구동 회로의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 패널의 하나의 디스플레이 픽셀의 개략도.
도 3은 AC-VCOM 방법에서의 VCOM 전압의 파형을 도시하는 도면.
도 4는 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널의 전자 구동 회로의 개략도.
도 5는 도 4에 의해 도시된 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로를 도시하는 도면.
도 6은 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 VCOM 전압과 VCOMG 전압의 파형을 도시하는 도면.
도 7a는 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로의 개략도.
도 7b는 도 7a에 도시된 회로의 동작 예를 예시하는 타이밍도.
도 8a는 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로의 개략도.
도 8b는 도 8a에 도시된 회로의 동작 예를 예시하는 타이밍도.
이제, 본 특허 출원에 개시된 공통 전극 전압 발생을 위한 회로의 바람직한 일 실시예에 대한 참조가 상세히 이루어지고, 그 예 또한 이어지는 설명에서 제공된다. 비록 당업자에게 회로의 이해에 특별히 중요하지 않는 일부 특징이 명확화를 위해 도시되지 않을 수 있음이 명백할 수 있을지라도, 본 특허 출원에서 개시된 회로의 전형적인 실시예가 상세히 설명된다.
게다가, 본 특허 출원에서 개시된 회로는 아래에 설명된 정밀한 실시예에 국한되지 않고, 보호의 취지 또는 범주로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다양한 변경 및 수정이 실시될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예컨대, 상이한 예시적인 실시예의 소자 및/또는 특징은 서로 결합되고/결합되거나 본 개시물의 범주 내에서 서로 대체될 수 있다.
도 4는 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널의 전자 구동 회로의 개략도이다. 도 5는 도 4에 의해 도시된 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로를 보여준다. 도 4와 도 5를 참조하면, 공통 전극 전압 발생을 위한 회로는 VCOM 드라이버(501), 안정화 커패시터(503), 및 VCOMG 드라이버(505)를 포함한다. 안정화 커패시터(503)의 한쪽 단부는 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 안정화 커패시터(503)의 다른 쪽 단부는 VCOMG 드라이버(505)의 출력에 접속된다. VCOM 드라이버의 출력은 또한 디스플레이 패널의 VCOM 전극(402)에 접속된다. 디스플레이 패널은 캐피시터(507)로서 설계된다. VCOMG 드라이버(505)는 안정화 커패시터(503)의 충방전이 최소화되도록, VCOM의 교류 전압 레벨 후 교류 전압 레벨(즉, VCOM 드라이버(501)의 출력)을 출력하는 전압 구동 회로이다. 도 5에 도시된 것처럼 스위칭 회로로서 구현될 수 있다. 스위칭 회로의 입력은 바라는 VCOMG 출력 전압 레벨의 전압원에 접속된다. 이 실시예에서, VCOMG 전압 레벨은 VSS, Vs1, 및 Vs2이고, 이 경우 VSS는 0V이고, Vs1은 VS1의 전압 값이며, Vs2는 VS2의 전압 값이다. 이들 레벨은 VCOM 전압 레벨을 따르고, 소스 구동 회로(401)의 전압 레벨이다. 따라서, 이들 전압원은 시스템에서 바로 이용 가능하고, VCOMG 드라이버(505)에 관해서는 어떠한 추가적인 전력 발생기 회로도 필요하지 않다.
이 실시예에서, 스위칭 회로는 3개의 입력을 가지지만, 또 다른 실시예에서는 안정화 커패시터(503)의 충방전이 최소화되도록, 스위칭 회로가 VCOM의 교류 전압 레벨 후 교류 전압 레벨(즉, VCOM 드라이버(501)의 출력)을 출력하게 구성되는 한 4개 이상의 입력을 가질 수 있다는 점이 이해된다.
더 구체적으로, 이 실시예에서는 VCOM 드라이버가 Vcomc(-2V), Vcom1(13V), 및 Vcom2(-17V) 사이에서 번갈아 나타나는 전압(즉, VCOM 전압)을 출력하도록 구성된다. VCOM 전압이 Vcomc까지 구동될 필요가 있을 때에는, VCOMG이 VSS(0V)까지 구동되고, VCOM 전압이 Vcom1까지 구동될 필요가 있을 때에는, VCOMG이 Vs1까지 구동되며, VCOM 전압이 Vcom2까지 구동될 필요가 있을 때에는, VCOMG이 Vs2까지 구동된다.
