KR101970551B1 - 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법 - Google Patents

발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입력 전압의 범위를 증가시킬 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로에 관한 것으로, 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부; 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자; 상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로; 및, 상기 저전압이 인가되는 저전압노드를 방전시키는 방전부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법{CIRCUIT FOR GENERATING DRIVING VOLTAGE OF LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드표시장치의 전원공급회로에 관한 것으로, 특히 입력 전압의 범위를 증가시킬 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로에 대한 것이다.
발광다이오드표시장치의 화소들은 발광다이오드를 포함하고 있는 바, 이 발광다이오드는 구동전압에 의해 발생된 구동전류에 따라 광을 출사한다.
이러한 구동전압은 구동전압생성회로에 의해 생성된다. 즉, 이 구동전압생성회로는 외부로부터 입력전압을 이용하여 구동전압을 생성한다. 이러한 구동전압생성회로는 내부에 보호회로를 포함하고 있는 바, 이 보호회로는 입력전압이 비정상적으로 높아질 때 구동전압이 출력되는 것을 차단하는 역할을 한다. 그러나, 이러한 보호회로 내부의 오프셋 전압으로 인해 정상적인 크기를 갖는 입력전압이 입력되더라도 구동전압이 출력되지 못하는 문제점이 발생된다. 또한 외부 입력전압이 일정 전압 이하로 떨어지게 되면, 이 입력전압이 정상적인 크기를 가짐에도 불구하고 상술된 오프셋 전압으로 인해 구동전압이 발생되지 못하는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 보호스위칭소자의 게이트전극이 접속된 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시켜 입력전압이 낮은 때에도 정상적으로 구동전압을 발생할 수 있는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로 및 이의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로는, 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부; 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자; 상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로; 및, 상기 저전압이 인가되는 저전압노드를 방전시키는 방전부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압을 안정화시켜 구동전압을 출력하는 안정화부를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 보호스위칭소자를 통해 출력된 부스팅전압을 정류하는 다이오드; 및, 상기 다이오드로부터 정류된 부스팅전압을 안정화하는 제 1 안정화커패시터; 및, 상기 안정화부로부터의 구동전압을 안정화하는 제 2 안정화커패시터를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 방전부는, 상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 비교기; 및, 상기 비교기로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 방전스위칭소자를 포함하며; 상기 구동전압 및 기준전압은 상기 인에이블신호가 액티브 상태일 때 생성되며, 상기 인에이블신호가 비액티브 상태일 때 모두 그라운드 레벨로 하강함을 특징으로 한다.
상기 방전부는, 상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 클 때 액티브 상태의 비교신호를 출력하는 비교기; 상기 인에이블신호 및 상기 비교신호를 공급받아 상기 인에이블신호와 상기 비교신호가 모두 액티브 상태일 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 논리곱게이트; 및, 상기 논리곱게이트로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 방전스위칭소자를 포함함을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 부스팅부는, 상기 외부에서 입력전압을 공급하는 입력라인과 부스팅입력단자간에 연결된 인덕터; 및, 외부로부터의 구동펄스에 따라 제어되며, 상기 부스팅입력단자와 접지단자 사이에 접속된 부스팅스위칭소자를 포함하며; 상기 보호스위칭소자가 상기 부스팅입력단자와 부스팅출력단자 사이에 접속되어, 상기 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅입력단자와 부스팅출력단자간을 전기적으로 연결하거나 분리함을 특징으로 한다.
상기 보호회로는, 상기 스위치제어신호의 근원이 되는 제어전압을 출력하며, 상기 부스팅출력단자에 인가된 부스팅전압의 크기가 상기 임계전압을 초과할 경우 상기 제어전압의 논리를 반전시켜 출력하는 출력전압감지부; 상기 출력전압감지부로부터의 제어전압의 논리에 따라 상기 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 스위치제어부; 상기 부스팅출력단자로부터 부스팅전압을 공급받는 고전압노드와 상기 저전압노드 사이에 접속된 제 1 제너 다이오드; 상기 고전압노드와 접지단자 사이에 접속된 제 2 제너 다이오드; 및, 상기 제 2 제너 다이오드의 애노드전극에 인가된 전압에 따라 제어되며, 상기 저전압노드와 접지단자 사이에 접속된 스위칭소자를 포함함을 특징으로 한다.
상기 스위치제어부는, 상기 고전압노드의 부스팅전압을 상기 고전압으로서 인가받음과 아울러 상기 저전압노드의 전압을 저전압으로서 인가받으며 서로 직렬로 접속된 다수의 반전기들을 포함하며; 그리고, 상기 다수의 반전기들은 상기 출력전압감지부로부터의 제어전압을 순차적으로 반전시켜 상기 스위치제어신호를 생성하고, 이 스위치제어신호를 상기 보호스위칭소자의 게이트전극으로 공급함을 특징으로 한다.
또한 상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법은, 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부; 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자; 상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로를 포함하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법에 있어서, 상기 저전압이 인가되는 저전압노드를 방전시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압을 안정화하여 구동전압을 생성하는 단계를 더 포함하며; 상기 저전압노드를 방전시키는 단계에서는, 상기 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키며; 상기 구동전압 및 기준전압은 상기 인에이블신호가 액티브 상태일 때 생성되며, 상기 인에이블신호가 비액티브 상태일 때 모두 그라운드 레벨로 하강함을 특징으로 한다.
상기 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압을 안정화하여 구동전압을 생성하는 단계를 더 포함하며; 상기 저전압노드를 방전시키는 단계는, 상기 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 클 때 액티브 상태의 비교신호를 생성하는 단계; 및, 상기 인에이블신호와 상기 비교신호가 모두 액티브 상태일 때 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 한다.
상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광다이오드표시장치용 구동회로 및 이의 구동방법에는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는 입력전압이 입력되는 순간 보호스위칭소자의 게이트전극의 전압을 그라운드 레벨로 떨어뜨림으로써 이의 게이트-소스전압을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 입력전압이 낮은 때에도 부스팅전압이 정상적으로 생성되므로, 결국 정상적으로 구동전압이 발생된다. 따라서, 본 발명에서의 구동전압발생회로는 상당히 넓은 범위의 입력전압을 제공받아 구동될 수 있다. 또한 그로 인해, 배터리의 사용 시간도 증가하는 효과도 발생된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치를 나타낸 도면
도 2는 도 1의 어느 하나의 화소에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도
도 4는 도 3의 제 4 반전기의 구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도
도 6은 도 5와 관련된 인에이블신호, 비교신호, 구동전압, 기준전압 및 방전개시신호의 타이밍도를 나타낸 도면
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시부(DSP), 시스템(SYS), 스캔 드라이버(SD), 데이터 드라이버(DD), 타이밍 컨트롤러(TC) 및 전원 공급부(PS)를 포함한다.
