KR20070008872A

KR20070008872A - 표시 장치의 구동 회로 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20070008872A
Application number: KR1020050062736A
Authority: KR
Inventors: 이정우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US20070018933A1

Abstract

본 발명은 표시 장치의 구동 회로 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 회로는, 제1 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 상기 제1 전압을 입력받아 주변 온도에 따른 제2 전압을 생성하는 제어부, 그리고 상기 제2 전압에 기초하여 제3 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부를 포함한다.

이러한 방식으로, 게이트 온 전압만을 변화시켜 구동 전압을 변화시키면서 나타나는 문제들, 예를 들어 화질의 특성 변화, 소비 전력의 증가 및 구동 회로의 동작 온도로 상승으로 이어져 수명이 줄어드는 문제를 해결할 수 있다.

표시장치, 구동전압, 게이트온전압, 게이트신호, 게이트구동부

Description

표시 장치의 구동 회로 및 이를 포함하는 표시 장치 {DRIVING CIRCUIT FOR DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명함으로써 본 발명을 분명하게 하고자 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 도 1에 도시한 제어부의 회로도의 한 예이다.

도 4는 도 1에 도시한 게이트 신호 생성부의 회로도의 한 예이다.

도 5는 온도에 따른 제어 전압의 크기를 나타내는 그래프이다.

<도면 부호에 대한 설명>

3: 액정층 100: 하부 표시판

191: 화소 전극 200: 상부 표시판

230: 색 필터 270: 공통 전극

300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부

500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부

700: 구동 전압 생성부 710: 제어부

750: 게이트 신호 생성부

751: 펄스 전압 생성부 800: 계조 전압 생성부

R,G,B: 입력 영상 데이터 DE: 데이터 인에이블 신호

MCLK: 메인 클록 Hsync: 수평 동기 신호

Vsync: 수직 동기 신호 CONT1: 게이트 제어 신호

CONT2: 데이터 제어 신호 DAT2: 디지털 영상 신호

C_LC: 액정 축전기 C_ST: 유지 축전기

Q: 스위칭 소자 Vc: 제어 전압

최근, 무겁고 큰 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대신하여 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)와 같은 평판 표시 장치가 활발히 개발 중이다.

PDP는 기체 방전에 의하여 발생하는 플라스마를 이용하여 문자나 영상을 표시하는 장치이며, 유기 발광 표시 장치는 특정 유기물 또는 고분자들의 전계 발광 을 이용하여 문자 또는 영상을 표시한다. 액정 표시 장치는 두 표시판의 사이에 들어 있는 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.

이러한 평판 표시 장치 중에서 예를 들어 액정 표시 장치와 유기 발광 표시 장치는 스위칭 소자를 포함하는 화소와 표시 신호선이 구비된 표시판, 그리고 표시 신호선 중 게이트선에 게이트 신호를 내보내어 화소의 스위칭 소자를 턴온/오프시키는 게이트 구동부, 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 계조 전압 중 영상 데이터에 해당하는 전압을 데이터 전압으로 선택하여 표시 신호선 중 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부를 포함한다.

또한, 표시 장치는 DC/DC 컨버터와 차지 펌프(charge pump)를 포함하고, DC/DC 컨버터는 이러한 구동 전압을 공급하며, 차지 펌프는 구동 전압을 이용하여 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 생성한다. 또한, 계조 전압 생성부는 구동 전압을 이용하여 필요로 하는 계조 전압을 생성한다.

이 때, 게이트 구동부가 화소의 스위칭 소자와 함께 표시판부에 집적되어 있는 경우가 있다. 게이트 구동부는 반도체 소자인 복수의 트랜지스터로 이루어지며 온도에 따라 그 특성이 변화한다. 예를 들어, 온도가 낮아지면 문턱 전압이 증가하는데, 이 경우에는 DC/DC 컨버터에서 생성되는 구동 전압의 크기를 크게 하여 차지 펌프에서 생성되는 게이트 신호의 절대값을 증가시킴으로써 화소의 스위칭 소자 를 제어한다.

