KR20090127682A - 구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치는 입력 전압과 커플링된 입력 노드, 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부, 및 입력 노드와 전압 변환부 사이에 배치되어, 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함한다.
액정 표시 장치, 구동 전압 발생 장치, 입력 전압 차단

Description

구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 {Driving voltage generator apparatus and liquid crystal display comprising the same}
본 발명은 구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 화소 전극이 구비된 제1 표시판, 공통 전극이 구비된 제2 표시판, 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 주입된 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버, 데이터 신호를 출력하는 데이터 드라이버, 그리고 게이트 온 전압, 게이트 오프 전압, 및 공통 전압 등을 발생하는 전압 발생부를 포함한다.
이 때, 전압 발생부는 게이트 온/오프 전압을 발생하는 게이트 온/오프 전압 발생부, 공통 전압을 발생하는 공통 전압 발생부, 및 이들에 구동 전압을 제공하는 구동 전압 발생부를 포함한다.
일반적으로, 구동 전압 발생부에는 회로 내에 과전류가 유입되는 것을 방지하기 위한 퓨즈가 배치된다. 이 때, 전격 전류가 낮은 퓨즈를 사용할 경우 퓨즈의 오픈(open)이 필요 이상으로 빈번하게 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 그런데, 이보다 전격 전류가 높은 퓨즈를 사용하는 경우, 잦은 퓨즈 오픈 현상을 방지할 수 있으나, 과전류로 의한 회로 내 인덕터가 열화되거나 화재가 발생하는 등의 어려움이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 회로 과열을 방지할 수 있는 구동 전압 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 회로 과열을 방지할 수 있는 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치는 입력 전압과 커플링된 입력 노드, 상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부, 및 상기 입력 노드와 상기 전압 변환부 사이에 배치되어, 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압의 공급을 차단 하는 전압 차단부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치는 입력 전압과 커플링된 입력 노드, 상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부, 및 상기 입력 노드와 상기 전압 변환부 사이에 배치되어, 상기 입력 노드에서 상기 전압 변환부로 과전류가 흐를 때 상기 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차된 영역에 정의된 다수의 단위 화소를 포함하는 액정 패널, 상기 각 게이트 라인에 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 구동부, 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 및 상기 게이트 구동부에 구동 전압을 제공하는 구동 전압 발생부를 포함하되, 상기 구동 전압 발생부는 입력 전압과 커플링된 입력 노드와, 상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부와, 상기 입력 노드 및 상기 전압 변환부 사이에 배치되어, 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치의 블록도이다. 도 2는 도 1의 전압 차단부에 대한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치에 대한 상세 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치(10)는 입력 노드(760), 전압 차단부(voltage cut-off unit; 770), 및 전압 변환부(voltage converter; 780)를 포함한다.
입력 노드(760)에 입력 전압(Vin)이 커플링되고, 상기 입력 전압(Vin)은 전압 변환부(780)를 통해 출력 전압으로 변환되어 출력된다. 이 때, 출력 전압은 예를 들어, 구동 전압(AVDD)일 수 있다. 구동 전압(AVDD)은 전압 발생부로 입력되어 각각 게이트 온 전압(Von), 게이트 오프 전압(Voff), 공통 전압(Vcom) 등을 발생할 수 있으며, 이에 대한 설명은 도 4에서 더욱 자세히 설명하기로 한다.
전압 차단부(770)는 입력 노드(760)와 전압 변환부(780) 사이에 배치되며, 입력 전압(Vin)의 전압 레벨을 감지하여 입력 전압(Vin)의 공급을 선택적으로 차단한다. 이 때, 전압 레벨을 감지하는 것은 입력 전압(Vin)의 전압 변화 여부를 관찰하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 이는 전압 변환부(780)로 과전류가 흐르는지 여부를 감지하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 전압 차단부(770)는 전압 변환부(780)에 인가되는 입력 전압(Vin)의 전압 레벨을 감지하는 전압 감지부(voltage sensor; 775), 및 전압 감지부(775)에서 출력하는 감지 신호를 입력 받아 선택적으로 입력 전압(Vin)을 차단하는 스위칭부(switching unit; 771)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 전압 차단부(770)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
전압 차단부(770)는 전압 감지부(775)와 스위칭부(771)를 포함하고, 전압 감지부(775)는 감지 전압 발생부(777) 및 감지 신호 발생부(779)를 포함할 수 있다.
