KR102012022B1

KR102012022B1 - 표시 장치의 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR102012022B1
Application number: KR1020130057810A
Authority: KR
Inventors: 채세병
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2019-08-20
Also published as: CN104184317A; TW201445533A; US9508302B2; TWI598863B; US20140347343A1; KR20140137190A; CN104184317B

Abstract

본 발명은 구동 회로와 상기 구동 회로에서 전달하는 출력 데이터 전압에 따른 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치의 전원 공급 장치에 있어서, 상기 전원 공급 장치는 상기 구동 회로 내부에 구비되는 제1 부스터와 제2 부스터를 포함하고, 상기 제1 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 연산 증폭기(Op-amp)에 공급되는 제1 출력전압을 생성하고, 상기 제2 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 버퍼에 공급되는 제2 출력전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치의 전원 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLY POWER IN DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 표시 장치의 구동 회로에 전원을 공급하기 위한 장치에 관한 것이다.

통상적으로 고해상도급 영상을 표시하는 표시 장치에서 구동 회로의 고소비전력 사용으로 인해 1차 부스터(booster) 전압(표시 장치의 구동 회로 소스단 전압)을 생성하기 위하여 외장 DCDC 컨버터 회로를 추가적으로 사용한다.

고해상도급 표시 장치의 구동 회로의 소스단 전압에 사용되는 1차 부스터 전압은 외장 전원공급 회로를 이용하기 때문에 생산 단가가 높아져서 추가 비용이 들고, 표시 장치의 세트 디자인의 유연성(Flexibility)이 감소하게 된다.

이러한 외장 전원공급 회로를 구동 회로 내부에 실장할 수 없는 이유는 내장하였을 경우 1차 부스터에서 소비하는 전력을 버틸 수가 없기 때문이다.

즉, 고해상도 표시 장치의 경우 내장 전원 공급 장치로 전력을 공급하게 되면 1차 부스터 출력 전압 효율이 한계 범위 이하로 떨어지게 되어 원하는 출력을 내지 못하게 된다.

따라서 표시 장치의 구동 회로의 전원 공급에 외장 전원공급 회로를 이용하던 종래 기술을 개선하고, 공급 전원을 분산시켜 효율적으로 전달받을 수 있는 개량된 전원공급 회로의 설계가 필요하다.

본 발명의 실시 예를 통해 해결하려는 과제는 표시 장치의 구동 회로가 소비하는 전력을 출력 전압 효율을 떨어뜨리지 않으면서 분산 공급할 수 있도록 설계된 내장용 전원공급 회로를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하려는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 전원 공급 장치는 구동 회로와 상기 구동 회로에서 전달하는 출력 데이터 전압에 따른 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치의 전원 공급 장치에 있어서, 상기 전원 공급 장치는 상기 구동 회로 내부에 구비되는 제1 부스터와 제2 부스터를 포함하고, 상기 제1 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 연산 증폭기(Op-amp)에 공급되는 제1 출력전압을 생성하고, 상기 제2 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 버퍼에 공급되는 제2 출력전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제1 부스터와 상기 제2 부스터는 모두 인덕티브 부스터일 수 있다. 상기 인덕티브 부스터는 적어도 하나의 인덕터, 다이오드, 스위칭 트랜지스터, 및 출력단 커패시터를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터를 통해 공급되는 전류를 상기 출력단 커패시터에 저장한다.

한편, 상기 제1 부스터와 상기 제2 부스터는 모두 커패시티브 부스터일 수 있다. 상기 커패시티브 부스터는 적어도 두 개의 부스터 커패시터와 출력단 커패시터를 포함하고, 상기 출력단 커패시터에 상기 두 개의 부스터 커패시터에서 부스팅된 출력전압이 저장된다.

다른 실시 예로서 상기 제1 부스터 또는 상기 제2 부스터는 인덕티브 부스터이고, 상기 인덕티브 부스터는 적어도 하나의 인덕터, 다이오드, 스위칭 트랜지스터, 및 출력단 커패시터를 포함할 수 있다.

