KR20090041250A

KR20090041250A - 액정표시장치의 절전회로

Info

Publication number: KR20090041250A
Application number: KR1020070106854A
Authority: KR
Inventors: 이혜진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-04-28

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 직류/직류 변환기에서 직류전압을 생성할 때, 출력전압을 검출하는 과정에서 불필요하게 전력이 소모되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 입력전압 스위칭용 트랜지스터와 클럭신호를 이용하여 전하를 펌핑하여 직류전압을 발생하는 직류전압 발생부와; 상기 직류전압 발생부의 출력전압을 콘덴서의 정전용량 비율로 분배하여 그에 따른 검출전압을 출력하는 출력전압 검출부와; 상기 검출전압을 목표전압과 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 클럭신호를 공급하는 클럭신호 발생부의 구동을 제어하는 비교부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다. 그리고, 상기 출력전압 검출부는 상기 직류전압 발생부의 출력전압을 소정 주기로 검출하는 것을 특징으로 한다.

액정표시장치,절전회로,직류/직류 변환기

Description

액정표시장치의 절전회로{A POWER-SAVING CIRCUIT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치의 구동기술에 관한 것으로, 특히 전원부에서 직류전압을 생성할 때 전력 소모량을 최소화 하는데 적당하도록 한 액정표시장치의 절전회로에 관한 것이다.

최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 평판표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 강조되고 있으며, 향후 보다 향상된 경쟁력을 확보하기 위해 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등이 요구되고 있다.

평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있다.

이와 같은 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보를 개별적으로 공급하여, 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 따라서, 액정 표시장치는 화상을 구현하는 최소 단위인 화소들이 액티브 매트릭스 형태로 배열되는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다. 그리고, 상기 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 액정표시장치에 광을 공급하는 백라이트 유닛이 구비된다. 상기 구동부는 타이밍 콘트롤러를 비롯하여 데이터 구동부와 게이트 구동부를 구비한다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, LCD 모듈 각부의 구동을 총괄 제어하는 구동 시스템(11)과; 게이트 구동부(13) 및 데이터 구동부(14)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC) 및 데이터 제어신호(DDC)를 출력함과 아울러, 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후 이를 재정렬하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(12)와; 액정 패널(15)의 각 게이트라인(GL1∼GLn)에 스캔펄스를 공급하는 게이트 구동부(13)와; 상기 액정 패널(15)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부(14)와; 상기 스캔펄스와 화소신호에 의해 구동되는 액정셀을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시하는 액정패널(15)과; 액정표시장치의 각부에서 필요로 하는 직류전압을 출력하는 직류/직류 변환기(16)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.

구동 시스템(11)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터(RGB)로 변환함과 아울러 그 디지털 비디오 데이터(RGB)의 해상도와 색온도를 조정한다. 그리고, 상기 구동 시스템(11)으로부터 타이밍 콘트롤러(12)에 디지털 비디오 데이터(RGB)와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호가 공급된다.

타이밍 콘트롤러(12)는 상기 구동 시스템(11)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 구동부(13)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(14)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(12)는 상기 구동 시스템(11)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 데이터 구동부(14)에 공급한다.

게이트 구동부(13)는 상기 타이밍 콘트롤러(12)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트라인(GL1∼GLn)에 스캔펄스(게이트펄스 또는 게이트 온신호)를 순차적으로 공급하고, 이에 의해 화소신호가 공급되는 액정패널(15)의 수평라인들이 선택된다.

데이터 구동부(14)는 상기 타이밍 콘트롤러(12)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)으로 변환하고, 이렇게 변환된 화소신호가 액정패널(15)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다.

액정패널(15)은 데이터라인(DL1∼DLm)과 게이트라인(GL1∼GLn)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀(C_LC)을 구비하는데, 이 다수의 액정셀(C_LC)들이 상기 화소신호와 스캔펄스에 의해 구동되어 목적한 화상을 표시할 수 있게 된다.

