KR20220076732A - 디스플레이 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 표시하는 디스플레이 장치를 구동하는 디스플레이 구동장치에 있어서, 영상 데이터를 소스 신호로 변환하는 소스 드라이버 IC; 및 RF 에너지를 전기 에너지로 변환하여 상기 소스 드라이버 IC에 변환된 공급하는 에너지 하베스팅 장치;를 포함하고, 상기 에너지 하베스팅 장치는, RF 에너지를 변환하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF 에너지 변환부; 및 상기 에너지 하베스팅 전류를 입력 받아 전력을 저장하고 저장된 전력에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압을 출력하는 에너지 저장부;를 포함하고, 상기 RF 에너지 변환부 및 상기 에너지 저장부는 상기 소스 드라이버 IC 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이 구동장치{Apparatus for Driving Display}
본 명세서는 디스플레이 구동장치에 관한 것이다.
영상을 표시하는 디스플레이 장치로는 액정을 이용한 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광 다이오드를 이용한 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 디스플레이 등이 대표적이다. 이러한 디스플레이 장치의 소모 전력을 줄이기 위한 기술이 개발되고 있다.
그러나, 디스플레이 장치를 구성하는 디스플레이 패널 및 디스플레이 구동장치는 각 기능을 수행하기 위해 필수적으로 소모되는 전력을 줄이기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에너지 하베스팅 장치를 통해 생성한 보조 전력을 공급하여 외부로부터 공급되는 전력을 감소시키는 디스플레이 구동장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 표시하는 디스플레이 장치를 구동하는 디스플레이 구동장치에 있어서, 영상 데이터를 소스 신호로 변환하는 소스 드라이버 IC; 및 RF 에너지를 전기 에너지로 변환하여 상기 소스 드라이버 IC에 변환된 공급하는 에너지 하베스팅 장치;를 포함하고, 상기 에너지 하베스팅 장치는, RF 에너지를 변환하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF 에너지 변환부; 및 상기 에너지 하베스팅 전류를 입력 받아 전력을 저장하고 저장된 전력에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압을 출력하는 에너지 저장부;를 포함하고, 상기 RF 에너지 변환부 및 상기 에너지 저장부는 상기 소스 드라이버 IC 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 구동장치는, RF 에너지로부터 변환된 전기 에너지를 보조 전원으로 공급받기 때문에 외부로부터 공급받는 전력량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 구동장치는, 높은 문턱전압 및 낮은 턴 온 저항을 갖는 NMOS 트랜지스터와 낮은 문턱전압 및 높은 턴 온 저항을 갖는 PMOS 트랜지스터를 포함하여 NMOS 트랜지스터만으로 구성된 RF-DC 정류회로 및 PMOS 트랜지스터만으로 구성된 RF-DC 정류회로와 비교하여 안정적이고 높은 전압으로 정류하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 구동장치는, 일반적으로 정류하기 위해 사용되는 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터를 밴드갭 기준전압 발생부 및 레귤레이터부로 대체하여 DC-DC 컨버터의 인덕터에 의해 발생하는 전력 손실을 방지하고, 정류하기 위한 회로의 면적을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 구동장치는, RF 에너지로부터 변환된 전기 에너지를 정류하는 RF-DC 정류회로부를 포함하여 RF 에너지 변환부가 에너지 저장부에 직접 연결될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동장치를 포함하는 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 드라이버 IC 및 에너지 하베스팅 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 에너지 변환부의 안테나부의 구조를 간략하게 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF-DC 정류회로부의 회로구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
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 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동장치를 포함하는 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(10)은 디스플레이 패널(100) 및 디스플레이 구동장치(500)를 포함하고, 디스플레이 구동장치(500)는 타이밍 컨트롤러(200), 데이터 구동부(300), 게이트 구동부(400) 및 에너지 하베스팅 장치(600)를 포함한다.
디스플레이 패널(100)은 서로 교차 배열되어 복수의 픽셀영역을 정의하는 복수개의 게이트 라인(GL1~GLn)과 복수개의 데이터 라인(DL1~DLm), 및 복수개의 픽셀영역에 각각 구비된 화소(P)를 포함한다. 복수개의 게이트 라인(GL1~GLn)은 가로 방향으로 배열되고 복수개의 데이터 라인(DL1~DLm)은 세로 방향으로 배열될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 패널(100)은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(100)이 액정 디스플레이 패널인 경우, 디스플레이 패널(100)은 복수개의 게이트 라인(GL1~GLn)과 복수개의 데이터 라인(DL1~DLm)에 의해 정의되는 픽셀영역(P)에 형성된 박막 트랜지스터(TFT) 및 박막 트랜지스터(TFT)에 접속되는 액정셀들을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL1~GLn)을 통해 공급되는 스캔펄스에 응답하여 데이터 라인(DL1~DLm)을 통해 공급되는 데이터 신호를 액정셀로 공급한다.
