KR20210083063A - 표시 장치용 구동 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 표시 장치용 구동 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 데이터 구동부의 소스 버퍼의 바이어스 전류로 공급되는 AVDD 전압을, 표시 패널로 공급되는 ELVDD 전압과 연동하여 생성하는데 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동장치는 ELVDD의 변동을 유발하는 영상데이터 패턴이 표시 장치에 입력되더라도, 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom) 마진의 확보가 가능하고 동시에 구동 유닛의 소비 전력이 낮다.

Description

표시 장치용 구동 유닛{Drive unit for display device}
본 발명은 표시 장치용 구동 유닛에 관한 것으로, 데이터 구동부의 소스 버퍼의 바이어스 전류로 공급되는 AVDD 전압을, 표시 패널로 공급되는 ELVDD 전압과 연동하여 생성하는데 특징이 있다.
최근, 디스플레이 소자 중, 우수한 화질과 경량, 박형, 저전력의 특징으로 인하여 디스플레이 장치로 표시장치들이 많이 사용되고 있다. 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display) 등이 있으며, 이들 대부분이 상용화되어 시판되고 있다.
표시장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 표시패널과, 표시패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부와, 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부 등을 포함한다.
게이트 구동부는 표시패널의 게이트 라인들을 순차적으로 구동한다.
데이터 구동부는 게이트 라인들이 구동될 때마다 디지털 데이터 신호를 아날로그 데이터 신호로 변환하여 표시패널의 데이터 라인들로 공급한다.
표시 장치에 입력되는 영상데이터의 변동(Transition)이 큰 경우, 크로스토크(CrossTalk)와 같은 화질 불량 문제가 발생할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은, 데이터 구동부의 소스 버퍼의 바이어스 전류로 공급되는 AVDD 전압을, 표시 패널로 공급되는 ELVDD 전압과 연동하여 생성하는데 목적이 있다.
전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은 다음과 같은 특징이 있는 실시예를 가진다.
본 발명은 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은, 표시 패널의 데이터 라인에 데이터 전압을 출력하는 소스 버퍼를 포함하는 데이터 구동부; 상기 표시 패널의 전원 라인에 제1 전압을 공급하고, 상기 데이터 구동부에 제2 전압을 공급하는 전원 공급 장치;를 포함하고, 상기 전원 공급 장치는 상기 제1 전압을 생성하는 제1 전압 생성부; 및 상기 제1 전압에 기초하여 상기 제2 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 를 포함하고, 상기 제2 전압은 상기 소스 버퍼의 바이어스 전압으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전압 생성부는 상기 제1 전압을 일정 배수만큼 증폭시켜 상기 제2 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 전압 생성부는 상기 제1 전압을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제2 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전압 생성부는 OP 앰프, 제1 저항, 제2 저항을 포함하고, 상기 OP 앰프의 제1 입력단에는 상기 제1 전압이 인가되고, 상기 OP 앰프의 제2 입력단은 상기 제1 저항의 일단과, 및 상기 제2 저항의 일단과 연결되고, 상기 제1 저항의 타단은 접지되고, 상기 제2 저항의 타단은 상기 OP 앰프의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 저항 또는 제2 저항에 있어서 적어도 하나는 가변 저항인 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치는 상기 가변 저항을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 표시 패널의 데이터 라인에 데이터 전압을 출력하는 소스 버퍼를 포함하는 데이터 구동부; 상기 표시 패널의 전원 라인에 제1 전압을 공급하고, 상기 데이터 구동부에 제2 전압 또는 제3 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 공급하는 전원 공급 장치;를 포함하고, 상기 전원 공급 장치는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 생성하는 제1 전압 생성부; 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 제3 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 를 포함하고, 상기 제2 전압 또는 상기 제3 전압 중에서 선택된 어느 하나의 전압은 상기 소스 버퍼의 바이어스 전압으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전압 생성부는 상기 제1 전압을 일정 배수만큼 증폭시켜 상기 제3 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전압 생성부는 상기 제1 전압을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제3 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원 공급 장치는 상기 제2 전압 및 상기 제3 전압 중 어느 하나를 선택하기 위한 먹스(MUX)회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 ELVDD의 변동을 유발하는 영상데이터 패턴이 표시 장치에 입력되더라도, 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom) 마진의 확보가 가능하고 동시에 구동 유닛의 소비 전력이 낮다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.