직류/직류 변환기(16)는 상기 구동 시스템(11)으로부터 공급되는 VCC 전원을 이용하여 시스템 각부에서 필요로 하는 전원단자전압(VDD), 공통전압(VCOM), 게이트 하이 신호(VGH), 게이트 로우 신호(VGL) 등을 발생한다.

한편, 도 2는 상기 직류/직류 변환기(16)에서의 직류전압을 발생하는 상세회로를 나타낸 것이다.

직류전압 발생부(21)에서, 모스트랜지스터(M21),(M22)가 교번되게 턴온되어 그들을 통해 입력전압(Vin)이 모스트랜지스터(M23),(M24)의 드레인 단자에 전달된다. 그리고 이에 상응되게, 위상이 서로 반대인 클럭신호(ck),(ckb)가 콘덴서(C21),(C22)에 일측에 공급되어 전하 펌핑동작이 교번되게 이루어지고, 이렇게 발생되는 전하가 교번되게 턴온되는 모스트랜지스터(M23),(M24)를 통해 콘덴서(C23)에 충전된다.

상기와 같은 펌핑동작에 의해 상기 직류전압 발생부(21)의 출력전압(Vout)이 상승되는데, 출력전압(Vout)이 출력전압 검출부(22)에 공급되어 직렬접속된 저항(R21),(R22)에 의해 소정의 비율로 분배되어 그에 따른 검출전압(Vdet)이 출력된다. 따라서, 상기 검출전압(Vdet)은 다음의 [수학식1]과 표현된다.

Vdet = [R22/(R21+R22)]×Vout

비교부(23)는 상기 검출전압(Vdet)을 목표전압(V_T)(예: Vin)과 비교하고, 그 비교결과에 의해 상기 클럭신호 발생부(24)의 구동여부가 결정된다.

다시 말해서, 상기 출력전압(Vout)이 목표전압(V_T)의 레벨 이하일 때 상기 비교부(23)에서 비교신호(CP)가 '하이'로 출력되고, 이에 의해 상기 클럭신호 발생부(24)가 구동되어 상기 클럭신호(ck),(ckb)가 출력된다. 이에 따라, 상기 직류전압 발생부(21)에서 상기와 같은 펌핑동작이 이루어져 그 출력전압(Vout)이 상승된다.

이와 반대로, 상기 출력전압(Vout)이 목표전압(V_T)의 레벨을 상회하는 순간에 상기 비교부(23)에서 비교신호(CP)가 '로우'로 출력되고, 이에 의해 상기 클럭신호 발생부(24)의 구동이 중지되어 더 이상 상기 클럭신호(ck),(ckb)가 발생되지 않고, 이에 의해 상기 직류전압 발생부(21)의 출력전압(Vout)이 더 이상 상승되지 않는다.

이와 같은 과정에 의해 상기 출력전압(Vout)을 목표전압(V_T)의 레벨로 출력할 수 있게 된다.

참고로, 상기 직류전압 발생부(21)의 단수를 증가시키면 상기 출력전압(Vout)을 보다 높은 레벨로 출력할 수 있다. 그리고, 상기 직류전압 발생부(21)에서 모스트랜지스터(M21),(M22)는 N 채널 모스트랜지스터이고, 모스트랜지스터(M23),(M24)는 P 채널 모스트랜지스터이다.

