KR102526353B1 - 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

표시장치와 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 고전위전원(VDDEL)을 입력받아 발광하는 다수의 서브 픽셀들이 구비된 표시패널; 및 외부로부터 입력되는 외부 입력전원에 기초하여 상기 VDDEL을 생성하는 전원 공급부를 포함한다. 상기 전원 공급부는, 상기 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하여 상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 클 경우 상기 VDDEL의 생성시 LDO(Low Drop output) 기능을 적용한다.

Description

표시장치와 이의 구동방법{Display Device and Driving Method thereof}
본 발명은 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
휴대폰, PDA, 노트북, 카메라 등 모바일용 전자기기들이 증가하고, 이러한 전자기기들이 다기능화, 고집적화됨으로써 각각의 성능이 보다 더 정밀한 동작을 요하게 되었다. 모바일용 전자기기는 무선 송신기, 수신기, 마이크와 같은 RF 및 오디오 어플리케이션, 표시장치 등의 다양한 시스템 구성을 포함한다.
모바일용 전자기기의 시스템 구성 중 표시장치는 사용자와 정보간의 연결 매체로서 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED) 및 플라즈마액정패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 표시장치는 구동에 필요한 전원을 제어하는 PMIC(Power Management IC)를 포함한다. PMIC는 배터리로부터 전원을 입력받아 표시장치의 구동에 필요한 전압의 전원을 생성하여 출력한다.
그런데, 배터리의 잔량이 낮아짐에 따라 PMIC로 입력되는 배터리 전원(VBAT)은 노이즈에 취약해진다. 일반적으로 오디오, 카메라 등에서 발생한 시스템 노이즈로 인해 배터리 전원(VBAT)이 흔들릴 수 있다. 이러한 입력 전원의 흔들림은 표시장치의 구동전원에도 영향을 주어 화면에 노이즈가 발생하는 형태로 인지되는 문제가 있다.
이를 방지하기 위해, 종래에는 LDO(Low Drop output)를 사용으로 표시패널에 공급되는 전원을 안정화하는 방법을 사용하였다. LDO는 입력 전압을 원하는 특정 입력 전압으로 변환하여 출력해 주는 회로로서, 입출력 전압 간에 차이가 크지 않은 경우에 적용이 가능하다.
그런데, LDO를 적용하는 경우 간단한 회로 구성으로 출력을 안정화할 수 있다는 장점이 있는 반면, 소비전력이 증가하여 전력 효율이 저하되는 문제점이 있어 이에 대한 개선이 필요하다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전력 손실은 최소화하면서 시스템 노이즈로 인해 출력 전압 변동이 발생하는 현상을 최소화할 수 있는 표시장치와 이의 구동방법을 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 고전위전원(VDDEL)을 입력받아 발광하는 다수의 서브 픽셀들이 구비된 표시패널; 및 외부로부터 입력되는 외부 입력전원에 기초하여 상기 VDDEL을 생성하는 전원 공급부를 포함한다. 상기 전원 공급부는, 상기 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하여 상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 클 경우 상기 VDDEL의 생성시 LDO(Low Drop output) 기능을 적용한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 전원공급을 위한 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하는 단계; 및 상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 작을 경우 VDDEL 컨버터를 통해 VDDEL을 생성하여 표시패널에 출력하고, 상기 외부 입력전원이 클 경우 상기 VDDEL 컨버터를 통해 생성된 VDDEL에 LDO(Low Drop output) 기능을 적용한 후 상기 표시패널에 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 배터리 전원(VBAT)의 AC 변동이 기 설정된 전압에 도달하는 경우 LDO(184) 기능을 적용하여 VDDEL을 안정화하고, 배터리 전원(VBAT)의 흔들림이 노이즈가 시인되지 않는 범위인 경우 LDO기능을 사용하지 않도록 제어한다.
이에, LDO 기능을 유지하면서 전력 손실을 최소화할 수 있다. 오디오, 카메라 등에서 발생하는 시스템 노이즈로 인해 입력전압이 순간적으로 강하되어 비정상적으로 시스템이 셧다운 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 회로도.
도 3은 표시장치 내에서의 전원 흐름을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 비교예에 따른 전원공급부의 회로도.
도 5는 비교예에 따른 전원공급부의 파형도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 블럭 구성도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 회로도.
도 8은 도 7의 회로의 입출력 신호 파형도.
