KR20100038935A - 전압생성장치 및 이를 이용한 ｌｃｄ 드라이버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치 등의 공통전극과 신호전극에 인가되는 펄스 형태의 공통전압 사용시 그 공통전압의 폴링타임 및 라이징타임을 줄이기 위한 전압 생성장치에 관한 것으로서, 전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기, 및 상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

폴링타임(falling), 라이징타임(rising time)

Description

전압생성장치 및 이를 이용한 ＬＣＤ 드라이버{A VOLTAGE GENERATING DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DRIVER HAVING IT}

본 발명은 다양한 레벨의 멀티전압을 생성하기 위한 전압생성장치 및 이를 이용한 LCD 드라이버에 관한 것으로서, 더 자세하게는 예컨대 액정표시장치 등의 공통전극과 신호전극에 인가되는 펄스 형태의 공통전압(Vcom)과 신호전압(Vseg) 사용시 그 전압의 폴링타임(falling time) 및 라이징타임(rising time)을 줄이기 위한 멀티전압 생성장치 및 이를 이용한 LCD 드라이버에 관련된다.

21세기 정보통신 산업의 비약적인 발전과 함께 디스플레이장치 등의 수요가 급증하면서 이의 구동을 위한 다양한 구동장치들이 개발되어 왔다. 이와 같은 디스플레이장치의 구동장치로는 크게 외부로부터의 적(R), 녹(G), 청(B) 데이터 및 제어 신호를 인가받아 새로운 제어신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러와, 외부로부터의 AC 상용전원을 인가받아 DC 전압을 생성하고 이를 펌핑 업(pumping up)시키는 차지 펌프(charge pump), 즉 DC-DC 컨버터와, 그 DC-DC 컨버터로부터의 전압을 인가받아 다양한 레벨로 구분된 분배전압을 생성하는 분배전압 생성기로 구성된다.

이때, 분배전압 생성기와 관련해서는 저항을 직렬로 연결하여 전압을 분배하 는 저항 분배기와, 커패시터 및 스위칭소자를 이용한 분배기, 그리고 액티브 버퍼(Active Buffer)를 이용한 분배기 등의 방법들이 종래에 개시된 바 있다.

그 가운데 대표적으로 종래의 저항 분배기는 외부로부터 동작전압, 즉 전원전압(Vdd)이 인가되는 전원전압단자와, 양단의 전원전압단자 사이에 직렬로 연결된 제1 내지 제5의 복수 저항들(R1~R5)로 구성되어 있다. 이때, 전원전압(Vdd)의 접지단자와 제1저항(R1) 사이에는 외부로부터의 제어신호에 따라 저항 분배기를 전기적으로 온/오프시키는 스위칭소자(45)가 추가적으로 구성되기도 한다.

이와 같이 구성되는 종래의 저항 분배기를 통해 분압된 특정 레벨을 갖는 온/오프 출력 전압은 수학식 V(t)= Ae^at/RC에서도 볼 수 있듯이 지수함수의 특성을 띠게 된다. 여기서, A는 임의의 상수이고, a는 양/음의 정수이다.

그런데, 이때 R값이 이론상 최소가 되면 출력 파형의 라이징 타임과 폴링 타임이 급격히 줄어들겠지만 실질적으로 저항 분배기의 저항값은 상당히 크므로 시정수값이 커서 출력전압의 라이징 타임과 폴링 타임은 증가하게 된다.

이와 같이 라이징 타임과 폴링 타임이 증가하게 되면, 예컨대 액정표시장치에의 공통전압으로의 사용시 화소전극에 인가되는 화소전압 데이터의 인가시간을 충분히 확보할 수 없게 되어 원하는 색의 화상을 디스플레이에 구현할 수 없게 되거나, 가령 가능하다 할지라도 이때에는 전력소모가 증가되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 다양한 레벨을 갖는 전압의 온/오프 출력시 발생할 수 있는 라이징 타임과 폴링 타임을 줄이고자 한 멀티전압 생성장치 및 이를 이용한 LCD 드라이버를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압생성장치는 전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기, 및 상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 LCD 드라이버는 제어신호를 생성하여 출력하는 디지털 컨트롤러, 및 전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터와 상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기 및 상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부로 이루어진 전압생성장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성 결과 본 발명에 따른 멀티전압 생성장치 및 LCD 드라이버는 복수 개의 전압 중 하나의 전압을 선택하여 출력시, 그 출력된 전압의 라이징 타임과 폴링 타임을 줄일 수 있을 것이다.

