KR20050040759A - 전원 회로 - Google Patents

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Abstract

AC 전압과 DC 전압을 컨덴서의 양단에 인가하여 상기 DC 전압에 따라 시프트한 AC 출력 전압을 얻기 위해 상기 DC 전압 및 상기 AC 전압을 출력하는 전원 회로에 있어서, 전원 상승 시에, 소요의 전위로 신속하게 수속시킨다. 전원 상승 시 일정 기간에서, 컨덴서(200)의 양단에 DC 전압을 인가하고, 상기 일정 기간 경과 후, 컨덴서(200)의 한쪽 단에 DC 전압을 인가하며, 다른 한쪽에 AC 전압을 인가한다.

Description

전원 회로{POWER SUPPLY CIRCUIT}
본 발명은, AC 전압과 DC 전압을 컨덴서의 양단에 인가하여 DC 전압분에 따라 시프트한 AC 출력 전압을 얻기 위해, 상기 DC 전압 및 상기 AC 전압을 출력하는 전원 회로에 관한 것이다.
최근, 박형, 소비 전력 절약을 특징으로 하는 LCD는, 휴대 전화에 탑재되는 소형의 것부터 벽걸이 텔레비전으로 대표되는 대형의 것까지, 다양한 형태로 이용되고 있다. 이 LCD에서는, 액정에 전압을 인가하여, 액정의 배향 상태를 변화시켜, 광의 투과율을 제어하여 표시를 제어한다.
그리고, 이 액정에의 전압의 인가 제어에, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 「TFT」로 함)를 이용한 액티브 매트릭스 방식이 있으며, 이것을 도 4를 이용하여 설명한다(특허 문헌1 참조). 행 방향의 게이트 라인(300)과 열 방향의 드레인 라인(400)이 교차하여 배치되고, 이에 의해 화소가 구획되어 있다. 각 화소에는, 스위칭 소자인 TFT(500)가 설치되고, TFT(500)의 소스에는 화소마다 개별로 형성된 화소 전극이 접속되어 있다. 이와 같이 하여 형성된 각 화소의 화소 전극 전체에 대향하여, 공통의 대향 전극(900)이 설치되고, 각 화소 전극과 대향 전극(900) 사이에 액정이 봉입된다. 따라서, 각 화소의 화소 전극과, 공통의 액정, 대향 전극(900)으로, 1화소의 액정(600)이 형성된다. 또한, TFT(500)와 화소 전극의 접속점에는, 보조 용량 라인(800)과의 사이에 형성된 보조 용량(700)이 접속되어 있다.
이 액티브 매트릭스 방식에서는, 게이트 라인(300)에 TFT(500)를 온하는 게이트 전압이 순차적으로 인가되며, 게이트 전압이 인가된 행의 모든 TFT(500)가 온하여, 그 드레인·소스간을 도통한다. 그리고, 드레인 라인(400)에 순차적으로 입력된 그 화소에 대한 비디오 신호가, TFT(500)를 통해 보조 용량(700)에 유지되어 각각의 화소 전극에 인가된다. 따라서, 각 화소 전극에 그 화소의 비디오 신호에 따른 전압이 인가되며, 이 전압이 화소 전극과 대향 전극(900) 사이의 액정(600)에 인가됨으로써, 1개의 수평 주사선 상에 비디오 신호에 따른 영상을 표시하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이것을 각 수평 주사선의 화소에 대하여 순차적으로 반복함으로써, 화면 표시가 행해진다.
또한, LCD에서는 보조 용량(700)이, 전압을 유지함으로써 1필드의 사이 화소 전극의 전위를 유지하고, 액정(600)에 전압을 계속해서 인가하여, 1화면분의 영상을 표시하고 있다.
또한 최근에는, 비디오 신호의 극성을 1주사선마다 반전시키고, 대향 전극(900)의 전압도 1주사선마다 극성을 반전시키는 교류 구동 방식이 제안되고 있다.
