KR20000025961A - 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

액정패널의 구동 전압을 출력하는 드라이브 집적회로에 인가되는 전압의 타이밍을 결정하기 위해 전압의 레벨을 기준으로 파워 시퀀스를 결정함으로써 액정패널이 안정되게 구동되도록 개선시킨 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 정전압을 변환하여 턴온을 위한 전압과 턴오프를 위한 전압을 출력하는 직류/직류 컨버터들과, 턴오프를 위한 전압 레벨을 기준으로 턴온을 위한 전압을 스위칭하면서 변환출력하는 스위칭 수단 및 스위칭 수단으로부터 인가되는 턴온을 위한 전압과 턴오프를 위한 전압으로 액정패널을 구동하기 위한 온/오프 신호를 출력하는 드라이브 집적회로를 구비하여 이루어진다. 따라서, 드라이브 IC로 전압의 인가 또는 제거가 미리 정해진 시퀀스에 따르므로 래치 업과 같은 현상이 발생되지 않고, 액정 패널의 구동 상태가 안정된다.

Description

액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정패널의 구동 전압을 출력하는 드라이브 집적회로에 인가되는 턴오프를 결정하기 위한 전압의 레벨을 기준으로 파워 시퀀스를 결정함으로써 액정패널이 안정되게 구동되도록 개선시킨 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이 장치인 액정표시장치는 두 장의 글래스 사이에 액정이 봉입되고 화소와 전극이 형성된 액정패널, 액정패널의 구동을 위한 각종 집적회로가 실장되어서 액정패널의 전극과 인터페이스된 인쇄회로기판, 디스플레이에 필요한 광을 제공하는 백라이트 장치, 각종 구동 전압을 공급하는 전원 장치 및 기타 몰드 프레임이나 샤시와 같은 조립물로 구성된다.
이들 중 액정패널에는 구동에 필요한 전압이 소정 레벨로 인가되고, 그에 따라서 각 화소를 이루는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 'TFT'라 함)가 동작되어서 소정 화면이 디스플레이된다.
액정패널은 인쇄회로기판에 실장된 각 드라이브 집적회로로부터 인가되는 전압으로 구동되며, 이러한 소망하는 화면을 디스플레이하기 위한 전원의 컨트롤은 액정 디스플레이 분야에 있어서 기술적으로 상당한 비중을 차지하는 중요한 것이며, 종래에는 미합중국 특허 5,777,611호에 개시된 바와 같이 액정패널 구동을 위한 파워 시퀀스 제어 장치 또는 방법이 다양하게 창안되고 있다.
특히, 액정패널에는 인쇄회로기판 상에 실장된 복수의 드라이브 집적회로(Integrated Circuit, 이하 'IC'라 함)로부터 화소별 TFT를 구동하기 위한 복수의 전압이 인가되고, 각 드라이브 IC는 액정패널의 구동을 위한 전압을 출력한다.
종래의 경우 도 1과 같이 통상적으로 드라이브 IC(3)에는 턴온을 위한 약 20V 내외의 전압 Von과 턴오프를 위한 약 -7V 내외의 전압 VOff이 인가되며, 이들 전압은 미리 정해진 시퀀스에 따라서 인가되거나 제거되어야 하며, 시퀀스가 정확히 조절되지 않으면 래치 업(Latch up) 현상이 발생되어 액정패널의 구동 불량이 발생된다.
전압 턴온을 위한 Von과 턴오프를 위한 전압 Voff는 직류/직류 컨버터(DC/DC converter)에 정전압 VDD가 인가됨으로써 발생된다.
이때 드라이브 IC로 전압을 인가하기 위한 시퀀스는 대개 전원이 턴온되면 Voff전압이 먼저 인가되고 Von전압이 나중에 인가되어야 하며, 전원이 턴오프되면 Von전압이 먼저 제거되고 Voff전압이 나중에 제거되도록 정해진다.