도 9은 본 발명의 전원공급부의 제1모드에서의 동작을 설명하기 위한 회로도.
도 10은 도 9의 전원 공급부의 신호 파형도.
도 11은 본 발명의 전원공급부의 제2모드에서의 동작을 설명하기 위한 회로도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 입출력 전원의 파형도.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들 은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED) 및 플라즈마액정패널(Plasma Display Panel: PDP) 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 유기전계발광표시장치를 일례로 설명한다.
도 1은 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 및 전원공급부(180)가 포함된다.
표시패널(150)은 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 포함하는 구동부로부터 출력된 스캔신호와 데이터신호(DATA)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)은 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다.
표시패널(150)은 기판의 재료에 따라 평판 형, 곡면 형 또는 연성을 갖는 형태 등으로 구현된다. 표시패널(150)은 두 개의 기판 사이에 위치하는 서브 픽셀들(SP)이 구동전류에 대응하여 자체적으로 빛을 발광한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 스캔라인(GL1)과 데이터라인(DL1)에 연결(또는 교차부에 형성된)된 스위칭 트랜지스터(SW)와 스위칭 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 픽셀회로(PC)에는 구동 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기 발광다이오드가 포함된다.
서브 픽셀은 스토리지 커패시터에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동 트랜지스터가 턴온되면 제1전원라인(VDDEL)과 제2전원라인(VSSEL) 사이에 위치하는 유기 발광다이오드에 구동전류가 공급된다. 유기 발광다이오드는 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다.
영상 공급부(110)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상 공급부(110)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍 제어부(120)에 공급한다.
타이밍 제어부(120)는 영상 공급부(110)로부터 데이터신호 등을 공급받고, 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급한다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트전압의 레벨을 시프트시키면서 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)에는 레벨 시프터와 시프트 레지스터가 포함된다. 스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 스캔신호를 공급한다.
스캔 구동부(130)는 표시패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식이나 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성될 수 있다. 스캔 구동부(130)에서 게이트인패널 방식으로 형성되는 부분은 시프트 레지스터이다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하며 감마 기준전압에 대응하여 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력한다.
데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 데이터 구동부(140)는 집적회로(IC) 형태로 형성될 수 있다.
전원공급부(180)는 외부로부터 공급된 입력전원을 기반으로 전원을 생성 및 출력한다. 외부로부터 공급된 입력전원은 배터리 전원(VBAT)을 포함할 수 있다. 전원공급부(180)는 입력된 배터리 전원(VBAT)을 가변하여 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)을 생성 및 출력한다. 전원공급부(180)는 입력되는 제1직류전압을 입력과 다른 제2직류전압으로 변환하는 DCDC 컨버터로 구성될 수 있다.
전원공급부(180)로부터 출력된 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)은 표시패널(150)에 공급된다. 제1전원전압(VDDEL)은 고전위전압에 해당하고 제2전원전압(VSSEL)은 저전위전압에 해당한다. 전원공급부(180)는 이밖에 표시장치에 포함된 제어부나 구동부에 공급할 전원을 생성할 수도 있다.
위와 같은 표시장치는 전원공급부(180)로부터 출력된 전원(VDDEL, VSSEL)과 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)로부터 출력된 스캔신호 및 데이터신호(DATA)를 기반으로 표시패널(150)이 빛을 발광 또는 투과시키게 됨에 따라 특정 영상을 표시하게 된다.
전원공급부(180)로부터 출력된 전원(VDDEL, VSSEL)은 효율이 좋아야 함은 물론 출력의 안정성 및 신뢰성 등을 유지할 수 있어야 한다. 이 때문에, LDO(Low Drop output)를 적용하여 전원공급부(180)의 출력 전원을 안정화시키는 방법을 사용하였다. LDO는 입력 전압을 원하는 특정 입력 전압으로 변환하여 출력해 주는 회로로서, 입출력 전압 간에 차이가 크지 않은 경우에 적용이 가능하다.
이하, 종래에 제안된 방식인 비교예를 고찰함과 더불어 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 3은 표시장치 내에서의 전원 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 배터리(160)에 충전된 전원(Power)은 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부(170)에 공급된다. 표시장치의 전원공급부(180)는 배터리(160)로부터 입력된 입력전원(VBAT)을 가변하여 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)을 생성한다. 전원공급부(180)에서 생성된 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)은 데이터 구동부(140)를 통해 표시패널(150)로 공급된다.
