KR20150078323A - 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 게이트 하이 전압(VGH) 변화에 따라 최적의 공통 전압을 보상하는 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로에 관한 것으로, 게이트 하이 전압을 분압하여 출력하는 분압부; 피드백된 공통 전압과 상기 분압부에서 출력된 전압을 가산하여 출력하는 가산부; 및 상기 가산부에서 출력된 전압을 차동 증폭하여 보상된 공통 전압을 출력하는 차동 증폭기를 구비하여 구성된 것이다.

Description

게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로{Compensation curciut for common voltage according to gate voltage}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로 특히, 게이트 하이 전압(VGH) 변화에 따라 최적의 공통 전압을 보상하는 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광 표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
여기서, 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한 것으로, 소비전력이 낮고, 박막화 및 대화면 구현이 가능하기 때문에, 노트북 컴퓨터나 대화면 TV 같은 표시장치로서 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(Display)소자로 각광받고 있다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 액정 셀을 가지는 액정 패널과, 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛과 액정 셀을 구동하기 위한 구동 회로부를 포함한다.
일반적인 액정 표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
일반적인 액정 표시장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수개의 게이트 라인(GL) 및 복수개의 데이터 라인(DL) 및 상기 각 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)이 교차되는 지점에 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태로 구비되어 영상을 표시하는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10)의 각 게이트 라인(DL)에 게이트 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 드라이버(30)와, 상기 액정패널(10)의 각 데이터 라인(DL)에 데이터 신호를 공급하는 데이터 드라이버(50)와, 외부로부터 제어신호 및 데이터 신호를 공급받아, 이 신호들에 대응하여 상기 게이트 드라이버(30) 및 데이터 드라이버(50)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(20)와, 상기 데이터 드라이버(50)에 기준전압인 감마 전압을 공급하는 감마회로(60)와, 상기 액정패널(10)의 공통 전극(도면에는 도시되지 않음)에 공통전압(Vcom)을 공급하는 공통전압회로(70)를 포함한다.
특히, TN모드의 상기 액정패널(10)는 액정층을 사이에 두고 제1 및 제2 기판이 합착된 형태로써, 상기 두 기판의 전압차에 의해 형성되는 전계의 크기에 따라 액정의 광 투과율을 제어하여 화상을 표시하는 구조이며, 상기 두 기판 중 하나에는 영상신호에 해당하는 계조 전압을 인가하고 다른 기판에는 공통전압(Vcom)을 인가하여, 두 신호의 전압 차에 의해 전계를 형성하고, 액정의 광 투과율을 제어하게 된다.
또한, 일 기판에 상 영상신호와 공통전압(Vcom)이 둘 다 인가되는 IPS모드의 액정패널(100)의 경우에도 전극의 구조만 다를 뿐 구동원리는 동일하다.
이하, 일반적인 액정표시장치의 구동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부로부터 제어신호가 타이밍컨트롤러(20)로 공급되면, 타이밍 컨트롤러(20)는 이에 대응하여 게이트 드라이버(30)를 구동하기 위한 게이트 제어신호와, 데이터 드라이버(50)를 구동하기 위한 데이터 제어신호를 생성하여 각 구동회로에 공급하고, 외부로부터 데이터 신호를 공급받아 상기 데이터 신호를 재배치하여 데이터 드라이버(50)에 공급한다.
상기 게이트 제어신호를 공급받은 게이트 드라이버(30)는, 각 게이트 라인(GL)을 통해 1 프레임 동안 한 수평라인씩 순차적으로 게이트 구동신호를 상기 액정패널(10)에 공급한다.
상기 데이터 제어신호를 공급받은 데이터 드라이버(50)는, 디지털 형태의 상기 데이터 신호를 감마전압에 대응하여 아날로그 형태의 영상신호로 변환하여, 한 수평라인의 영상신호를 상기 액정패널(10)의 모든 데이터 라인(DL)에 동시에 공급한다.
또한, 공통전압회로(70)는 공통전압(Vcom)을 생성하여, 상기 액정패널(10)의 공통전극에 공급한다.