도 5는 이 교류 구동 방식에 있어서의 전원 회로의 종래예를 도시하고 있다. 이 전원 회로에서는, AC 전압과 DC 전압을 컨덴서의 양단에 인가하여 DC 전압분만큼 시프트한 AC 전압을 출력하고, 이것을 상술한 대향 전극(900)에 공급한다. 도 5에 도시한 전원 회로(110)는, AC 전압을 출력하는 전압 설정부(11)와, DC 전압을 출력하는 전압 설정부(21)로 구성되어 있으며, 전압 설정부(11)에서는 DC 전압인 VW를 스위치 소자에서 접지 레벨(0V)로 스위칭함으로써, AC 전압(펄스 전압)을 발생시키고, 컨덴서(200)에서 DC 성분을 제거하여 AC 전압으로서 출력 Out에 공급한다. 한편, 전압 설정부(21)로부터 출력되는 DC 전압 성분인 V2는, 저항(40)을 통해 출력 Out에 공급한다. 이에 의해, 전압 설정부(11)로부터의 AC 전압에 대하여, 전압 설정부(21)로부터의 DC 전압만큼 시프트한 AC 전압이 출력 Out에 얻어진다. 또한, 저항(40)은, 출력 Out에서의 AC 전압의 전압 설정부(21)에 대한 영향을 방지하고 있다.
[특허 문헌1]
일본 특개2000-81606
여기서, 상기 종래의 전원 회로를, LCD의 대향 전극에 AC 전압의 인가에 적용한 경우, 그 주파수는, 수십Hz 정도의 저주파인 LCD의 수평 주사선의 전환 타이밍에 맞출 필요가 있다. 이 때문에, 전원 회로에 접속하는 컨덴서의 용량을 수십㎌ 정도의 비교적 큰 것을 사용해야만 하고, 또한 전압 설정부(21)에 접속되는 저항도 수백㏀로 비교적 큰 것이 필요로 된다. 따라서, 전원 상승 시에 있어서, 컨덴서에 전하가 충전될 때까지 시간이 걸려, 대향 전극에 인가되는 전압이 정상 상태로 수속되기까지 상당한 시간을 필요로 하는 문제가 있었다.
만약, AC 전압을 출력하는 전압 설정부(11)의 내부 저항을 0Ω로 하고, 컨덴서를 47㎌, 저항을 100㏀로 하면, 전압 설정부(21)로부터 컨덴서에 전하가 충전되어 소요의 DC 전압이 인가될 때까지 약 2초가 걸리게 된다. 본 발명은, 전원 상승 시에 있어서, 효과적인 컨덴서의 충전을 행할 수 있는 전원 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, AC 전압과, 상기 AC 전압의 피크-투-피크 전압 사이의 소정의 값인 제1 DC 전압을 출력하는 제1 전압 설정부와, 제2 DC 전압을 출력하는 제2 전압 설정부를 포함하고, 전원 상승 후 일정 기간에 있어서, 상기 제1 전압 설정부로부터 출력된 제1 DC 전압과, 상기 제2 전압 설정부로부터 출력된 제2 DC 전압을, 상기 컨덴서의 양단에 인가하기 위해 출력하고, 상기 일정 기간 경과 후, 상기 제1 전압 설정부의 출력 전압을 상기 AC 전압으로 변경하며, 상기 AC 전압 및 상기 제2 DC 전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 제2 전압 설정부로부터 상기 컨덴서에의 경로에 배치되는 제1 저항과, 상기 제1 저항과 병렬로 접속된 스위치를 포함하며, 전원 상승 후 일정 기간, 상기 스위치를 온하고, 상기 제2 DC 전압을 상기 제1 저항을 바이패스하여 상기 컨덴서에 인가하며, 상기 일정 기간 경과 후, 상기 스위치를 오프함으로써 상기 제2 DC 전압을, 상기 저항을 통해 상기 컨덴서에 인가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 제3 DC 전압과 접지를 스위치로 순차적으로 전환함으로써 상기 AC 전압을 생성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 상기 제3 DC 전압을 분압 저항을 이용하여 분압함으로써 생성한 것을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 상기 제3 DC 전압을 상기 분압 저항으로 1/2로 분압한 것을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 상기 AC 전압의 1주기로 평균화한 전압을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것이 바람직하다.