도 3은 입력 박스 패턴을 표시하는 표시 패널의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 데이터 구동부에 포함된 소스 버퍼의 회로도이다.
도 5는 제1 전압의 변동으로 인한 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR)의 마진이 부족해지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR)의 마진 부족으로 인하여 화질 불량이 발생된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 주요 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 주요 회로도이다.
도 11은 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진이 부족해지는 문제가 개선된 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성 요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성 요소 "상에 있다.", "연결된다.", 또는 "결합된다."고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성 요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성 요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
"아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하며, 표시 장치(1)는 타이밍 제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30), 전원 공급 장치(40) 및 표시 패널(50)을 포함한다.
타이밍 제어부(10)는 외부로부터 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 수신할 수 있다. 영상 신호(RGB)는 복수의 계조 데이터를 포함할 수 있다. 제어 신호(CS)는 예를 들어, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 및 메인 클럭 신호를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(10)는 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 표시 패널(50)의 동작 조건에 적합하도록 처리하여, 영상 데이터(DATA), 게이트 구동 제어 신호(CONT1), 데이터 구동 제어 신호(CONT2) 및 전원 공급 제어 신호(CONT3)를 생성 및 출력할 수 있다.
게이트 구동부(20)는 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 게이트 구동부(20)는 타이밍 제어부(10)로부터 출력되는 게이트 구동 제어 신호(CONT1)에 기초하여, 게이트 신호들을 생성할 수 있다. 게이트 구동부(20)는 생성된 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
데이터 구동부(30)는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 데이터 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 출력되는 영상 데이터(DATA) 및 데이터 구동 제어 신호(CONT2)에 기초하여, 데이터 신호들을 생성할 수 있다. 데이터 구동부(30)는 생성된 데이터 신호들을 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다.
전원 공급 장치(40)는 복수의 전원 라인(PL1, PL2)들을 통해 표시 패널(50)의 화소(PX)들과 연결될 수 있다. 전원 공급 장치(40)는 전원 공급 제어 신호(CONT3)에 기초하여 표시 패널(50) 및 패널 구동부에 제공될 전압을 생성할 수 있다. 전원 공급 장치(40)는 예를 들어　제1 전압(ELVDD) 및 제2 전압(AVDD)을 생성할 수 있다. 전원 공급 장치(40)는 생성된 제1 전압(ELVDD)을 대응되는 전원 라인(PL1, PL2)을 통해 화소(PX)들에 제공할 수 있다. 전원 공급 장치(40)는 제2 전압(AVDD)을 데이터 구동부(30)에 제공할 수 있다.
표시 패널(50)에는 복수의 화소(PX)(또는, 서브 화소로 명명됨)들이 배치된다. 화소(PX)들은 예를 들어, 표시 패널(50) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
각각의 화소(PX)는 대응되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 화소(PX)들은 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 공급되는 게이트 신호 및 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
각각의 화소(PX)는 제1 내지 제3 색 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 화소(PX)는 시안, 마젠타 및 옐로우 중 어느 하나의 색을 표시할 수 있다. 다양한 실시예에서, 화소(PX)들은 4개 이상의 색들 중 어느 하나를 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)는 레드, 그린, 블루 및 화이트 중 어느 하나의 색을 표시할 수도 있다.
타이밍 제어부(10), 게이트 구동부(20), 데이터 구동부(30) 및 전원 공급 장치(40)는 각각 별개의 집적회로(Integrated Circuit; IC)로 구성되거나 적어도 일부가 통합된 집적회로로 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(30) 및 전원 공급 장치(40) 중 적어도 하나가 타이밍 제어부(10)와 통합된 집적회로로 구성될 수 있다.