감지 전압 발생부(777)는 입력 전압(Vin)을 이용하여 감지 전압을 생성한다. 감지 신호 발생부(779)는 생성된 감지 전압에 대응하는 감지 신호를 발생한다.
스위칭부(771)는 퓨즈(772) 및 스위칭 소자(773)를 포함할 수 있다. 퓨즈(772)는 입력 노드(760)와 제1 노드(790) 사이에 연결되고, 스위칭 소자(773)는 제1 노드(790)와 접지 사이에 커플링될 수 있다.
퓨즈(772)는 정격 전압 및 정격 전류를 가지며, 스위칭 소자(773)가 턴 온 되어 규정 값 이상의 과전류가 흐르면, 퓨즈 내에 발생하는 열로 퓨즈(772)는 녹아 끊어진다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 후술할 액정 표시 장치의 구동 전압 발생부에 적용하는 경우, 퓨즈(772)는 약 3.0 A의 정격 전류를 가질 수 있다.
스위칭 소자(773)는 제1 노드(790)와 접지 사이에 커플링되고, 감지 신호에 응답하여 선택적으로 턴 온 된다. 스위칭 소자(773)의 턴 온 여부는 퓨즈(772)에 인가되는 전류량을 입력 전압(Vin)의 전압 레벨에 따라 결정되며, 이로써 입력 전압(Vin)의 공급을 선택적으로 차단할 수 있다.
이하, 전압 차단부(770)의 동작에 대해서 언급한다.
예를 들어, 입력 전압(Vin)이 정상적으로(normally) 인가되는 경우, 감지 전압 발생부(777)는 입력 전압(Vin)에 대응하는 제1 감지 전압을 출력하여 감지 신호 발생부(779)로 입력할 수 있다. 감지 신호 발생부(779)는 제1 감지 전압에 응답하여 제1 감지 신호를 발생하여 스위칭부(771)로 전송할 수 있다. 입력 전압(Vin)이 정상적으로 인가되는 경우에 발생되는 제1 감지 신호는 스위칭 소자(773)를 턴 오프 상태로 유지시킨다.
반면에, 입력 전압(Vin)이 비정상적으로(abnormally) 인가되는 경우, 예를 들어 전압 변환부(780)로 과전류가 유입되는 경우, 감지 전압 발생부(777)는 이에 대응하는 제2 감지 전압을 출력하여 감지 신호 발생부(779)로 입력할 수 있다. 제2 감지 전압에 응답하여, 감지 신호 발생부(779)는 제2 감지 신호를 발생하고 이를 스위칭부(771)로 전송한다. 입력 전압(Vin)이 비정상적으로 인가되었음을 알리는 제2 감지 신호에 대응하여 스위칭 소자(773)는 턴 온된다. 따라서, 퓨즈(772)는 유입되는 과전류에 의해 발생하는 열로 오픈되며, 이로 인해 전압 변환부(780)로 인가되는 입력 전압(Vin)은 차단된다.
도 3을 참조하면, 전압 변환부(780)는 예를 들어 DC-DC 컨버터일 수 있으며, 더욱 구체적으로 부스트 컨버터(boost converter)일 수 있다. 전압 변환부(780)는 입력 전압(Vin)이 인가되는 인덕터(L1), 인덕터(L1)에 애노드가 연결되고 구동 전압(AVDD)의 출력 단자에 캐소드가 연결된 다이오드(D1), 및 다이오드(D1)의 캐소드 와 접지 사이에 연결되고 구동 전압(AVDD)을 출력하는 캐패시터(C1)를 포함한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 다이오드 단자와 접지 사이에 연결된 스위칭 소자(미도시)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자는, 예를 들어 소정의 듀티비(duty ratio)를 가지는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호 등의 제어 신호에 따라 턴온 및 턴오프 동작을 반복함으로써 입력 전압(Vin)이 원하는 크기로 승압된 구동 전압(AVDD)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)은 약 5V일 수 있고, 구동 전압(AVDD)은 약 17.5V일 수 있다. 또한, 전압 변환부(780)는 이에 제한되지 않고 다른 구성 소자들로 형성될 수 있음은 물론이다.
