KR102461390B1 - 게이트 펄스 변조 회로 및 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

게이트 펄스 변조 회로 및 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상하는 것이다. 이를 위해, 본 발명의 게이트 펄스 변조 회로는 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 자신의 출력단자를 통해 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하되, 자신의 출력단자를 통해 출력된 게이트 전압의 폴링 에지를 참조전압으로 방전시킨다.

Description

게이트 펄스 변조 회로 및 이를 이용한 표시장치{Gate Pulse Modulation Circuit and Display Device Using the same}
본 발명은 게이트 펄스 변조 회로 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치는 표시패널에 포함된 서브 픽셀들에 게이트신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있다.
위와 같은 표시장치는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널과 표시패널을 구동하는 구동부가 포함된다. 구동부에는 표시패널에 게이트신호(또는 스캔신호)를 공급하는 게이트 구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.
게이트 구동부는 집적회로 형태뿐만 아니라 박막 트랜지스터 공정과 함께 게이트인패널(Gate In Panel; GIP) 형태로 표시패널에 형성되는 표시패널 내장형으로 이루어지기도 한다.
표시장치는 장치의 소비전류를 절감 및 개선하기 위하여, 게이트신호를 구성하는 게이트 전압의 레벨을 가변하는 게이트 펄스 변조(Gate Pulse Modulation; GPM) 회로를 사용한다. 그런데 종래에 제안된 게이트 변조 방식은 개선 사항이 존재하고 있는바 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상하는 것이다. 또한, 본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 구동 정밀도를 높여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발되는 문제를 해소 및 개선하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 스위치 회로부 및 로직 회로부를 포함하는 게이트 펄스 변조 회로를 제공한다. 스위치 회로부는 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 자신의 출력단자를 통해 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행한다. 로직 회로부는 외부로부터 공급된 제어신호에 대응하여 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력한다. 스위치 회로부는 자신의 출력단자를 통해 출력된 게이트 전압의 폴링 에지를 참조전압으로 방전시킨다.
참조전압을 스위치 회로부에 전달하는 저항기를 포함할 수 있다.
참조전압을 버퍼링하여 저항기에 전달하는 버퍼 회로부를 포함할 수 있다.
버퍼 회로부는 참조전압을 전달하는 참조전압라인에 입력단자가 연결되고 저항기의 일단에 출력단자가 연결될 수 있다.
버퍼 회로부는 외부 또는 내부 레지스터값에 따라 게이트 전압의 방전 레벨과 방전 기울기를 가변하는 가변저항기들을 포함할 수 있다.
버퍼 회로부는 외부 또는 내부 레지스터값에 따라 저항값이 가변되는 제1가변저항기와 제2가변저항기를 포함하고, 제1가변저항기는 버퍼 회로부의 반전단자에 일단이 연결되고 버퍼 회로부의 출력단자에 타단이 연결되며, 제2가변저항기는 버퍼 회로부의 출력단자에 일단이 연결되고 저항기의 일단에 타단이 연결될 수 있다.
제1가변저항기와 제2가변저항기의 저항비율은 M:N(M은 1 이상 정수, N은 2 이상 정수이며, M < N)일 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시패널, 전원 공급부 및 게이트 구동부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 전원 공급부는 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 출력하는 게이트 펄스 변조 회로를 포함한다. 게이트 구동부는 전원 공급부로부터 출력된 게이트 전압을 기반으로 표시패널에 공급할 게이트신호를 마련한다. 게이트 펄스 변조 회로는 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 자신의 출력단자를 통해 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로부와, 외부로부터 공급된 제어신호에 대응하여 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력하는 로직 회로부를 포함하고, 스위치 회로부는 자신의 출력단자를 통해 출력된 게이트 전압의 폴링 에지를 참조전압으로 방전시킬 수 있다.
참조전압을 스위치 회로부에 전달하는 저항기와, 참조전압을 버퍼링하여 저항기에 전달하는 버퍼 회로부를 포함할 수 있다.
버퍼 회로부는 외부 또는 내부 레지스터값에 따라 저항값이 가변되는 제1가변저항기와 제2가변저항기를 포함하고, 제1가변저항기는 버퍼 회로부의 반전단자에 일단이 연결되고 버퍼 회로부의 출력단자에 타단이 연결되며, 제2가변저항기는 버퍼 회로부의 출력단자에 일단이 연결되고 저항기의 일단에 타단이 연결될 수 있다.