하지만, 구동 전압이 커지면 계조 전압 생성부를 비롯하여 구동 전압을 인가받는 다른 구동 회로에도 영향을 미치게 된다. 이로 인해, 화질의 특성을 변화시킬 수 있으며, 구동 전압을 상승시켜 전력 소비를 증가시키는 것은 물론 구동 회로의 동작 온도로 상승으로 이어져 수명이 줄어드는 문제가 생길 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 게이트 온 전압만을 별도로 제어할 수 있는 표시 장치의 구동 회로 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따라, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 회로는, 제1 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 상기 제1 전압을 입력받아 주변 온도에 따른 제2 전압을 생성하는 제어부, 그리고 상기 제2 전압에 기초하여 제3 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 제1 전압을 입력받아 소정 온도보다 상기 주변 온도가 낮으면 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 생성하고, 상기 소정 온도보다 상기 주변 온도가 높으면 상기 제1 전압보다 작은 상기 제2 전압을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 제1 내지 제3 단자를 갖는 트랜지스터, 상기 제1 단자와 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제1 저항, 접지 전압과 상기 제2 단자 사이에 직렬로 연결되어 있는 전원 전압, 다이오드 및 제2 저항, 그리고 상기 제3 단 자와 상기 접지 전압 사이에 연결되어 있는 제3 저항을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)일 수 있다.

또한, 상기 게이트 신호 생성부는 제4 전압을 더 생성하며, 상기 제3 전압은 상기 스위칭 소자를 턴온시키며, 상기 제4 전압은 상기 스위칭 소자를 턴오프시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 한 실시예에 따라, 스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치는, 제1 전압을 생성하는 구동 전압 생성부, 상기 제1 전압을 입력받아 주변 온도에 따른 제2 전압을 생성하는 제어부, 상기 제2 전압에 기초하여 제3 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부, 그리고 상기 제3 전압을 인가받아 상기 스위칭 소자에 인가하는 게이트 구동부를 포함한다.

이 때, 상기 제어부는 상기 제1 전압을 입력받아 소정 온도보다 상기 주변 온도가 낮으면 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 생성하고, 상기 소정 온도보다 상기 주변 온도가 높으면 상기 제1 전압보다 작은 상기 제2 전압을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 제1 내지 제3 단자를 갖는 트랜지스터, 상기 제1 단자와 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제1 저항, 접지 전압과 상기 제2 단자 사이에 직렬로 연결되어 있는 전원 전압, 다이오드 및 제2 저항, 그리고 상기 제3 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되어 있는 제3 저항을 포함할 수 있다.

또한, 상기 트랜지스터는 BJT일 수 있다.

여기서, 상기 게이트 구동부는 상기 표시 장치에 집적되어 있을 수 있다.

또한, 상기 표시 장치는 상기 제1 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성 하는 계조 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명하며, 액정 표시 장치를 한 예로 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이와 연결된 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m) 과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.

신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, , n) 게이트선(G_i)과 j번째(j=1, 2, , m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(G_i D_j)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G_i)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D_j)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)와 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200) 의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(C_LC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편 광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

다시 도 1을 참고하면, 구동 전압 생성부(700)는 구동 전압(AVDD)을 생성하여 제어부(710)와 계조 전압 생성부(800)에 제공한다.

계조 전압 생성부(800)는 구동 전압(AVDD)을 인가받아 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)에 집적되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.

게이트 구동부(400)를 제외한 구동 회로(500, 600, 800) 각각은 적어도 하나 의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 회로(500, 600, 800)가 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 회로(500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.

신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D₁-D_m)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D₁-D_m)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.

화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축 전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.

한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 회로에 대하여 도 3 내지 도 6을 참고하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1에 도시한 제어부의 회로도의 한 예이고, 도 4는 도 1에 도시한 게이트 신호 생성부의 회로도의 한 예이며, 도 5는 온도에 따른 제어 전압의 크기를 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 제어부(710)는 복수의 저항(R1-R3), 각 저항(R1-R3)의 일단에 각각 연결되어 있는 트랜지스터(Tr), 저항(R2)의 타단에 연결되어 있는 다이오드(D)와 다이오드에 연결되어 있는 전원(VDD)을 포함하고, 저항(R1)의 타단에는 구동 전압 생성부(700)로부터의 구동 전압(AVDD)이 입력된다.

여기서, 트랜지스터(Tr)는 npn형의 BJT(bipolar junction transistor)로서, 베이스(base), 에미터(emitter) 및 컬렉터(collector)의 세 단자를 갖는다. 이와는 달리, pnp형 BJT 또는 MOS형 트랜지스터일 수 있다.