<실시예>
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 도시하고 있다. 도 1에 도시한 전원 회로(100)는, AC 전압을 출력하는 전압 설정부(10)와, DC 전압을 출력하는 전압 설정부(20)로 구성되어 있다. 전압 설정부(10)는, 신호 발생부(1)와, 분압부(2)로 이루어져 있다.
신호 발생부(1)는, 기준 전압 VW를 발생하는 전원(1-1)을 갖고 있고, 이 전원(1-1)의 출력은 버퍼 증폭기(1-2)에 의해 안정화된다. 버퍼 증폭기(1-2)의 출력은, 스위치(1-3)의 한쪽 입력단에 입력되고, 이 스위치(1-3)의 다른 입력단은, 접지에 접속되어 있다. 또한, 신호 발생부(1)는, 이 스위치(1-3)가 스위칭함으로써 접지 레벨(0V)과 기준 전압 VW로 순차적으로 변화되는 AC 전압(펄스 전압)을 출력한다. 분압부(2)는, 일단에 버퍼 증폭기(1-2)의 출력이 인가되며 타단이 접지에 접속된, 저항값 R2와, R3의 2개의 저항(2-1, 2-2)의 직렬 접속으로 이루어져 있다. 그리고, 2개의 저항(2-1, 2-2)의 접속점에 얻어지는, 분압 전압이 버퍼 증폭기(2-3)를 통해 출력된다. 분압부(2)의 출력은, 저항값 R2, R3의 값에 의해, 조정 가능하지만, R2=R3으로 하는 것이 바람직하고, 이에 의해 출력은 (1/2)VW로 된다. 신호 발생부(1)의 출력인 AC 전압과, 분압부(2)의 출력은, 스위치(3)에 입력된다. 따라서, 스위치(3)는, 그 스위칭에 의해, 신호 발생부(1)로부터의 AC 전압 또는 분압부(2)로부터의 DC 전압 중 어느 하나를 선택 출력할 수 있다. 그리고, 이 스위치의 출력단이, 외장의 컨덴서(200)의 일단에 접속되는 출력 단자 T1에 접속되어 있다.
또한, 전압 설정부(20)는, 기준 전압 V2를 출력하는 전원(20-1)과, 이 전원(20-1)의 출력을 안정화시키는 버퍼 증폭기(20-2)로 이루어져 있다. 따라서, 전압 설정부(20)로부터는, 항상 전압 V2의 DC 전압이 출력된다. 이 전압 설정부(20)의 출력에는, 저항(40)과 스위치(30)의 병렬 접속의 일단이 접속되며, 타단은, 스위치(50)를 통해 외장 컨덴서(200)의 타단에 접속되는 출력 단자 T2에 접속되어 있다. 스위치(50)는, 입력측의 단자로서, 저항(40)과 스위치(30)의 병렬 접속에 접속되는 단자 A와, 접지에 접속되는 단자 B를 갖고 있으며, 출력측이, 출력단 T2에 접속되어 있다. 따라서, 스위치(50)를 A에 접속한 상태에서, 스위치(30)를 온함으로써, 전압 설정부(20)의 출력이 그대로 컨덴서(200)의 타단에 인가되며, 스위치(30)를 오프함으로써, 전압 설정부(20)의 출력이 저항(40)을 통해, 컨덴서(200)의 타단에 접속된다.
또한, 본 실시 형태의 전원 회로는, 1개의 집적 회로에 집적되며, 컨덴서(200)가 외장된다. 그리고, 컨덴서(200)의 출력 단자 T2에 접속되어 있는 측이, 액정 패널에 그 대향 전극을 AC 구동하기 위한 신호로서 공급된다.