전압 차단부(도 2의 770 참조)는 스위칭부(771) 및 전압 감지부(775)를 포함하며, 전압 감지부(775)는 감지 전압 발생부(777) 및 감지 신호 발생부(779)를 포함한다.
감지 전압 발생부(777)는 제1 노드(도 2의 790 참조) 및 접지 사이에 배치된 분압 저항(R3 및 R4)을 포함할 수 있다. 제1 노드(790)에 인가된 입력 전압(Vin)은 분압 저항(R3 및 R4)에 의해 분압되어 감지 전압(V1)을 발생할 수 있다.
감지 신호 발생부(779)는 CMOS 인버터를 포함할 수 있다. 이 때, CMOS 인버터의 입력단은 감지 전압(V1)이 인가되는 노드와 연결되고, 출력단은 스위칭부(771)의 스위칭 소자(773)와 연결될 수 있다. CMOS 인버터는 제2 노드(795)에 커플링된 제2 전압(V2)에 의해 구동될 수 있으며, 제2 전압(V2)은 제2 노드(795)와 접지 사이에 배치된 분압 저항(R1 및 R2)에 의해 분압되어 CMOS 인버터에 인가될 수 있다. 이 경우, 제2 전압(V2)은 게이트 온 전압(Von)일 수 있으며 이에 대해서는 도 6 및 도 7에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
스위칭부(771)는 퓨즈(772)와 스위칭 소자(773)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(773)는 예를 들어 트랜지스터(Tr1)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 트랜지스터(Tr1)의 베이스는 감지 신호 발생부(779)의 출력단과 연결되고, 이미터는 접지와 연결되며, 콜랙터는 제1 노드(790)와 연결될 수 있다. 그러나, 감지 신호 발생부(779)로부터 입력된 감지 신호에 따라 선택적으로 제1 노드(790)와 접지간의 전기적 연결을 오픈 혹은 단락시킬 수만 있다면, 스위칭 소자(773)의 종류 및 연결 방식은 이에 한정되지 않을 것이다.
전압 감지부(775) 및 스위칭부(771)를 포함하는 전압 차단부(770)의 동작 원리를 설명하되, 전압 변환부(780)가 비정상적으로 동작하는 경우를 중심으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 감지 전압 발생부(777)는 전압 변환부(780)로 인가되는 제1 노드(790)의 입력 전압(Vin)을 이용하여 감지 전압(V1)을 발생하고, 감지 전압(V1)을 감지 신호 발생부(779)로 전송한다. 이 때, 전압 변환부(780)가 정상적으로 동작하는 가에 따라 제1 노드(790)의 입력 전압(Vin)은 변화되므로, 감지 전압(V1)은 입력 전압(Vin)의 변화를 감지할 수 있다.
전압 변환부(780)가 비정상적으로 동작하는 경우, 예를 들어 전압 변환 부(780)에 포함된 인덕터(L1) 이후에 배치된 소자, 예를 들어 캐패시터(C1) 등에 단락이 발생하면, 전압 변환부(780)로 과전류가 유입된다. 전압 변환부(780) 내부의 임피던스 감소 및 이로 인한 과전류 현상을 보상하기 위해 피드백 회로(미도시) 등을 통한 입력 전압(Vin)의 감소가 발생한다. 이 때, 감지 전압(V1)은 입력 전압(Vin)의 분압 전압이므로, 입력 전압(Vin)의 전압 강하는 감지 전압(V1)의 전압 강하를 야기한다. 따라서, 감소된 감지 전압(V1)이 감지 신호 발생부(779)로 전송된다.
이어서, 감지 신호 발생부(779)는 감지 전압 발생부(777)로부터 입력된 감지 전압(V1)에 대응하는 감지 신호를 스위칭부(771)로 전달한다.
전압 변환부(780)가 비정상적으로 동작하여 감소된 감지 전압(V1)을 입력받은 감지 신호 발생부(779)는, 결론적으로 제2 전압(V2)의 분압 전압을 스위칭부(771)로 전달한다. 더욱 구체적으로, 감소된 감지 전압(V1)이 감지 신호 발생부(779)에 포함된 CMOS 인버터의 입력단으로 인가되면, PMOS(M1)는 턴온되고 NMOS(M2)는 턴오프되어 제2 전압(V2)의 분압 전압이 스위칭부(771)로 전달된다. 이에 반하여, 전압 변환부(780)가 정상적으로 동작할 경우, 감지 전압(V1)의 감소는 발생하지 않아 PMOS(M1)는 턴오프, NMOS(M2)는 턴온되어 접지 전압이 스위칭부(771)로 전달된다.