또한, 도 1에서는 게이트 구동부(20)와 데이터 구동부(30)는 표시 패널(50)과 별개의 구성 요소로써 도시되지만, 게이트 구동부(20) 및 데이터 구동부(30) 중 적어도 하나는 표시 패널(50)과 일체로 형성되는 인 패널(In Panel) 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(20)는 게이트 인 패널(Gate In Panel; GIP) 방식에 따라 표시 패널(50)과 일체로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시예를 나타낸 회로도이다. 도 2는 i번째 게이트 라인(GLi)과 j번째 데이터 라인(DLj)에 연결되는 화소(PXij)를 예로써 도시한다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(ST), 구동 트랜지스터(DT), 스토리지 커패시터(Cst) 및 발광 소자(LD)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(ST)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 j번째 데이터 라인(DLj)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)의 게이트 전극은 i번째 게이트 라인(GLi)과 전기적으로 연결된다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 i번째 게이트 라인(GLi)으로 게이트 온 레벨의 게이트 신호가 인가될 때 턴 온되어, j번째 데이터 라인(DLj)으로 인가되는 데이터 신호(V_data)를 제1 노드(N1)로 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 제1 노드(N1)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 제1 전압(ELVDD)을 제공받도록 구성될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 인가되는 전압과 제1 전압(ELVDD) 사이의 차이에 대응하는 전압을 충전할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)은 제1 전압(ELVDD)을 제공받도록 구성되고, 제2 전극(예를 들어, 드레인 전극)은 발광 소자(LD)의 제1 전극(예를 들어, 애노드 전극)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결된다. 구동 트랜지스터(DT)는 제1 노드(N1)를 통해 게이트 온 레벨의 전압이 인가될 때 턴 온되고, 게이트 전극에 제공되는 전압에 대응하여 발광 소자(LD)를 흐르는 구동 전류(I_DS)의 양을 제어할 수 있다.
발광 소자(LD)를 흐르는 구동 전류(I_DS)의 양은 아래 [수학식 1]과 같다.
Figure pat00001
즉, 발광 소자(LD)를 흐르는 구동 전류(I_DS)의 양은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 전극(예를 들어, 소스 전극)의 전압 제1 전압(ELVDD)과 게이트 전극에 제공되는 전압(V_data)의 차이 값인 V_GS의 크기에 따라 제어된다.
발광 소자(LD)는 구동 전류에 대응하는 광을 출력한다. 발광 소자(LD)는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색에 대응하는 광을 출력할 수 있다. 발광 소자(LD)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED), 또는 마이크로 내지 나노 스케일 범위의 크기를 가지는 초소형 무기 발광 다이오드일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 이하에서는, 발광 소자(LD)가 유기 발광 다이오드로 구성되는 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
본 발명에서 화소(PX)들의 구조가 도 2에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 실시예에 따라, 화소(PX)들은 구동 트랜지스터(DT)의 문턱 전압을 보상하거나, 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압 및/또는 발광 소자(LD)의 애노드 전극의 전압을 초기화하기 위한 적어도 하나의 소자를 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT)가 NMOS 트랜지스터인 예가 도시되지만, 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각의 화소(PX)를 구성하는 트랜지스터들 중 적어도 일부 또는 전부는 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT) 각각은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS) 박막 트랜지스터, 산화물 박막 트랜지스터 또는 저온 폴리 옥사이드(Low Temperature Polycrystalline Oxide; LTPO) 박막 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 3은 입력 박스 패턴을 표시하는 표시 패널의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 표시 패널에 표시되는 한 프레임의 영상을 도시한 것이다. C_1, 및 C_3 영역에 입력되는 영상 데이터는 모두 블랙 영상 데이터 값을 가지고 있으며 데이터 변동(Transition)이 없다. 그러나 C_2 영역에 입력되는 영상 데이터는 A구간에서 블랙에서 화이트 영상으로 변동되며, B구간에서 다시 화이트에서 블랙 영상으로 변동된다. C_2영역에서와 같이 영상데이터의 변동이 큰 경우, 전원 공급 장치(40)에서 표시 패널(50)의 전원 라인으로 인가되는 제1 전압(ELVDD)의 변동이 클 수 있다.
표시 패널에 포함된 화소(PX)에서 화이트 영상이 표시되는 경우, 화소(PX)를 구성하는 구동 트랜지스터(DT)의 구동 전류(I_DS)의 전류가 증가하고, 제1 전압(ELVDD)이 인가되는 전원 라인의 저항 성분으로 인하여 전압 강하(IR-DROP)가 크게 발생하게 된다. 그 결과 제1 전압(ELVDD)의 전압이 강하된다.