또한 상기 제1 부스터 또는 상기 제2 부스터는 커패시티브 부스터이고, 상기 커패시티브 부스터는 적어도 두 개의 부스터 커패시터와 출력단 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 제1 출력전압은 상기 제2 출력전압보다 전압값이 클 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

그리고 상기 제1 출력전압은, 상기 표시 패널 중 상기 출력 데이터 전압을 전달받는 복수의 데이터 라인에 연결된 상기 소스 출력 회로에서 복수의 연산 증폭기에 동시에 공급될 수 있다.

또한 상기 제2 출력전압은, 상기 표시 패널 중 상기 출력 데이터 전압을 전달받는 복수의 데이터 라인에 연결된 상기 소스 출력 회로에서 복수의 버퍼에 동시에 공급될 수 있다.

본 발명에 따르면 표시 장치의 구동 회로가 소비하는 전력을 출력 전압 효율을 떨어뜨리지 않으면서 분산 공급할 수 있도록 설계된 내장용 전원공급 회로를 제공할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 전원 공급 장치에 의하면 고해상도급 표시 장치로서 높은 소비전력을 필요로 하는 표시 장치에서 1차 부스터 출력 전압을 안정적으로 공급할 수 있고, 외장 전원 공급 장치를 추가하지 않아 전원공급 회로를 구동 회로와 통합한 일체형으로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 회로 내의 전원 공급 장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 전원 공급 장치에서 A 부분을 확대한 회로도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 회로 내의 전원 공급 장치를 나타낸 도면.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

일반적으로 고해상도급의 표시 패널을 포함하는 표시 장치는 구동 회로에서 많은 소비전력을 사용하고 있다. 따라서 이러한 고해상도급 표시 장치는 소스 출력 회로에 공급되는 1차 부스터(booster) 단 전압, 즉 소스 단 전압을 생성하기 위해서 주로 외장 DCDC IC를 추가한다. 표시 장치의 구동 회로의 소스 출력 회로에 사용되는 1차 부스터 생성 전압은 외장 전원 공급 장치인 DCDC 컨버터 회로를 이용하여 공급한다. 이러한 외장 DCDC 회로의 추가는 표시 장치의 생산비용을 높이고 세트 디자인을 다양하게 구성할 수 없는 불편함을 유발한다.

그러나 표시 장치의 구동 회로 내에 전원 공급 장치를 내장하는 경우에는 1차 부스터에서 소비하는 전력을 버틸 수 없어 1차 부스터 출력 전압 효율이 현저하게 떨어지고 이로 인해 고해상도급 출력을 내지 못하게 된다.

일반적인 일례로 FHD급 표시 장치를 기준으로 소스 출력 회로에서 소비되는 전력은 190mW 내지 200mW 정도가 되기 때문에 이러한 소스 출력 회로에서 소모되는 출력 전압을 안정적으로 공급하는데 어려움이 있다.

그래서 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 도 1에서 보는 바와 같이 구동 회로 내에 전원 공급 장치를 구비하되, 전원 공급을 분산시켜 공급하도록 구성한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 회로(1)는 구동 회로 내부에 구비된 전원 공급 장치와 소스 출력 회로(10)를 포함한다.

상기 전원 공급 장치는 커패시티브 부스터(capacitive booster)(20)와 인덕티브 부스터(inductive booster)(30)를 포함한다. 전원 공급 장치로서 상기 커패시티브 부스터(20)와 인덕티브 부스터(30)는 각각 소스 출력 회로(10)에 전원을 생성하여 공급한다.

상기 소스 출력 회로(10)는 증폭 회로부(Op-amp)와 출력 버퍼부로 구성된다. 도 1의 소스 출력 회로(10)내에 구체적으로 표시하지 않았으나, 상기 증폭 회로부는 소스 출력 회로에서 복수의 Op-amp(40)를 통칭하는 개념이고, 상기 출력 버퍼부는 소스 출력 회로에서 복수의 버퍼(50)를 통칭하는 개념이다.