액정셀은 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 서브 픽셀전극으로 구성되므로 등가적으로 액정 커패시터(Clc)로 표시될 수 있다. 이러한 액정셀은 액정 커패시터(Clc)에 충전된 소스신호를 다음 소스신호가 충전될 때까지 유지시키기 위하여 이전단 게이트 라인에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.
한편, 디스플레이 패널(100)의 픽셀영역은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 서브픽셀들로 구성될 수 있다. 각 서브픽셀들은 행 방향으로 반복적으로 형성되거나 2*2 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. 이때, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브픽셀들 각각에는 각 색에 대응되는 컬러필터가 배치되는 반면, 백색(W) 서브픽셀에는 별도의 컬러필터가 배치되지 않는다. 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 서브픽셀들은 동일한 면적비율을 갖도록 형성될 수 있지만, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 서브픽셀들 다른 면적 비율을 갖도록 형성될 수도 있다.
디스플레이 패널(100)은 액정 디스플레이 패널인 것으로 설명하였지만, 디스플레이 패널(100)은 각 픽셀영역마다 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED)가 형성되어 있는 유기발광 디스플레이 패널일 수도 있다.
타이밍 컨트롤러(200)는 외부 시스템(미도시)으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 수신하여 데이터 구동부(300)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS: Data Control Signal) 및 게이트 구동부(400)를 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control signal)을 생성한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(200)는 외부 시스템으로부터 영상신호(RGB)를 수신하여 데이터 구동부(140)에서 처리 가능한 형태의 영상신호(RGB')로 전환하여 출력한다.
데이터 구동부(300)는 정렬한 영상 데이터(RGB')를 타이밍 컨트롤러(200)에 의해 생성된 데이터 제어신호(DCS)에 따라 소스 신호로 변환한다. 데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SSC), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable: SOE) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 소스 스타트 펄스는 신호 변환부의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 소스 드라이버 IC 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호는 각 소스 드라이버 IC의 신호 변환부의 출력 타이밍을 제어한다. 즉, 데이터 구동부(300)는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 및 소스 출력 인에이블 신호에 따라 정렬된 영상 데이터(RGB')를 소스 신호로 변환하고, 게이트 라인에 게이트 신호가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 소스 신호를 데이터라인들로 출력한다. 이때, 신호 변환부는 감마전압 발생부(미도시)로부터 감마전압을 공급받고, 감마전압을 이용하여 정렬된 영상 데이터(RGB')를 소스 신호로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 데이터 구동부(300)는 n개의 소스 드라이버 IC(SD-IC)를 포함한다.
게이트 구동부(400)는 데이터 구동부(300)에 의해 생성된 소스 신호들과 동기되는 게이트 신호를 타이밍 컨트롤러(200)에 의해 생성된 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 라인으로 출력한다. 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC), 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 게이트 스타트 펄스는 게이트 구동부(400)를 구성하는 m개의 게이트 드라이브 IC(미도시)의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭은 하나 이상의 게이트 드라이브 IC에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(게이트 펄스)의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호는 하나 이상의 게이트 드라이버 IC의 타이밍 정보를 지정하고 있다. 즉, 게이트 구동부(400)는 타이밍 컨트롤러(200)에 의해 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭, 게이트 출력 인에이블 신호에 따라 소스 신호들과 동기되는 게이트 신호를 게이트 라인으로 출력한다.
게이트 구동부(400)는 게이트 시프트 레지스터(Shift Register) 회로, 게이트 레벨 시프터(Level Shifter) 회로 등을 포함한다. 이때, 게이트 시프트 레지스터부는 GIP(Gate In Panel) 공정으로 디스플레이 패널(60)의 TFT 어레이 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 이러한 경우, 게이트 구동부(400)는 게이트 스타트 펄스와 게이트 시프트 클럭신호를 TFT 어레이 기판에 GIP로 형성된 게이트 시프트 레지스터부로 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF 에너지를 전기 에너지로 변환하여 데이터 구동부(300)에 공급한다. 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF 에너지 변환부(610), 에너지 저장부(620) 및 전압 안정부(630)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(600)에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 후술한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 드라이버 IC 및 에너지 하베스팅 장치의 구조를 간략하게 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 에너지 변환부의 안테나부의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF-DC 정류회로부의 회로구조를 보여주는 도면이다.
에너지 하베스팅 장치(600)는 주변의 RF 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 하베스팅 장치(600)는 주변의 RF 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 변환된 전기 에너지를 소스 드라이버 IC(SD-IC)에 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(600)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, RF 에너지 변환부(610), 에너지 저장부(620) 및 전압 안정부(630)를 포함한다.