본 실시 형태에서는, 전원 회로(100)에서, 액정 패널에 공급하는 전압이 적합한 것으로 되도록, 각 스위치를 다음과 같이 제어한다. 또한, 이들 제어는, 외부의 마이크로 컴퓨터 등으로부터의 신호에 기초하여 행해지지만, 제어부를 내장해도 된다.
「전원 상승 시의 동작」
전원 상승 시에는, 스위치(50)는, 항상 단자 A를 선택하고 있어, 설명을 생략한다. 우선, 시스템의 전원 상승 후 일정 기간에는, 스위치(30)를 온함과 함께, 스위치(3)를 분압부(2)를 선택하는 A에 접속한다. 또한, 스위치(1-3)는, 부정이어도 된다.
스위치(30)가 온함으로써 저항(40)을 바이패스하여, 전압 설정부(20)로부터의 출력된 DC 전압 V2가 출력단 T2로부터 출력된다. 한편, 스위치(5)가 A에 접속되며, 분압부(2)의 출력이 출력단 T1로부터 출력된다. 또한, 분압부(2)의 출력은, VW×(R3/(R2+R3))이고, 이 전압은 AC 전압(펄스 전압)의 1주기의 평균 전압이며, 듀티비를 50%로 한 경우에, (1/2)VW로 되도록 하고 있다(R2=R3). 따라서, DC 전압 V2와, DC 전압 VW×(R3/(R2+R3))이, 컨덴서(200)의 양단에 인가된다. 이에 의해, 컨덴서(200)에는, VW×(R3/(R2+R3))-V2의 전압이 충전되게 된다.
그리고, 상술한 충전이 종료되었다고 생각되는 일정 기간의 경과 후, 스위치(30)를 오프함과 함께, 스위치(3)를 B에 접속한다. 그리고, 스위치(1-3)를 소정 주파수에서, 전환하여, 신호 발생부(1)로부터 진폭 VW의 AC 전압(펄스 전압)을 출력한다. 이에 의해, 출력단 T2로부터는, 저항(40)을 통해 DC 전압 V2가 출력되고, 출력단 T1로부터는 진폭 VW의 AC 전압이 출력되며, 이들이 컨덴서(200)의 양단에 인가되게 된다. 따라서, 컨덴서(200)에서, 출력 단자 T2로부터의 AC 성분이 타단에 전달되어, DC 전압만큼 V2를 중심으로 하여 변화되도록 DC 시프트한 AC 출력 전압(피크-투-피크 전압 VW)이 액정 패널의 입력단에 접속되는 단자 Out에 얻어진다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 전원 상승 시에 있어서, 컨덴서(200)에 AC 전압을 공급하는 단자 T1로부터, AC 전압의 1주기에서의 평균 전압을 인가한다. 이 전압은, AC 전압을 인가하였을 때에 컨덴서(200)의 일단측의 DC 전압이다. 따라서, 당초부터 AC 전압을 인가하는 데 비해, 컨덴서(200)의 일단의 전압을 조기에 안정시킬 수 있다. 또한, 컨덴서(200)의 타단에 DC 전압을 공급하는 단자 T2로부터는, 저항(40)을 바이패스하여, 전압 설정부(20)로부터의 전압 V2를 직접 공급한다. 따라서, 컨덴서(200)의 타단의 전압을 조기에 안정화할 수 있다. 이에 의해, 컨덴서(200)의 충전 상태를 조기에 안정화할 수 있고, 그 후에 AC 전압을 인가한 경우에, DC 전압 V2를 중심으로 하여 변동하는 DC 시프트한 AC 전압을 안정적으로 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 의해, 신속하게 정상 상태로 수속시킬 수 있다.
