KR20010104446A - 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로 - Google Patents

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Abstract

목적 : 입력단의 전압변화에 대응하여 출력전압을 변화시키는 차동증폭회로를 콘트라스트 조절회로로 이용함으로써 제조단가 감소 및 회로의 안정성 향상을 기대할 수 있는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 대해 개시한다.
구성 : 본 발명은 낮은 포지티브 레벨의 제1 전압(VDD)으로 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 적용되는데, 본 발명에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는 제1 전압을 인가 받아 입력전압을 발생시키는 입력단과; 입력단으로부터 인가된 입력전압을 증폭하여 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 차동증폭회로;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
효과 : 구매가 용이하며 패키지화된 트랜지스터로 구성된 차동증폭회로를 이용하여 콘트라스트를 조절함으로써 제조비가 감소되고, 회로의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 저소비전력으로 구동이 가능하다. 또한, 전자제어 볼륨조절 및 각종 휴대기기, 예를 들어 이동기기, PDA, 인터넷 폰 등에 적용할 수 있다.

Description

액정표시장치의 콘트라스트 조절회로{Contrast control circuit of liquid crystal display}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 입력단의 전압변화에 대응하여 출력전압을 변화시키는 차동증폭회로를 콘트라스트 조절회로로 이용함으로써 제조단가 감소 및 회로의 안정성 향상을 기대할 수 있는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 관한 것이다.
인간과 컴퓨터(및 기타의 컴퓨터화된 기계)의 인터페이스를 담당하는 표시장치의 퍼스널화, 스페이스 절약화의 요구에 부응하여 지금까지의 표시장치, 특히 비교적 거대한 음극선관(CRT)을 대신하여 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Pannel), EL(Electroluminescence) 등 각종 평면 스크린이나 평판 표시장치가 개발되어 왔다. 이들 평판 패널 디스플레이들 중에서도 액정표시장치(LCD)의 기술 진전은 가장 획기적이라 할 수 있으며, 어떤 형태로서는, CRT의 컬러화질에 필적하거나 그 이상을 실현하기에 이르렀다.
이와 같은 액정표시장치를 사용하는 모든 제품 즉 휴대폰, 노트북 컴퓨터(Note book computer), 개인 정보 단말기(PDA), 액정 텔레비젼 등은 액정표시장치를 구동하기 위해 필요한 전원과 이 전원을 다양한 방법으로 조절하기 위한 콘트라스트(Contrast) 장치가 구성되어 있으며, 사용자는 필요시 이 콘트라스트 조절장치를 수동으로 변화시켜 최적의 전압을 찾아서 제품을 사용해야 한다.
그러면, 여기서 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는 크게, 입력단과 증폭부로 이루어져 있다.
상기 입력단은, 외부전압(VCC)을 받아 전압분배하는 제8 저항(R8) 및 제9 저항(R9)과, 상기 제8 저항(R8) 및 제9 저항(R9)에 의해 전압분배된 입력전압을 전압분배시키는 제10 저항(R10), 제11 저항(R11), 제12 저항(R12), 및 제13 저항(R13)으로 이루어져 있다.
상기 증폭부는, 제10 저항(R10)과 제11 저항(R11)의 접점에서 제2 단자에 입력되고, 외부전압(VEE)이 제4 단자로 입력되고, 외부전압(VCC)가 제8 단자로 입력되며, 출력전압이 제1 단자에서 출력되며, 제3 단자, 제5 단자, 및 제6 단자는 접지되는 OP-앰프(OPeration-AMPlifier)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는 입력단에 0[V] ∼ 3[V]의 낮은 포지티브 전압을 인가하여 증폭부에서 －8[V] ∼ －11[V]의 네가티브 전압을 발생시킨다. 이를 출력시켜 콘트라스트를 조절하게 된다.