도 6은 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 VCOM 전압과 VCOMG 전압의 파형을 보여준다. 도 6을 참조하면, VCOM=Vcomc(-2V), VCOMG=0일 때, 안정화 커패시터(503)에 걸리는 전압(도 4 및 도 5에 도시된 것처럼)이 Vcomc=-2V이고, VCOM=Vcom1=Vs1+Vcomc=15V-2V=13V, VCOM=Vs1=15V일 때, 안정화 커패시터(503)에 걸리는 전압이 Vcomc=-2V이며, VCOM=Vcom2=Vs2+Vcomc=-15V-2V=-17V, VCOMG=Vs2=-15V일 때, 안정화 커패시터(503)에 걸리는 전압이 Vcomc=-2V이다. VCOM은 Vcomc(-2V), Vcom1(13V), 및 Vcom2(-17V) 사이에서 번갈아 가며 나타나고, 안정화 커패시터(503)에 걸리는 전압은 일정하게(-2V) 남아 있는 점이 보여진다. 따라서, 이러한 회로를 통해서는 안정화 커패시터(503)를 반복해서 충전하고 방전하는 것이 회피되고, 이로 인해 회로의 전력 소비가 감소된다.
도 7a는 본 특허 출원의 일 실시예에 따른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로의 개략도이다. 도 7a를 참조하면, 도 5에서의 VCOMG 드라이버(505)는 블록(701)으로 예시된 것처럼 3개의 MOS 스위치에 의해 구현된다. 더 구체적으로, 소스 단자 또는 드레인 단자가 그라운드에 접속되고, 드레인 단자 또는 소스 단자가 VCOMG 드라이버 출력(705)에 접속되어 있는 MOS MG0가 이용된다. 소스 단자 또는 드레인 단자가 VS1 전력원에 접속되고, 드레인 단자 또는 소스 단자가 VCOMG 드라이버 출력(705)에 접속되어 있는 MOS MG1이 이용된다. 소스 단자 또는 드레인 단자가 VS2 전력원에 접속되고, 드레인 단자 또는 소스 단자가 VCOMG 드라이버 출력(705)에 접속되어 있는 MOS MG2가 이용된다.
도 7a를 참조하면, 회로는 M0, M1, 및 M2인 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기(OP1), 및 제2 연산 증폭기(OP2)를 포함한다. 3개의 MOS 스위치(M0, M1, 및 M2)의 소스 또는 드레인은 각각 그라운드, VS1, VS2 전력원에 접속되고, 3개의 MOS 스위치(M0, M1, 및 M2)의 드레인 또는 소스는 저항기(R1A)를 통해 연산 증폭기(OP2)의 입력에 접속된다. 제1 연산 증폭기(OP1)는 그것의 출력에서 전압 레벨(Vcomc)을 출력하도록 구성되고, OP1의 출력은 저항기(R1B)를 통해 연산 증폭기(OP2)의 입력에 접속된다.
블록(703)에 의해 예시된 것처럼, 회로는 MOS M3를 포함하고, 이러한 MOS M3는 OP2의 출력에 접속된 소스 단자 또는 드레인 단자와, VCOM 드라이버 출력에 접속된 드레인 단자 또는 소스 단자를 가지고 이용된다.