상기 증폭 회로부의 각 Op-amp(40)는 전체 계조 범위에서 수신되는 입력 영상 데이터 신호에 따라 선택된 하나의 계조 전압을 안정된 전압으로 출력한다.

그리고 상기 출력 버퍼부의 각 버퍼(50)는 상기 증폭 회로부의 Op-amp의 출력 전압값대로 실제 표시 패널을 구동하는 전류에 대응하는 전압을 출력한다.

상기 증폭 회로부의 복수의 Op-amp는 서로 전기적으로 연결되어 본 발명의 전원 공급 장치로부터 출력된 전압을 공급받는다.

마찬가지로 상기 출력 버퍼부의 복수의 버퍼는 서로 전기적으로 연결되어, 전원 공급 장치에서 출력된 전압으로서 상기 증폭 회로부에 공급되는 전압과 다르게 출력되는 전압을 공급받는다.

즉, 도 1의 실시 예에서 전원 공급 장치 중 인덕티브 부스터(30)는 제1 출력전압(VOUT1)을 생성하여 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부의 복수의 Op-amp(40)에 전달한다. 그리고, 전원 공급 장치 중 커패시티브 부스터(20)는 제2 출력전압(VOUT2)를 생성하여 소스 출력 회로(10)의 복수의 버퍼(50)에 전달한다.

고해상도급 표시 장치를 기준으로 데이터 부하 용량(capability)에 따라 달라질 수 있으나, 상기 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부가 소비하는 전력이 출력 버퍼부가 소비하는 전력보다 높을 경우, 상기 증폭 회로부에 전달되는 제1 출력전압(VOUT1)이 상기 출력 버퍼부에 전달되는 제2 출력전압(VOUT2)보다 전압값이 클 수 있다.

구체적으로 도 1의 실시 예에서, 인덕티브 부스터(30)는 인덕터(35), 다이오드(34), 스위칭 트랜지스터(33), 및 출력단 커패시터(32)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에서 스위칭 트랜지스터(33)는 NMOS로 구성되었으나 이에 한정되는 것은 아니며 게이트 단에 입력되는 스위칭 동작 신호에 따라 개폐됨으로써 출력 전압(VOUT1)을 출력할 수 있다. 즉, 스위칭 트랜지스터(33)가 턴 온 됨에 따라 인덕터(35)를 통해 공급되는 전류는 다이오드(34)를 경유하여 출력단 커패시터(32)에 저장된다. 그리고, 출력단 커패시터(32)를 통해 출력 전압(VOUT1)이 출력단자(31)을 경유하여 상기 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부에 공급된다.

한편, 도 1의 실시 예에서, 커패시티브 부스터(20)는 두 개의 부스터 커패시터, 즉 제1 부스터 커패시터(23)와 제2 부스터 커패시터(24), 및 출력단 커패시터(22)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에서 상기 제1 부스터 커패시터(23)와 제2 부스터 커패시터(24)에 의해 부스팅된 출력전압(VOUT2)이 출력단 커패시터(22)를 통해 출력단자(21)을 경유하여 상기 소스 출력 회로(10)의 출력 버퍼부에 공급된다.

상기 도 1에 따른 인덕티브 부스터(30)와 커패시티브 부스터(20)의 회로 구성은 일 실시 예일 뿐이며, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 일 실시 형태로서, 인덕티브 부스터(30)의 출력 전압 효율이 커패시티브 부스터(20)보다 좋기 때문에 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부나 출력 버퍼부 중에서 소비전력이 큰 쪽에 상기 인덕티브 부스터(30)를 연결함으로써 출력 전압 소비를 효율적으로 구현할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 소스 출력 회로에서 소비하는 전원을 Op-amp와 출력 버퍼로 나누어 공급하기 때문에 소비전력이 분산되어 도 1과 같이 구동 회로에 전원 공급 장치를 내장하더라도 전압 효율의 제한 범위 내에서 효율적으로 전원을 공급할 수 있다.