이와 같이, 종래 액정표시장치의 직류/직류 변환기에 있어서는 직류전압 발생부에서 출력되는 전압의 레벨을 검출하기 위하여, 직류전압 검출부에서 직렬저항을 이용하여 직류전압 발생부의 출력전압을 소정 비율로 분배하게 되어 있었다. 따라서, 직류전압 발생부의 출력전압을 직렬저항으로 분배할 때 그 직렬저항에 의해 전력이 비교적 많이 소모되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정표시장치의 직류/직류 변환기에서 직류전압 발생부의 출력전압을 검출하기 위해 소정 비율로 분배하는 과정에서 전력이 많이 소모되는 것을 방지하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력전압 스위칭 소자와 클럭신호를 이용하여 전하를 펌핑하여 직류전압을 발생하는 직류전압 발생부와; 상기 직류전압 발생부의 직류 출력전압을 콘덴서의 정전용량 비율로 분배하여 그에 따른 검출전압을 출력하는 출력전압 검출부와; 상기 검출전압을 목표전압과 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 클럭신호를 공급하는 클럭신호 발생부의 구동을 제어하는 비교부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 출력전압 검출부는 직렬접속된 복수개의 콘덴서로 상기 출력전압을 분배하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 출력전압 검출부는 소정 주기로 상기 출력전압을 검출하되, 그 검출 시점에 앞서 스위칭 소자를 이용하여 콘덴서의 충전전압을 리세트시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 액정표시장치의 직류/직류 변환기에서 직류전압 발생부의 출력전압을 검출하기 위해 저항을 이용하지 않고, 콘덴서를 이용함으로써 출력전압을 분배하는 과정에서 저항에 의해 전력이 소모되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치의 절전회로의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력전압(Vin) 스위칭용 트랜지스터와 후술 할 클럭신호 발생부(34)로부터 공급되는 클럭신호(ck),(ckb)를 이용하여 전하를 펌핑하여 직류전압을 발생하는 직류전압 발생부(31)와; 상기 직류전압 발생부(31)의 직류 출력전압(Vout)을 직렬연결한 콘덴서로 분배하여 그에 따른 검출전압(Vdet)을 출력하는 출력전압 검출부(32)와; 상기 검출전압(Vdet)을 목표전압(V_T)과 비교하여 그에 따른 비교신호(CP)를 출력하는 비교부(33)와; 상기 비교신호(CP)에 의해 구동되어 상기 클럭신호(ck),(ckb)를 발생하는 클럭신호 발생부(34)로 구성한다.

상기 출력전압 검출부(32)는 상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)을 직렬접속된 콘덴서(C31),(C32)의 일측 단자에 전달하는 모스트랜지스터(M32) 및, 그 모스트랜지스터(M32)와 대응되게 접속되어 그 모스트랜지스터(M32)와 교번되게 턴온되는 모스트랜지스터(M31)와; 외부로부터 공급되는 리세트신호(RST)를 반전출력하는 인버터(I31)와; 상기 인버터(I31)의 출력전압에 따라 상기 모스트랜지스터(M32)를 턴온시키는 모스트랜지스터(M33)와; 상기 리세트신호(RST)에 의해 소정 주기로 턴온되어 상기 직렬접속된 콘덴서(C31),(C32)에 의해 분배된 전압을 리세트 시키는 모스트랜지스터(M34),(M35)와; 상기 모스트랜지스터(M32)를 통해 공급되는 상기 출력전압(Vout)을 정전용량의 비율로 분압하여 그에 따른 검출전압(Vdet)을 출력하는 직렬접속된 콘덴서(C31),(C32)로 구성된다.

이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 직류전압 발생부(31)에서, 모스트랜지스터(M21),(M22)가 교번되게 턴온되어 그들을 통해 입력전압(Vin)이 모스트랜지스터(M23),(M24)의 드레인 단자에 전달된다. 그리고 이에 상응되게, 위상이 서로 반대인 클럭신호(ck),(ckb)가 타측이 접지단자(VSS)에 접속된 콘덴서(C21),(C22)의 일측에 공급되어 전하 펌핑동작이 교번되게 이루어지며, 이렇게 생성되는 전하가 교번되게 턴온되는 모스트랜지스터(M23),(M24)를 각기 통해 콘덴서(C23)에 충전된다. 이와 같은 펌핑동작에 의해 상기 직류전압 발생부(21)의 출력전압(Vout)이 상승된다.