도 7b는 도 7a에 도시된 회로의 작동 예를 예시하는 타이밍도이다. 도 7a와 도 7b를 참조하면, 시각(t1) 전에 M0와 M3가 턴 온되고, M1과 M2가 턴 오프되어, VCOM 드라이버 출력이 OP2에 의해 구동되고, 전압 레벨은 Vcomc이 되며, 동시에 MG0는 턴 온되고, MG1 및 MG2가 턴 오프되어 VCOMG 드라이버 출력(705)이 그라운드(0V)에 의해 구동된다. t1과 t2 사이의 시각에서는, M3, MG0, MG1, 및 MG2가 턴 오프되고, 따라서 VCOM과 VCOMG 출력 모두가 하이 임피던스를 가지며, VCOM과 VCOMG에서의 전압은 이전 레벨과 동일하게 유지된다. 이러한 시간 기간은 전력(power) 또는 신호 사이의 단락(short circuit)을 회피하기 위한 비중첩(non-overlapping)을 위한 것이다. t2와 t3 사이의 시각에서는, M3, MG0, 및 MG2가 턴 오프되고, MG1이 턴 온되어, VCOMG이 VS1 전력에 의해 구동되고, 0V로부터 Vs1까지 상승한다. 동시에, VCOM은 안정화 커패시터에 의해 구동되고, Vcomc으로부터 Vcom1에 가까운 전압 레벨까지 상승한다. t3와 t4 사이의 시각에서는 M1과 M3가 턴 온되고, M0와 M2는 턴 오프되어, VCOM 드라이버 출력이 OP2에 의해 구동되고, 전압이 Vcom1의 정확한 레벨로 정착되며, 동시에 MG1은 턴 온되고 MG0와 MG2가 턴 오프되어 VCOMG 드라이버 출력(705)이 Vs1까지 계속해서 구동된다. t4와 t5 사이의 시각에서는 M3, MG0, MG1, 및 MG2가 턴 오프되어, VCOM 및 VCOMG 출력 모두가 하이 임피던스를 가지며, VCOM과 VCOMG에서의 전압은 이전 레벨과 동일하게 유지된다. 이러한 시간 기간은 전력 또는 신호 사이의 단락을 회피하기 위한 비중첩을 위한 것이다. t5와 t6 사이의 시각에서는 M3, MG0, 및 MG1이 턴 오프되고, MG2가 턴 온되어 VCOMG이 VS2 전력에 의해 구동되고 Vs1으로부터 Vs2까지 하강한다. 동시에, VCOM은 안정화 커패시터에 의해 구동되고, Vcom1로부터 Vcom2에 가까운 전압 레벨까지 하강한다. t6과 t7 사이의 시각에서는 M2와 M3가 턴 온되고, M0와 M1이 턴 오프되어 VCOM 드라이버 출력이 OP2에 의해 구동되고, 전압이 Vcom2의 정확한 레벨로 정착되며, 동시에 MG2는 턴 온되고 MG0와 MG1이 턴 오프되어 VCOMG 드라이버 출력(705)이 Vs2까지 계속해서 구동된다.
이 실시예에서, 회로에 의해 발생된 VCOM 파형은 종래의 AC-VCOM 방법과 동일하지만, 그러한 회로는 안정화 커패시터에 걸리는 전압을 일정하게 유지시킨다는 장점을 가지고, 이는 낮은 전력 소비를 이끌어내고 따라서 적용시 더 긴 배터리 수명을 가져오는데, 즉 첨두 과도 전류가 덜하고 따라서 적은 전력 공급 또는 배터리만이 요구되며, 정착 시간이 더 짧고 따라서 이상적인 구동 파형에 더 가까우며, 디스플레이 품질에 대한 부정적이 효과가 감소되고 정착 시간이 더 짧으며, 따라서 더 높은 디스플레이 리프레시(refresh) 프레임 주파수가 가능하다.
도 8a는 본 특허 출원의 또 다른 실시예에 다른 공통 전극 전압 발생을 위한 회로의 개략도이다. 도 7a에서의 실시예와 비교하여 도 8a를 참조하면, 이 실시예에서 스위치 소자(M0, M1, 및 M2)가 제거된다. 고전압 연산 증폭기(OP2)가 제거된다. 블록(801)으로서 도시된 저전압 VCOMC 발생기, 즉 연산 증폭기(OP1)의 출력은 MOS 스위치(M3)의 소스 또는 드레인에 접속되고, MOS 스위치(M3)의 드레인 또는 소스는 VCOM 드라이버 출력과 안정화 커패시터에 접속된다.