표시부(DSP)는 다수의 화소(PXL)들과, 이들 화소(PXL)들이 화상을 표시하는데 필요한 각종 신호들을 전송하기 위한 다수의 스캔라인들(SL1 내지 SLm), 다수의 데이터라인들(DL1 내지 DLn) 및 다수의 전원공급라인들을 포함한다. 도 1에는 이 전원공급라인들 중 구동전압공급라인(VDL)만이 도시되어 있다.
이 화소(PXL)들은 매트릭스 형태로 표시부(DSP)에 배열되어 있다. 이 화소(PXL)들은 적색을 표시하는 적색 화소(PXL), 녹색을 표시하는 녹색 화소(PXL) 및 청색을 표시하는 청색 화소(PXL)로 구분된다.
시스템(SYS)은 그래픽 콘트롤러의 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기를 통하여 수직동기신호, 수평 동기신호, 클럭신호 및 영상 데이터들을 인터페이스회로를 통해 출력한다. 이 시스템(SYS)으로부터 출력된 수직/수평 동기신호 및 클럭신호는 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다. 또한, 이 시스템(SYS)으로부터 순차적으로 출력된 영상 데이터들은 타이밍 컨트롤러(TC)에 공급된다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 자신에게 입력되는 수평동기신호, 수직동기신호, 및 클럭신호를 이용하여 데이터 제어신호, 스캔 제어신호, 발광 제어신호를 발생시켜 데이터 드라이버(DD) 및 스캔 드라이버(SD)로 공급한다. 데이터 제어신호는 도트클럭, 소스쉬프트클럭, 소스인에이블신호, 극성반전신호 등을 포함한다. 스캔 제어신호는 스캔 스타트 펄스, 스캔쉬프트클럭, 스캔출력인에이블 등을 포함한다.
데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 데이터 제어신호에 따라 영상 데이터들을 샘플링한 후에, 매 수평기간(Horizontal Time : 1H, 2H, ...)마다 한 수평라인분에 해당하는 샘플링 영상 데이터들을 래치하고 래치된 영상 데이터들을 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 영상 데이터를 전원 공급부(PS)로부터 입력되는 감마전압을 이용하여 아날로그 화소 신호(데이터신호)로 변환하여 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 공급한다.
스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 스타트 펄스에 응답하여 스캔신호들을 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 이 스캔신호들을 화소(PXL)의 구동에 알맞은 전압레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다. 스캔 드라이버(SD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터의 스캔 제어신호에 응답하여 스캔라인들(SL1 내지 SLm)로 순차적으로 스캔펄스를 공급한다.
전원 공급부(PS)는 화소(PXL)의 구동에 필요한 감마전압, 구동전압, 기저전압 및 기준전압을 생성한다. 이를 위해, 이 전원 공급부는 감마전압을 생성하는 감마전압생성회로, 구동전압을 생성하는 구동전압생성회로, 기저전압을 생성하는 기저전압생성회로 및 기준전압을 생성하는 기준전압생성회로를 포함한다. 구동전압생성회로로부터 생성된 구동전압(VDD)은 구동전압공급라인(VDL)을 통해 화소들로 공급된다.
화소(PXL)들은 모두 동일한 구성을 갖는 바, 이를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 어느 하나의 화소에 구비된 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 화소(PXL)는 데이터스위칭소자(Tr_DS), 구동스위칭소자(Tr_DR), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광다이오드(OLED)를 포함한다.
데이터스위칭소자(Tr_DS)는 스캔 라인(SL)으로부터의 스캔신호에 따라 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 스위칭한다. 이를 위해 이 데이터스위칭소자(Tr_DS)의 게이트전극은 스캔 라인(SL)에 접속되며, 소스전극은 데이터 라인(DL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극에 접속된다.
구동스위칭소자(Tr_DR)는 구동전압(VDD)과 데이터스위칭소자(Tr_DS)로부터 스위칭된 데이터 전압에 따라 구동전류의 크기를 조절한다. 이를 위해, 이 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극은 데이터스위칭소자(Tr_DS)의 드레인전극에 접속되며, 소스전극은 구동전압공급라인(VDL)에 접속되며, 그리고 드레인전극은 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 접속된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 구동스위칭소자(Tr_DR)의 게이트전극과 소스전극 사이에 접속된다.
발광다이오드(OLED)는 구동스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극과 기저전압공급라인사이에 접속된다. 즉, 발광다이오드(OLED)의 애노드전극은 구동스위칭소자(Tr_DR)의 소스전극에 접속되고, 캐소드전극은 기저전압공급라인에 접속된다. 이 발광다이오드(OLED)는 구동스위칭소자(Tr_DR)로부터의 구동전류에 따라 발광한다.
여기서 도 1의 구동전압생성회로의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 구동전압생성회로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 부스팅부(BST), 보호회로(PTC), 다이오드(D), 제 1 안정화커패시터(CR1), 안정화부(RGT), 제 2 안정화커패시터(CR2) 및 방전부(DCB)를 포함한다.
부스팅부(BST)는 외부로부터의 입력전압(Vin)을 상승시켜 부스팅전압을 생성하고, 이 부스팅전압을 출력한다. 이 부스팅부(BST)는 부스팅입력단자(bit) 및 부스팅출력단자(bot)를 포함하는 바, 외부로부터의 입력전압(Vin)은 부스팅입력단자(bit)를 통해 부스팅부(BST)로 입력되며, 그리고 부스팅전압은 부스팅출력단자(bot)를 통해 출력된다.
이러한 부스팅 동작을 위해 이 부스팅부(BST)는, 인덕터(L) 및 부스팅스위칭소자(Tr_bs)를 포함한다.
인덕터(L)는 외부에서 입력전압(Vin)을 공급하는 입력라인(도시되지 않음)과 부스팅입력단자(bit)간에 연결된다. 이 인덕터(L)는 그 사이즈 크므로 부스팅부(BST)의 외부에 설치된다.
부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 펄스모드선택부(도시되지 않음)로부터 출력된 구동펄스에 따라 제어되며, 부스팅입력단자(bit)와 접지단자 사이에 접속된다. 이를 위해, 부스팅스위칭소자(Tr_bs)의 게이트전극은 펄스모드선택부의 출력단자에 접속되며, 드레인전극은 부스팅입력단자(bit)에 접속되며, 그리고 소스전극은 접지단자에 접속된다.
한편, 이 부스팅부(BST)의 내부에는 보호스위칭소자(Tr_pr)가 구비되어 있는 바, 기능적으로 이 보호스위칭소자(Tr_pr)는 이후 설명할 보호회로(PTC)의 구성요소들에 포함된다.