요컨대, 감지 신호 발생부(779)는 전압 감지부(775)의 감지 신호로, 전압 변환부(780)의 비정상 동작시에는 제2 전압(V2)의 분압 전압을, 정상 동작시에는 접지 전압을 스위칭부(771)로 전달한다. 이 경우, 감지 신호 발생부(779)에서 전달하는 감지 신호는 일정한 전압 값을 가지는 아날로그 신호 또는, 제1 레벨이나 제1 레벨과 다른 제2 레벨의 디지털 신호일 수 있다. 이 때, 제1 레벨은 High 또는 Low 레벨 중 어느 하나이고, 제2 레벨은 나머지 하나일 수 있다. 다시 말하면, 제1 또는 제2 레벨 중 어느 하나는 스위칭부(771)의 스위칭 소자(773)가 턴 온되도록 하는 감지 신호이다.
이어서, 스위칭부(771)는 감지 신호 발생부(779)로부터 입력된 감지 신호에 따라 입력 전압(Vin)을 선택적으로 차단한다.
더욱 구체적으로, 감지 신호는 제1 노드(790)와 접지 사이에 배치된 스위칭 소자(773)에 입력되어 스위칭 소자(773)의 턴온/턴오프 여부를 결정한다. 도면에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(773)가 트랜지스터인 경우 감지 신호는 트랜지스터(Tr1)의 베이스에 입력된다. 비정상 동작시 스위칭 소자(773)로 입력되는 감지 신호는 제2 전압(V2)의 분압 전압 혹은 제1 레벨이고, 이에 대응하여 스위칭 소자(773)는 턴온된다.
비정상 동작시 스위칭 소자(773)가 턴온되기 직전의 상태에 대하여 살펴본다. 전압 변환부(780)의 인덕터(L1) 이후 소자의 단락이 발생하면, 전체 임피던스가 감소되어 전압 변환부(780)를 흐르는 전류는 증가하게 된다. 그러나, 인덕 터(L1)가 전압 변환부(780)를 흐르는 전류의 일부를 블로킹(blocking)하여 스위칭 소자(773)가 턴온되기 전까지 퓨즈(772)에는 과전류가 흐르지 않는다. 따라서, 만약 이러한 상태가 유지된다면, 인덕터(L1)의 열화가 발생되어 결국 인덕터(L1)에서부터 화재가 발생할 수 있다.
그러나, 전압 변환부(780)의 과전류 유입에 따른 입력 전압(Vin)의 감소를 전압 감지부(775)가 감지하여 스위칭부(771)로 감지 신호를 전달하면, 입력 스위칭 소자(773)가 턴온되고 이에 대응하여 퓨즈(772)는 오픈된다. 따라서, 더 이상 전압 변환부(780)의 인덕터(L1)에 과전류가 유입되지 않으며, 인덕터의 열화 혹은 화재 발생을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치에 따르면, 전압 변환부에 인가되는 입력 전압을 감지하여 전압 변환부에 과전류가 유입될 경우 퓨즈와 접지를 연결하는 스위칭 소자를 단락시켜 퓨즈의 오픈을 유도한다. 이로써 과전류 유입에 따른 회로의 열화 혹은 화재를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
이어서, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치(10)의 블록도이다. 도 5는 도 4의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(300), 이에 연결된 게이트 드라이버(gate driver; 400) 및 데이터 드라이버(data driver; 500), 데이터 드라이버(500)에 연결된 계조 전압 발생 부(grayscale generator; 800), 그리고 이들을 제어하는 타이밍 콘트롤러(timing controller; 600) 및 전압 발생부(voltage generator; 700)를 포함한다.
액정 패널(300)은 등가 회로로 볼 때 다수의 표시 신호 라인(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 행렬의 형태로 배열된 다수의 화소(PX)를 포함한다.
표시 신호 라인(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 다수의 데이터 라인(D1-Dm)을 포함한다. 게이트 라인(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하고, 데이터 라인(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다.
게이트 드라이버(400)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터 제공된 게이트 제어 신호(CONT1)에 응답하여 전압 발생부(700)로부터 제공된 게이트 온/오프 전압(Von, Voff)을 다수의 게이트 라인(G1~Gn)에 순차적으로 출력한다.