반대로 표시 패널에 포함된 화소(PX)에서 블랙 영상이 표시되는 경우, 화소(PX)를 구성하는 구동 트랜지스터(DT)의 구동 전류(I_DS)의 전류가 감소하고, 제1 전압(ELVDD)이 인가되는 전원 라인의 저항 성분으로 인한 전압 강하(IR-DROP)는 작아진다. 그 결과 제1 전압(ELVDD)은 제1 전압(ELVDD)의 평균 전압 레벨보다 전압이 상승한다.
이와 같이 입력 영상데이터의 변동이 큰 경우 전원 공급 장치(40)에서 표시패널(50)로 공급되는 제1 전압(ELVDD)은 일정한 전압이 아니라, 변동된다.
제1 전압(ELVDD)의 변동은 구동 트랜지스터(DT)의 구동 전류(I_DS)의 화소(PX)별 편차를 발생시키고, 이는 화소(PX)의 휘도 차이를 발생시킨다. 이러한 화소(PX)별 휘도 차이는 표시 장치의 화질 불량을 발생시킨다.
이러한 화질 불량 문제를 해결하기 위한 방법으로 구동 유닛(구체적으로 데이터 구동부)에서 제1 전압(ELVDD)의 변동만큼 보상된 감마전압(V-Gamma)을 생성하는 기술이 있다. 그러나 감마전압(V-Gamma)을 보상하는 방법은, 데이터 구동부에 포함된 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진을 감소시켜 소스 버퍼의 출력이 정상 레벨까지 도달하지 못하게 하는 또 다른 문제를 발생시킨다.
도 4는 데이터 구동부에 포함된 소스 버퍼의 회로도이다.
도 5는 제1 전압의 변동으로 인한 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR)의 마진이 부족해지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR)의 마진 부족으로 인하여 화질 불량이 발생된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 소스 버퍼의 출력이 정상 레벨까지 도달하지 못하는 문제점을 설명한다.
데이터 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)의 제어하에 타이밍 제어부(10)로부터 출력된 디지털 영상 데이터(DATA)에 기초하여 표시패널(50)의 데이터 라인들을 구동한다. 데이터 구동회로는 쉬프트 레지스터, 래치부, 디지털 아날로그 변환기와 소스 버퍼부를 구비한다.
여기서 디지털 아날로그 변환기는 디지털 영상데이터에 상응하는 아날로그 전압들을 발생한다. 소스 버퍼부는 상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력된 아날로그 전압들을 버퍼링하고, 버퍼링 결과에 상응하는 아날로그 전압들을 데이터 라인들로 출력한다. 소스 버퍼부는 다수의 소스 버퍼(35)들을 구비하며, 각 소스 버퍼(35)는 상기 디지털 아날로그 변환기로부터 출력된 대응되는 아날로그 전압을 버퍼링하고, 버퍼링된 아날로그 전압(V_Data)을 대응되는 데이터 라인으로 출력한다.
이때, 소스 버퍼(35)는 소스 버퍼(35)를 구동하기 위한 바이어스 전압을 공급받는다. 바이어스 전압은 전원 공급 장치에서 공급되는 제2 전압(AVDD)일 수 있다. 소스 버퍼(35)는 전압 이득이 1 인 OP 앰프를 포함하고 있으며, OP 앰프는 (+)단자에서 감마전압(V-Gamma)신호를 받으며 (-)단자에서 OP 앰프의 출력과 연결되어 출력단에 V_Data신호를 전달한다. 그리고 소스 버퍼(35)는 OP 앰프를 포함하며, 각 OP 앰프는 하나의 데이터 라인(DL)에 전압신호(35)를 전달할 수 있다.
소스 버퍼(35)를 구성하는 각 OP 앰프는 OP 앰프를 구성하는 트랜지스터의 포화(saturation)을 방지하기 위해　헤드룸(HeadRoom)이라 불리는 전압 마진이 확보되어야 한다. 적정한 헤드룸(HeadRoom) 마진이 확보되지 않으면 소스 버퍼(35)가 출력하는 V_Data 전압은 정상 레벨까지 도달하지 못하게 된다.