이러한 구성을 갖는 부스팅부(BST)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
부스팅스위칭소자(Tr_bs)는 펄스모드선택부로부터 제공된 구동펄스에 따라 주기적으로 턴-온 및 턴-오프된다. 이 부스팅스위칭소자(Tr_bs)가 턴-온되면 입력전압(Vin)에 의해 발생된 전류가 인덕터(L)를 통과하여 접지단자로 흐르면서 이 인덕터(L)에 에너지가 축적된다. 이에 따라 이 에너지에 의해 부스팅입력단자(bit)의 전압이 상승한다. 이 부스팅입력단자(bit)에 걸린 전압이 부스팅전압으로서, 이 부스팅전압은 입력전압(Vin)보다 높은 값을 갖는다. 이후, 이 부스팅스위칭소자(Tr_bs)가 턴-오프되면 이 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 보호스위칭소자(Tr_pr)를 통해 부스팅출력단자(bot)로 공급된다. 이때 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-온될 때 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 부스팅출력단자(bot)로 인가된다. 반면, 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-오프될 때 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압은 부스팅출력단자(bot)로 공급되지 못한다.
보호회로(PTC)는 보호스위칭소자(Tr_pr)와 함께 과전압으로부터 구동전압생성회로 및 화소를 보호하기 위해 사용된다. 즉, 외부로부터의 입력전압(Vin)이 노이즈(noise) 등에 의해 비정상적으로 증가할 때 과전압이 발생될 수 있는 바, 이 보호회로(PTC)는 이러한 과전압으로부터 구동전압생성회로를 보호하기 위해 사용된다. 이를 위해 이 보호회로(PTC)는 부스팅부(BST)로부터 출력된 부스팅전압의 크기가 미리 설정된 임계값을 초과할 경우 보호스위칭소자(Tr_pr)를 턴-오프시켜 이 부스팅전압의 출력을 차단함으로써 과전압으로부터 구동전압생생회로 및 화소를 보호한다.
구체적으로, 보호회로(PTC)는 보호스위칭소자(Tr_pr)를 통하여 부스팅부(BST)로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교한다. 그리고 그 비교 결과에 근거하여 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 스위치제어신호로서 출력한다. 이 보호회로(PTC)로부터 출력된 스위치제어신호는 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트전극으로 공급되어 보호스위칭소자(Tr_pr)의 동작을 제어한다.
이러한 보호회로(PTC)는 출력전압감지부(VMB), 스위치제어부(SCB), 보호스위칭소자(Tr_pr), 제 1 제너 다이오드(ZD1), 제 2 제너 다이오드(ZD2) 및 스위칭소자(Tr)를 포함한다.
출력전압감지부(VMB)는 스위치제어신호의 근원이 되는 제어전압(DRVP)을 생성하여 출력한다. 이때, 이 출력전압감지부(VMB)는 부스팅출력단자(bot)에 인가된 부스팅전압의 크기를 임계전압과 비교하고, 그 비교 결과 이 부스팅전압이 임계전압보다 클 경우 제어전압(DRVP)의 논리를 반전시켜 출력한다. 예를 들어, 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압이 임계전압보다 작거나 같을 경우, 이 출력전압감지부(VMB)는 로우논리의 제어전압(DRVP)을 출력한다. 반면, 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압이 임계전압을 초과할 경우, 이 출력전압감지부(VMB)는 이 로우논리의 제어전압(DRVP)을 반전시켜 하이논리의 제어전압(DRVP)을 출력한다.
스위치제어부(SCB)는 출력전압감지부(VMB)로부터의 제어전압(DRVP)의 논리에 따라 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력한다. 예를 들어, 출력전압감지부(VMB)로부터의 제어전압(DRVP)이 로우논리의 경우, 스위치제어부(SCB)는 저전압을 스위치제어신호로서 출력한다. 반면, 출력전압감지부(VMB)로부터의 제어전압(DRVP)이 하이논리일 경우, 스위치제어부(SCB)는 고전압을 스위치제어신호로 출력한다.
이러한 스위치제어부(SCB)는 서로 직렬로 접속된 다수의 반전기들(IV1 내지 IV4)을 포함한다. 즉, 이 반전기들(IV1 내지 IV4)은 출력전압감지부(VMB)의 출력단자와 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트전극(gt) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 이 반전기들(IV1 내지 IV4)은 부스팅출력단자(bot)로부터의 부스팅전압을 고전압으로서 제공받는다. 이를 위해 고전압노드(HN)가 부스팅출력단자(bot)와 전기적으로 연결된다. 아울러 이 반전기들(IV1 내지 IV4)은 저전압노드(LN)로부터의 전압을 저전압으로서 제공받는다. 이러한 다수의 반전기들(IV1 내지 IV4)은 출력전압감지부(VMB)로부터의 제어전압(DRVP)을 순차적으로 반전시켜 스위치제어신호를 생성하고, 이 생성된 스위치제어신호를 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트전극(gt)으로 공급한다.
반전기들은 2개 이상 구비되며, 특히 최총출력단에 위치한 반전기(최우측에 위치한 제 4 반전기(IV4))로부터 출력된 스위치제어신호의 논리와 출력전압감지부(VMB)로부터 입력된 제어전압(DRVP)의 논리가 동일하도록 이 반전기들은 짝수로 구비된다. 따라서, 출력전압감지부(VMB)로부터 로우논리의 제어전압(DRVP)이 공급되면, 제 1 반전기 내지 제 4 반전기(IV1 내지 IV4)는 차례로 하이논리의 출력, 로우논리의 출력, 하이논리의 출력 및 로우논리의 출력을 발생한다. 따라서, 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 임계범위보다 작거나 같은 정상적인 크기를 나타내어 출력전압감지부(VMB)가 로우논리의 제어전압(DRVP)을 출력하는 경우, 스위치제어부(SCB)의 제 4 반전기(IV4)로부터는 로우논리의 스위치제어신호가 출력된다. 반면, 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 임계범위보다 큰 비정상적인 크기를 나타내어출력전압감지부(VMB)가 하이논리의 제어전압(DRVP)을 출력하는 경우, 스위치제어부(SCB)의 제 4 반전기(IV4)로부터는 하이논리의 스위치제어신호가 출력된다.
이 반전기들(IV1 내지 IV4)은 높은 전압값을 갖는 제어전압(DRVP)의 크기를 이보다 작은 고전압 및 저전압으로 감압시킴으로써 보다 작은 크기의 보호스위칭소자(Tr_pr)가 사용될 수 있도록 한다. 또한 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트전극(gt)으로 제어전압(DRVP)이 직접 인가될 때 이 보호스위칭소자(Tr_pr)에 가해지는 스트레스가 높아지는 바, 이와 같이 반전기들(IV1 내지 IV4)을 사용하여 제어전압(DRVP)의 크기를 감소시킴으로써 보호스위칭소자(Tr_pr)에 가해지는 스트레스를 완화시킬 수 있다.