이 때, 세 단자를 흐르는 전류를 'iB', 'iE' 및 'iC'라 할 때, 알려진 바와 같이 수학식 1의 관계를 갖는다.

iC = G*iB

여기서, G는 증폭 이득이다.

이 때, 전원 전압(VDD)은 다이오드 양단에 걸리는 문턱 전압(V_D)을 고려하면 다음과 같다.

VDD = V_D + iB*R2

수학식 2를 베이스 전류(iB)에 대하여 정리하면 다음과 같다.

iB = (VDD-V_D)/R2

또한, 제어 전압(Vc)은

Vc = AVDD - iC*R1

과 같이 나타낼 수 있다.

이 때, 수학식 3을 수학식 1에 대입하면,

iC = G*(VDD-VD)/R2

가 되며, 이를 수학식 4에 대입하면,

Vc = AVDD - G*R1*(VDD-V_D)/R2

가 된다.

다이오드(D) 역시 반도체 소자이며 온도에 따라 문턱 전압(V_D)이 변하는데, 온도가 낮아질수록 문턱 전압이 증가하며, 그 값은 약 2mV/℃로 알려져 있다.

이 때, 온도가 감소하는 경우, 다이오드(D)의 문턱 전압(V_D)이 증가하여 수학식 6과 도 5에 도시한 것처럼 결과적으로 제어 전압(Vc)이 증가한다.

예를 들어, 전원 전압(VDD)을 상온에서 다이오드의 문턱 전압(V_D)인 0.7V로 놓으면, 상온에서 제어 전압(Vc)은 구동 전압(AVDD)과 같아지고, 상온 이하로 온도 가 내려가면 문턱 전압(V_D)이 증가하여 제어 전압(Vc)은 구동 전압(AVDD)보다 커지며, 온도가 올라가면 제어 전압(Vc)은 문턱 전압(V_D)이 감소하여 구동 전압(AVDD)보다 작아진다. 물론, 전원 전압(VDD)은 이와 다른 값을 가질 수 있으며, 기준이 되는 온도도 상온이 아닌 다른 온도가 될 수 있다.

그러면, 이 제어 전압(Vc)은 도 4에 도시한 게이트 신호 생성부(750)에 입력된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압 생성부(750)는 펄스 전압 생성부(751), 펄스 전압 생성부(751)에 병렬로 연결되어 있는 복수의 다이오드부(DG1-DG2)와 각 다이오드부(DG1, DG2)에 연결되어 있는 복수의 전하 펌프 회로(CP1-CP3)를 포함한다.

펄스 전압 생성부(751)는 통상 집적 회로(IC)로 이루어지며 일정한 전압(VCC), 예를 들어 3.3V의 전압을 인가받아 진폭이 일정한 주기 함수를 만들어낸다.

다이오드부(DG1)는 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 병렬로 연결되어 있으며 순방향 및 역방향으로 배치되어 있는 두 쌍의 다이오드(d5-d8)를 포함하고, 다이오드부(DG2)는 서로 병렬로 연결로 되어 있으며 순방향 및 역방향으로 배치되어 있는 한 쌍의 다이오드(d10, d11)을 포함한다.

각 전하 펌프 회로(CP1-CP3)는 두 개의 다이오드와 두 개의 축전기를 포함한다.

전하 펌프 회로(CP1)의 축전기(C1)의 일단은 두 다이오드(d1, d2)의 접점에 연결되어 있고 타단은 노드(N2)에 연결되어 있고, 축전기(C2)의 일단은 두 다이오드(d2, d3)의 접점에 연결되어 있고 타단은 접지되어 있다. 마찬가지로, 전하 펌프 회로(CP2)의 축전기(C3)의 일단은 두 다이오드(d3, d4) 사이의 접점에, 타단은 노드(N2)에 연결되어 있고, 축전기(C3)의 일단은 게이트 온 전압 출력단(Von)에 연결되어 있고 타단은 접지되어 있다. 또한, 전하 펌프 회로(CP3)의 축전기(C8)의 일단은 노드(N3)에, 타단은 두 다이오드(d12, d13)의 접점에 연결되어 있으며, 축전기(C9)의 일단은 게이트 오프 전압 출력단(Voff)에 연결되어 있으며 타단은 접지되어 있다.

여기서, 소정 전압(VCC)과 노드(N1) 사이에 연결되어 있는 인덕터(L)는 전류가 급격히 변하는 것을 방지한다.