본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 구성 및 동작을 단순화함과 더불어 신호 지연 문제 등을 해소하여 전압 레벨 가변시 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 구동 정밀도를 높여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발되는 문제를 해소 및 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 구성 예시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전원 공급부의 개략적인 구성 예시도.
도 4는 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도.
도 5a 내지 도 5c는 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들.
도 6은 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 문제점을 설명하기 위한 파형도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 개선점을 설명하기 위한 파형도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 개선점을 설명하기 위한 파형도.
도 13 및 도 14는 버퍼 회로부의 구성 예시도들.
도 15 및 도 16은 버퍼 회로부의 구성에 따른 출력 파형도들.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 표시장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현된다. 표시장치는 액정표시장치, 유기전계발광표시장치, 양자점표시장치, 전기영동표시장치, 플라즈마표시장치 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하에서 설명되는 트랜지스터는 게이트전극을 제외하고 타입에 따라 소오스전극과 드레인전극 또는 드레인전극과 소오스전극으로 명명될 수 있는바, 이를 한정하지 않기 위해 제1전극과 제2전극으로 설명한다.
도 1은 표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀의 구성 예시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전원 공급부의 개략적인 구성 예시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 표시패널(100), 타이밍 제어부(110), 데이터 구동부(120), 전원 공급부(130) 및 게이트 구동부(140A, 140B)가 포함된다.
표시패널(100)에는 상호 교차하는 데이터 라인들(DL) 및 게이트 라인들(GL)에 구분되어 연결된 서브 픽셀들이 포함된다. 표시패널(100)은 적어도 하나의 필름이나 기판 그리고 그 위에 형성된 서브 픽셀들을 수분이나 산소 등의 외기로부터 보호하기 위해 밀봉된다.
표시패널(100)은 서브 픽셀들이 형성되는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 외측으로 각종 신호라인들이나 패드 등이 형성되는 비표시영역(LNA, RNA)을 포함한다. 표시패널(100)은 서브 픽셀(SP)의 구성 방식에 따라 액정층이나 유기 발광층을 포함하는 형태로 구현된다.
하나의 서브 픽셀(SP)에는 게이트 라인(GL1)과 데이터 라인(DL1)에 연결된 스위칭 트랜지스터(SW)와 스위칭 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 게이트신호에 대응하여 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 서브 픽셀(SP)은 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 액정층을 구동하거나 유기 발광층 등을 구동하기 위한 회로로 구현된다.
타이밍 제어부(110)는 영상보드에 연결된 LVDS 또는 TMDS 인터페이스 수신회로 등을 통해 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 도트 클럭 등의 타이밍신호를 입력받는다. 타이밍 제어부(110)는 입력된 타이밍신호를 기준으로 데이터 구동부(120)와 게이트 구동부(140A, 140B)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 제어부(110)로부터 데이터신호(DATA)와 소스 타이밍 제어신호(DDC)를 공급받는다. 소스 드라이브 IC들은 소스 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 디지털신호에서 아날로그신호로 변환하고, 이를 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL)을 통해 공급한다. 소스 드라이브 IC들은 COG(Chip On Glass) 공정이나 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(100)의 데이터 라인들(DL)에 접속된다.
게이트 구동부(140A, 140B)는 게이트인패널(Gate In Panel; 이하 GIP) 방식에 의해 표시패널(100)에 박막 트랜지스터 형태로 형성되거나 집적회로(IC) 형태로 형성된다. 게이트 구동부(140A, 140B)는 표시패널(100)의 좌측 및 우측 비표시영역(LNA, RNA)에 구분되어 형성되거나 인쇄회로기판 또는 연성회로기판 등에 실장된다.
게이트 구동부(140A, 140B)는 전원 공급부(130)로부터 출력된 신호나 전압 등(CLK, VST, RST, VGH, VGL)을 기반으로 게이트신호를 시프트하고 출력한다. 게이트 구동부(140A, 140B)는 서브 픽셀들에 포함된 스위칭 트랜지스터들을 턴온 또는 턴오프할 수 있는 전압 레벨로 게이트신호를 마련한다.