표시패널(150)의 서브 픽셀은 스토리지 커패시터(Cstg)에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동 트랜지스터(D-TFT)가 턴온되면 제1전원전압(VDDEL)의 공급라인과 제2전원전압(VSSEL)의 공급라인 사이에 위치하는 유기 발광다이오드(OLED)에 구동전류가 공급된다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다.
한편, 배터리(160)의 전원은 표시패널(150) 이외에, 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부(170)에도 공급된다. 이러한 시스템부(170)에서의 전원 사용으로 인해 전원공급부(180)로 입력되는 입력전원(VBAT)의 파형(a)에 변동(ripple)이 발생할 수 있다.
전원공급부(180)로 입력되는 입력전원(VBAT)(a)의 변동으로 인해, 전원공급부(180)에서 출력되는 제1전원전압(VDDEL)(b)과 제2전원전압(VSSEL)(d)에도 변동이 발생한다.
표시패널(150)로 입력되는 제1전원전압(VDDEL)(b)이 변동됨에 따라(1), 구동 트랜지스터(D-TFT)의 게이트 구동전압, 데이터 등에도 변동이 발생하고(2), 게이트 전원의 변동(4), 데이터 전원의 변동(3) 등을 유발하게 된다. 결과적으로 유기발광다이오드(OLED)의 구동전류(IOLED, (IOLED = β (VVDDEL Vdata)2)에 변동이 발생하여 표시패널(150)의 가로방향으로 흰 선이 인지되는 노이즈(Horizontal Noise)가 발생한다(5).
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 LDO(Low Drop output)를 적용하여 전원공급부(180)의 출력 전원을 안정화시키는 방법을 사용하였다. LDO는 입력 전압을 원하는 특정 입력 전압으로 변환하여 출력하는 회로로서 그 구성 자체
해 주는 회로로서, 입출력 전압 간에 차이가 크지 않은 경우에 적용이 가능하다.
도 4는 비교예에 따른 전원공급부의 회로 구성도이고, 도 5는 4의 전원공급부의 파형도이다.
도 4를 참조하면, 전원공급부(180)는 배터리 전원(VBAT)으로부터 VDDEL을 생성하여 표시패널(150)에 공급한다. VDDEL은 OLED의 애노드(Anode)에 연결되는 고전위 전원을 뜻한다.
전원공급부(180)는 배터리 전원(VBAT)을 가변하는 VDDEL 컨버터(182)와, VDDEL 컨버터(182)의 출력을 안정화하는 LDO(184)를 포함한다. LDO(184)는 VDDEL 컨버터(182)에서 출력된 VDDEL의 전압이 기 설정된 전압 범위 내에 포함되도록 안정화시킨다. 이러한 LDO(184)는 다양한 회로 구성을 가질 수 있으며, 본 발명의 핵심은 LDO(184)에 국한된 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
VDDEL 컨버터(182)로부터 LDO(184)로 연결된 출력라인에 개재된 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 LDO 활성화 신호(LDO_Enable)가 입력된 경우 VDDEL 컨버터(182)의 출력이 LDO(184)를 통해 표시패널로 출력되도록 동작한다.
반면, LDO 활성화 신호(LDO_Enable)가 입력되지 않은 경우, VDDEL 컨버터(182)의 출력이 LDO(184)를 거치지 않고 표시패널로 바로 출력된다.
LDO(184)가 활성화된 경우와 비활성화된 경우를 VDDEL의 출력 상태를 비교하면 도 5에 도시된 그래프와 같다.
배터리 전원(VBAT)은 대체적으로 일정한 전압을 유지하며 출력된다. 그런데, 배터리 전원(VBAT)이 공급되는 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부에서 노이즈가 발생하면 배터리 전원(VBAT)은 700mV 정도의 전압 드롭(drop)이 발생할 수 있다.
배터리 전원(VBAT)이 변동하는 구간에서는 전원공급부(180)의 출력도 흔들리게 된다. 전원공급부(180)에서 출력되는 VDDEL이 LDO(184)를 거치지 않고 표시패널로 바로 출력되는 경우(LDO Enable Off), 배터리 전원(VBAT)의 변동 구간에서 VDDEL도 변동된다. 표시패널(150)로 입력되는 VDDEL이 변동됨에 따라 결과적으로 유기발광다이오드(OLED)의 구동전류에 변동이 발생하여 표시패널(150)의 가로방향으로 흰 선이 인지되는 노이즈(Horizontal Noise)가 발생한다.