도 5에서 제1 전압(ELVDD)는 A구간에서 감소되고, B구간에서 상승하고 있다. 제1 전압(ELVDD)의 변동은 도 3에 도시된 것과 같이 영상데이터의 변동(Transiton)이 큰 영상에서 발생할 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 전압(ELVDD)의 변동은 표시 패널을 구성하는 각 화소(PX)간의 휘도 차이를 발생시키고 이는 화질 불량으로 이어진다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 제1 전압(ELVDD)의 변동만큼 보상된 감마전압(V-Gamma)을 생성하는 기술을 설명하였다. 도 5에 도시된 바와 같이 감마전압(V-Gamma)은 제1 전압(ELVDD)의 변동만큼 보상되어 제1 전압(ELVDD)와 같이 A구간에서 감소되고, B구간에서 상승하고 있다. 따라서, 제1 전압(ELVDD)과 감마전압(V-Gamma)의 차이 값인 V_GS가 A 영역과, B영역을 포함하여 전 영역에서 일정한 값을 가지게 된다. 그 결과 화소(PX)간 V_GS 차이에 의한 휘도 차이가 방지되게 된다.
그러나, 소스 버퍼(35)의 바이어스 전압으로 공급되는 제2 전압(AVDD)는 고정된 값을 가지고 있다. 일반적으로 제2 전압(AVDD) 전원 공급 장치(40)에서 DC-DC 변환기를 거쳐 DC 전압으로 공급된다. 제2 전압(AVDD)이 고정된 DC 전압이기 때문에 A 영역에서는 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진이 확보되는데 문제가 없지만, 제1 전압(ELVDD) 및 감마전압(V-Gamma)이 감소되는 영역인 B 영역에서는 적정한 헤드룸(HeadRoom) 마진이 확보되지 않는 문제가 발생한다. 따라서 B 영역에서는 소스 버퍼(35)가 출력하는 V_Data 전압은 정상 레벨까지 도달하지 못하게 된다.
그 결과 도 6에 도시된 바와 같이 입력 영상데이터의 변동(Transition)이 큰 영상이 표시 장치에서 정상적으로 디스플레이 되지 못하고 CrossTalk의 화질 불량이 발생하게 된다.
<제1 실시예>
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 주요 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 표시 패널(50)의 데이터 라인에 데이터 전압(V_Data)을 출력하는 소스 버퍼(35)를 포함하는 데이터 구동부(30), 표시 패널(50)의 전원 라인에 제1 전압(ELVDD)을 공급하고, 데이터 구동부(30)에 제2 전압(AVDD)을 공급하는 전원 공급 장치(40)를 포함한다.
전원 공급 장치(40)는 제1 전압 생성부(41), 제2 전압 생성부(43), 제어부(45)를 포함한다.
제1 전압 생성부(41)는 제1 전압(ELVDD)을 생성하여 표시 패널(50)의 전원 라인에 공급한다.
제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVSS)에 기초하여 제2 전압(AVDD)을 생성하고, 제2 전압(AVDD)을 소스 버퍼(35)의 바이어스 전압으로 공급한다.
제어부(45)는 제2 전압 생성부(43)에 제어 신호(CONT_R)를 출력하여 제2 전압 생성부(43)가 생성하는 제2 전압(AVDD)를 조정한다.
제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVDD)을 일정 배수(K)만큼 증폭시켜 상기 제2 전압(AVDD)을 생성할 수 있다. 또한, 제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVDD)을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제2 전압(AVDD)을 생성할 수 있다.
제2 전압 생성부(43)는 OP 앰프를 포함한 비반전 증폭회로로 구성될 수 있다. 제2 전압 생성부(43)는 OP 앰프, 제1 저항(R1), 제2 저항(R2)를 포함한다. 도 8에서 제2 저항(R2)은 가변저항으로 구성되어 있으나, 제1 저항(R2)이 가변 저항으로 구성되거나, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 모두 가변저항으로 구성될 수도 있다.
OP 앰프의 제1 입력단(+ 단자)에는 제1 전압(ELVDD)가 입력된다.
OP 앰프의 제2 입력단(- 단자)은 상기 제1 저항(R1)의 일단과, 및 제2 저항의 일단(R2)과 연결된다.
그리고, 제1 저항(R1)의 타단은 접지되고, 제2 저항(R2)의 타단은 OP 앰프의 출력단에 연결된다.