이러한 반전기는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다.
도 4는 도 3의 제 4 반전기의 구성을 나타낸 도면이다.
제 4 반전기(IV4)는, 도 4에 도시된 바와 같이, P타입의 제 1 스위칭소자(Tr_P) 및 N타입의 제 2 스위칭소자(Tr_N)를 포함한다.
제 1 스위칭소자(Tr_P)는 제 3 반전기(IV3)로부터의 출력에 의해 제어되며, 고전압노드(HN)와 게이트전극(gt) 사이에 접속된다.
제 2 스위칭소자(Tr_N)는 제 3 반전기(IV3)로부터의 출력에 의해 제어되며, 저전압노드(LN)와 게이트전극(gt) 사이에 접속된다.
제 3 반전기(IV3)로부터의 출력이 하이논리일 때 제 1 스위칭소자(Tr_P)는 턴-오프되는 반면 제 2 스위칭소자(Tr2)는 턴-온된다. 따라서 이때에는 턴-온된 제 2 스위칭소자(Tr_N)를 통해 저전압이 출력된다. 이 저전압은 스위칭제어신호로서 게이트전극(gt)으로 제공된다.
반면, 제 3 반전기(IV3)로부터의 출력이 로우논리일 때 제 1 스위칭소자(Tr_P)는 턴-온되는 반면 제 2 스위칭소자(Tr_N)는 턴-오프된다. 따라서 이때에는 턴-온된 제 1 스위칭소자(Tr_P)를 통해 고전압이 출력된다. 이 고전압은 스위칭제어신호로서 게이트전극(gt)으로 제공된다.
도시되지 않았지만, 나머지 제 1 반전기 내지 제 3 반전기(IV1 내지 IV3) 역시 상술된 제 4 반전기(IV4)와 동일한 구성을 갖는다.
제 1 제너 다이오드(ZD1)는 고전압노드(HN)와 저전압노드(LN) 사이에 접속된다. 이 제 1 제너 다이오드(ZD1)는 클램핑 다이오드(clamping diode)로서, 이의 클램핑 전압으로 고전압노드(HN)와 저전압노드(LN)간의 전위가 설정된다. 부스팅출력단자(bot)는 부스팅전압이 인가되기 전에 이 부스팅전압보다 낮은 초기전압으로 유지되는 바, 이 부스팅출력단자(bot)가 초기전압으로 유지될 때 제 1 제너 다이오드(ZD1)에 의해 저전압노드(LN)는 플로팅 상태에서 0[V]로 유지된다. 반면, 부스팅출력단자(bot)가 부스팅전압으로 상승하면 이 부스팅전압에 의해서 저전압노드(LN)가 부스팅전압과 클램핑 전압간의 차전압으로 유지된다.
제 2 제너 다이오드(ZD2)는 고전압노드(HN)와 접지단자 사이에 접속된다. 이 제 2 제너 다이오드(ZD2) 역시 클램핑 다이오드로서, 이의 클램핑 전압은 제 1 제너 다이오드(ZD1)의 클램핑 전압보다 높게 설정된다.
스위칭소자(Tr)는 제 2 제너 다이오드(ZD2)의 애노드전극에 인가된 전압에 따라 제어되며, 저전압노드(LN)와 접지단자 사이에 접속된다. 부스팅출력단자(bot)에 초기전압이 인가될 경우 이 초기전압은 제 2 제너 다이오드(ZD2)의 클램핑 전압보다 작기 때문에 스위칭소자(Tr)의 게이트전극은 0[V]가 된다. 따라서 부스팅출력단자(bot)에 초기전압이 인가될 경우 스위칭소자(Tr)는 턴-오프된다. 한편, 이 부스팅출력단자(bot)가 부스팅전압으로 상승하면 이 부스팅전압에 의해서 스위칭소자(Tr)의 게이트전극이 부스팅전압과 클램핑 전압(제 2 제너 다이오드(ZD2)의 클랭핑 전압)간의 차전압으로 유지된다. 따라서, 부스팅출력단자(bot)에 부스팅전압이 인가될 경우 스위칭소자(Tr)는 턴-온된다. 이 스위칭소자(Tr)는 부스팅출력단자(bot)가 부스팅전압으로 상승될 때 저전압노드(LN)의 전위를 클램핑 전압에 따른 전위로 상승하기 위한 전류 패쓰(current path)를 형성하는데 사용된다. 한편, 이후 설명할 초기 구동 시점(즉, 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 유지되는 시점)에는 부스팅출력단자(bot)가 초기전압으로 유지되므로, 이 스위칭소자(Tr)는 초기 구동 시점에 턴-오프 상태를 유지한다.
보호스위칭소자(Tr_pr)는 스위치제어부(SCB)로부터의 스위치제어신호에 따라 부스팅부(BST)로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어한다. 예를 들어, 이 보호스위칭소자(Tr_pr)가 도 3에 도시된 바와 같이 P타입의 트랜지스터라고 하자. 그러면, 스위치제어부(SCB)로부터의 스위치제어신호가 로우논리인 경우 보호스위칭소자(Tr_pr)는 턴-온되며, 이에 따라 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 부스팅출력단자(bot)로 전달될 수 있다. 반면, 스위치제어부(SCB)로부터의 스위치제어신호가 하이논리일 경우 보호스위칭소자(Tr_pr)는 턴-오프되며, 이에 따라 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 부스팅출력단자(bot)로 전달될 수 없다. 따라서, 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압이 정상적인 크기를 가질 경우 보호스위칭소자(Tr_pr)는 이 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압을 부스팅출력단자(bot)로 전달한다. 반면, 부스팅출력단자(bot)의 부스팅전압이 비정상적인 크기를 가질 경우 보호스위칭소자(Tr_pr)는 이 부스팅입력단자(bit)의 부스팅전압이 부스팅출력단자(bot)로 전달되는 것을 차단한다.
다이오드(D)는 보호스위칭소자(Tr_pr)를 통해 출력된 부스팅전압을 정류하여 안정화부(RGT)로 공급한다. 이를 위해, 이 다이오드(D)의 애노드전극은 부스팅출력단자(bot)에 접속되며, 캐소드전극은 안정화부(RGT)의 입력단자에 접속된다.