전원 공급부(130)는 타이밍 제어부(110)의 제어하에 클록신호라인, 스타트신호라인, 전압라인 등을 통해 공급되는 클록신호(CLK), 스타트신호(VST), 리셋신호(RST), 게이트하이전압(VGH) 및 게이트로우전압(VGL) 등의 레벨을 시프팅한 후 게이트 구동부(140A, 140B)에 공급한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(130)는 게이트 펄스 변조부(135)(Gate Pulse Modulation; GPM 또는 GPM 회로) 및 게이트 전압 출력부(139)를 포함한다. 게이트 전압 출력부(139)는 게이트하이전압(VGH)과 게이트로우전압(VGL)을 출력한다. 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트 전압 출력부(139)를 통해 출력되는 게이트 전압들(VGH, VGL) 중 하나의 전압 레벨을 변조하여 출력한다.
게이트 펄스 변조부(135)는 타이밍 제어부(110)로부터 출력된 제어신호(CS)에 대응하여 게이트 전압 출력부(139)를 통해 출력되는 게이트 전압들(VGH, VGL) 중 하나의 전압 레벨을 변조하여 출력한다. 게이트 펄스 변조부(135)는 장치의 소비전류를 개선 및 절감하기 위해 게이트 전압 출력부(139)를 통해 출력되는 게이트 전압들(VGH, VGL) 중 하나의 라이징 에지나 폴링 에지 중 하나 이상을 가변한다.
게이트 펄스 변조부(135)는 도시된 바와 같이 전원 공급부(130)와 통합되거나 독립적인 IC로 구성될 수 있다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 전원 공급부(130) 내에 게이트 펄스 변조부(135)가 포함된 것을 일례로 설명한다. 또한, 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지의 레벨을 변조하여 출력하는 것을 일례로 설명한다.
<실험예>
도 4는 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도이고, 도 5a 내지 도 5c는 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들이며, 도 6은 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부의 문제점을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 로직 회로부(131), 비교 회로부(132), 노이즈 필터부(133) 및 스위치 회로부(134)를 포함한다.
로직 회로부(131)는 타이밍 제어부로부터 출력된 제어신호(CS)와 비교 회로부(132)로부터 출력된 비교 결과에 대응하여 스위치 회로부(134)를 제어하는 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)를 출력한다.
비교 회로부(132)는 노이즈 필터부(133)로부터 출력된 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B)을 비교하여 결과값을 출력한다. 비교 회로부(132)로부터 출력된 결과값은 게이트하이전압의 폴링 에지 가변시 폴링 에지의 하강 정지 시점을 결정하는 인자로 사용된다.
노이즈 필터부(133)는 비교 회로부(132)의 비교 동작시 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B)에 형성될 수 있는 노이즈를 제거한다. 노이즈 필터부(133)는 참조전압라인에 제1단자가 연결되고 피드백라인에 제2단자가 연결된다. 피드백라인은 게이트 펄스 변조부의 출력단자에 연결된다.
스위치 회로부(134)는 로직 회로부(131)로부터 출력된 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)에 대응하여 게이트하이전압(VGH)을 그대로 출력하거나 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 가변하여 출력하기 위한 스위칭 동작을 한다.
스위치 회로부(134)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)와 입출력단자(RE) 사이에 배치된 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)를 포함한다. 제1스위치(Q1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다. 제2스위치(Q2)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다.
저항기(R1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)(제2스위치의 제1전극)에 타단이 연결되고 그라운드전압라인(GND)에 일단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 일단이 연결되고 그라운드전압라인(GND)에 타단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)를 통해 출력되는 전압을 일정시간 유지하는 역할을 한다.
실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 도 5a, 도 5b 및 도 5c의 순서로 동작한다. 게이트 펄스 변조부(135)의 동작에 따른 출력은 GPM 출력을 나타내는 도 6을 참조한다.