그런데, 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 있어서, 상기 증폭부에 OP-앰프를 사용함으로써 제조단가가 높아진다는 단점을 가지고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력단의 전압변화에 대응하여 출력전압을 변화시키는 차동증폭회로를 콘트라스트 조절회로로 이용함으로써 제조단가 감소 및 회로의 안정성 향상을 기대할 수 있는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 낮은 포지티브 레벨의 제1 전압(VDD)으로 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 적용되는데, 본 발명에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는 상기 제1 전압을 인가 받아 입력전압을 발생시키는 입력단과; 상기 입력단으로부터 인가된 입력전압을 증폭하여 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 차동증폭회로;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 입력단은; 가변되는 제1 저항(R1)을 포함하는 포텐셔미터와, 전압 분배에 의해 입력전압을 발생시키기 위해 상기 제1 저항(R1)에 일단이 접속되고 상기 제1 전압을 인가 받을 수 있도록 타단이 접속되는 제2 저항(R2)으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 차동증폭회로는: 상기 입력전압이 베이스단자에 인가될 수 있도록 접속되며, 상기 제1 전압을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제3 저항(R3)의 타단에 컬렉터단자를 접속시킨 제1 트랜지스터(Q1)와; 상기 제1 전압을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제4 저항(R4)의 타단에 베이스단자가 접속되고, 상기 제3저항(R3)의 타단 및 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단자에 컬렉터단자가 접속되며, 에미터단자는 제2 전압(VEE)을 인가받을 수 있도록 접속된 제2 트랜지스터(Q2)와; 상기 제4 저항(R4)의 타단 및 제2 트랜지스터의 베이스단자에 제5 저항(R5)의 일단을 연결시키고, 상기 제5 저항(R5)의 타단에 제6 저항(R6)의 일단을 연결시키고 제6 저항(R6)의 타단에서 출력전압을 인출하는 전압배분부와; 상기 제6 저항(R6)의 타단에 컬렉터단자가 접속되고 에미터단자는 상기 제2 전압을 인가받을 수 있도록 접속된 제3 트랜지스터(Q3)와; 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터단자가 베이스단자에 접속되고, 상기 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스단자가 컬렉터단자에 접속되며, 에미터단자는 제2 전압을 인가받을 수 있도록 접속된 제4 트랜지스터(Q4);를 포함하여 이루어진 것이 더욱 바람직하다.
이 때, 온도보상을 수행하기 위해, 상기 제2 저항(R2), 제4 저항(R4), 제5 저항(R5), 및 제6 저항(R6)를 선택적으로 서미스터로 대체하여 구성할 수도 있다.
한편, 상기 입력단을 제거하여 이루어진 것도 바람직할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로를 나타낸 도면,
도 2는 종래 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로를 나타낸 도면이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
POT : 포텐셔미터
Q1, Q2, Q3, Q4 : 트랜지스터
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 : 저항
VDD: 제1 전압
VEE: 제2 전압
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 본 실시예에서는 고속응답 액정표시장치를 구동하는 방식인 MLS 방식과 MLA(Multiple Line Addressing) 방식에 적용된다. 특히, 다중 라인 어드레싱(MLA)과 같은 구동방법을 사용하는 액정표시장치에 있어서는, 유저세트(user set)에서 액정표시장치의 콘트라스트 조절을 위해 인터페이스할 수 있는 전압대가 3[V] ∼ 5[V] 이하인 것을 고려하면, 이를 증폭하여 액정표시장치의 구동전압 레벨까지 반영시킬 필요가 있다. 이를 위해 본 실시예에서는 차동증폭회로를 이용하여 구동전압 레벨을 출력시키고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는 크게 입력단과 차동증폭회로로 구성되어 있다. 여기서 입력단은 제1 전압(VDD)을 인가 받아 입력전압을 발생시키는 역할을 수행한다. 또한, 차동증폭회로는 상기 입력단으로부터 인가된 입력전압을 증폭하여 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 입력단은 가변되는 제1 저항(R1)을 포함하는 포텐셔미터(POT)와, 전압 분배에 의해 입력전압을 발생시키기 위해 상기 제1 저항(R1)에 일단이 접속되고 상기 제1 전압(VDD)을 인가 받을 수 있도록 타단이 접속되는 제2 저항(R2)으로 이루어져 있다.