필요한 경우 액정표시장치에 시퀀스 조절을 위한 파워 시퀀스 제어 회로가 구성되며, 종래의 파워 시퀀스 제어 회로는 Von전압과 Voff전압이 독립적으로 발생되고, 이들 간의 시퀀스 조절은 Von전압과 Voff전압을 출력하는 복수 개의 DC/DC 컨버터(1, 2)의 시정수로 조정되거나 Von전압에 대한 시정수 조정만으로 이루어진다.
그러나, 전술한 종래의 시퀀스 제어 방법은 Von전압과 Voff전압이 독립적으로 드라이브 IC로 인가되기 때문에 이들 간의 상관성 있는 시퀀스 준수를 위한 상대적인 시간 조절이 어려웠고, 특히, 전술한 종래의 방법은 전원이 온될 때만 시퀀스 조정이 가능하고 오프될 때는 시퀀스 조정이 어렵다.
따라서, 종래에는 드라이브 IC(3)의 전압 인가 시퀀스가 도 2의 경우와 같이 Von및 Voff의 시퀀스가 정해진 바대로 준수되지 않고 부정확하게 이루어져서, 래치업과 같은 현상이 발생되며, 결국 액정패널(4) 구동 불량이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 액정패널의 구동전압을 출력하는 드라이브 집적회로로 인가되는 복수 개의 전압이 상호 의존성을 가짐으로써 미리 정해진 시퀀스에 따라 인가될 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 미리 정해진 시퀀스에 따라 드라이브 집적회로로 전압이 인가됨으로써 액정패널의 안정적인 구동을 가능하게 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 종래의 액정표시장치의 경우 파워 시퀀스 오류 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치의 바람직한 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정패널의 온/오프 전압을 위한 시퀀스를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치는 정전압을 변환하여 서로 다른 제 1 및 제 2 전압으로 출력하는 제 1 및 제 2 직류/직류 컨버터와, 제 2 전압의 레벨을 기준으로 제 1 전압을 스위칭하면서 변환출력하는 스위칭 수단 및 제 2 전압으로 턴오프 전압 레벨을 결정하고 스위칭 수단의 스위칭 출력 전압으로 턴온 전압 레벨을 결정하여 액정패널을 구동하기 위한 신호를 출력하는 드라이브 집적회로를 구비하여 이루어진다.
스위칭 수단은 스위칭 소자와 그에 연결된 분압용 저항들로 구성될 수 있으며, 이때 스위칭 소자로는 pnp형 바이폴라 트랜지스터나 p형 모스 트랜지스터가 이용될 수 있다.
그리고, pnp형 바이폴라 트랜지스터의 경우, 분압용 저항에 의한 전위차가 에미터와 베이스간 전위차 이상으로 설정되어야하며, p형 모스 트랜지스터의 경우 분압용 저항에 의한 전위차가 드레솔드 전압 이상으로 설정되어야 한다.
전술한 구성에 따른 파워 시퀀스 제어 방법은 액정패널 구동을 위한 온/오프 신호를 출력하는 드라이브 집적회로에 상기 액정패널의 턴온을 위한 전압과 상기 액정패널의 턴오프를 위한 전압이 인가되고, 상기 액정패널의 턴온을 위한 전압은 상기 액정패널의 턴오프를 위한 전압의 레벨에 따른 스위칭으로 인가 레벨과 시기가 결정된다.
그에 따라서, 상기 액정 패널에 외부 전원이 인가될 때 드라이브 집적회로에는 액정 패널의 턴오프를 위한 전압이 인가된 후 턴온을 위한 전압이 인가되며, 상기 액정 패널에 외부전원의 인가가 오프될 때 액정 패널의 턴온을 위한 레벨의 전압이 제거된 후 턴오프를 위한 레벨의 전압이 제거되는 시퀀스가 자동 조절된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 소정 레벨의 외부 입력 전원인 정전압 VDD가 인가되는 서로 다른 DC/DC 컨버터(10, 12)를 포함하며, DC/DC 컨버터(10)는 턴온을 위한 전압 Von1을 출력하고, DC/DC 컨버터(12)는 턴오프를 위한 전압 Voff를 출력한다.