그러면 이러한 게이트 신호 생성부(750)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 게이트 온 전압(Von)을 생성하는 과정에 대하여 설명한다.

아래에서는 각 다이오드(d1-d8, d10-d13)가 0.7V의 문턱 전압을 갖는 것으로 가정하며, 제어 전압(Vc)은 10V일 경우를 한 예로 설명한다. 또한, 펄스 전압 생성부(751)는 0V의 로우 레벨과 10V의 하이 레벨을 주기적으로 생성하는 것을 한 예로 설명한다.

펄스 전압 생성부(751)가 0V의 전압을 노드(N1)에 인가하면 역방향으로 두 개의 다이오드(d7, d8)를 거치면서 1.4V의 전압 상승이 생긴다. 따라서, 노드(N2)의 전압은 1.4V가 된다.

한편, 제어 전압(Vc)이 10V이므로 다이오드(d1)를 거치면서 0.7V가 전압 강 하되어 노드(N4)의 전압은 9.3V가 된다. 그러면, 축전기(C1)의 양단 전압은 7.9V가 된다.

이어, 10V의 전압이 노드(N1)에 인가되면 이번에는 순방향으로 전류가 흘러 노드(N2)의 전압은 8.6V로 바뀌고, 이에 따라 노드(N4) 전압은 축전기(C1)의 양단의 전압과 노드 전압(VN2)의 합인 16.5V가 된다. 그러면, 두 다이오드(d2, d3)를 거치면서 1.4V가 강하되어 노드(N5)의 전압은 15.1V가 된다.

다시, 노드(N1) 전압이 0V로 바뀌면 노드(N2) 전압은 1.4V로 바뀌고, 축전기(C3)의 양단 전압은 15.1V와 1.4V의 차인 13.7V가 된다. 이어, 노드(N2)의 전압이 8.6V로 바뀌면 노드(N5) 전압은 축전기(C3)의 양단 전압과 노드(N2) 전압의 합인 22.3V가 되며, 이 전압이 다이오드(d4)를 거치면서 21.6V의 게이트 온 전압(Von)으로 출력된다.

이후에는 다이오드(d4)의 애노드 단자, 즉 노드(N5) 전압이 게이트 온 전압 출력단(Von)의 전압에 비해 높은 경우에만 턴온되고, 캐소드 단자, 즉 게이트 온 전압 출력단(Von)의 전압이 높은 경우에는 턴오프되어 축전기(C4)가 부유 상태(floating state)를 유지하므로 지속적으로 21.6V에 해당하는 전압을 출력한다.

한편, 이러한 게이트 신호 생성부(750)에서 게이트 온 전압(Von)을 출력하는 과정은 선형 회로이므로, 제어 전압(Vc)이 변화하면 출력인 게이트 온 전압(Von) 역시 그만큼 변화한다. 예를 들어, 제어 전압(Vc)이 12V로 바뀌면서 2V 정도 증가하면 출력 역시 2V가 증가한 23.6V가 된다.

그러면, 게이트 오프 전압(Voff)을 생성하는 과정에 대하여 설명한다.

먼저 10V의 전압이 노드(N1)에 인가되면, 전류는 다이오드(d11), 축전기(C8) 및 다이오드(d12)를 거쳐 접지(ground) 방향으로 흐른다. 그러면 노드(N3)의 전압, 즉 노드 전압(VN3)은 9.3V가 되고 노드(N6) 전압은 0.7V가 된다. 이때, 축전기(C8)의 양단 전압은 두 노드(N3, N6) 전압의 차인 8.6V가 된다.

이어, 노드(N1) 전압이 0V가 되면 전류는 반대 방향, 즉 접지에서 축전기(C9), 다이오드(d13), 축전기(C8) 및 다이오드(d10)를 거쳐서 흐른다. 이에 따라, 노드(N3) 전압은 9.3V에서 0.7V로 바뀐다. 이때, 노드(N3) 전압은 축전기(C8) 양단의 전압과 노드(N6) 전압을 더한 전압이므로, 노드(N6) 전압은 -7.9V가 된다. 그러면, 게이트 오프 전압 출력단(Voff)의 전압은 -7.9V에 다이오드(d13)의 문턱 전압을 더한 값, 즉 -7.2V가 된다.