도 2에, 본 전원 회로가 동작하지 않는 전력 절약 모드로부터 전원을 상승시킨 후, AC 전압의 출력으로 하였을 때의 파형도를 도시한다. 위의 도면이 출력 단자 T1의 전압 변화, 아래 도면이 출력 단자 T2의 전압 변화이다. 이와 같이, 출력 단자 T1이 (1/2)VW를 중심으로 변동하는 펄스 전압이고, 출력 단자 T2가 전압 V2를 중심으로 변동하는 펄스 전압이지만, 처음부터 안정된 출력이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, AC 전압의 듀티비가 50%이고, (1/2)VW를 분압부(2)의 출력으로 하였지만, AC 전압의 중심 전압은, 그 1주기의 평균 전압이며, 듀티비가 다른 경우에도 펄스 전압의 1주기의 평균 전압을 분압부(2)의 출력으로 하면 된다. 또한 전원 상승 시의 일정 기간은, 설계 사양에 따라 적당한 기간으로 설정하면 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 전원 회로에서는, 컨덴서의 양단의 DC 전압을 안정화시키고 나서, AC 전압을 출력하기 때문에, DC 전압분 V2에 따라 시프트한 AC 출력 전압(진폭 VW)을 신속하게 정상 상태로 수속시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 상술한 설명에서는, TFT-LCD에서의 교류 구동 방식의 대향 전극에의 전압의 인가를 일례로서 설명하였지만, 본 발명의 요지는 AC 전압을 DC 전압 성분으로 시프트하는 회로에서, 보다 신속하게 정상 상태로 수속하기 위한 것으로, 다른 용도에 이용하였다고 해도 본 발명의 발명의 요지로부터 벗어나는 것은 아니다.
「전원 하강 시의 동작」
상술한 바와 같이, 통상 동작 시에는, 스위치(50)에 의해 A 단자를 선택하고, 출력 단자 T1로부터 (1/2)VW를 중심 전압으로 하는 AC 전압을 출력하며, 출력 단자 T2로부터 전압 V2를 중심 전압으로 하는 AC 전압을 출력한다.
여기서, 전력 절약 모드로 이행한 경우에는, 액정 패널의 전원이 오프로 된다. 그런데, 액정 패널은 전체적으로 큰 용량으로서 작용하기 때문에, 그 전압값은 좀처럼 접지 전위로 떨어지지 않는다. 따라서, 대향 전극(900)의 전압을 빠르게 접지로 떨어뜨리고자 하는 요구가 있다. 본 실시 형태에서는, 전원 하강 시에 있어서, 상술한 스위치(50)로부터 B 단자를 선택하고, 출력 단자 T2를 접지에 접속한다. 따라서, 전압 하강 시에 있어서, 액정 패널의 대향 전극(900)은, 접지 전위로 신속하게 이행한다. 여기서, 출력 단자 T1, T2 사이에는, 대용량의 컨덴서(200)가 접속되어 있다. 이 때문에, 출력 단자 T1의 전위 및 컨덴서의 충전 상태에 따라, 출력 단자 T2의 전압이 영향을 받아, 컨덴서(200)의 충전 전하가 방전되지 않으면, 출력 단자 T2가 접지 전위로 되지 않는다. 따라서, 출력 단자 T2를 스위치(50)를 접지에 접속한 것만으로는, 출력 단자 T2가 접지 전위로 떨어지기까지 시간이 걸리게 된다.