LDO를 활성화하면 전원공급부(180)에서 출력되는 VDDEL이 LDO(184)를 통해 표시패널로 출력된다. LDO(184)는 입력 전원을 일정 전압의 전원으로 출력하므로 VDDEL이 변동되는 구간에서도 일정한 전압의 VDDEL을 표시패널(150)에 공급할 수 있다. 그런데, LDO를 사용하는 경우 전력 감소가 발생하여 결과적으로 소비전력이 증가되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 표시장치는 배터리 전원(VBAT)의 변동에 따라 선택적으로 LDO를 적용함으로써, 전력 감소는 최소화 하면서 VDDEL 출력은 안정적으로 유지할 수 있는 전원공급부를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 블럭 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 전원공급부(180)는 배터리 전원(VBAT)을 가변하는 VDDEL 컨버터(182)와, VDDEL 컨버터(182)의 출력을 안정화하는 LDO(184)와, VDDEL 컨버터(182)로부터 LDO(184)로 연결되는 라인에 개재된 제1스위치(M1) 및 표시패널(150)로 연결되는 라인에 개재된 제2스위치(M2), 배터리 전원(VBAT)과 기 설정된 기준전압을 비교하여 제1스위치(M1) 및 제2스위치(M2)의 온/오프 기능을 제어하는 출력 선택부(170)를 포함한다.
VDDEL 컨버터(182)는 배터리 전원(VBAT)을 변환하여 VDDEL을 생성한다. VDDEL 컨버터(182)는 직류-직류 변환기(DC-DC Converter) 등의 레귤레이터를 포함할 수 있다.
LDO(184)는 입력 전압을 목표하는 전압으로 변환하여 출력한다. LDO(184)는 VDDEL 컨버터(182)에서 생성된 VDDEL이 일정 값으로 유지되도록 변환한다. LDO(184)는 낮은 변환 효율을 갖지만, 빠른 응답 속도를 갖는다. 또한, LDO(184)의 출력 전압은 VDDEL 컨버터(182)의 출력에 비해 적은 양의 노이즈를 포함한다. 따라서, VDDEL 컨버터(182)의 단점을 보완하기 위해 LDO(184)가 사용될 수 있다.
출력 선택부(170)는 배터리 전원(VBAT)과 기 저장된 기준전압(Rcomp)을 비교하여 LDO(184) 기능의 사용 여부를 선택하는 신호를 출력한다. 기준전압(Rcomp)은 표시패널(150)에 노이즈가 시인되지 않는 범위의 배터리 전원(VBAT)으로 설정될 수 있다.
출력 선택부(170)는 배터리 전원(VBAT)의 AC성분과 기준전압(Rcomp)을 비교하여 배터리 전원(VBAT)이 기준전압(Rcomp)보다 큰 경우 LDO(184) 기능을 적용하도록 선택한다. 여기서, 출력 선택부(170)는 제1스위치(M1)는 연결되고 제2스위치(M2)는 단절되도록 하이(High)신호를 출력할 수 있다. 출력 선택부(170)는 배터리 전원(VBAT)이 기준전압(Rcomp)보다 작아지면 VDDEL 컨버터(182) 출력이 그대로 표시패널(150)로 공급되도록 선택한다. 여기서, 출력 선택부(170)는 제2스위치(M2)는 연결되고 제1스위치(M1)는 단절되도록 로우(Low)신호를 출력할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 배터리 전원(VBAT)의 AC 변동이 기 설정된 전압에 도달하는 경우 LDO(184) 기능을 적용하여 VDDEL을 안정화하고, 배터리 전원(VBAT)의 흔들림이 노이즈가 시인되지 않는 범위인 경우 LDO기능을 사용하지 않도록 제어한다. 이에, LDO 기능을 유지하면서 전력 손실을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 회로도이고, 도 8은 도 7의 회로의 입출력 신호 파형도이다.
도 7을 참조하면, 전원공급부는 출력 선택부(170), LDO 선택 회로(172), VDDEL컨버터(182), 전원제어 로직 회로(184) 및 피드백회로(190)를 포함할 수 있다.