데이터 드라이버(500)는 타이밍 컨트롤러(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 입력 받아, 영상 데이터(DAT)에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 라인(D1~Dm)에 제공한다.
여기서, 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 드라이버(400)의 동작을 제어하기 위한 신호로써, 게이트 드라이버(400)의 동작을 개시하는 수직 시작 신호(STV), 게이트 온 전압의 출력 시기를 결정하는 게이트 클럭 신호(CPV) 및 게이트 온 전압의 펄스 폭을 결정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함할 수 있다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 데이터 드라이버(500)의 동작을 제어하는 신호로써, 데이터 드라이버(500)의 동작을 개시하는 수평 개시 신호(STH), 데이터 전압의 출력을 지시하는 출력 지시 신호(TP) 등을 포함한다.
한편, 계조 전압 발생부(700)는 구동 전압(AVDD)이 인가되는 노드와 그라운드 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하여, 상기 구동 전압(AVDD)의 전압 레벨을 분배하여 다수의 계조 전압을 생성할 수 있다. 계조 전압 발생부(700)의 내부 회로는 이에 한정되지 않고, 다양하게 구현될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(600)는 외부의 그래픽 제어기(미도시)로부터 R, G, B 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 외부 클럭 신호들을 수신한다. 여기서 외부 클럭 신호들은 데이터 인에이블 신호(DE), 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 메인 클럭 신호(Mclk) 등을 포함한다. 데이터 인에이블 신호(DE)는 R, G, B 신호(R, G, B)가 입력되는 구간 동안 하이 레벨을 유지하여 그래픽 제어기(미도시)에서 제공되는 신호가 R, G, B 신호(R, G, B)임을 알리는 신호이고, 수직 동기 신호(Vsync)는 한 프레임의 시작을 알리는 신호이고, 수평 동기 신호(Hsync)는 게이트 라인을 구별하는 신호이며, 메인 클럭 신호(Mclk)는 액정 표시 장치(10)의 동작에 필요한 모든 신호들의 동기가 되는 클럭 신호이다.
타이밍 컨트롤러(600)는 입력된 R, G, B 신호(R, G, B)를 기초로 영상 데이터(DAT)를 생성하여 데이터 드라이버(500)에 제공하며, 입력된 외부 클럭 신호들(Vsync, Hsync, MCLK, DE)을 기초로 내부 클럭 신호, 즉 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성하여 출력한다.
액정 패널(300)의 한 화소(PX)는, 도 2에 도시된 바와 같이 액정 커패시터(Clc) 및 유지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 액정 커패시 터(Clc)는 제1 표시판(100) 상에 형성된 화소 전극(PE)과, 제2 표시판(200) 상에 형성된 공통 전극(CE)과, 이들 사이에 개재된 액정층(150)을 포함할 수 있다. 제2 표시판(200) 상의 일부 영역에 색필터(CF)가 형성될 수 있다. 스위칭 소자(Q)는 i번째(i=1~n) 게이트 라인(Gi)과 j번째(j=1~m) 데이터 라인(Dj)에 연결되어 액정 커패시터(Clc)에 데이터 전압을 제공할 수 있으며, 유지 커패시터(Cst)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
공통 전극(CE)에는 공통 전압 발생부(730)로부터 제공된 공통 전압(Vcom)이 인가되고, 화소 전극(PE)에는 데이터 드라이버(500)로부터 제공된 데이터 전압이 데이터 라인(D1~Dm)을 통해 인가된다. 액정 커패시터(Clc)는 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압의 전압차를 충전하여 영상을 표시할 수 있다.
전압 발생부(700)는 구동 전압 발생부(driving voltage generator; 710)와 게이트 온/오프 전압(Von, Voff) 발생부(gate on/off voltage generator; 720) 및 공통 전압(Vcom) 발생부(common voltage generator; 730)를 포함할 수 있다.
구동 전압 발생부(710)는 액정 표시 장치의 구동에 필요한 전압을 생성한다. 즉, 복수의 레벨의 계조 전압을 생성하기 위한 기본 계조 전압이 되는 구동 전압(AVDD)을 생성하여 계조 전압 발생부(800)에 제공하고, 게이트 온/오프 전압(Von, Voff) 발생부(720) 및 공통 전압(Vcom) 발생부(730)에도 구동 전압(AVDD)를 제공한다.