DC/DC 컨버터(10)의 출력단은 트랜지스터 Q1의 에미터에 연결되고, 트랜지스터 Q1의 에미터와 베이스 사이에는 저항 R1이 연결되며, 트랜지스터 Q1의 콜렉터는 드라이브 IC(20)의 제 1 입력단으로 연결된다. 이때 드라이브 IC(20)의 제 1 입력단에는 트랜지스터 Q1가 턴온되면 콜렉터 측에 인가되는 턴온을 위한 전압 Von2가 인가된다.
그리고, 드라이브 IC(20)의 제 2 입력단에 DC/DC 컨버터(12)의 출력단이 연결되어 턴오프를 위한 전압 Voff가 인가된다. 이들 사이에는 저항 R2을 경유하여 트랜지스터 Q1의 베이스에 연결된 노드가 형성된다. 그리고, 저항 R2과 트랜지스터 Q1의 베이스 사이에는 저항 R1과 연결된 노드가 형성되고, 이때 트랜지스터 Q1의 베이스에 인가되는 전압은 Vb라 한다.
여기에서 스위칭 수단으로 구성되는 트랜지스터 Q1는 바람직하게 pnp형 바이폴라 트랜지스터이다. 그리고, 저항 R1, R2은 턴온을 위한 전압 Von1과 턴오프를 위한 전압 Voff사이의 전위차를 분할하기 위하여 구성된 것으로써 이들 간의 저항비는 하기 <수학식 1>과 같은 관계를 참조하여 결정되어야 한다. <수학식 1>은 에미터와 베이스 사이의 저항 R1에 인가되는 전압을 나타내는 것이다.
여기에서 R11과 R22는 저항 R1과 R2의 저항값을 나타내며, Veb는 트랜지스터 Q1의 에미터와 베이스 사이의 전압 강하를 나타내는 특성 상수이다.
즉, 저항 R1, R2의 저항값 R11, R22은 전술한 <수학식 1>을 만족하는 범위에서 설정될 수 있으며, 트랜지스터 Q1의 에미터와 베이스 사이에 인가되는 전위차 즉 턴온 전압 Von1과 베이스 인가전압 Vb의 차(도 2의 'T')는 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 베이스 간의 전압 강하 값 Veb보다 큰 값이 되도록 설정되어야 한다.
한편, 드라이브 IC(20)는 제 1 입력단과 제 2 입력단으로 인가되는 턴온을 위한 전압 Von2와 턴오프를 위한 전압 Voff로써 액정패널(30)을 구동하기 위한 온/오프 신호를 발생시켜서 액정패널(30)로 인가하도록 구성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예가 구성되며, 본 발명에서 전원이 인가되는 시퀀스인 드라이이브 IC(20)의 정상적인 동작을 위한 조건은 주 전원인 정전압 VDD가 인가되면 드라이브 IC(20)로 인가되는 액정 패널(30)의 턴오프를 위한 전압 Voff가 먼저 발생되고 그 후 턴온을 위한 전압 Von2이 발생되며, 정전압 VDD가 그라운드 레벨로 다운되면 드라이브 IC(20)로 인가되는 턴온을 위한 전압 Von2가 먼저 제거되고 그 후 턴오프를 위한 전압 Voff가 제거되도록 설정되는 것이다.
전술한 시퀀스를 준수하도록 본 발명에 따른 실시예가 도 1과 같이 구성되며, 도 1의 구성에 따른 전압인가 시퀀스는 도 2와 같다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 작용 및 효과를 설명한다.
액정패널(30)을 구동하기 위한 전압은 드라이브 IC(20)로부터 인가되며, 드라이브 IC(20)는 제 1 입력단과 제 2 입력단으로부터 입력되는 턴온을 위한 전압 Von2과 턴오프를 위한 전압 Voff의 인가 상태에 따라서 액정패널(30)로 인가되는 전압을 가변하여 출력한다.