출력 선택부(170)는 배터리 전원(VBAT)을 AC coupling capacitor(C1)에 의해 출력된 AC 신호와 기 설정된 기준전압(RCOMP)을 비교하여 LDO 사용 여부를 결정하게 된다.
출력 선택부(170)는 배터리 전원(VBAT)과 기 설정된 기준전압(Rcomp)을 비교하여 비교결과신호(COMP_OUT)를 출력하는 비교기(174)와, 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 LDO 사용 신호(LDO_En)를 출력하는 로직 제어기(176)를 포함한다. BGR은 Band Gap Reference voltage이고, C1은 배터리 전원(VBAT)의 AC성분을 추출하는 AC coupling capacitor이다. R1과 RCOMP는 비교기(174)에서 배터리 전원(VBAT)의 AC성분과 비교 될 기준전압이다.
비교기(174)는 C1에서 DC가 제거된 VBAT의 AC 성분인 VAC 와 (+/-) VCOMP 에 대한 3상 비교기이다. 비교기(174)의 출력은 배터리 전원(VBAT)가 기준전압(Rcomp)보다 클 경우 비교결과신호(COMP_OUT)는 하이(High)로 출력된다. 배터리 전원(VBAT)가 기준전압(Rcomp)보다 작을 경우 비교결과신호(COMP_OUT)는 로우(Low)로 출력된다.
로직 제어기(176)는 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 LDO 사용/비사용(Enable/Disable)을 선택하는 신호를 출력한다. LDO 사용 신호(LDO_En)가 하이(High)인 경우 비사용(Disable), 로우(Low)인 경우 사용(Enable) 신호로 작용될 수 있다.
로직 제어기(176)는 외부로부터 입력된 출력 선택부 활성화/비활성화신호(COMP_EN)에 따라 출력 선택부(170)의 기능이 활성화/비활성화 되도록 제어할 수 있다. 출력 선택부 활성화/비활성화신호(COMP_EN)가 하이(High)인 경우 사용(Enable), 로우(Low)인 경우 비사용(Disable) 신호로 작용할 수 있다.
VDDEL 컨버터(182)는 부스터 컨버터(Boost converter)용 스위칭 트랜지스터(M3)를 포함한다. VDDEL 컨버터(182)는 배터리 전원(VBAT)을 입력받아 VDDEL을 생성한다.
LDO 선택 회로(172)는 VDDEL 컨버터(182)로부터 LDO(184)로 연결되는 라인에 개재된 제1스위치(M1) 및 표시패널(150)로 연결되는 라인에 개재된 제2스위치(M2)를 포함한다. LDO 선택 회로(172)는 출력 선택부(170)에서 출력된 LDO 사용/비사용(Enable/Disable) 신호에 따라 제1스위치(M1)/제2스위치(M2)가 동작한다. LDO 선택 회로(172)는 배터리 전원이 기준전원보다 큰 경우 제1스위치(M1)가 연결되고 제2스위치(M2)는 단절되어 LDO 기능이 적용될 수 있다. 배터리 전원이 기준전원보다 작은 경우 제1스위치(M1)가 단절되고 제2스위치(M2)는 연결되어 LDO 기능이 적용되지 않고, 바로 VDDEL 컨버터(182)의 출력이 표시패널(150)에 공급된다.
전원제어 로직 회로(184)는 PWM 로직회로와 피드백 비교기(186)를 포함하여 부스트 스위칭(Boosting switching) 주파수를 제어한다.
피드백회로(190)는 출력 타겟전압 대비 드롭된 전압이 피드백 소스(Feedback source)가 된다. 타겟전압 대비 드롭된 전압이 전원제어 로직 회로(184)의 PWM 로직회로(186)에 입력되면, PWM 로직회로(186)가 부스트 스위칭(Boosting switching) 주파수를 제어하여 일정 전압이 출력되도록 제어할 수 있다.
도 8은 도 7의 회로의 입출력 신호 파형도이다.
배터리 전원(VBAT)은 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템에서 노이즈가 발생하면 전압 드롭(drop)이 발생할 수 있다.
배터리 전원(VBAT)이 변동하는 구간에서는 VDDEL도 변동된다.