제 1 안정화커패시터(CR1)는 다이오드(D)로부터 정류된 부스팅전압(VBT)을 안정화하여 이 부스팅전압의 리플을 감소시킨다. 이를 위해 이 제 1 안정화커패시터(CR1)는 다이오드(D)의 캐소드전극과 접지단자 사이에 접속된다.
안정화부(RGT)는 부스팅부(BST) 및 다이오드(D)를 통해 출력된 부스팅전압(VBT)을 안정화시켜 안정화된 전압, 즉 구동전압(VDD)을 출력한다. 이를 위해 이 안정화부(RGT)의 입력단자는 다이오드(D)를 통해 부스팅출력단자(bot)에 접속된다. 이 안정화로부터 출력된 구동전압(VDD)은 구동전압공급라인(VDL) 및 방전부(DCB)에 공급된다. 이 안정화부(RGT)는 레귤레이터(regulator)로서 LDO(Low Dropout) 레귤레이터가 사용될 수 있다.
제 2 안정화커패시터(CR2)는 안정화부(RGT)로부터의 구동전압(VDD)을 다시 한 번 안정화하여 이 구동전압(VDD)의 리플을 감소시킨다. 이를 위해 이 제 2 안정화커패시터(CR2)는 안정화부(RGT)의 출력단자와 접지단자 사이에 접속된다.
방전부(DCB)는 스위치제어부(SCB)의 저전압노드(LN)를 방전시킨다. 즉, 이 방전부(DCB)는 저전압노드(LN)로 특정 전압을 인가하여 이 저전압노드(LN)를 방전시킨다. 예를 들어, 이 방전부(DCB)는 저전압노드(LN)의 전압을 그라운드 레벨(즉, 0의 전압)로 방전시킨다. 한편, 이 방전부(DCB)는 그라운드 레벨보다 더 낮은 전압, 즉, 부극성의 전압을 저전압노드(LN)로 인가할 수도 있다.
특히, 방전부(DCB)는 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 되는 시점에 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시킨다. 여기서 인에이블신호(EN)는 구동전압생성회로를 포함한 발광다이오드표시장치의 각종 구동회로 동작시키기 위한 개시신호로서, 이 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 될 때 발광다이오드표시장치의 화면이 켜지게 된다. 반면, 이 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태로 될 때 발광다이오드표시장치의 화면이 꺼지게 된다. 또한, 발광다이오드표시장치가 슬립모드(sleep mode; 전력소비를 줄이기 위해 발광다이오드표시장치의 발광다이오드(D)들을 오프(off)시켜 화면을 끄는 모드)로 되는 순간 이 인에이블신호(EN)는 비액티브 상태로 전환된다. 한편, 이 슬립모드에서 웨이크 모드(wake mode; 버튼 누름 또는 화면의 터치에 의해 발광다이오드표시장치의 화면이 원래의 화면으로 복귀하는 모드)로 전환될 때 이 인에이블신호(EN)는 액티브 상태로 전환된다.
이 인에이블신호(EN)가 액티브 상태(예를 들어 하이논리의 전압으로 유지되는 상태)로 될 때 부스팅부(BST), 보호회로(PTC), 안정화부(RGT) 및 방전부(DCB)가 동작하기 시작한다. 예를 들어,이 인에이블신호(EN)가 액티브 상태가 되는 시점에 부스팅부(BST)가 동작을 하여 외부로부터의 입력전압(Vin)이 부스팅부(BST)로 입력될 수 있다.
본 발명에서는, 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 되는 시점에 방전부(DCB)가 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시켜 입력전압(Vin)이 낮은 때에도 정상적으로 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-온될 수 있도록 한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 발광다이오드표시장치가 모바일 폰(mobile phone)에 적용될 경우, 입력전압(Vin)은 배터리(battery)로부터 제공될 수 있다. 이때 배터리의 용량이 많이 남아 있는 경우 이 배터리로부터 제공되는 입력전압(Vin)은 충분히 높기 때문에, 이 입력전압(Vin)이 임계전압을 초과하지 않는 정상적인 범위내의 전압을 갖는 전압일 때 보호스위칭소자(Tr_pr)는 턴-온된다. 그러나, 모바일 폰의 사용시간의 증가에 따라 배터리의 용량이 감소하게 되어 이 배터리로부터 제공되는 입력전압(Vin)이 낮을 경우, 이 입력전압(Vin)이 임계전압을 초과하지 않는 정상적인 범위내의 전압임에도 불구하고 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-온되지 않을 수도 있다. 즉, 이 보호스위칭소자(Tr_pr)는 이의 게이트전극(스위치제어부(SCB)의 출력단자)에 인가된 전압과 이의 소스전극(부스팅입력단자(bit))에 인가된 전압간의 차전압(이하, 게이트-소스전압)에 의해 그 턴-온 여부가 결정되는 바, 소스전극으로 인가되는 입력전압(Vin)이 상술된 바와 같이 일정 전압 이하로 감소하게 되면 결국 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트-소스전압이 이 보호스위칭소자(Tr_pr)의 문턱전압보다 작아질 수 있으며, 이렇게 되면 정상적인 입력전압(Vin)이 인가됨에도 불구하고 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-오프될 수 있다. 또한, 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트-소스전압의 크기는 게이트전극의 전압에도 영향을 받는 바, 이 게이트전극의 전압은 반전기로 공급되는 저전압의 크기에 영향을 받는다. 즉, 반전기들(IV1 내지 IV4)의 오프셋 전압(offset voltage)에 의해 저전압노드(LN)의 전압이 정극성 방향의 특정 전압으로 유지될 경우, 이 저전압이 인가되는 게이트전극(gt)의 전압도 특정 전압으로 유지되게 된다. 이때 역시 게이트-소스전압의 크기가 감소하게 되어 이 게이트-소스전압이 문턱전압보다 작아질 수 있으며, 이렇게 되면 정상적인 입력전압(Vin)이 인가됨에도 불구하고 보호스위칭소자(Tr_pr)가 턴-오프될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 방전부(DCB)를 이용하여 초기 구동 시점(즉, 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 유지되는 시점)마다 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시켜 입력전압(Vin)이 입력되는 순간 게이트전극(gt)의 전압을 떨어뜨림으로써 게이트-소스전압을 상대적으로 증가시킬 수 있다(음의 방향으로 증가시킬 수 있다). 따라서, 입력전압(Vin)이 낮은 때에도 부스팅전압이 정상적으로 생성되므로, 결국 정상적으로 구동전압(VDD)이 발생된다. 따라서, 본 발명에서의 구동전압발생회로는 상당히 넓은 범위의 입력전압(Vin)을 제공받아 구동될 수 있다. 또한 그로 인해, 배터리의 사용 시간도 증가하는 부수적인 효과도 발생된다.