드라이브 IC(20)으로 인가되는 전압의 레벨은 정전압 VDD의 레벨에 따르는 DC/DC 컨버터(10, 12)의 출력 전압에 연동된다.
먼저, 로우 레벨 즉 그라운드 레벨 GND이던 DC/DC 컨버터(10, 12)의 각 입력단에 정전압 VDD가 하이 레벨로 인가되면, DC/DC 컨버터(10)는 전압 Von1을 출력하고, DC/DC 컨버터(12)는 턴오프를 위한 전압 Voff를 출력한다.
DC/DC 컨버터(10)는 DC/DC 컨버터(12) 보다 시정수가 작게 설정되어서 전압 Von1이 출력되는 시점이 턴오프를 위한 전압 Voff가 출력되는 시점보다 소정 시간 빠르다.
그리고, 전압 Von1이 소정 하이 레벨(약 20V)로 상승하는 동안 저항(R1, R2)의 전압 분할에 의한 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되는 전압 Vb가 하이 레벨로 상승한다.
그 사이 DC/DC 컨버터(12)로부터 턴오프를 위한 전압 Voff가 출력되어 드라이브 IC(20)로 인가되며, 이와 병렬로 트랜지스터(Q1)의 저항(R2)에 인가된다. 이때 턴오프를 위한 전압 Voff가 소정 레벨(약 -7V)로 다운되면, 전압 Vb는 일정 수준으로 다운되고, 턴오프를 위한 전압 Voff가 스위칭을 위한 일정 레벨(약 -7V)로 다운될 때 트랜지스터(Q1)는 턴온된다.
트랜지스터(Q1)가 턴온되면 미리 설계된 바 특성에 따른 레벨을 갖는 턴온을 위한 전압 Von2가 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로부터 드라이브 IC(20)로 인가된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 전원인 정전압 VDD가 온되면 드라이브 IC(20)로 턴오프를 위한 전압 Voff가 먼저 인가되고 그 후 턴오프를 위한 전압 Voff가 미리 정해진 레벨에 도달되면 턴온을 위한 전압 Von2가 드라이브 IC(20)로 인가된다.
이와 반대로 전원인 정전압 VDD가 그라운드 레벨 GND로 다운되면, 그와 동시에 각 전압의 레벨이 그라운드 레벨 GND로 다운되고, 턴오프를 위한 전압 Voff가 스위칭 레벨을 벗어나면 바로 트랜지스터 Q1가 턴오프된다. 그러므로, 드라이브 IC(20)로 인가되는 턴온을 위한 전압 Von2가 먼저 그라운드 레벨 GND로 다운되어서 제거된다. 그리고, 그로부터 소정 시간 경과 후 턴오프를 위한 전압 Voff가 그라운드 레벨 GND로 업(UP) 되어서 제거된다. 그 후 턴오프를 위한 전압 Voff보다 상대적 전위차가 큰 턴온전압과 트랜지스터 Q1의 베이스 인가 전압 Vb가 그라운드 레벨 GND로 다운되어서 제거된다.
따라서, 실시예는 전원인 정전압 VDD가 오프되면 드라이브 IC(20)로 인가되던 제 2 턴온 전압이 먼저 제거되고, 그 후 턴오프를 위한 전압 Voff가 제거된다.
전술한 본 발명에 따른 실시예는 미리 정해진 시퀀스대로 드라이브 IC(20)로 전원의 온 시점에서의 전압 인가와 전원의 오프 시점에서의 전압 제거가 이루어지며, 이는 트랜지스터 Q1의 스위칭 동작에 기인한다.
트랜지스터 Q1은 베이스로 인가되는 턴오프를 위한 전압 Voff의 레벨에 따라서 스위칭 동작되며, 결국 드라이브 IC(20)로 인가되는 전압은 턴오프를 위한 전압을 기준 전압으로 하여 그 시퀀스가 결정되어 순차적으로 인가 또는 제거된다.