이에 따라, 액정패널(10)은 데이터 드라이버(50)로부터 공급된 상기 영상신호와 상기 공통전압(Vcom)의 전압차에 의하여 영상을 계조를 표시하게 된다. 따라서, 영상의 품질은 공통전압(Vcom)값에 많은 영향을 받는다.
도 2는 종래의 공통전압회로의 구조를 도시한 블록도이다.
종래의 공통전압회로(70)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 외부로부터 데이터(SDA) 및 클럭(SCL)을 입력받는 n-비트 레지스터부(71)와, 입력된 데이터를 저장하는 n-비트 메모리부(73)와, n-비트 메모리부(73)를 제어하는 제어부(72)와, n-비트 레지스터부(71)로부터 입력되는 2진 데이터를 하나의 선택신호로 변환하는 디코더부(77)와, 입력되는 제1 및 제2 전압(VH, VL)을 분압하는 다수의 저항(R1 내지 Rm)과, 상기 디코더부(77)의 선택에 따라 상기 다수의 저항(R1 내지 Rm)에 의해 분압된 m개의 레벨을 가지는 전압중 하나를 공통전압(Vcom)으로 출력하는 스위칭부(78)를 구비하여 구성된다.
설정자는 소정의 테스트용 영상신호를 액정패널에 공급하여 소정의 화상을 표시하고, 이후 공통전압회로(70)에 임의의 적절한 임시공통전압을 입력하여 영상을 검사하여, 플리커(Flicker)가 최소가 되는 최적 공통전압(FVcom)값을 찾는다.
다른 방법으로, 공통전압회로(70)에서 출력된 공통 전압을 피드백하고, 가변 저항을 이용하여 피드백된 공통 전압과 상기 가변 저항에 의한 전압 차를 증폭하여 최적의 공통 전압값을 찾는다.
또한, 저온 환경에서는 GIP(Gate in Panel) 특성이 나빠지는 것을 보완하기 위해 서미스터(Thermister)를 이용하여 저온 환경에서는 게이트 하이 전압(VGH)을 높여주는 회로를 구성한다.
도 3은 종래의 액정 표시장치에서 게이트 하이 전압 출력 회로도이고, 도 4는 종래의 액정 표시장치에서 써미스터에 의한 온도 변화에 따른 게이트 하이 전압 변화 그래프이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 종래의 액정 표시장치의 게이트 하이 전압 출력은 써미스터(TH)를 이용하여 저온에서 저항 상승 시 VFB 전압을 VRNTC 전압으로 가변되게 설정하여 VRNTC 전압 상승 시 게이트 하이 전압(VGH)이 상승할 수 있도록 가변 회로를 적용하였다.
즉, 써미스터(TH)가 주변 온도를 감지하여 주변 온도가 저온이면 저항값이 증가된다. 그리고, 파워 IC(P-IC)에 상기 써미스터(TH)에 의한 신호가 인가된다. 따라서, 상기 파워 IC(P-IC)는 상기 써미스터(TH)에 의해 검출된 신호가 저온일 경우, VFB 전압 대신에 VRNTC 전압을 출력하고, VRNTC 전압 상승 시 게이트 하이 전압(VGH)이 상승할 수 있도록 가변 회로를 적용하였다.
도 4에서는, 일예로, 주변 온도가 O℃이하 일 경우는 게이트 하이 전압으로 34V를 출력하고, 상술한 바와 같이, O℃ 내지 10℃ 범위에서는 상기 게이트 하이 전압을 점점 낮추어 10℃ 이상에서는 게이트 하이 전압으로 29V를 출력하도록 함을 설명하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 게이트 하이 전압을 가변함에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 써미스터를 이용하여 저온에서 게이트 하이 전압을 상승시키면, 최적의 공통 전압이 변동하여 기존 상온에서 설정한 공통 전압 대비 저온에서 최적 공통 전압 레벨 차가 발생하게 된다.
이와 같이, 상온에서 설정한 공통 전압 대비 저온에서 최적 공통 전압 레벨 차는 ERC(Frame rate control) 노이즈를 유발시킨다.