도 1에서 구동 회로(1)의 소스 출력 회로(10) 중 증폭 회로부의 Op-amp(40)와 출력 버퍼부의 버퍼(50)로 구성된 A 부분은 도 2에 구체적으로 도시하였다. 상기 A 부분은 구동 회로(1)에 포함된 소스 출력 회로의 일부와 이로부터 출력되는 데이터 전압을 인가받는 표시 패널(2)의 각 데이터 라인(DL)을 포함한다. 즉, 상기 도 2에서 입력 데이터 신호에 따른 출력 데이터 전압을 생성하여 전달하는 버퍼(50)는 출력단자를 통해 데이터 라인(DL)의 저항(R1)과 커패시터(C1)과 연결된다.

표시 패널(2)의 각 데이터 라인은 대응하는 저항과 커패시터를 구비하고 있으며, 각 데이터 라인을 통해 입력 신호에 대응하는 출력 데이터 전압을 전달받아 상기 커패시터에 충전한다.

구체적으로 Op-amp(40)는 증폭 회로부에 공급되는 출력전압(VOUT1)의 공급원과 접지 전위 사이에 연결되어, 각 데이터 라인에 대응하는 입력 영상 데이터 신호(data input)에 따른 전압을 입력받아 소정의 출력 전압값을 버퍼(50)에 전달한다.

버퍼(50)는 출력 버퍼부에 공급되는 출력전압(VOUT2)의 공급원과 접지 전위 사이에 직렬 연결된 PMOS 트랜지스터(T1)와 NMOS 트랜지스터(T2)로 구성된다. 상기 PMOS 트랜지스터(T1)와 NMOS 트랜지스터(T2)의 게이트 전극으로 Op-amp(40)에서 생성된 출력 전압값이 인가된다.

도 2의 회로 구동 방식의 실시형태는 디지털 계조 데이터를 입력하여 표시하는 구동 방식이므로, 상기 출력 전압값이 소정의 PMOS 트랜지스터(T1)의 게이트 온 전압 레벨이면 PMOS 트랜지스터(T1)가 턴 온 되어 고전위의 출력전압(VOUT2)가 출력 데이터 전압으로 데이터 라인(DL)에 인가된다. 이와 달리 상기 출력 전압값이 소정의 NMOS 트랜지스터(T2)의 게이트 온 전압 레벨이면 NMOS 트랜지스터(T2)가 턴 온 되어 그라운드 전압이 출력 데이터 전압으로 데이터 라인(DL)에 인가된다. 도 2의 실시 예에서 Op-amp(40)와 버퍼(50)의 일단이 접지 전위에 연결되지만 이에 한정되지 않으며, 저전위의 전압원에 연결될 수도 있다.

한편, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 회로 내의 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.

도 3은 상기 도 1과 동일한 구성이지만, 구동 회로(1) 내에 내장되는 전원 공급 장치를 두 개의 커패시티브 부스터로 구성한다. 즉, 도 3의 실시 예에서 따른 전원 공급 장치는 제1 커패시티브 부스터(201)와 제2 커패시티브 부스터(202)를 포함한다.

그리고, 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부에 공급되는 출력전압(VOUT1)은 제2 커패시티브 부스터(202)에서 생성하고, 소스 출력 회로(10)의 출력 버퍼부에 공급되는 출력전압(VOUT2)은 제1 커패시티브 부스터(201)에서 생성한다.

상기 제1 커패시티브 부스터(201)와 제2 커패시티브 부스터(202)는 도 1의 커패시티브 부스터(20)의 구성과 동일하게 구성할 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

도 4는 상기 도 1과 동일한 구성이지만, 구동 회로(1) 내에 내장되는 전원 공급 장치를 두 개의 인덕티브 부스터로 구성한다. 즉, 도 4의 실시 예에서 따른 전원 공급 장치는 제1 인덕티브 부스터(301)와 제2 인덕티브 부스터(302)를 포함한다.