도 5a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴온되고 제2스위치(Q2)가 턴오프되면 게이트하이전압(VGH)은 그대로 출력된다. 즉, 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 변조하지 않고 그대로 출력한다. (도 6의 ① 구간 참조)
도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴오프되고 제2스위치(Q2)가 턴온되면 이전에 출력된 게이트하이전압(VGH)은 저항기(R1) 및 그라운드전압라인(GND)을 통해 일정시간 동안 방전이 일어난다. 이에 따라, 게이트하이전압(VGH)은 로직하이(H)에서 로직로우(L)로 떨어지게 된다. (도 6의 ② 구간 참조)
게이트 펄스 변조부(135)는 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B)을 공급받는다. 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B)은 노이즈 필터부(133)를 거친 후 비교 회로부(132)에 의해 비교된 후 결과값을 생성 및 출력하므로 신호 지연이 발생한다. 이에 따라, 게이트하이전압(VGH)은 참조전압(Ref)보다 낮은 로직로우(L) 레벨로 떨어지게 된다. (도 6의 ③ 구간 참조)
도 5c 및 도 6에 도시된 바와 같이, 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B)이 같다는 결과값에 의해 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)가 턴오프되면 게이트하이전압(VGH)은 출력되지 않는다. 즉, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)는 플로팅(floating) 상태가 됨과 더불어 커패시터(C1)에 충전된 전압으로 유지 및 자연 방전된다. (도 6의 ④ 구간 참조)
이상과 같은 구성에 의해, 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트 펄스 변조의 하강 정지(GPM Falling Stop) 동작 이후 출력을 플로팅 상태로 유지한다.
그런데 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 참조전압(Ref)과 피드백전압(F/B) 간의 비교시 노이즈 필터로 인한 지연과 비교 동작시의 지연으로 인하여 참조전압(Ref) 대비 출력전압이 하강하는 문제가 있다. 또한, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)가 플로팅된 이후 커패시터(C1)의 자연 방전으로 인한 전압 레벨의 하강이 유발된다. (도 6 참조)
그 결과, 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 레벨 가변시 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)이 부정확하고 정밀도가 떨어진다. 또한, 실험예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)를 갖는 전원 공급부(130)는 위의 문제로 인하여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발된다.
<제1실시예>
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들이며, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 개선점을 설명하기 위한 파형도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 로직 회로부(131) 및 스위치 회로부(134)를 포함한다.
로직 회로부(131)는 타이밍 제어부로부터 출력된 제어신호(CS)를 기반으로 스위치 회로부(134)를 제어하는 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)를 출력한다.
스위치 회로부(134)는 로직 회로부(131)로부터 출력된 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)에 대응하여 게이트하이전압(VGH)을 그대로 출력하거나 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 가변하여 출력하기 위한 스위칭 동작을 한다.
스위치 회로부(134)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)와 입출력단자(RE) 사이에 배치된 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)를 포함한다.
제1스위치(Q1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다.
제2스위치(Q2)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다.
저항기(R1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)(제2스위치의 제1전극)에 타단이 연결되고 참조전압라인에 일단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 일단이 연결되고 그라운드전압라인(GND)에 타단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)를 통해 출력되는 전압을 일정시간 유지하는 역할을 한다.
제1실시예는 실험예에서 유발되는 문제점을 해소하기 위해 게이트 펄스 변조부(135) 내에서 노이즈 필터부와 비교 회로부를 제거한다. 대신, 저항기(R1)의 일단을 참조전압라인에 연결한다. 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 저항기(R1)의 타단을 연결하고 저항기(R1)의 일단에 참조전압라인을 연결하면, 참조전압(Ref)을 기반으로 방전을 유도할 수 있다.
제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 도 8a 및 도 8b의 순서로 동작한다. 게이트 펄스 변조부(135)의 동작에 따른 출력은 GPM 출력을 나타내는 도 9를 참조한다.