VDDEL이 변동되면 VBAT의 AC성분이 증가되므로 출력 선택부(170)는 LDO(184) 기능을 적용하도록 선택한다. 비교기(174)의 출력은 배터리 전원(VBAT)가 기준전압(Rcomp)보다 클 경우 비교결과신호(COMP_OUT)는 하이(High)로 출력된다. 배터리 전원(VBAT)가 기준전압(Rcomp)보다 작을 경우 비교결과신호(COMP_OUT)는 로우(Low)로 출력된다.
비교결과신호(COMP_OUT)는 하이(High)로 출력되면 LDO 기능이 적용되어 VDDEL이 기설정된 값으로 안정화된다. VDDEL이 안정화되면 VBAT의 AC성분이 감소되므로 배터리 전원(VBAT)가 기준전압(Rcomp)보다 작아져 비교결과신호(COMP_OUT)는 로우(Low)로 출력된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리 전원(VBAT)의 AC 변동이 기 설정된 전압에 도달하는 경우 LDO(184) 기능을 적용하여 VDDEL을 안정화하고, 배터리 전원(VBAT)의 흔들림이 노이즈가 시인되지 않는 범위인 경우 LDO기능을 사용하지 않도록 제어한다. 이에, LDO 기능을 유지하면서 전력 손실을 최소화할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 전원공급부가 LDO 기능을 사용하지 않을 경우 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, LDO가 비활성화(disable) 상태인 경우, 제2스위치(M2)는 오프되며 PWM 로직회로의 REG(1) 값에 저장된 VDDEL 값이 출력된다.
LDO 기능을 사용하지 않을 경우 전원공급부(180)는 배터리 전원(VBAT)을 가변하는 VDDEL 컨버터(182)에서 생성된 VDDEL을 표시패널(150) 측에 공급한다.
VDDEL 컨버터(182)는 부스터 컨버터(Boost converter)용 스위칭 트랜지스터(M3)를 포함한다. VDDEL 컨버터(182)는 배터리 전원(VBAT)을 입력받아 VDDEL을 생성한다.
전원제어 로직 회로(184)는 PWM 로직회로와 피드백 비교기(186)를 포함하여 부스트 스위칭(Boosting switching) 주파수를 제어한다.
피드백회로(190)는 출력 타겟전압 대비 드롭된 전압이 피드백 소스(Feedback source)가 된다. 타겟전압 대비 드롭된 전압이 피드백 비교기(186)를 통해 PWM 로직회로에 입력되면, PWM 로직회로가 부스트 스위칭(Boosting switching) 주파수를 제어하여 일정 전압이 출력되도록 제어할 수 있다.
도 10은 도 9의 입출력 파형도로서, VDDEL 컨버터(182)의 타이밍 다이어그램을 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, M1(Gate)가 턴온 되면 인덕터(L1)의 전압은 선형적으로 증가하며, M1(Gate)가 턴오프 되면 인덕터(L1)의 전압은 선형적으로 감소한다.
VL1은 M1(Gate)가 턴온 되면, VBAT 전압으로 유지하고 있다가 M1(Gate)가 턴오프f 되면 C1과 같은 node가 되어 (Vo+VBAT) 으로 변하게 된다.
이에 따라, C1은 충/방전을 반복하면서 VDDEL 출력전압을 유지시키게 된다.
도 11은 본 발명의 전원공급부가 LDO 기능을 사용하는 경우 동작 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급부의 입출력 전원의 파형도이다.
도 11을 참조하면, LDO가 활성화(enable) 상태인 경우 제2스위치(M2)는 턴온되며, PWM 로직회로의 REG(2) 값에 저장된 VDDEL 값이 출력된다. 도 12의 타이밍도와 비교해 보면, VBAT 에서 AC Coupling 된 VAC 와 REF(+)/(-) 비교한다. 3상 비교기VBAT 에서 AC Coupling 된 VAC 와 REF(+)/(-) 비교한다.
비교기(174)는 배터리 전원(VBAT)과 기 설정된 기준전압(Rcomp)을 비교하여 비교결과신호(COMP_OUT)를 출력한다. 로직 제어기(176)는 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 LDO 사용 신호(LDO_En)를 출력한다.
로직 제어기(176)는 배터리 전원(VBAT)과 기준전압(Rcomp)보다 큰 것으로 판단된 경우 LDO가 활성화되도록 LDO_EN을 출력한다. 여기서, 로직 제어기(176)의 COMP_EN이 로우(Low)인 경우 출력 선택부(170)는 비활성화된다.