그리고, 상기 차동증폭회로는: 상기 입력전압이 베이스단자에 인가될 수 있도록 접속되며, 상기 제1 전압(VDD)을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제3 저항(R3)의 타단에 컬렉터단자를 접속시킨 제1 트랜지스터(Q1)와; 상기 제1 전압(VDD)을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제4 저항(R4)의 타단에 베이스단자가 접속되고, 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단자에 컬렉터단자가 접속되며, 에미터단자는 제2 전압(VEE)에 접속된 제2 트랜지스터(Q2)와; 상기 제4 저항(R4)의 타단 및 제2 트랜지스터의 베이스단자에 제5 저항(R5)의 일단을 연결시키고, 상기 제5 저항(R5)의 타단에 제6 저항(R6)의 일단을 연결시키고 제6 저항(R6)의 타단에서 출력전압을 인출하는 전압배분부와; 상기 제6 저항(R6)의 타단에 컬렉터단자가 접속되고 에미터단자는 상기 제2 전압을 인가받을 수 있도록 접속된 제3 트랜지스터(Q3)와; 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터단자가 베이스단자에 접속되고, 상기 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스단자가 컬렉터단자에 접속되며, 에미터단자는 제2 전압(VEE)에 접속된 제4 트랜지스터(Q4);로 이루어져 있다.
한편, 상기 출력전압은 제6 저항(R6)의 타단과 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터단자 사이에서 출력되며, 상기 제6 저항(R6)의 타단 및 제3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터단자에 일단이 접속되고 타단은 접지시킨 캐패시터(C)가 마련되어 있다. 또한, 제4 트랜지스터(Q4)의 베이스단자와 에미터단자 사이에는 제7 저항(R7)이 접속되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로 동작효과를 도면을 참조하여 간단히 설명한다.
먼저, 개략적으로 설명하면, 포텐셔미터(POT)에서 가변시킨 전압 입력값이 들어오면 두 개의 제1 트랜지스터(Q1) 및 제1 트랜지스터(Q2)로 구성된 차동증폭회로에 의해 입력전압(VQ1)이 그대로 VQ2에 전달된다. 이제 전압 분배 법칙에 의해 제4 저항(R4), 제5 저항(R5), 및 제6 저항(R6)의 비에 의해 증폭된 출력전압(VOUT)이나타나게 된다. 물론 입력전압(VQ1)의 변화에 따라 그 일정한 증폭비로 출력전압(VOUT)이 따라서 변하게 되므로 액정표시장치의 콘트라스트를 안정적으로 제어할 수 있게 된다.
이제 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 포텐셔미터(POT)는 유저 세트(USER SET)에서 조절하는 값으로 일단 디폴트값이 중앙레벨(CENTER LEVEL)값으로 설정되어 있다고 가정한다.
실제로 입력전압(VQ1)은 VQ2보다 조금 더 크지만 무시할 수준이므로
VQ1 ＝ VQ2 -------- 식(1)
이라고 할 수 있다.
여기서,
VQ1 ＝ VDD＊ {R1／(R1 ＋ R2)} -------- 식(2)
이다. 이제 출력전압을 계산해 보면, 제2 트랜지스터(Q2)에 흐르는 전류를 거의 0 이라고 가정하면, 제4 저항(R4)에 흐르는 전류 IRES와 제3 트랜지스터(Q3)까지 흐르는 IVOUT은 같다고 할 수 있다. 이에 따라,
(VDD－ VQ2)／R4 ＝ (VQ2 － VOUT)／(R5 ＋ R6) -------- 식(3)
로 주어진다. 이를 VQ2에 대하여 풀어보면,
VQ2 ＝ {VDD＊ (R5 ＋ R6) ＋ VOUT＊ R4}／(R4 ＋ R5 ＋ R6) ---- 식(4)
여기서 식(2)와 식(3)을 조합하면 VOUT에 대해 풀 수 있다.