본 발명에 따른 실시예로써 스위칭 수단은 pnp형 바이폴라 트랜지스터와 분압을 위한 저항들이 조합되었으나, 이와 동일한 효과를 얻기 위하여 스위칭 수단으로써 p형 모스(MOS) 트랜지스터와 저항들의 조합이 구성될 수 있다.
이때 p형 모스 트랜지스터의 경우 분할된 저항에 의한 에미터와 베이스 간의 전위차는 드레솔드 전압 Vth의 절대값 이상이어야 한다.
전술한 실시예들로 구성되는 본 발명은 액정 패널로 구동전압을 인가하는 드라이브 IC로 공급되는 전압의 시퀀스를 스위칭 방법으로 조절하는 것이며, 스위칭은 드라이브 IC로 인가되는 턴온을 위한 전압과 턴오프를 위한 전압 중 어느 하나를 제어를 위한 기준 신호로 이용하여 이루어질 수 있으나, 실시예로써 턴오프를 위한 전압을 기준 신호로 한 제어 방법이 제시되었다.
본 발명에 따른 파워 시퀀스 제어 방법은 전술한 도 1의 구성을 갖는 실시예로 수행되며, 그 결과 미리 정해진 시퀀스대로 드라이브 IC로 턴온을 위한 전압과 턴오프를 위한 전압이 인가 또는 제거 시기가 결정된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 드라이브 IC로 전압의 인가 또는 제거가 미리 정해진 시퀀스에 따르므로 래치 업과 같은 현상이 발생되지 않고, 액정 패널의 구동 상태가 안정된다. 그러므로, 액정표시장치의 수율이 개선되고, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 소정 정전압을 변환하여 제 1 전압으로 출력하는 제 1 직류/직류 컨버터;
    상기 정전압을 변환하여 제 2 전압으로 출력하는 제 2 직류/직류 컨버터;
    상기 제 2 전압의 레벨을 기준으로 상기 제 1 전압을 스위칭하면서 변환 출력하는 스위칭 수단;
    상기 제 2 전압으로 턴오프 전압을 결정하고, 상기 스위칭 수단의 스위칭 출력 전압으로 턴온 전압을 결정하여 액정패널을 구동하기 위한 신호를 출력하는 드라이브 집적회로를 구비함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 소정 스위칭 소자와 그 전압 인가 측에 구성되는 분압용 저항들로 구성되어, 상기 스위칭 소자의 제어측에 인가되는 상기 제 2 전압의 레벨에 따라서 상기 제 1 전압이 스위칭되고, 상기 제 1 전압이 변환되어 제 3 전압으로 출력됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 바이폴라 트랜지스터임을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 바이폴라 트랜지스터는 pnp 형임을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분압용 저항에 의한 전위차가 에미터와 베이스간 전위차 이상으로 설정됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 모스 트랜지스터임을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 모스 트랜지스터는 p 형임을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 분압용 저항에 의한 전위차가 드레솔드 전압 이상으로 설정됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 직류/직류 컨버터는 독립적인 시정수를 가짐으로써 상기 제 1 전압의 인가 시작 후 상기 제 2 전압이 인가됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 장치.
  10. 액정패널 구동을 위한 온/오프 신호를 출력하는 드라이브 집적회로에 상기 액정패널의 턴온을 위한 제 1 전압과 상기 액정패널의 턴오프를 위한 제 2 전압이 인가되고, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압의 레벨에 따른 스위칭으로 상기 제 1 전압의 인가 레벨과 시기가 결정됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 전압의 레벨에 따른 스위칭으로써 상기 드라이브 집적회로에 상기 액정패널에 외부 전원이 인가될 때 상기 제 2 전압이 인가된 후 상기 제 1 전압이 인가되며, 상기 액정 패널이 오프될 때 상기 제 1 전압이 제거된 후 상기 제 2 전압이 제거되는 시퀀스가 자동으로 조정됨을 특징으로 하는 액정표시장치의 파워 시퀀스 제어 방법.
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