이하, 도면을 참조하여 상기 구성과 관련해 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전압생성장치의 블럭다이어그램이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전압생성장치는 외부로부터 전원단자전압(Vdd)을 변환하여 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)으로 생성해 출력하는 레귤레이터(21)와, 상기 레귤레이터(21)로부터의 전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기(23), 및 상기 멀티전압생성기(23)에 접속되어 하나의 전압을 선택하여 출력하는 스위칭부(25)로 구성되어 있다.

여기서, 전압생성장치의 일부를 구성하는 저전력의 레귤레이터(21)는 통상적으로 전원전압(Vdd)을 인가받아 그 전원전압(Vdd)을 변환하고 일정레벨의 안정된 고정전압을 생성하여 지속적으로 다음 블럭, 즉 멀티전압생성기(23)에 제공하고 있다. 예컨대, 전원전압(Vdd)으로 3.3V가 인가되었다고 가정할 때 레귤레이터(21)는 1.5V의 안정된 고정전압(Vo)을 출력하게 된다. 이때 본 발명의 레귤레이터(21)는 서로 다른 크기의 전압이 인가되거나 혹은 그 전압이 불안정하더라도 안정적인 일정레벨의 고정전압(Vo)을 출력하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 관련해, 본 발명에서의 레귤레이터로는 다양한 종류의 레귤레이터가 적용될 수 있겠지만, 그 가운데 한국등록특허공보(B1) 제0835088호에 개시된 레귤레이터 혹은 한국등록특허공보(B1) 제0163724호의 전압 레귤레이터를 참조하여도 좋을 것으로 보인다.

또한, 상기 레귤레이터(21)에 연동하는 멀티전압생성기(23)는 레귤레이터(21)로부터 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)를 인가받아 적어도 하나의 전압을 출력한다. 이때, 적어도 하나의 전압은 외부로부터의 전원전압 및/혹은 접지전압, 레귤레이터(21)로부터의 고정전압(Vo), 및 별도의 승압기 등을 통해 승압된 다양한 레벨을 갖는 독립된 복수의 전압(V1~Vn)이 해당될 수 있다.

그리고, 스위칭부(25)는 멀티전압생성기(23)에, 더 정확하게는 복수 개의 전압을 각각 출력하는 출력단에 접속되는 스위칭소자들로 구성되어 외부로부터의 제어신호에 따라 상기 복수 개의 전압 중 하나의 전압을 선택하여 출력하게 된다.

이때, 가령 스위칭부(25)를 이루는 복수 개의 스위칭소자들 중 하나가 턴-온 된 후 턴-오프될 때, 다른 하나의 스위칭 소자가 턴-온 되도록 외부로부터의 제어신호를 제어함으로써 특정 소자나 장치와 같은 로드(load)의 턴-온 및 턴-오프 전압으로 사용될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압생성장치의 세부구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 승압기의 회로도이며, 도 4은 도 2의 멀티전압생성기의 출력 파형을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압생성장치는 외부로부터의 전원단자전압(Vdd)을 변환하여 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)으로 생성해 출력하는 레귤레이터(121)와, 상기 레귤레이터(121)로부터의 일정레벨의 고정전압(Vo)을 승압시킨 적어도 하나의 전압을 생성하여 출력하는 승압기(124)를 포함하고 상기 전원단자전압(Vdd), 일정레벨의 고정전압(Vo), 적어도 하 나의 승압전압 및 외부로부터의 접지전압 중 적어도 2개의 전압을 각각 출력단을 통해 출력하도록 구성된 멀티전압생성기(123), 및 상기 멀티전압생성기(123)에 출력단에 접속되어 외부로부터의 제어신호에 따라 하나의 전압을 선택하여 출력하는 스위칭부(125)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 레귤레이터(121)에 연동하는 멀티전압생성기(123)는 레귤레이터(121)로부터 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)을 인가받아 내부의 승압기(124)를 통해 다양한 레벨을 갖는 독립된 복수의 전압(V2~Vn-2)을 생성할 수 있고, 또 멀티전압생성기(123)는 외부로부터의 전원전압(Vn) 및 접지전압(V1)과, 레귤레이터(121)로부터의 고정전압(Vn-1)을 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 승압기(124)는 일정레벨의 고정전압(Vo)을 인가받아 그 고정전압(Vo)이 2배압된 더블 전압(2Vo)을 생성하는 2배압생성부(124a)와, 또 고정전압(Vo)을 인가받아 그 고정전압(Vo)이 3배압된 트리플 전압(3Vo)을 생성하는 3배압생성부(124b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그 결과, 본 발명에서의 멀티전압생성기(123)를 통해서는 접지단으로부터의 접지전압, 즉 제1출력전압(V1) 및 레귤레이터(121) 출력단으로부터의 일정레벨의 안정된 고정전압(Vo), 즉 제2출력전압(V2), 그리고 전원전압단자로부터의 전원전압(Vdd), 즉 제3출력전압(V3)을 포함하여 승압기(124)로부터의 더블 전압(2Vo) 및/혹은 트리플 전압(3Vo), 즉 제n출력전압(Vn) 중 적어도 하나의 전압을 포함하여 총 4~5개 정도의 전압을 독립적으로 얻을 수 있게 된다.