그리고, 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부에 공급되는 출력전압(VOUT1)은 제2 인덕티브 부스터(302)에서 생성하고, 소스 출력 회로(10)의 출력 버퍼부에 공급되는 출력전압(VOUT2)은 제1 인덕티브 부스터(301)에서 생성한다.

상기 제1 인덕티브 부스터(301)와 제2 인덕티브 부스터(302)는 도 1의 인덕티브 부스터(30)의 구성과 동일하게 구성할 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

도 5는 상기 도 1과 동일한 구성이지만, 구동 회로(1) 내에 내장되는 전원 공급 장치를 구성하는 인덕티브 부스터와 커패시티브 부스터에서 각각 생성하는 출력전압의 공급이 상기 도 1과 상이하다.

즉, 도 5의 실시 예에서 따른 전원 공급 장치는 인덕티브 부스터(303)와 커패시티브 부스터(203)를 포함한다. 커패시티브 부스터(203)에서 출력전압(VOUT1)을 생성하여 소스 출력 회로(10)의 증폭 회로부의 각 Op-amp에 공급한다. 그리고 인덕티브 부스터(303)에서 출력전압(VOUT2)을 생성하여 소스 출력 회로(10)의 출력 버퍼부의 각 버퍼에 공급한다.

일반적으로 인턱티브 부스터가 커패시티브 부스터에 비하여 코스트 측면에서 높은 단점이 있으므로 표시 장치의 제품 특성 및 컨셉에 맞게 상기 도 1, 도 3 내지 도 5의 전압 공급 장치의 실시 예와 같이 소스 출력 회로의 각 파트에 공급되는 부스터 방식을 다양하게 조합하여 선택할 수 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

1: 구동 회로 2: 표시 패널
10: 소스 출력 회로 20,201,202,203: 커패시티브 부스터
30,301,302,303: 인덕티브 부스터 40: Op-amp
50: 버퍼

Claims

구동 회로와 상기 구동 회로에서 전달하는 출력 데이터 전압에 따른 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치의 전원 공급 장치에 있어서,
상기 전원 공급 장치는 상기 구동 회로 내부에 구비되는 제1 부스터와 제2 부스터를 포함하고,
상기 제1 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 연산 증폭기(Op-amp)에 공급되는 제1 출력전압을 생성하고,
상기 제2 부스터는 상기 구동 회로의 소스 출력 회로의 버퍼에 공급되는 제2 출력전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 부스터와 상기 제2 부스터는 모두 인덕티브 부스터인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 2항에 있어서,
상기 인덕티브 부스터는 적어도 하나의 인덕터, 다이오드, 스위칭 트랜지스터, 및 출력단 커패시터를 포함하고, 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 상기 인덕터를 통해 공급되는 전류를 상기 출력단 커패시터에 저장하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 부스터와 상기 제2 부스터는 모두 커패시티브 부스터인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 4항에 있어서,
상기 커패시티브 부스터는 적어도 두 개의 부스터 커패시터와 출력단 커패시터를 포함하고, 상기 출력단 커패시터에 상기 두 개의 부스터 커패시터에서 부스팅된 출력전압이 저장되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 부스터 또는 상기 제2 부스터는 인덕티브 부스터이고,
상기 인덕티브 부스터는 적어도 하나의 인덕터, 다이오드, 스위칭 트랜지스터, 및 출력단 커패시터를 포함하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 부스터 또는 상기 제2 부스터는 커패시티브 부스터이고,
상기 커패시티브 부스터는 적어도 두 개의 부스터 커패시터와 출력단 커패시터를 포함하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 출력전압은 상기 제2 출력전압보다 전압값이 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제1 출력전압은, 상기 표시 패널 중 상기 출력 데이터 전압을 전달받는 복수의 데이터 라인에 연결된 상기 소스 출력 회로에서 복수의 연산 증폭기에 동시에 공급되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2 출력전압은, 상기 표시 패널 중 상기 출력 데이터 전압을 전달받는 복수의 데이터 라인에 연결된 상기 소스 출력 회로에서 복수의 버퍼에 동시에 공급되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 전원 공급 장치.