OP 앰프의 출력단의 출력 전압(AVDD)은 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVDD)을 일정 배수(K)만큼 증폭시켜 상기 제2 전압(AVDD)을 생성하는데, K 값은 1+R1/R2로 결정되며, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)를 조절하여 K 값을 조정할 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 저항 값은 제어부(45)의 제어 신호(CONT_R)에 따라 조정될 수 있다.
<제2 실시예>
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛의 주요 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 표시 패널(50)의 데이터 라인에 데이터 전압(V_Data)을 출력하는 소스 버퍼(35)를 포함하는 데이터 구동부(30), 표시 패널(50)의 전원 라인에 제1 전압(ELVDD)을 공급하고, 데이터 구동부(30)에 제2 전압(AVDD)을 공급하는 전원 공급 장치(40)를 포함한다.
전원 공급 장치(40)는 제1 전압 생성부(41), 제2 전압 생성부(43), 제어부(45), 선택부(47)를 포함한다.
제1 전압 생성부(41)는 제1 전압(ELVDD)을 생성하여 표시 패널(50)의 전원 라인에 공급한다. 그리고 제1 전압 생성부(41)는 제2 전압(AVDD_DC)을 생성하여 선택부(47)에 공급한다. 제2 전압(AVDD_DC)은 일정한 값을 가지는 직류(DC) 전압일 수 있다.
제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVSS)에 기초하여 제3 전압(AVDD_TR)을 생성하고, 제3 전압(AVDD_TR)을 선택부(47)에 공급한다.
제어부(45)는 제2 전압 생성부(43)에 제어 신호(CONT_R)를 출력하여 제2 전압 생성부(43)가 생성하는 제3 전압(AVDD_R)를 조정한다. 그리고 제어부(45)는 선택부(47)에 제어 신호(CONT_SEL)을 출력한다.
선택부(47)는 입력된 제어 신호(CONT_SEL)에 기초하여 입력된 제2 전압(AVDD_DC) 또는 제3 전압(AVDD_TR) 중에서 어느 하나를 선택하여 데이터 구동부(30)로 출력한다.
제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVDD)을 일정 배수(K)만큼 증폭시켜 상기 제3 전압(AVDD_TR)을 생성할 수 있다. 또한, 제2 전압 생성부(43)는 제1 전압(ELVDD)을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제3 전압(AVDD_TR)을 생성할 수 있다.
제2 전압 생성부(43)는 OP 앰프를 포함한 비반전 증폭회로로 구성될 수 있다. 제2 전압 생성부(43)는 OP 앰프, 제1 저항(R1), 제2 저항(R2)를 포함한다. OP 앰프를 포함한 비반전 증폭회로에 대한 설명은 제1 실시예에서 설명한바와 같다.
선택부(47)는 2 x 1 먹스(MUX)로 구성될 수 있다. 먹스(MUX)에는 제1 전압 생성부가 출력하는 제2 전압(AVDD_DC)와 제2 전압 생성부가 출력하는 제3 전압(AVDD_TR)이 입력된다. 선택부(47)는 제어부의 먹스 출력 선택 신호(CONT_SEL)에 따라, 제2 전압(AVDD_DC) 또는 제3 전압(AVDD_TR) 중에서 하나를 선택하여 데이터 구동부(30)의 소스 버퍼(35)로 출력한다.
도 11은 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom, HR)의 마진이 부족해지는 문제가 개선된 것을 설명하기 위한 도면이다.
(a) 도면은 ELVDD의 변동으로 인하여, 감마전압(V-Gamma)의 변동이 발생하고, 이로 인하여 B 영역에서 소스 버퍼의 바이어스 전압으로 공급되는 AVDD와 감마전압(V-Gamma) 차이(HR_B)가 줄어들어 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진이 확보되지 않는 것을 보여준다.
(b) 도면은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치가 ELVDD 전압에 기초하여 AVDD 전압을 생성함으로써, AVDD 전압이 ELVDD와 연동하여 변동하기 때문에, B 영역에서도 AVDD와 감마전압(V-Gamma) 차이(HR_B')가 A 영역에서의 차이(HR_A')와 거의 동일하게 유지되므로, 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진이 전 영역에서 충분하게 확보되는 것을 보여주고 있다.