한편, 보호스위칭소자(Tr_pr)를 통해 입력전압(Vin)이 정상적으로 부스팅되어 안정화되면 전력소비의 방지를 위해 더 이상 저전압노드(LN)를 방전시키는 동작이 필요 없는 바, 이를 위해 이 방전부(DCB)는 안정화부(RGT)로부터 출력된 구동전압(VDD)이 정상적인 레벨에 도달함을 감지하는 즉시 저전압노드(LN)를 방전시키는 동작을 중지한다.
여기서, 상술된 방전부(DCB)는 다음과 같은 구성을 가질 수 있다.
즉, 방전부(DCB)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교기(CMP) 및 방전스위칭소자(Tr_dc)를 포함한다.
비교기(CMP)는 안정화부(RGT)로부터의 구동전압(VDD)과 미리 설정된 기준전압(Vref)을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 액티브 상태의 방전개시신호(DSS) 또는 비액티브 상태의 방전개시신호(DSS)를 출력한다. 즉, 이 비교기(CMP)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 기준전압(Vref)이 입력되며, 반전단자(-)로 구동전압(VDD)이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 방전개시신호가 발생된다. 이 비교기(CMP)는 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)보다 작을 때 액티브 상태의 방전개시신호(DSS)를 발생시키는 반면, 이 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 즉, 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)과 같거나 이보다 클 때, 비교기(CMP)는 비액티브 상태의 방전개시신호(DSS)를 출력한다.
방전스위칭소자(Tr_dc)는 비교기(CMP)로부터의 액티브 상태의 방전개시신호(DSS)에 응답하여 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시킨다. 즉, 방전스위칭소자(Tr_dc)는 비교기(CMP)로부터 액티브 상태의 방전개시신호(DSS)가 인가될 때에만 턴-온되어 저전압노드(LN)로 그라운드 레벨의 전압을 공급한다. 이를 위해, 이 방전스위칭소자(Tr_dc)의 게이트전극은 비교기(CMP)의 출력단자에 접속되며, 드레인단자(또는 소스단자)는 저전압노드(LN)에 접속되며, 그리고 소스단자(또는 드레인단자)는 접지단자에 접속된다.
한편, 상술된 바와 같이 방전부(DCB)는 그라운드 레벨보다 더 낮은 전압, 즉, 부극성의 전압을 저전압노드(LN)로 인가할 수도 있는 바, 이때 이 방전스위칭소자(Tr_dc)는 접지단자 대신 부극성의 전압을 공급하는 부극성 전압원(도시되지 않음)에 연결된다.
여기서 구동전압(VDD) 및 기준전압(Vref)은 인에이블신호(EN)가 액티브 상태일 때 생성되며, 반면 이 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태일 때 모두 그라운드 레벨로 하강한다. 다시 말하여, 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 전환되면 이에 응답하여 구동전압(VDD) 및 기준전압(Vref)이 각각 액티브 상태로 유지된다. 반면, 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태로 전환될 때 이에 응답하여 구동전압(VDD) 및 기준전압(Vref)이 각각 비액티브 상태로 유지된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구동전압생성회로의 상세 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 구동전압생성회로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 부스팅부(BST), 보호회로(PTC), 다이오드(D), 제 1 안정화커패시터(CR1), 안정화부(RGT), 제 2 안정화커패시터(CR2) 및 방전부(DCB)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부스팅부(BST), 보호회로(PTC), 다이오드(D), 제 1 안정화커패시터(CR1), 안정화부(RGT) 및 제 2 안정화커패시터(CR2)는 상술된 제 1 실시예의 그것들과 동일하므로 이에 대한 설명은 제 1 실시예를 참조한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 방전부(DCB)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 비교기(CMP), 논리곱게이트(AND) 및 방전스위칭소자(Tr_dc)를 포함한다.
비교기(CMP)는 안정화부(RGT)로부터의 구동전압(VDD)과 미리 설정된 기준전압(Vref)을 비교하고, 이 비교 결과에 따라 액티브 상태의 비교신호(CPS) 또는 비액티브 상태의 비교신호(CPS)를 출력한다. 즉, 이 비교기(CMP)는 비반전단자(+), 반전단자(-) 및 출력단자를 포함하는 바, 비반전단자(+)로 기준전압(Vref)이 입력되며, 반전단자(-)로 구동전압(VDD)이 입력되며, 그리고 출력단자로부터 비교신호(CPS)가 발생된다. 이 비교기(CMP)는 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)보다 작을 때 액티브 상태의 비교신호(CPS)를 발생시키는 반면, 이 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)과 같거나 이보다 크면 출력을 발생하지 않는다. 즉, 이 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)과 같거나 이보다 크면, 이 비교기(CMP)는 로우논리의 비교신호(CPS)를 출력한다.
논리곱게이트(AND)는 인에이블신호(EN) 및 비교신호(CPS)를 공급받아 인에이블신호(EN)와 비교신호(CPS)가 모두 액티브 상태일 때 액티브 상태의 방전개시신호(DSS)를 출력한다. 즉, 이 논리곱게이트(AND)는 인에이블신호(EN) 및 비교신호(CPS)를 공급받고, 이 인에이블신호(EN) 및 비교신호(CPS)의 논리상태가 모두 하이논리일 때 하이논리의 출력을 발생시킨다. 반면, 이 인에이블신호(EN) 및 비교신호(CPS) 중 어느 하나라도 그 논리상태가 로우논리일 때, 이 논리곱게이트(AND)는 로우논리의 출력을 발생시킨다.
방전스위칭소자(Tr_dc)는 논리곱게이트(AND)로부터의 액티브 상태의 방전개시신호(DSS)에 응답하여 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시킨다. 즉, 이 방전스위칭소자(Tr_dc)는 논리곱게이트(AND)로부터 하이논리의 출력(즉, 액티브 상태의 방전개시신호(DSS))이 입력될 때에만 턴-온되어 저전압노드(LN)로 그라운드 레벨의 전압을 공급한다. 이를 위해, 이 방전스위칭소자(Tr_dc)의 게이트전극은 논리곱게이트(AND)의 출력단자에 접속되며, 드레인단자(또는 소스단자)는 저전압노드(LN)에 접속되며, 그리고 소스단자(또는 드레인단자)는 접지단자에 접속된다.