도 8a 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴온되고 제2스위치(Q2)가 턴오프되면 게이트하이전압(VGH)은 그대로 출력된다. 즉, 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 변조하지 않고 그대로 출력한다. (도 9의 ① 구간 참조)
도 8b 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴오프되고 제2스위치(Q2)가 턴온되면 이전에 출력된 게이트하이전압(VGH)은 저항기(R1)를 통해 일정시간 동안 방전이 일어난다. 이때, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)의 전압 레벨은 참조전압(Ref)과 동일한 전압(GPM출력 = Ref)이 형성된다이 형성된다. 이에 따라, 게이트하이전압(VGH)은 로직하이(H)에서 참조전압(Ref)과 등전위 레벨에 해당하는 로직로우(L)로 떨어지게 된다. (도 9의 ② 구간 참조)
제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 참조전압(Ref)을 기반으로 게이트하이전압(VGH)을 가변하기 위한 방전이 수행되므로 도 6의 ③ 구간과 같은 신호 지연이 발생하지 않는다. 또한, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)는 도 6의 ④ 구간과 같이 플로팅(floating) 상태가 되지 않고 참조전압(Ref)으로 유지 및 방전(플로팅에 의한 자연 방전 없음)된다.
이상과 같은 구성에 의해, 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 회로의 구성 및 동작을 단순화하여 신호 지연 문제 등을 해소하고 전압 출력 이후 커패시터(C1)의 자연 방전으로 인한 전압 레벨의 하강이 유발되지 않도록 참조전압(Ref)과 등전위로 출력전압을 유지한다.
그 결과, 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 레벨 가변시 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 제1실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)를 갖는 전원 공급부(130)는 구동 정밀도를 높여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발되는 문제를 해소 및 개선할 수 있다.
<제2실시예>
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 구성도이고, 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 동작 순서를 설명하기 위한 도면들이며, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부의 개선점을 설명하기 위한 파형도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 로직 회로부(131), 스위치 회로부(134) 및 버퍼 회로부(136)를 포함한다.
로직 회로부(131)는 타이밍 제어부로부터 출력된 제어신호(CS)와 비교 회로부(132)로부터 출력된 비교 결과에 대응하여 스위치 회로부(134)를 제어하는 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)를 출력한다.
버퍼 회로부(136)는 참조전압(Ref)을 버퍼링하고 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 버퍼링된 참조전압(Ref)을 공급한다. 버퍼 회로부(136)에 의해 버퍼링된 참조전압(Ref)은 저항기(R)의 타단을 통해 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 공급된다. 버퍼 회로부(136)의 입력단자는 참조전압라인에 연결되고 출력단자는 저항기(R)의 타단에 연결된다.
스위치 회로부(134)는 로직 회로부(131)로부터 출력된 스위치 제어신호(Q1C, Q2C)에 대응하여 게이트하이전압(VGH)을 그대로 출력하거나 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 가변하여 출력하기 위한 스위칭 동작을 한다.
스위치 회로부(134)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)와 입출력단자(RE) 사이에 배치된 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)를 포함한다.
제1스위치(Q1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 게이트하이전압단자(VGH)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다.
제2스위치(Q2)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)에 제1전극이 연결되고 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 제2전극이 연결되고 제어신호라인에 게이트전극이 연결된다.
저항기(R1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 입출력단자(RE)(제2스위치의 제1전극)에 타단이 연결되고 버퍼 회로부(136)의 출력단자(GPM출력)에 일단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)에 일단이 연결되고 그라운드전압라인(GND)에 타단이 연결된다. 커패시터(C1)는 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자(GPM출력)를 통해 출력되는 전압을 일정시간 유지하는 역할을 한다.
제2실시예는 실험예에서 유발되는 문제점을 해소하기 위해 게이트 펄스 변조부(135) 내에서 노이즈 필터부와 비교 회로부를 제거한다. 대신, 버퍼 회로부(136)의 출력단을 통해 출력된 참조전압(Ref)이 저항기(R1)의 일단에 전달되도록 구성한다. 게이트 펄스 변조부(135) 내에 버퍼 회로부(136)를 추가하고 출력단자에 저항기(R1)의 일단을 연결하면, 참조전압(Ref)을 기반으로 방전을 유도할 수 있다.
제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 도 11a 및 도 11b의 순서로 동작한다. 게이트 펄스 변조부(135)의 동작에 따른 출력은 GPM 출력을 나타내는 도 12를 참조한다.