또한, 구동 전압 발생부(710)는 도 1 내지 도 3에서 상술한 구동 전압 발생 장치를 포함하며, 이와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 구동 전압 발생부(710)는 입력 전압과 커플링된 입력 노드(760), 입력 전압(Vin)을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부, 및 입력 노드(760)와 전압 변환부(780) 사이에 배치되며 입력 전압(Vin)의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압(Vin)의 공급을 차단하는 전압 차단부(770)를 포함한다.
계조 전압 발생부(gray voltage generator)(800)는 구동 전압 발생부(710)로부터 구동 전압(AVDD)를 제공받아 계조 전압을 생성한다.
계조 전압 발생부(800)은 구동 전압(AVDD)이 인가되는 노드와 그라운드 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하여, 상기 구동 전압의 전압 레벨을 분배하여 상기 계조 전압을 생성하지만 이를 도시하지 않았다. 계조 전압 발생부(800)의 내부 회로는 이에 한정되지 않고, 다양하게 구현될 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치의 전압 차단부에 대한 상세 회로도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치의 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치(770_1) 및 이를 포함하는 액정 표시 장치(11)가 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치(770) 및 이를 포함하는 액정 표시 장치(10)와 다른 점은 CMOS 인버터를 구동하는 제2 노드(795)에 게이트 온 전압(Von)이 커플링되는 것이다. 그 외의 실질적으로 동일한 구성 요소는 동일 부호를 사용하며 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치(770_1)는 제2 노드(795)에 게이트 온 전압(Von)을 인가한다. 게이트 온 전압(Von)은 게이트 온/오프 전압 생성부(720)에서 구동 전압(AVDD)을 이용하여 제공하는 전압으로, 게이트 드라이버(400)로 인가되어 액정 패널(300)의 복수의 게이트 라인(G1-Gn)을 순차적으로 턴온 시킨다. 게이트 온 전압(Von)은 예를 들어, 약 20 내지 30V의 전압이 인가될 수 있으나, 사용 목적 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
게이트 온 전압(Von)은 액정 패널(300)에서 방전되는데 걸리는 시간이 일반적으로 약 30ms 내지 1s 정도인 것으로 알려져 있다. 따라서, 제2 노드(795)에 게이트 온 전압(Von)을 인가하는 경우, 입력 전압(Vin)의 공급이 중단되더라도 일정 시간 동안은 제2 전압(796)이 게이트 온 전압(Von)으로 유지될 수 있다. 즉, 입력 전압(Vin)의 공급이 차단되더라도, 제2 전압(V2)은 일정 시간 동안 유지되는 게이트 온 전압(Von)에 의해 스위칭 소자(773)의 턴온 상태가 유지되도록 할 수 있는 장점이 있다. 이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 전압 차단부에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치에 대한 상세 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 5는 도 4의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치의 전압 차단부에 대한 상세 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 전압 발생 장치를 포함하는 액정 표시 장치의 블록도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10, 11: 액정 표시 장치 100: 제1 표시판
150: 액정층 200: 제2 표시판
300: 액정 패널 400: 게이트 드라이버
500: 데이터 드라이버 600: 타이밍 콘트롤러
700: 전압 제공부 710, 711: 구동 전압 발생부
720: 게이트 온/오프 전압 발생부 730: 공통 전압 발생부
760: 입력 노드 770: 전압 차단부
771: 스위칭부 772: 퓨즈
773: 스위칭 소자 775: 전압 감지부
776: 감지 신호 발생부 777: 감지 전압 발생부
780: 전압 변환부 790: 제1 노드
795, 796: 제2 노드

Claims (20)

  1. 입력 전압과 커플링된 입력 노드;
    상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부; 및
    상기 입력 노드와 상기 전압 변환부 사이에 배치되며, 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 차단부는 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 감지 신호를 출력하는 전압 감지부와,
    상기 감지 신호에 응답하여 동작하는 스위칭부를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전압 감지부는 상기 입력 전압을 이용하여 감지 전압을 생성하는 감지 전압 발생부와,
    상기 감지 전압에 대응하는 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생부를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 감지 신호 발생부는 게이트 온 전압에 의해 구동되는 구동 전압 발생 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 입력 노드와, 상기 전압 변환부와 커플링된 제1 노드 사이에 커플링된 퓨즈와,