한편, 상술된 바와 같이 방전부(DCB)는 그라운드 레벨보다 더 낮은 전압, 즉, 부극성의 전압을 저전압노드(LN)로 인가할 수도 있는 바, 이때 이 방전스위칭소자(Tr_dc)는 접지단자 대신 부극성의 전압을 공급하는 부극성 전압원(도시되지 않음)에 연결된다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에서는 방전부(DCB)를 이용하여 초기 구동 시점(즉, 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 유지되는 시점)마다 저전압노드(LN)를 그라운드 레벨로 방전시켜 입력전압(Vin)이 인가되는 순간 보호스위칭소자(Tr_pr)의 게이트전극(gt)의 전압을 떨어뜨림으로써 게이트-소스전압을 상대적으로 증가시킬 수 있다(음의 방향으로 증가시킬 수 있다). 따라서, 입력전압(Vin)이 낮은 때에도 부스팅전압이 정상적으로 생성되므로, 결국 정상적으로 구동전압(VDD)이 발생된다. 따라서, 본 발명에서의 구동전압발생회로는 상당히 넓은 범위의 입력전압(Vin)을 제공받아 구동될 수 있다. 또한 그로 인해, 배터리의 사용 시간도 증가하는 부수적인 효과도 발생된다.
도 6은 도 5와 관련된 인에이블신호(EN), 비교신호(CPS), 구동전압(VDD), 기준전압(Vref) 및 방전개시신호(DSS)의 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, t1시점에 인에이블신호(EN)가 액티브 상태가 되면 이에 응답하여 구동전압(VDD)이 점차 상승하기 시작한다. 즉, 이 t1시점에 인에이블신호(EN)가 액티브 상태로 되면 입력전압(Vin)이 부스팅부(BST)로 공급되고, 그러면 부스팅부(BST)는 이 입력전압(Vin)을 부스팅하여 출력한다. 그러면, 안정화부(RGT)는 이 부스팅전압을 안정화하여 구동전압(VDD)를 출력한다. 이때, 구동전압(VDD)은 t1시점부터 t2시점까지 서서히 증가하여 t3시점에 이르러서야 목표전압으로 유지된다. 또한 이 t1시점에 기준전압(Vref)이 액티브 상태(하이논리 상태)로 천이하기 시작한다. 여기서 t2시점이 이르기 전까지는 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)보다 작으므로 비교기(CMP)는 하이논리의 비교신호(CPS)를 출력한다. 이후, 이 구동전압(VDD)이 점차 증가하여 t2시점에는 이 구동전압(VDD)이 기준전압(Vref)과 동일한 값을 갖게 되는 바, 이 t2시점에 비교기(CMP)는 로우논리의 비교신호(CPS)를 출력한다. 따라서, 논리곱게이트(AND)는 인에이블신호(EN)와 비교신호(CPS)가 모두 하이논리의 상태로 유지되는 t1시점부터 t2의 바로 전 시점까지의 기간 동안 하이논리로 유지되는 방전개시신호(DSS)를 출력한다.
한편, 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태로 천이되는 t4시점에 구동전압(VDD) 및 기준전압(Vref)은 모두 그라운드 레벨로 떨어진다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 방전부(DCB)는 발광다이오드표시장치가 DLP(Dimming Low Power) 모드 구동될 때도 전력소비를 줄일 수 있는 바, 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
DLP 모드는, 발광다이오드표시장치가 슬립모드로 전환되었을 때 일부 화소의 발광다이오드(D)만을 발광시켜 발광다이오드표시장치의 화면에 미리 설정된 특정 영상(예를 들어, 시계 및 달력)을 표시하는 모드이다. 이러한 DLP 모드 역시 슬립모드에 해당하는 바, 따라서 이 DLP 모드에서는 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태로 유지되므로 구동전압생성회로로부터 구동전압(VDD)이 생성되지 않는다. 그러나, 이 DLP 모드에서는 일부 화소들의 발광다이오드(D)들을 발광시키기 위해 데이터 드라이버(DD) 내부로부터 생성된 구동전압이 상술된 일부 화소들로 공급된다. 그런데, 이 데이터 드라이버로부터 생성된 구동전압은 안정화부(RGT)의 출력단자에도 공급된다. 상술된 바와 같이 이 안정화부(RGT)의 출력단자는 비교기(CMP)의 반전단자에 접속되어 있기 때문에, 결국 DLP 모드시 데이터 드라이버(DD)로부터 생성된 구동전압이 비교기(CMP)에도 입력되게 된다. 이때 이 구동전압(VDD)은 기준전압(Vref)보다 크기 때문에 비교기(CMP)는 하이논리의 비교신호(CPS)를 출력하게 된다. 그러나, 이 DLP 모드시에는 논리곱게이트(AND)로 공급되는 인에이블신호(EN)가 비액티브 상태이므로 이 논리곱게이트(AND)로 하이논리의 비교신호(CPS)가 입력되더라도 이 논리곱게이트(AND)는 여전히 로우논리의 방전개시신호(DSS)를 출력한다. 결국, DLP 모드시에도 방전스위칭소자(Tr_dc)는 여전히 턴-오프 상태이므로, 구동전압생성회로가 동작할 필요가 없으나 구동전압이 발생되는 DLP 모드에서도 소비전력을 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
BST: 부스팅부 PTC: 보호회로
SCB: 스위치제어부 IV#: 제 # 반전기
ZD#: 제 # 제너 다이오드 HN: 고전압노드
LN: 저전압노드 L: 인덕터
bit: 부스팅입력단자 bot: 부스팅출력단자
Tr_pr: 보호스위칭소자 Tr_bs: 부스팅스위칭소자
gt: 게이트전극 D: 다이오드
RGT: 안정화부 CR#: 제 # 안정화커패시터
VDD: 구동전압 DCB: 방전부
Tr_dc: 방전스위칭소자 CMP: 비교기
Vref: 기준전압 DSS: 방전개시신호
VMB: 출력전압감지부 DRVP: 제어전압
Vin: 입력전압 Tr: 스위칭소자

Claims (29)

  1. 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부;
    부스팅입력단자와 부스팅출력단자 사이에 접속되어 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅입력단자와 부스팅출력단자간을 전기적으로 연결하거나 분리하여 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자;
    상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압이 인가되는 고전압 노드의 고전압 및 저전압이 인가되는 저전압 노드의 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로;
    상기 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압을 안정화시켜 구동전압을 출력하는 안정화부; 및,
    상기 안정화부를 통해 출력되는 구동전압을 기준전압과 비교하여 기준전압 이하일 때, 상기 보호회로의 저전압이 인가되는 저전압노드를 방전시키는 방전부를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호스위칭소자를 통해 출력된 부스팅전압을 정류하는 다이오드; 및,
    상기 다이오드로부터 정류된 부스팅전압을 안정화하는 제 1 안정화커패시터; 및,
    상기 안정화부로부터의 구동전압을 안정화하는 제 2 안정화커패시터를 더 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전부는,
    상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 비교기; 및,
    상기 비교기로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 방전스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전부는,
    상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 비교신호를 출력하는 비교기;
    인에이블신호 및 상기 비교신호를 공급받아 상기 인에이블신호와 상기 비교신호가 모두 액티브 상태일 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 논리곱게이트; 및,