본 실시 형태에서는, 전원 하강 시에 있어서, 컨덴서(200)의 타단을 오픈으로 한다. 즉, 스위치(3)에서, 단자 A, B의 양방으로부터 분리한다. 이에 의해, 컨덴서(200)는 충전 상태를 유지한 상태 그대로, 출력 단자 T2가 변동되는 것이 가능하게 되어, 출력 단자 T2가 바로 접지 전위로 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전원 하강 시에 있어서, 스위치(50)에서, 접지를 선택하고, 컨덴서(200)의 일단에 접속된 단자 T2를 접지에 접속함과 함께, 스위치(3)를 오픈으로 하여, 컨덴서(200)의 타단을 전기적으로 오픈으로 한다. 이에 의해, 출력 단자 T2를 신속하게 접지로 떨어뜨릴 수 있어, 액정 패널의 대향 전극(900)을 신속하게 접지 전위로 설정할 수 있다. 도 3에는, 전원 하강 시에 있어서의 출력 단자 T1, T2의 전압 변화를 도시하고 있다. 이와 같이, 출력 단자 T 2의 전압은 빠르게, 접지 전위가 되며, 출력 단자 T1은, 컨덴서(200)의 충전 전압에 대응하는 V2-(1/2)VW만큼, 접지보다 낮은 전압으로 된다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서, 전원 하강 시에 있어서, 조기에 출력 전압을 접지 전위로 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 전원 하강 시에 있어서, 액정 패널의 대향 전극의 전압을 빠르게 접지 전위로 떨어뜨릴 수 있다.
본 발명에 따르면, 전원 회로의 전원 상승 시에, 컨덴서의 양단에 DC 전압을 인가하고, 컨덴서에 전하를 급속 충전함으로써, 종래의 전원 회로에 비해 DC 전압분만큼 시프트한 AC 출력 전압을 신속하게 정상 상태로 수속할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 회로의 회로도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 회로의 전원 상승 시에 있어서의 출력 파형을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 전원 회로의 전원 하강 시에 있어서의 출력 파형을 도시하는 도면.
도 4는 액티브 매트릭스로 형성된 LCD의 등가 회로도.
도 5는 종래의 전원 회로의 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 신호 발생부
2 : 분압부
3, 5 : 스위치
10, 11, 20 : 전압 설정부
30 : 스위치
40 : 저항
50 : 스위치
100, 110 : 전원 회로
200 : 컨덴서
300 : 게이트 라인
400 : 드레인 라인
600 : 액정
700 : 보조 용량
800 : 보조 용량 라인
900 : 대향 전극

Claims (6)

  1. AC 전압과 DC 전압을 컨덴서의 양단에 인가하여 상기 DC 전압에 따라 시프트한 AC 출력 전압을 얻기 위해 상기 DC 전압 및 상기 AC 전압을 출력하는 전원 회로로서,
    AC 전압과, 상기 AC 전압의 피크-투-피크 전압 사이의 소정의 값인 제1 DC 전압을 출력하는 제1 전압 설정부와,
    제2 DC 전압을 출력하는 제2 전압 설정부
    를 포함하고,
    전원 상승 후 일정 기간에서, 상기 제1 전압 설정부로부터 출력된 제1 DC 전압과, 상기 제2 전압 설정부로부터 출력된 제2 DC 전압을, 상기 컨덴서의 양단에 인가하기 위해 출력하고, 상기 일정 기간 경과 후, 상기 제1 전압 설정부의 출력 전압을 상기 AC 전압으로 변경하며, 상기 AC 전압 및 상기 제2 DC 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압 설정부로부터 상기 컨덴서에의 경로에 배치되는 제1 저항과,
    상기 제1 저항과 병렬로 접속된 스위치를 포함하며,
    전원 상승 후 일정 기간, 상기 스위치를 온하여, 상기 제2 DC 전압을 상기 제1 저항을 바이패스하여 상기 컨덴서에 인가하며, 상기 일정 기간 경과 후, 상기 스위치를 오프함으로써 상기 제2 DC 전압을, 상기 저항을 통해 상기 컨덴서에 인가하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제3 DC 전압과 접지를 스위치로 순차적으로 전환함으로써 상기 AC 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 DC 전압을 분압 저항을 이용하여 분압함으로써 생성한 것을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 DC 전압을 상기 분압 저항으로 1/2로 분압한 것을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 AC 전압의 1주기로 평균화한 전압을 상기 제1 DC 전압으로 하는 것을 특징으로 하는 전원 회로.
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