    상기 제1 노드와 접지 사이에 커플링되고, 상기 감지 신호에 응답하여 선택적으로 턴 온되는 스위칭 소자를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 감지 신호가 제1 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴 온되며 상기 퓨즈는 오픈되고,
    상기 감지 신호가 상기 제1 레벨과 다른 제2 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴 오프되는 구동 전압 발생 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전압 변환부에 과전류가 흐를 때 상기 감지 신호는 제1 레벨인 구동 전압 발생 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 감지부는 CMOS 인버터를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 변환부는 전압 차단부와 커플링된 제1 노드와, 상기 출력 전압과 커플링된 출력 노드 사이에 직렬로 커플링된 인덕터 및 다이오드와,
    상기 출력 노드와 접지 사이에 커플링된 커패시터를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 커패시터가 단락되면, 상기 제1 노드의 전압 레벨이 변화하고,
    상기 전압 차단부는 상기 제1 노드의 전압 레벨을 센싱하여, 상기 입력 전압의 공급을 차단하는 구동 전압 발생 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 출력 전압은 복수의 전압 발생부로 입력되고, 상기 복수의 전압 발생부는 각각 게이트 온 전압, 게이트 오프 전압, 및 공통 전압을 발생하는 구동 전압 발생 장치.
  12. 입력 전압과 커플링된 입력 노드;
    상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부; 및
    상기 입력 노드와 상기 전압 변환부 사이에 배치되어, 상기 입력 노드에서 상기 전압 변환부로 과전류가 흐를 때 상기 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전압 차단부는 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 감지 신호를 출력하는 전압 감지부와,
    상기 감지 신호에 응답하여 동작하는 스위칭부를 포함하되,
    상기 스위칭부는 상기 입력 노드와, 상기 전압 변환부와 커플링된 제1 노드 사이에 커플링된 퓨즈와,
    상기 제1 노드와 접지 전압 사이에 커플링되고, 상기 감지 신호에 응답하여 선택적으로 턴 온되는 스위칭 소자를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 감지 신호가 제1 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴 온되며 상기 퓨즈는 오픈되고,
    상기 감지 신호가 상기 제1 레벨과 다른 제2 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴 오프되는 구동 전압 발생 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 전압 감지부는 상기 입력 전압을 이용하여 감지 전압을 생성하는 감지 전압 발생부와,
    상기 감지 전압에 대응하는 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생부를 포함하는 구동 전압 발생 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지 신호 발생부는 게이트 온 전압에 의해 구동되는 구동 전압 발생 장치.
  17. 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차된 영역에 정의된 다수의 단위 화소를 포함하는 액정 패널;
    상기 각 게이트 라인에 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 인가하는 게이트 구동부;
    상기 데이터 라인에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 구동부에 구동 전압을 제공하는 구동 전압 발생부를 포함하되,
    상기 구동 전압 발생부는 입력 전압과 커플링된 입력 노드와,
    상기 입력 전압을 변환하여 출력 전압을 출력하는 전압 변환부와,
    상기 입력 노드 및 상기 전압 변환부 사이에 배치되어, 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 선택적으로 입력 전압의 공급을 차단하는 전압 차단부를 포함 하는 액정 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 전압 차단부는 상기 입력 전압의 전압 레벨을 감지하여 감지 신호를 출력하는 전압 감지부와,
    상기 감지 신호에 응답하여 동작하는 스위칭부를 포함하되,
    상기 스위칭부는 상기 입력 노드와, 상기 전압 변환부와 커플링된 제1 노드 사이에 커플링된 퓨즈와,
    상기 제1 노드와 접지 사이에 커플링되고, 상기 감지 신호에 응답하여 선택적으로 턴 온되는 스위칭 소자를 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 감지 신호가 제1 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴온되며 상기 퓨즈는 오픈되고,
    상기 감지 신호가 상기 제1 레벨과 다른 제2 레벨인 경우, 상기 스위칭 소자는 턴오프되는 액정 표시 장치.
  20. 제18항 에 있어서,
    상기 전압 감지부는 상기 입력 전압을 이용하여 감지 전압을 생성하는 감지 전압 발생부와,
    상기 감지 전압에 대응하는 감지 신호를 발생하는 감지 신호 발생부를 포함하는 액정 표시 장치.
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