    상기 논리곱게이트로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 방전시키는 방전스위칭소자를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 부스팅부는,
    상기 외부에서 입력전압을 공급하는 입력라인과 부스팅입력단자간에 연결된 인덕터; 및,
    외부로부터의 구동펄스에 따라 제어되며, 상기 부스팅입력단자와 접지단자 사이에 접속된 부스팅스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호회로는,
    상기 스위치제어신호의 근원이 되는 제어전압을 출력하며, 상기 부스팅출력단자에 인가된 부스팅전압의 크기가 상기 임계전압을 초과할 경우 상기 제어전압의 논리를 반전시켜 출력하는 출력전압감지부;
    상기 출력전압감지부로부터의 제어전압의 논리에 따라 상기 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 스위치제어부;
    상기 부스팅출력단자로부터 부스팅전압을 공급받는 고전압노드와 상기 저전압노드 사이에 접속된 제 1 제너 다이오드;
    상기 고전압노드와 접지단자 사이에 접속된 제 2 제너 다이오드; 및,
    상기 제 2 제너 다이오드의 애노드전극에 인가된 전압에 따라 제어되며, 상기 저전압노드와 접지단자 사이에 접속된 스위칭소자를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위치제어부는, 상기 고전압노드의 부스팅전압을 상기 고전압으로서 인가받음과 아울러 상기 저전압노드의 전압을 저전압으로서 인가받으며 서로 직렬로 접속된 다수의 반전기들을 포함하며; 그리고,
    상기 다수의 반전기들은 상기 출력전압감지부로부터의 제어전압을 순차적으로 반전시켜 상기 스위치제어신호를 생성하고, 이 스위치제어신호를 상기 보호스위칭소자의 게이트전극으로 공급함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  13. 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부; 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자; 상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압이 인가되는 고전압 노드의 고전압 및 저전압이 인가되는 저전압 노드의 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로; 상기 부스팅전압을 안정화시켜 구동전압을 출력하는 안정화부를 포함하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법에 있어서,
    상기 안정화부를 통해 출력되는 구동전압의 레벨을 기준전압과 비교하여 기준전압 이하일 때, 상기 보호회로의 저전압노드의 저전압을 방전시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 저전압노드를 방전시키는 단계는,
    상기 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 비교신호를 생성하는 단계; 및,
    인에이블신호와 상기 비교신호가 모두 액티브 상태일 때 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 저전압노드를 방전시키는 단계는 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 저전압노드를 방전시키는 단계는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로의 구동방법.
  20. 외부로부터 입력전압을 부스팅하여 부스팅전압을 생성하는 부스팅부;
    부스팅입력단자와 부스팅출력단자 사이에 접속되어 스위치제어신호에 따라 상기 부스팅입력단자와 부스팅출력단자간을 전기적으로 연결하거나 분리하여 상기 부스팅부로부터 생성된 부스팅전압의 출력 여부를 제어하는 보호스위칭소자;
    상기 보호스위칭소자를 통하여 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압의 크기와 미리 설정된 임계전압을 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 고전압이 인가되는 고전압 노드의 고전압 및 저전압이 인가되는 저전압 노드의 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 보호회로;
    상기 부스팅부로부터 출력된 부스팅전압을 안정화시켜 구동전압을 출력하는 안정화부; 및,
    상기 구동전압의 레벨에 따라 상기 보호회로의 저전압이 인가되는 저전압노드를 방전시키는 방전부를 포함하고,
    상기 보호회로는,
    상기 스위치제어신호의 근원이 되는 제어전압을 출력하며, 상기 부스팅출력단자에 인가된 부스팅전압의 크기가 상기 임계전압을 초과할 경우 상기 제어전압의 논리를 반전시켜 출력하는 출력전압감지부;
    상기 출력전압감지부로부터의 제어전압의 논리에 따라 상기 고전압 및 저전압 중 어느 하나를 선택하고, 이 선택된 전압을 상기 스위치제어신호로서 출력하는 스위치제어부;
    상기 부스팅출력단자로부터 부스팅전압을 공급받는 고전압노드와 상기 저전압노드 사이에 접속된 제 1 제너 다이오드;
    상기 고전압노드와 접지단자 사이에 접속된 제 2 제너 다이오드; 및,
    상기 제 2 제너 다이오드의 애노드전극에 인가된 전압에 따라 제어되며, 상기 저전압노드와 접지단자 사이에 접속된 스위칭소자를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호스위칭소자를 통해 출력된 부스팅전압을 정류하는 다이오드; 및,
    상기 다이오드로부터 정류된 부스팅전압을 안정화하는 제 1 안정화커패시터; 및,
    상기 안정화부로부터의 구동전압을 안정화하는 제 2 안정화커패시터를 더 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 방전부는,
    상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 비교기; 및,
    상기 비교기로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 그라운드 레벨로 방전시키는 방전스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 방전부는,
    상기 안정화부로부터의 구동전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 이 비교 결과 상기 구동전압이 상기 기준전압보다 작을 때 액티브 상태의 비교신호를 출력하는 비교기;
    인에이블신호 및 상기 비교신호를 공급받아 상기 인에이블신호와 상기 비교신호가 모두 액티브 상태일 때 액티브 상태의 방전개시신호를 출력하는 논리곱게이트; 및,
    상기 논리곱게이트로부터의 액티브 상태의 방전개시신호에 응답하여 상기 저전압노드를 방전시키는 방전스위칭소자를 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 방전부는 상기 구동전압생성회로를 동작시키기 위한 인에이블신호가 액티브 상태로 되는 시점에 상기 저전압노드를 부극성의 전압으로 방전시킴을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 부스팅부는,
    상기 외부에서 입력전압을 공급하는 입력라인과 부스팅입력단자간에 연결된 인덕터; 및,
    외부로부터의 구동펄스에 따라 제어되며, 상기 부스팅입력단자와 접지단자 사이에 접속된 부스팅스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 스위치제어부는, 상기 고전압노드의 부스팅전압을 상기 고전압으로서 인가받음과 아울러 상기 저전압노드의 전압을 저전압으로서 인가받으며 서로 직렬로 접속된 다수의 반전기들을 포함하며; 그리고,
    상기 다수의 반전기들은 상기 출력전압감지부로부터의 제어전압을 순차적으로 반전시켜 상기 스위치제어신호를 생성하고, 이 스위치제어신호를 상기 보호스위칭소자의 게이트전극으로 공급함을 특징으로 하는 발광다이오드표시장치용 구동전압생성회로.
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