상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)을 목표전압(V_T)에 추종되게 제어하기 위하여, 출력전압 검출부(32)에서 상기 직류전압 발생부(21)의 출력전압(Vout)을 소정 주기로 검출하게 되는데, 매 검출시점 바로 직전에 제어부(도면에 미표시)로부터 '하이'의 리세트신호(RST)를 공급받는다.

이에 따라, 상기 '하이'의 리세트신호(RST)에 의해 모스트랜지스터(M34),(M35)가 턴온되어 콘덴서(C31)의 양단이 그 모스트랜지스터(M33),(M34)를 통해 접지단자(VSS)에 연결된다. 따라서, 직렬접속된 콘덴서(C31),(C32)의 접속점 전위가 접지 단자(VSS)의 전압 레벨(예: 0V)로 리세트된다.

상기와 같이 리세트 동작이 종료된 후 상기 제어부에서 상기 리세트신호(RST)를 '로우'로 출력한다.

이에 따라, 상기 모스트랜지스터(M34),(M35)가 턴오프되어 직렬접속된 콘덴서(C21),(C22)의 타측이 접지단자(VSS)에 연결된 형태로 된다. 이때, 상기 '로우'의 리세트신호(RST)가 인버터(I31)를 통해 '하이'로 반전되어 모스트랜지스터(M33)의 게이트에 전달되므로 이에 의해 그 모스트랜지스터(M33)가 턴온된다. 이로 인하여, 모스트랜지스터(M32)의 게이트에 '로우' 신호가 공급되어 그 모스트랜지스터(M32)가 턴온된다. 모스트랜지스터(M31)는 상기 모스트랜지스터(M32)와 서로 교번되게 턴온되므로 이때 턴오프 상태로 된다.

도 4는 상기 리세트신호(RST)가 '로우'로 공급되어 상기 모스트랜지스터(M34),(M35)가 턴오프되었을 때 상기 출력전압 검출부(32)의 등가회로를 나타낸 것이다.

이때, 상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)이 상기 모스트랜지스터(M32)를 통해 직렬연결된 콘덴서(C31),(C32)의 일측 단자에 전달된다.

따라서, 상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)이 상기 콘덴서(C31),(C32)의 정전용량의 비율에 의해 다음의 [수학식2]와 같이 분배되어 그에 상응되는 검출전압(Vdet)이 출력된다.

Vdet = [C1/(C1+C2)]×Vout

비교부(33)는 상기 출력전압 검출부(32)에 의해 검출된 전압(Vdet)을 목표전압(V_T)(예: Vin)과 비교하여 그에 따른 신호를 출력하고, 그 비교결과에 의해 상기 클럭신호 발생부(34)의 구동여부가 결정된다.

예를 들어, 상기 비교부(33)에서 상기 출력전압 검출부(32)의 검출전압(Vdet)을 목표전압(V_T)과 비교해 본 결과 그 검출전압(Vdet)이 목표전압(V_T)보다 낮을 때, 상기 비교부(33)에서 비교신호(CP)가 '하이'로 출력되고, 이에 의해 상기 클럭신호 발생부(34)가 구동되어 상기 클럭신호(ck),(ckb)가 출력된다. 이로 인하여, 상기 직류전압 발생부(31)에서 상기와 같이 펌핑동작이 이루어져 그의 출력전압(Vout)이 상승된다.

이와 반대로, 상기 검출전압(Vdet)이 목표전압(V_T)보다 높을 때에는 상기 비교부(33)에서 비교신호(CP)가 '로우'로 출력되고, 이에 의해 상기 클럭신호 발생부(34)의 구동이 중지되어 상기 클럭신호(ck),(ckb)가 공급되지 않는다. 이로 인하여 직류전압 발생부(31)에서 상기 펌핑동작이 중단되므로 상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)이 더 이상 상승되지 않는다.