물론, 본 발명에서는 이러한 전압의 생성 개수에 한정하지는 않는 것이며, 더 나아가서 그 전압들 가운데 적어도 2개의 전압을 선택하여 사용할 수도 있는 것이다.

도 3 및 도 4를 계속 참조하여 그 동작원리를 간략하게 살펴보면, 예를 들어 도 3에서의 2배압생성부(124a)의 입력단에 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)이 인가될 때 제2스위칭소자(M2)가 턴-온(turn on)되면 제2커패시터(C2)에 고정전압(Vo)이 충전되고 제1스위칭소자(M1)가 턴-온되면 제2커패시터(C2)는 2배압, 즉 더블전압(2Vo)이 되며 제4스위칭소자(M4)가 턴-온되면서 더블전압(2Vo)이 로드(load), 즉 제4커패시터(C4)에 전달된다. 이러한 동작을 반복하면서 더블전압(2Vo)이 생성되는 것이다. 그 결과, 제2커패시터(C2)의 양단에 접속되어 있는 출력단(Vout1)을 통해서는 더블전압(2Vo)이 출력될 수 있다. 여기서, 바이어스 전압(Vcc)은 고정전압(Vo)과 동일하다.

반면, 3배압생성부(124b)는 2배압생성부(124a)의 로드에 전달된 더블전압(2Vo)을 바이어스 전압(Vcc)으로 사용하고 있으므로 그 더블전압(2Vo)과 레귤레이터(121)로부터 입력된 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo)이 제2커패시터(C2)에 충전되고, 그 결과 제2커패시터(C2)의 양단에 접속되어 있는 출력단(Vout2)를 통해서는 트리플전압(3Vo)이 출력될 수 있다.

그리고, 스위칭부(125)는 멀티전압생성기(123)에, 더 정확하게는 복수 개의 전압을 각각 출력하는 출력단에 접속되는 스위칭소자들로 구성되어 외부로부터의 제어신호에 따라 그 복수 개의 전압 중 하나의 전압을 선택하여 출력하게 된다.

이때, 가령 스위칭부(125)를 이루는 복수 개의 스위칭소자들 중 하나가 턴- 온 된 후 턴-오프될 때, 다른 하나의 스위칭 소자가 턴-온 되도록 외부로부터의 제어신호를 제어함으로써 특정 소자나 장치와 같은 로드의 턴-온 및 턴-오프 전압으로 사용될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서의 멀티전압생성기(123)를 통해 생성되는 복수 개의 전압, 즉 그라운드 전압, 안정된 일정레벨의 고정전압(Vo), 전원전압(Vdd), 및 더블 전압(2Vo) 및/혹은 트리플전압(3Vo)이 각각 독립적인 전원을 이루고 있고, 또 멀티전압부생성기(123)는 시정수를 줄일 수 있는 커패시터들로만 구성되기 때문에 (종래의 저항과 커패시터로 구성되는 회로 대비) 복수 개의 전압 중 하나의 전압이 선택되어 출력될 때 상호간 간섭을 배제할 수 있다. 즉, 로드 변화에 민감하지 않는 구조를 형성함으로써 상호작용에 의한 전압 변동을 줄일 수 있게 된다.

이에 더해 본 발명의 멀티전압생성기(123)는 커패시터 소자와 함께 스위칭 특성이 뛰어난 MOS FET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)와 같은 소자를 사용하고 있기 때문에 선택 전압의 출력시 라이징 타임과 폴링 타임이 충분히 개선될 수 있을 것이다.

물론, 본 발명의 멀티전압생성기(123)의 승압기(124)는 복수 개의 독립된 전압(V2~Vn-2)을 출력하되, 2배압 혹은 3배압된 전압만을 생성하는 것은 아니다. 다시 말해, 제1전압생성부를 통해서는 특정전압(Vo)이 2.5배압된 전압이 생성되고, 또 제2전압생성부를 통해서는 특정전압(Vo)이 3.5배압된 전압이 생성 가능하며, 제3전압생성부를 통해서는 4배압된 전압이 얼마든지 생성될 수 있으므로 a값을 조절 하여 다양한 레벨을 갖는 복수 개의 전압을 얼마든지 생성할 수도 있을 것이다.