도 8b는 도 8a에 도시된 회로의 작동 예를 예시하는 타이밍도이다. 도 8a와 도 8b를 참조하면, 시각(t1) 전에 M3가 턴 온되고, 따라서 VCOM 드라이버 출력이 OP1에 의해 구동되고, 전압 레벨은 Vcomc이며, 동시에 MG0가 턴 온되고, MG1과 MG2가 턴 오프되어, VCOMG 드라이버 출력이 그라운드(0V)에 의해 구동된다. t1과 t2 사이의 시각에서는 M3, MG0, MG1, 및 MG2가 턴 오프되어, VCOM 및 VCOMG 드라이버 출력 모두가 하이 임피던스를 가지며, VCOM과 VCOMG에서의 전압은 이전 레벨과 동일하게 유지된다. 이러한 시간 기간은 전력 또는 신호 사이의 단락을 회피하기 위한 비중첩을 위한 것이다. t2와 t4 사이의 시각에서는 M3, MG0, 및 MG2가 턴 오프되고, MG1이 턴 온되어 VCOMG이 VS1 전력에 의해 구동되고 0V로부터 Vs1까지 상승한다. 동시에, VCOM은 안정화 커패시터에 의해 구동되고, Vcomc로부터 Vcom1-Vos1의 전압 레벨까지 상승하며, 이 경우 Vos1은 VCOM 안정화 커패시터와 패널 커패시터 사이에서 공유하는 전하로 인한 작은 오프셋 전압이다. t4와 t5 사이의 시각에서는 M3, MGO, MG1, 및 MG2가 모두 턴 오프되어, VCOM 및 VCOMG 출력 모두가 하이 임피던스를 가지며, VCOM과 VCOMG에서의 전압은 이전 레벨과 동일하게 유지된다. 이러한 시간 기간은 제어 신호의 토글링(toggling) 사이의 비중첩을 위한 것이다. t5와 t6 사이의 시각에서는 MG0가 턴 온되고, M3, MG1, 및 MG2가 턴 오프되고, 따라서 VCOMG 드라이버 출력은 이 시간 기간에서 Vs1으로부터 0V까지 방전된다. 동시에, VCOM은 안정화 커패시터에 의해 구동되고, Vcom1-Vos1으로부터 Vcomc에 가까운 전압 레벨까지 하강한다. t6과 t7 사이의 시각에서는 M3와 MG0가 턴 온되고, MG1 및 MG2가 턴 오프되어, VCOM 드라이버 출력이 OP1에 의해 구동되고, 전압이 Vcomc의 정확한 레벨로 정착된다. 이 시간 기간에서의 작동의 목적은 Vcom1으로부터 Vcom2까지의 VCOM 토글링 전에 안정화 커패시터를 재충전하는 것이다. Vcom2로부터 Vcom1까지의 VCOM 토글링에 대해서는, 유사한 작동이 안정화 커패시터를 재충전하기 위해 행해질 수 있다. t7과 t8 사이의 시각에서는, M3, MG0, MG1, 및 MG2가 모두 턴 오프되고, 따라서 VCOM 및 VCOMG 출력 모두가 하이 임피던스를 가지며, VCOM과 VCOMG에서의 전압은 이전 레벨과 동일하게 유지된다. 이 시간 기간은 전력 또는 신호 사이의 단락을 회피하기 위해 비중첩을 위한 것이다. t8과 t10 사이의 시각에서는 M3, MG0, 및 MG1이 턴 오프되고, MG2가 턴 온되어, VCOMG이 VS2 전력에 의해 구동되고, 0V로부터 Vs2까지 하강한다. 동시에, VCOM이 안정화 커패시터에 의해 구동되고, Vcomc으로부터 Vcom2-Vos2의 전압 레벨까지 하강하며, 이 경우 Vos2는 안정화 커패시터와 패널 커패시터 사이에서 공유하는 전하로 인한 작은 오프셋 전압이다.
이 실시예에서, VCOM 드라이버는 디스플레이 기간 동안 2가지 상태, 즉 Vcomc 레벨과 하이 임피던스 상태만을 출력하도록 구성된다. 그 결과로 인한 VCOM 파형(도 8b에 도시된 것과 같은)은 도 7b에서의 실시예의 파형에 가깝다. 작은 오프셋 전압(Vos1과 Vos2)은 패널 커패시턴스와 안정화 커패시턴스 사이의 비에 의존적이다. 디스플레이 품질이 영향을 받지 않게끔 충분히 큰 안정화 커패시터가 오프셋 전압을 작은 값까지 감소시킬 수 있다. 이 실시예에서, VCOM 드라이버는 Vcom1과 Vcom2의 높은 전압 레벨을 출력할 것이 요구되지 않는다. 그러므로, 회로는 도 7a에서의 실시예에 비해 단순화되고, 저전압 장치 컴포넌트만이 사용되어(도 8a에 도시된 것과 같은 VCOMG 드라이버(803)를 제외하고), 실리콘 면적 감소, 제조 비용 감소, 및 전력 소비의 추가 감소를 가져온다.
본 특허 출원이 그것의 다수의 특별한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 주목되어야 한다.