로직 제어기(176)가 출력한 LDO 사용 신호(LDO_En)에 따라 제1스위치(M1)/제2스위치(M2)의 온/오프가 결정된다. LDO 사용 신호(LDO_En)가 하이(High)인 경우 LDO는 활성화(Enable)된다.
LDO_EN 신호에 따라서 A node는 도 12의 파형과 같이 움직이게 된다. LDO_EN에 따라 VDDEL 출력단에 LDO O/X가 결정되게 된다.
이상과 같이, LDO 적용 시 VDDEL의 변동이 감쇄되어 표시패널에서 발생하는 가로방향의 노이즈(Horizontal Noise)가 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 배터리 전원(VBAT)의 AC 변동이 기 설정된 전압에 도달하는 경우 LDO 기능을 적용하여 VDDEL을 안정화하고, 배터리 전원(VBAT)의 흔들림이 노이즈가 시인되지 않는 범위인 경우 LDO기능을 사용하지 않도록 제어한다. 이에, LDO 기능을 유지하면서 전력 손실을 최소화할 수 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.
110: 영상공급부 120: 타이밍제어부
130: 스캔 구동부 140: 데이터 구동부
150: 표시패널 160: 배터리
170: 시스템부 180: 전원공급부

Claims (8)

  1. 고전위전원(VDDEL)을 입력받아 발광하는 다수의 서브 픽셀들이 구비된 표시패널; 및
    외부로부터 입력되는 외부 입력전원에 기초하여 상기 VDDEL을 생성하는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 전원 공급부는,
    상기 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하여 상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 클 경우 상기 VDDEL의 생성시 LDO(Low Drop output) 기능을 적용하고,
    상기 전원공급부는,
    상기 외부 입력전원인 배터리 전원을 가변하는 VDDEL 컨버터;
    상기 VDDEL 컨버터의 출력라인에 개재되는 LDO; 및
    상기 배터리 전원과 기 저장된 기준전압을 비교하여 상기 LDO 기능의 사용 여부를 선택하는 출력 선택부;
    를 포함하고,
    상기 VDDEL 컨버터와 상기 LDO 간 연결 라인에 개재된 제1스위치; 및
    상기 VDDEL 컨버터와 상기 표시패널 간 연결 라인에 개재된 제2스위치를 포함하고,
    상기 출력 선택부는, 상기 배터리 전원과 상기 기준전원의 비교결과에 따라 상기 제1스위치와 제2스위치 중 어느 하나가 연결되면 다른 하나는 단절되도록 스위칭 신호를 출력하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 입력전원은 배터리 전원(VBAT)을 포함하는 표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력 선택부는,
    상기 배터리 전원과 상기 기준전원을 비교하여 비교결과신호(COMP_OUT)를 출력하는 비교기; 및
    상기 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 상기 배터리 전원이 상기 기준전원보다 클 경우 상기 제1스위치가 연결되고 상기 제2스위치는 단절되는 스위칭 신호를 출력하고, 상기 배터리 전원이 상기 기준전원보다 작은 경우 상기 제2스위치가 연결되고 상기 제1스위치는 단절되는 스위칭 신호를 출력하는 로직 제어기를 포함하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비교기는,
    상기 배터리 전원의 AC 성분과 상기 기준전원을 비교하여 로우(Low) 또는 하이(High) 신호를 출력하는 비교기(Comparator)를 포함하는 표시장치.
  7. 전원공급을 위한 표시장치의 구동방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하는 단계; 및
    상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 작을 경우 VDDEL 컨버터를 통해 VDDEL을 생성하여 표시패널에 출력하고, 상기 외부 입력전원이 클 경우 상기 VDDEL 컨버터를 통해 생성된 VDDEL에 LDO(Low Drop output) 기능을 적용한 후 상기 표시패널에 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 표시 패널에 출력하는 단계는,
    상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 클 경우 상기 VDDEL 컨버터와 LDO 간 연결 라인에 개재된 제1 스위치를 연결하고, 상기 외부 입력전원이 상기 기준전원보다 작을 경우, 상기 VDDEL 컨버터와 상기 표시패널 간 연결 라인에 개재된 제2 스위치를 연결하도록 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외부 입력전원과 미리 설정된 기준전원을 비교하는 단계는,
    상기 외부 입력전원인 배터리 전원의 AC 성분과 상기 기준전원을 비교하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
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