도 11a 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴온되고 제2스위치(Q2)가 턴오프되면 게이트하이전압(VGH)은 그대로 출력된다. 즉, 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 폴링 에지를 변조하지 않고 그대로 출력한다. (도 12의 ① 구간 참조)
도 11b 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제1스위치(Q1)가 턴오프되고 제2스위치(Q2)가 턴온되면 이전에 출력된 게이트하이전압(VGH)은 저항기(R1)를 통해 일정시간 동안 방전이 일어난다. 이때, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자의 전압 레벨은 참조전압(Ref)과 동일한 전압(GPM출력 = Buffer출력 = Ref)이 형성된다. 이에 따라, 게이트하이전압(VGH)은 로직하이(H)에서 참조전압(Ref)과 등전위 레벨에 해당하는 로직로우(L)로 떨어지게 된다. (도 12의 ② 구간 참조)
제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 참조전압(Ref)을 기반으로 게이트하이전압(VGH)을 가변하기 위한 방전이 수행되므로 도 6의 ③ 구간과 같은 신호 지연이 발생하지 않는다. 또한, 게이트 펄스 변조부(135)의 출력단자는 도 6의 ④ 구간과 같이 플로팅(floating) 상태가 되지 않고 참조전압(Ref)으로 유지 및 방전(플로팅에 의한 자연 방전 없음)된다.
이상과 같은 구성에 의해, 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 회로의 구성 및 동작을 단순화하여 신호 지연 문제 등을 해소하고 전압 출력 이후 커패시터(C1)의 자연 방전으로 인한 전압 레벨의 하강이 유발되지 않도록 참조전압(Ref)과 등전위로 출력전압을 유지한다.
그 결과, 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)는 게이트하이전압(VGH)의 레벨 가변시 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 제2실시예에 따른 게이트 펄스 변조부(135)를 갖는 전원 공급부(130)는 구동 정밀도를 높여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발되는 문제를 해소 및 개선할 수 있다.
한편, 버퍼 회로부(136)는 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 13 및 도 14는 버퍼 회로부의 구성 예시도들이며, 도 15 및 도 16은 버퍼 회로부의 구성에 따른 출력 파형도들이다.
도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이, 버퍼 회로부(136)는 증폭기(AMP)로 구성될 수 있다. 증폭기(AMP)는 참조전압라인(Ref)에 제1단자(+)(비반전 입력단자)가 연결되고 출력단자(OUT)에 제2단자(-)(반전 입력단자)가 연결된다.
도 10 및 도 14에 도시된 바와 같이, 버퍼 회로부(136)는 증폭기(AMP), 제1가변저항기(RV1) 및 제2가변저항기(RV2)로 구성될 수 있다. 제1가변저항기(RV1) 및 제2가변저항기(RV2)는 타이밍 제어부(외부 회로) 또는 전원 공급부(내부 회로) 등의 레지스터값에 따라 저항값(또는 저항비율)이 가변된다.
증폭기(AMP)는 참조전압라인(Ref)에 제1단자(+)(비반전단자)가 연결된다. 제1가변저항기(RV1)는 증폭기(AMP)의 제2단자(-)(반전단자)에 일단이 연결되고 증폭기(AMP)의 출력단자(OUT)에 타단이 연결된다. 제2가변저항기(RV2)는 증폭기(AMP)의 출력단자(OUT)에 일단이 연결되고 제1저항기(R1)의 일단에 타단이 연결된다.
제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율은 1:1, 1:2, 1:3 등과 같이 어느 한쪽의 비율을 높일 수 있다. 제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율을 이와 같이 설정하면, 도 15와 같이 게이트하이전압(VGH)의 방전 레벨을 가변할 수 있다.
예컨대, 게이트하이전압(VGH)의 방전 레벨은 제1레벨(LV1) ~ 제3레벨(LV3) 등과 같이 참조전압보다 높아질 수 있다. 제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율은 1:N(N은 2 이상 정수)으로 설정될 수 있다.
제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율은 10:20, 20:40, 30:60 등과 같이 동일한 비율로 증가시킬 수 있다. 제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율을 이와 같이 설정하면, 도 16과 같이 게이트하이전압(VGH)의 방전 기울기를 가변할 수 있다.
예컨대, 게이트하이전압(VGH)의 방전 기울기는 제1기울기(A1) ~ 제3기울기(A3) 등과 같이 완만하거나 가파르게 형성될 수 있다. 제1가변저항기(RV1)와 제2가변저항기(RV2)의 저항비율은 M:N(M은 1 이상 정수, N은 2 이상 정수이며, M < N)으로 설정될 수 있다.