VOUT＝ －VDD＊ G ＋ VQ2 ＊ (1 ＋ G) -------- 식(5)
단, G ＝ (R5 ＋ R6) ／ R4
이에 따라, 제1 전압(VDD)으로 3[V]가 입력될 경우에 출력전압으로 네가티브 레벨인 －9.22[V]가 출력됨을 알 수 있다. 이 때, 사용되는 저항들의 크기는 제1 저항(R1) ＝ 100㏀, 제2 저항(R2) ＝ 576㏀, 제3 저항(R3) ＝ 412㏀, 제4 저항(R4) ＝ 422㏀, 제5 저항(R5) ＝ 1000㏀, 제6 저항(R6) ＝ 590㏀, 제7 저항(R7) ＝ 174㏀ 이다. 또한, 제2 전압(VEE)은 －15[V]이다.
한편, 이를 온도보상회로에 적용할 경우에는 상기 제2 저항(R2)를 서미스터(Thermister)로 대체하면 간단하게 구현할 수 있다. 상기 서미스터가 온도의 변화에 따른 저항값이 가변되면 입력전압(VQ1)이 변화되어 출력단에서 상기 입력전압(VQ1)이 변화에 대응하는 보상된 출력전압을 얻을 수 있다. 물론, 제4 저항(R4), 제5 저항(R5), 및 제6 저항(R6)에도 선택적으로 서미스터를 적용할 수 있으며, 이에 따라 출력단에서 온도변화에 대응하는 보상된 출력전압을 얻을 수 있다.
또한, 입력단에 사용하는 포텐셔미터(POT) 대신에 사용자가 직접 조절할 수 있는 가변저항을 사용할 수도 있다.
그리고, 상기 포텐셔미터(POT)와 제2 저항(R2)을 제거하고 특정 입력전압을 바로 입력받아 증폭시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로는, 구매가 용이하며 패키지화된 트랜지스터로 구성된 차동증폭회로를 이용하여 콘트라스트를 조절함으로써 제조비가 감소되고, 회로의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 저소비전력으로 구동이 가능하다. 또한, 전자제어 볼륨조절 및 각종 휴대기기, 예를 들어 이동기기, PDA, 인터넷 폰 등에 적용할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (5)

  1. 낮은 포지티브 레벨의 제1 전압으로 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로에 있어서,
    상기 제1 전압을 인가 받아 입력전압을 발생시키는 입력단과;
    상기 입력단으로부터 인가된 입력전압을 증폭하여 높은 네가티브 레벨의 출력전압을 발생시키는 차동증폭회로;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력단은; 가변되는 제1 저항(R1)을 포함하는 포텐셔미터와, 전압 분배에 의해 입력전압을 발생시키기 위해 상기 제1 저항(R1)에 일단이 접속되고 상기 제1 전압을 인가 받을 수 있도록 타단이 접속되는 제2 저항(R2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차동증폭회로는:
    상기 입력전압이 베이스단자에 인가될 수 있도록 접속되며, 상기 제1 전압을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제3 저항(R3)의 타단에 컬렉터단자를 접속시킨제1 트랜지스터(Q1)와;
    상기 제1 전압을 인가받을 수 있도록 일단이 접속된 제4 저항(R4)의 타단에 베이스단자가 접속되고, 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단자에 컬렉터단자가 접속되며, 에미터단자는 제2 전압(VEE)을 인가받을 수 있도록 접속된 제2 트랜지스터(Q2)와;
    상기 제4 저항(R4)의 타단 및 제2 트랜지스터의 베이스단자에 제5 저항(R5)의 일단을 연결시키고, 상기 제5 저항(R5)의 타단에 제6 저항(R6)의 일단을 연결시키고 제6 저항(R6)의 타단에서 출력전압을 인출하는 전압배분부와;
    상기 제6 저항(R6)의 타단에 컬렉터단자가 접속되고 에미터단자는 상기 제2 전압을 인가받을 수 있도록 접속된 제3 트랜지스터(Q3)와;
    상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터단자가 베이스단자에 접속되고, 상기 제3 트랜지스터(Q3)의 베이스단자가 컬렉터단자에 접속되며, 에미터단자는 제2 전압을 인가받을 수 있도록 접속된 제4 트랜지스터(Q4);
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 온도보상을 수행하기 위해, 상기 제2 저항(R2), 제4 저항(R4), 제5 저항(R5), 및 제6 저항(R6)를 선택적으로 서미스터로 대체하여 구성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 입력단을 제거하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 콘트라스트 조절회로.
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