(c) 도면은 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진을 확보하기 위한 다른 방법으로, 전원 공급 장치가 ELVDD 전압과 연동 없이 단순히 AVDD 전압을 충분하게 높여서 출력하는 경우이다. AVDD 전압을 충분하게 높여서 출력하기 때문에 B 영역에서도 헤드룸(HeadRoom, HR) 마진을 충분하게 확보할 수 있다. 그러나 이러한 방식은 AVDD 전압 값이 항상 높은 값으로 출력되기 때문에, (b) 도면의 경우와 달리 소비 전력이 높다는 단점이 존재한다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 데이터 구동부의 소스 버퍼의 바이어스 전류로 공급되는 AVDD 전압을, 표시 패널로 공급되는 ELVDD 전압과 연동하여 생성하는데 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 구동 유닛은 ELVDD의 변동을 유발하는 영상데이터 패턴이 표시 장치에 입력되더라도, 소스 버퍼의 헤드룸(HeadRoom) 마진의 확보가 가능하고 동시에 구동 유닛의 소비 전력이 낮다는 장점이 있다.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 청구범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 타이밍 제어부
20: 게이트 구동부
30: 데이터 구동부
40: 전원 공급부
50: 표시 패널

Claims (13)

  1. 표시 패널의 데이터 라인에 데이터 전압을 출력하는 소스 버퍼를 포함하는 데이터 구동부;
    상기 표시 패널의 전원 라인에 제1 전압을 공급하고, 상기 데이터 구동부에 제2 전압을 공급하는 전원 공급 장치;를 포함하고,
    상기 전원 공급 장치는
    상기 제1 전압을 생성하는 제1 전압 생성부; 및
    상기 제1 전압에 기초하여 상기 제2 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 를 포함하고,
    상기 제2 전압은 상기 소스 버퍼의 바이어스 전압으로 공급되는, 표시 장치용 구동 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는
    상기 제1 전압을 일정 배수만큼 증폭시켜 상기 제2 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는
    상기 제1 전압을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제2 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는 OP 앰프, 제1 저항, 제2 저항을 포함하고,
    상기 OP 앰프의 제1 입력단에는 상기 제1 전압이 인가되고,
    상기 OP 앰프의 제2 입력단은 상기 제1 저항의 일단과, 및 상기 제2 저항의 일단과 연결되고,
    상기 제1 저항의 타단은 접지되고,
    상기 제2 저항의 타단은 상기 OP 앰프의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 저항 또는 제2 저항에 있어서 적어도 하나는 가변 저항인 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는
    상기 가변 저항을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  7. 표시 패널의 데이터 라인에 데이터 전압을 출력하는 소스 버퍼를 포함하는 데이터 구동부;
    상기 표시 패널의 전원 라인에 제1 전압을 공급하고, 상기 데이터 구동부에 제2 전압 또는 제3 전압 중에서 어느 하나를 선택하여 공급하는 전원 공급 장치;를 포함하고,
    상기 전원 공급 장치는
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 생성하는 제1 전압 생성부; 및
    상기 제2 전압에 기초하여 상기 제3 전압을 생성하는 제2 전압 생성부; 를 포함하고,
    상기 제2 전압 또는 상기 제3 전압 중에서 선택된 어느 하나의 전압은 상기 소스 버퍼의 바이어스 전압으로 공급되는 표시 장치용 구동 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는
    상기 제1 전압을 일정 배수만큼 증폭시켜 상기 제3 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는
    상기 제1 전압을 일정 전압만큼 증가시켜 상기 제3 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전압 생성부는 OP 앰프, 제1 저항, 제2 저항을 포함하고,
    상기 OP 앰프의 제1 입력단에는 상기 제1 전압이 인가되고,
    상기 OP 앰프의 제2 입력단은 상기 제1 저항의 일단과, 및 상기 제2 저항의 일단과 연결되고,
    상기 제1 저항의 타단은 접지되고,
    상기 제2 저항의 타단은 상기 OP 앰프의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 저항 또는 제2 저항에 있어서 적어도 하나는 가변 저항인 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는
    상기 가변 저항을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치용 구동 유닛.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는
    상기 제2 전압 및 상기 제3 전압 중 어느 하나를 선택하기 위한 먹스(MUX)회로를 더 포함하는, 표시 장치용 구동 유닛.
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