또한, 펌핑(Pumping) 회로를 이용한 게이트 하이 전압 생성 시, DRD(Double Rate Driving) 방식과 같이 액정 패널의 로드(load)가 큰 액정 표시장치 모델에서 게이트 하이 전압에 리플(ripple)이 발생하게 되고, 패널 내에 공통 전압이 저하되게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 게이트 하이 전압 온도 보상으로 인한 공통 전압 변화를 최소화하여 공통 전압 변화에 의한 화질 저하를 방지할 수 있는 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로는, 게이트 하이 전압을 분압하여 출력하는 분압부; 피드백된 공통 전압과 상기 분압부에서 출력된 전압을 가산하여 출력하는 가산부; 및 상기 가산부에서 출력된 전압을 차동 증폭하여 보상된 공통 전압을 출력하는 차동 증폭기를 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 가산부에서 출력된 전압은 상기 차동 증폭기의 반전 단자(-)에 입력되고, 가변 저항에 의한 전압이 상기 차동 증폭기(OP1)의 비반전 단자(+)에 입력됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 주변 환경의 온도 변화에 따라 게이트 하이 전압이 가변되면, 그에 따라 최적 공통 전압이 변화되므로, 기존 상온에서 설정한 공통 전압 대비 저온에서 최적 공통 전압 레벨 차에 의한 노이즈 유발을 방지하고 게이트 하이 전압에 발생되는 리플(ripple)을 방지할 수 있으므로 화질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 액정 표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도
도 2는 종래의 공통전압회로의 구조를 도시한 블록도
도 3은 종래의 액정 표시장치에서 게이트 하이 전압 출력 회로도
도 4는 종래의 액정 표시장치에서 써미스터에 의한 온도 변화에 따른 게이트 하이 전압 변화 그래프
도 5는 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로도
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로도이다.
복수개의 저항(R11, R12)로 구성되어 게이트 하이 전압을 분압하여 출력하는 분압부(1)와 공통전압회로부(도면에는 도시되지 않음, 도 2 참조)에서 출력되는 공통 전압을 피드백하고 상기 피드백된 공통 전압(Vcom_FB)과 상기 분압부(1)에서 출력된 전압을 가산하여 출력하는 가산부(2)와, 상기 가산부(2)에서 출력된 전압과 가변 저항(VR1)에 의한 전압(Vcom_D) 차를 증폭하여 보상된 공통 전압을 출력하는 차동 증폭기(OP1)를 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 가산부(2)에서 출력된 전압은 상기 차동 증폭기(OP1)의 반전 단자(-)에 입력되고, 상기 가변 저항(VR1)에 의한 전압은 상기 차동 증폭기(OP1)의 비반전 단자(+)에 입력된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래 기술에서 설명한 바와 같이, 저온 환경에서는 GIP(Gate in Panel) 특성이 나빠지는 것을 보완하기 위해 서미스터(Thermister)를 이용하여 저온 환경에서는 게이트 하이 전압(VGH)을 높여주게 되면, 상기 분압부(1)의 출력 전압도 증가하게 된다.
그리고, 상기 상기 피드백된 공통 전압(Vcom_FB)과 상기 분압부(1)에서 출력된 전압을 가산하는 가산부(2)의 출력도 증가하게 된다. 따라서, 상기 차동 증폭기(OP1)는 게이트 하이 전압에 따라 공통 전압을 보상하여 출력하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 주변 환경의 온도 변화에 따라 게이트 하이 전압이 가변되면, 그에 따라 최적 공통 전압이 변화되므로, 기존 상온에서 설정한 공통 전압 대비 저온에서 최적 공통 전압 레벨 차에 의한 노이즈 유발을 방지하고 게이트 하이 전압에 발생되는 리플(ripple)을 방지할 수 있으므로 화질을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
1: 분압부 2: 가산부
OP1: 차동 증폭비

Claims (2)

  1. 게이트 하이 전압을 분압하여 출력하는 분압부;
    피드백된 공통 전압과 상기 분압부에서 출력된 전압을 가산하여 출력하는 가산부;
    상기 가산부에서 출력된 전압을 차동 증폭하여 보상된 공통 전압을 출력하는 차동 증폭기를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가산부에서 출력된 전압은 상기 차동 증폭기의 반전 단자(-)에 입력되고, 가변 저항에 의한 전압이 상기 차동 증폭기(OP1)의 비반전 단자(+)에 입력됨을 특징으로 하는 게이트 전압에 따른 공통 전압 보상 회로.
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