Claims (20)

  1. 공통 전극 전압 발생을 위한 회로로서, 상기 회로는
    디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버;
    3개의 입력과 1개의 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨들 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및
    한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된 안정화 커패시터를 포함하고,
    상기 스위칭 회로는 0, Vs1, Vs2의 전압 레벨들을 출력하도록 구성되고, Vs2=-Vs1이고; 그리고
    상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1 또는 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc이고; 또는 Vcomc 전압 레벨 또는 하이 임피던스 상태를 출력하도록 설정되는, 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는 3개의 MOS 스위치 - 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 각각 그라운드에 접속됨 -, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함하고,
    상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속되는, 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함하고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속되는, 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 연산 증폭기는 전압 레벨 Vcomc를 출력하고, 상기 제1 연산 증폭기의 출력은 제2 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속하도록 구성되는, 회로.
  5. 제4 항에 있어서,
    MOS 스위치를 더 포함하고,
    상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제 2 연산 증폭기의 출력에 접속되고; 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속되는, 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함하고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속되는, 회로.
  7. 공통 전극 전압 발생기 회로로서,
    상기 회로는
    디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버;
    다수의 입력과 1개의 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및
    한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속된 안정화 커패시터를 포함하는, 회로.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는 0, Vs1, Vs2의 전압 레벨들을 출력하도록 구성되고, Vs2=-Vs1인, 회로.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1, 또는 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc인, 회로.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 Vcomc 전압 레벨 또는 하이 임피던스 상태를 출력하도록 구성되는, 회로.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는 소스 또는 드레인은 각각 그라운드에 접속된 3개의 MOS 스위치, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함하고,
    상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속되는, 회로.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함하고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속되는, 회로.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 연산 증폭기는 전압 레벨 Vcomc를 출력하고, 상기 제1 연산 증폭기의 출력은 제2 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속하도록 구성되는, 회로.
  14. 제13 항에 있어서,
    MOS 스위치를 더 포함하고,
    상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제2 연산 증폭기의 출력에 접속되고; 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 안정화 커패시터에 접속되는, 회로.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함하고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속되는, 회로.
  16. 공통 전극 전압 발생을 위한 회로로서,
    상기 회로는
    디스플레이 패널에 접속되는 출력부에서 교류 전압 레벨들을 출력하도록 설정된 VCOM 드라이버;
    3개의 입력과 출력을 갖는 스위칭 회로로서, 한번에 입력에서 전압 레벨 중 하나를 선택하도록 구성함으로써, 안정화 커패시터에 걸리는 전압 차이가 일정한 값인 Vcomc에 가깝게 설정되도록 상기 스위칭 회로의 출력에서 교류 전압 레벨들을 출력하는, 스위칭 회로; 및
    안정화 커패시터를 포함하고,
    상기 안정화 커패시터의 한쪽 단부가 VCOM 드라이버의 출력에 접속되고, 다른 쪽 단부가 상기 스위칭 회로의 출력에 접속되고,
    상기 스위칭 회로는 소스 또는 드레인이 각각 그라운드에 접속된 3개의 MOS 스위치, 전압 레벨 Vs1의 전원, 및 전압 레벨 Vs2의 전원을 포함하고,
    상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 스위칭 회로의 출력에 접속되는, 회로.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 출력에서 3개의 교류 전압 레벨 Vcomc, Vcom1, 또는 Vcom2을 출력하도록 구성되고, 여기에서 Vcom1 = Vs1 + Vcomc, Vcom2 = Vs2 + Vcomc인, 회로.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 3개의 MOS 스위치, 제1 연산 증폭기, 및 제2 연산 증폭기를 포함하고, 상기 3개의 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 그라운드, 전압 레벨 Vs1의 전원, 전압 레벨 Vs2의 전원에 각각 접속되고, 상기 3개의 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 제1 저항을 통해 상기 제2 연산 증폭기의 입력에 접속되는, 회로.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 Vcomc 전압 레벨 또는 하이 임피던스 상태를 출력하도록 구성되는, 회로.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 VCOM 드라이버는 출력 전압 레벨 Vcomc을 출력하도록 구성된 제1 연산 증폭기 및 MOS 스위치를 포함하고, 상기 MOS 스위치의 소스 또는 드레인은 상기 제1 연산 증폭기의 출력에 접속되고, 상기 MOS 스위치의 드레인 또는 소스는 상기 안정화 커패시터에 접속되는, 회로.
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