다시 노드(N1) 전압이 10V가 되면 다이오드(d13)가 턴오프되어 축전기(C9)는 부유 상태가 되므로 계속하여 -7.2V를 출력하고, 노드(N1) 전압이 0V가 되면 앞서 설명한 동작을 반복하여 -7.2V를 출력한다.

이와 같이, 제어 전압(Vc)은 게이트 온 전압(Von)의 레벨만을 변화시키고 게이트 오프 전압(Voff)의 레벨에는 영향을 미치지 않는다.

즉, 종래와 같이 온도가 낮아지면 구동 전압(AVDD)을 변화시키는 것이 아니라 게이트 구동부(400)를 이루는 트랜지스터(도시하지 않음)와 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)를 턴온시키는 데 필요한 게이트 온 전압(Von)만을 변화시킨다. 이는 주변 온도가 낮아질 때에는 스위칭 소자(Q)를 턴온시키기 위한 게이트 온 전압(Von)이 주로 문제가 되며, 스위칭 소자(Q)를 턴오프시키기 위한 게이트 오프 전압(Voff)은 그다지 문제되지 않으므로, 게이트 온 전압(Von)만을 변화시켜도 충분하기 때문이다.

이러한 방식으로, 게이트 온 전압(Von)만을 변화시키므로 구동 전압(AVDD)을 변화시키면서 나타나는 문제들, 예를 들어 화질의 특성 변화, 소비 전력의 증가 및 구동 회로의 동작 온도로 상승으로 이어져 수명이 줄어드는 문제를 해결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치의 구동 회로로서,

제1 전압을 생성하는 구동 전압 생성부,

상기 제1 전압을 입력받아 주변 온도에 따른 제2 전압을 생성하는 제어부, 그리고

상기 제2 전압에 기초하여 제3 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부

를 포함하는 표시 장치의 구동 회로.
제1항에서,

상기 제어부는 상기 제1 전압을 입력받아 소정 온도보다 상기 주변 온도가 낮으면 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 생성하고, 상기 소정 온도보다 상기 주변 온도가 높으면 상기 제1 전압보다 작은 상기 제2 전압을 생성하는 표시 장치의 구동 회로.
제2항에서,

상기 제어부는

제1 내지 제3 단자를 갖는 트랜지스터,

상기 제1 단자와 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제1 저항,

접지 전압과 상기 제2 단자 사이에 직렬로 연결되어 있는 전원 전압, 다이오드 및 제2 저항, 그리고

상기 제3 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되어 있는 제3 저항

을 포함하는

표시 장치의 구동 회로.
제3항에서,

상기 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)인 표시 장치의 구동 회로.
제4항에서,

상기 게이트 신호 생성부는 제4 전압을 더 생성하며,

상기 제3 전압은 상기 스위칭 소자를 턴온시키며, 상기 제4 전압은 상기 스위칭 소자를 턴오프시키는

표시 장치의 구동 회로.
스위칭 소자를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 장치로서,

제1 전압을 생성하는 구동 전압 생성부,

상기 제1 전압을 입력받아 주변 온도에 따른 제2 전압을 생성하는 제어부,

상기 제2 전압에 기초하여 제3 전압을 생성하는 게이트 신호 생성부, 그리고

상기 제3 전압을 인가받아 상기 스위칭 소자에 인가하는 게이트 구동부

를 포함하는 표시 장치.
제6항에서,

상기 제어부는 상기 제1 전압을 입력받아 소정 온도보다 상기 주변 온도가 낮으면 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 생성하고, 상기 소정 온도보다 상기 주변 온도가 높으면 상기 제1 전압보다 작은 상기 제2 전압을 생성하는 표시 장치의 구동 회로.
제7항에서,

상기 제어부는

제1 내지 제3 단자를 갖는 트랜지스터,

상기 제1 단자와 상기 제1 전압 사이에 연결되어 있는 제1 저항,

접지 전압과 상기 제2 단자 사이에 직렬로 연결되어 있는 전원 전압, 다이오드 및 제2 저항, 그리고

상기 제3 단자와 상기 접지 전압 사이에 연결되어 있는 제3 저항

을 포함하는

표시 장치.
제8항에서,

상기 트랜지스터는 BJT인 표시 장치.
제9항에서,

상기 게이트 구동부는 상기 표시 장치에 집적되어 있는 표시 장치.
제10항에서,

상기 제1 전압에 기초하여 복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부를 더 포함하는 표시 장치.