이상과 같이 게이트하이전압(VGH)의 방전 레벨과 방전 기울기를 가변하면 표시장치의 구동 특성에 맞게 게이트신호를 형성하면서도 전압 레벨의 가변을 통해 장치의 소비전력을 절감할 수 있게 된다.
이상 본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 구성 및 동작을 단순화함과 더불어 신호 지연 문제 등을 해소하여 전압 레벨 가변시 하강 정지 레벨(Falling Stop Level)의 정확성과 구동 정밀도를 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 게이트 펄스 변조 회로의 구동 정밀도를 높여 표시패널의 화면 양단의 어두움 또는 게이트 구동부들 간의 휘도차에 따른 게이트 블록 딤(Gate Block Dim) 등이 유발되는 문제를 해소 및 개선할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시패널 110: 타이밍 제어부
120: 데이터 구동부 130: 전원 공급부
140A, 140B: 게이트 구동부 135: 게이트 펄스 변조부
139: 게이트 전압 출력부 VGH: 게이트하이전압
131: 로직 회로부 134: 스위치 회로부
136: 버퍼 회로부 R1: 저항기
Ref: 의참조전압 RV1: 제1가변저항기
RV2: 제2가변저항기

Claims (10)

  1. 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 자신의 출력단자를 통해 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로부; 및
    외부로부터 공급된 제어신호에 대응하여 상기 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력하는 로직 회로부를 포함하고,
    상기 스위치 회로부는 자신의 출력단자를 통해 출력된 상기 게이트 전압의 폴링 에지를 참조전압으로 방전시키고,
    상기 참조전압을 전달하는 참조전압라인에 입력단자가 연결된 버퍼 회로부와,
    외부 또는 내부 레지스터값에 따라 상기 게이트 전압의 방전 레벨과 방전 기울기를 가변하기 위한 제1가변저항기와 제2가변저항기를 포함하는 가변저항기들을 더 포함하고,
    상기 제1가변저항기는 상기 버퍼 회로부의 반전단자에 일단이 연결되고 상기 버퍼 회로부의 출력단자에 타단이 연결되며,
    상기 제2가변저항기는 상기 버퍼 회로부의 출력단자에 일단이 연결되고 상기 스위치 회로부에 연결된 저항기의 일단에 타단이 연결되며,
    상기 제1가변저항기와 상기 제2가변저항기의 저항비율은
    M:N(M은 1 이상 정수, N은 2 이상 정수이며, M < N)인 게이트 펄스 변조 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 영상을 표시하는 표시패널;
    게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 출력하는 게이트 펄스 변조 회로를 포함하는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부로부터 출력된 상기 게이트 전압을 기반으로 상기 표시패널에 공급할 게이트신호를 마련하는 게이트 구동부를 포함하고,
    상기 게이트 펄스 변조 회로는
    상기 게이트 전압을 그대로 또는 가변하여 자신의 출력단자를 통해 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로부와, 외부로부터 공급된 제어신호에 대응하여 상기 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력하는 로직 회로부를 포함하고,
    상기 스위치 회로부는 자신의 출력단자를 통해 출력된 상기 게이트 전압의 폴링 에지를 참조전압으로 방전시키고,
    상기 게이트 펄스 변조 회로는
    상기 참조전압을 전달하는 참조전압라인에 입력단자가 연결된 버퍼 회로부와,
    외부 또는 내부 레지스터값에 따라 상기 게이트 전압의 방전 레벨과 방전 기울기를 가변하기 위한 제1가변저항기와 제2가변저항기를 포함하는 가변저항기들을 더 포함하고,
    상기 제1가변저항기는 상기 버퍼 회로부의 반전단자에 일단이 연결되고 상기 버퍼 회로부의 출력단자에 타단이 연결되며,
    상기 제2가변저항기는 상기 버퍼 회로부의 출력단자에 일단이 연결되고 상기 스위치 회로부에 연결된 저항기의 일단에 타단이 연결되며,
    상기 제1가변저항기와 상기 제2가변저항기의 저항비율은
    M:N(M은 1 이상 정수, N은 2 이상 정수이며, M < N)인 표시장치.

  9. 삭제
  10. 삭제
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