상기의 구성 결과, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 멀티전압생성기(123)를 통해 생성된 복수 개의 전압 중 외부의 제어신호에 따라 선택되어 출력된 하나의 전압은 (종래 대비) 라이징 타임과 폴링 타임이 거의 이상적인(ideal) 상태에 가깝게 개선되는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압생성장치의 세부구성을 나타내는 도면이다.

도 5를 도 2와 대비해 볼 때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압생성장치는 상기 레귤레이터(221)로부터의 일정레벨의 고정전압(Vo)을 승압시킨 적어도 하나의 전압을 생성하여 출력하는 승압기(224)를 포함하고 외부로부터의 전원단자전압(Vdd), 일정레벨의 고정전압(Vo), 적어도 하나의 승압전압 및 외부로부터의 접지전압 중 적어도 하나의 전압을 출력하도록 구성된 멀티전압생성기(223)를 포함하고 있다. 이때, 멀티전압생성기(223)는 예컨대 승압기(224)에 인기되는 외부로부터의 전원단자전압(Vdd) 및 접지전압을 출력할 수 있도록 구성될 수 있고, 또 승압기(224)에 인가된 일정레벨의 고정전압(Vo)과 동일 레벨에 해당되는 전압을 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.

더 나아가서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압생성장치는 스위칭부(225)를 이루는 스위칭소자들에 공통되게 로드 커패시터(C₅)를 구성함으로써 소자의 감소에 따른 재료비를 절약할 수 있을 것이다.

그리고, 이러한 부분을 제외한 기타 자세한 내용들은 앞서서의 내용들과 크게 다르지 않으므로 그것들로 대신하고자 한다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 전압생성장치를 구비한 LCD 드라이버에 대하여 간략하게 살펴보고자 한다.

즉, 상기 LCD(Liquid Crystal Display) 드라이버는 외부의 인터페이스(interface)로부터 인가되는 제어신호를 인가받아 그 화소 데이터를 재정렬하고 새로운 제어신호를 생성하는 디지털 컨트롤러, 외부로부터 전압을 이용하여 다양한 레벨의 복수 개의 전압을 생성하고 상기 디지털 컨트롤러의 제어신호에 따라 상기 복수 개의 전압을 선택하여 출력하는 전압생성장치를 포함하여 구성되어 있다.

이때, 본 발명에 따른 LCD 드라이버의 전압생성장치는 앞서 기술한 바 있듯이 전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터와 상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기 및 상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부로 이루어진 전압생성장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 기타 자세한 내용들은 앞서서의 내용들로 대신하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전압생성장치의 블럭다이어그램

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압생성장치의 세부구성을 나타내는 도면

도 3은 도 2의 승압기의 회로도

도 4은 도 2의 멀티전압생성기의 출력 파형을 나타내는 도면

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압생성장치의 세부구성을 나타내는 도면

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

21, 121, 221: 레귤레이터 23, 123, 223: 멀티전압생성기

124, 224: 승압기 124a: 2배압생성기

124b: 3배압생성기 25, 125, 225: 스위칭부

Claims (10)

1. 전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터;

   상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기; 및

   상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부

   를 포함하는 전압생성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 멀티전압생성기는

   상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 고정전압을 승압시킨 적어도 하나의 전압을 생성하여 출력하는 승압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압생성장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 승압기는

   상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 고정전압을 2배압하는 더블러 및 상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 전압을 3배압하는 트리플러 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압생성장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 멀티전압생성기는

   전원단자전압, 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압, 승압기로부터 의 적어도 하나의 승압 전압 중 적어도 2개의 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전압생성장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는

   상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하도록 접속된 스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압생성장치.
6. 제어신호를 생성하여 출력하는 디지털 컨트롤러; 및

   전원단자전압을 변환하여 일정레벨의 고정전압을 생성해 출력하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압을 이용하여 적어도 하나의 전압을 출력하는 멀티전압생성기, 및 상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하는 스위칭부로 이루어진 전압생성장치를

   포함하는 LCD(Liquid Crystal Display) 드라이버.
7. 제6항에 있어서, 상기 멀티전압생성기는

   상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 고정전압을 승압시킨 적어도 하나의 전압을 생성하는 출력하는 승압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 드라이버.
8. 제7항에 있어서, 상기 승압기는

   상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 고정전압을 2배압하는 더블러 및 상기 레귤레이터로부터의 일정레벨의 전압을 3배압하는 트리플러 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD 드라이버.
9. 제7항에 있어서, 상기 멀티전압생성기는

   전원단자전압, 레귤레이터로부터 출력된 일정레벨의 고정전압, 승압기로부터의 적어도 하나의 승압 전압 중 적어도 2개의 전압을 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LCD 드라이버.
10. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는

    상기 멀티전압생성기에 접속되어 하나의 전압을 출력하도록 접속된 스위칭소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD 드라이버.

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