이와 같은 제어과정에 의해 상기 직류전압 발생부(31)의 출력전압(Vout)이 목표전압(V_T)을 추종하게 된다.

참고로, 출력전압 검출부(32)에서 모스트랜지스터(M31),(M32)는 P 채널 모스트랜지스터이고, 나머지의 모스트랜지스터(M32-M35)는 N 채널 모스트랜지스터이다. 그리고, 상기 출력전압 검출부(32)에서 검출전압(Vdet)을 출력하기 위해 두 개의 콘덴서(C31),(C32)를 사용한 것을 예로 하였으나, 필요에 따라 더 많은 개수의 콘덴서를 이용할 수도 있다.

한편, 도 5는 상기 출력전압 검출부(32)의 다른 실시예를 보인 것으로, 상기 모스트랜지스터(M31),(M33)의 사이에 P 채널 모스트랜지스터(M36)를 추가하고, 상기 모스트랜지스터(M32),(M34)의 사이에 또 다른 P 채널 모스트랜지스터(M37)를 추가하였다. 이와 같이 함으로써, 상기 모스트랜지스터(M31),(M32)의 동작속도가 향상되어 상기 검출전압(Vdet)의 라이징 타임(rising time) 및 폴링 타임(falling time)이 단축된다. 결국, 상기 모스트랜지스터(M36),(M37)의 추가에 의해 상기 출력전압 검출부(32)에서의 검출전압(Vdet)의 검출속도가 향상된다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 전체 블록도.

도 2는 종래 기술에 의한 직류/직류 변환기의 상세 회로도.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치의 절전회로도.

도 4는 도 3에서 출력전압 검출부의 등가회로도.

도 5는 도 3에서 출력전압 검출부에 대한 다른 실시예의 회로도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

31 : 직류전압 발생부 32 : 출력전압 검출부

33 : 비교부 34 : 클럭신호 발생부

Claims

입력전압 스위칭용 트랜지스터와 클럭신호를 이용하여 전하를 펌핑하여 직류전압을 발생하는 직류전압 발생부와;

상기 직류전압 발생부의 출력전압을 콘덴서의 정전용량 비율로 분배하여 그에 따른 검출전압을 출력하는 출력전압 검출부와;

상기 검출전압을 목표전압과 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 클럭신호를 공급하는 클럭신호 발생부의 구동을 제어하는 비교부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 절전회로.
제1항에 있어서, 출력전압 검출부는 적어도 2개 이상 직렬접속된 콘덴서로 상기 출력전압을 분배하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 절전회로.
제1항에 있어서, 출력전압 검출부는 소정 주기로 상기 출력전압을 검출하고, 매 검출시점에 앞서 스위칭 소자를 이용하여 콘덴서의 충전전압을 리세트시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 절전회로.
제1항에 있어서, 출력전압 검출부는

상기 직류전압 발생부의 출력전압을 직렬접속된 제1,2콘덴서의 일측 단자에 전달하는 제2모스트랜지스터 및, 그 제2모스트랜지스터와 대응되게 접속되어 그 제2 모스트랜지스터와 교번되게 턴온되는 제1모스트랜지스터와;

외부로부터 공급되는 리세트신호를 반전출력하는 인버터와;

상기 인버터의 출력전압에 따라 상기 제2모스트랜지스터를 턴온시키는 제3모스트랜지스터와;

상기 리세트신호에 의해 턴온될 때 상기 제1,2콘덴서에 의해 분배된 전압을 리세트시키는 제4,5모스트랜지스터와;

상기 제2모스트랜지스터를 통해 공급되는 상기 출력전압을 정전용량의 비율로 분압하여 그에 따른 검출전압을 출력하는 직렬접속된 제1,2콘덴서로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 절전회로.
제4항에 있어서, 제1,2모스트랜지스터는 P 채널 모스트랜지스터이고, 제3-5모스트랜지스터는 N 채널 모스트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 절전회로.