RF 에너지 변환부(610)는 주변의 RF 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환하여 출력한다. 구체적으로, RF 에너지 변환부(610)는 주변의 RF 에너지를 수집하고, 수집한 RF 에너지를 변환하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 에너지 저장부(620)로 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, RF 에너지 변환부(610)는 후술할 에너지 저장부(620)의 저장부(621)와 직접 연결되기 때문에, 에너지 하베스팅 전류(Ceh)는 별도의 정류회로를 거치지 않고 에너지 저장부(620)의 저장부(621)로 입력된다.
RF 에너지 변환부(610)는 안테나부(611), 임피던스 매칭회로부(612) 및 RF-DC 정류회로부(613)를 포함한다.
안테나부(611)는 주변 환경의 외부 전자기 방사에 따른 RF 에너지를 수집하고, 수집한 RF 에너지에 대응하는 안테나 출력 전압을 생성한다. 이때, 안테나 출력 전압은 교류 전압이다.
안테나부(611)는 수집하는 RF 에너지의 총량을 증가시키기 위해 서로 다른 주파수의 RF 에너지를 수집하는 복수 개의 안테나를 포함할 수 있다. 안테나부(611)는 주파수 대역에 대응하는 각 RF 에너지를 수집하는 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나부(611)는 서로 다른 주파수 대역의 RF 에너지를 수집하는 제1 안테나(611a) 및 제2 안테나(611b)를 포함할 수 있다. 각 안테나는 수신하는 주파수의 대역이 높을수록 작은 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나부(611)는 1.1GHz 주파수 대역의 RF 에너지를 수집하는 제1 안테나(611a) 및 1.8GHz 주파수 대역의 RF 에너지를 수집하는 제2 안테나(611b)를 포함하고, 제1 안테나(611a)는 제2 안테나(611b)보다 큰 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나부(611)는 필름 형태로 소스 드라이버 IC(SD-IC) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 소스 드라이버 IC(SD-IC)로 전기 에너지를 공급하는 에너지 하베스팅 장치(600)의 면적 및 부피를 줄여 소스 드라이버 IC(SD-IC) 및 에너지 하베스팅 장치(600)를 경량화할 수 있다.
임피던스 매칭회로부(612)는 안테나부(611)와 RF-DC 정류회로부(613) 사이에서 임피던스를 매칭시켜, 안테나부(611)에 의해 수집되는 RF 에너지의 수신 효율을 향상시킨다.
RF-DC 정류회로부(613)는 임피던스 매칭된 안테나 출력 전압을 정류하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 에너지 저장부(620)로 출력한다. 구체적으로, RF-DC 정류회로부(613)는 안테나부(611)로부터 출력되는 안테나 출력 전압인 제1 안테나 출력 전압(Vao1) 및 안테나 출력 전압의 반전 전압인 제2 안테나 출력 전압(Vao2)을 입력 받아 정류하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 출력한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, RF-DC 정류회로부(613)는 제1 입력단(IN1)을 통해 제1 안테나 출력 전압(Vao1)을 입력 받고, 제2 입력단(IN2)을 통해 제2 안테나 출력 전압(Vao2)을 입력 받아 정류하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 RF-DC 정류회로부(613)는 안테나 출력 전압인 제1 안테나 출력 전압(Vao1) 및 안테나 출력 전압에서 반전된 전압인 제2 안테나 출력 전압(Vao2)을 입력 받기 때문에, 별도의 클럭을 포함하는 발진부를 포함하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RF-DC 정류회로부(613)는 복수의 다이오드(D1, D2) 및 커패시터(C1, C2)를 이용하여 안테나 출력 전압을 정류한다. 구체적으로, RF-DC 정류회로부(613)는 NMOS 트랜지스터인 제1 다이오드(D1), PMOS 트랜지스터인 제2 다이오드(D2), 제1 다이오드(D1)의 출력단과 연결된 제1 커패시터(C1), 제2 다이오드(D2)의 출력단과 연결된 제2 커패시터(C2)를 포함하는 단위 정류 회로(URC)을 적어도 하나 포한다. 이에 따라, RF-DC 정류회로부(613)는 적어도 하나의 단위 정류 회로(URC)들이 선형으로 연결되어 구성될 수 있다. 이에 따라, RF-DC 정류회로부(613)는 적어도 하나의 단위 정류 회로(URC)를 통해 제1 안테나 출력 전압(Vao1) 및 제2 안테나 출력 전압(Vao2)을 정류하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)을 출력한다.
RF-DC 정류회로부(613)는 제1 안테나 출력 전압(Vao1)을 입력 받는 제1 입력단(IN1), 제2 안테나 출력 전압(Vao2)를 입력 받는 제2 입력단(IN2), 전술한 적어도 하나의 단위 정류 회로(URC) 및 적어도 하나의 단위 정류 회로(URC)와 연결되어 에너지 하베스팅 전류(Ceh)가 출력되는 출력단(OUT)을 포함한다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 입력단(IN1)은 제1 커패시터(C1)을 통해 제1 다이오드(D1)의 출력단 및 제2 다이오드(D2)의 입력단과 연결되고, 제2 입력단(IN2)은 제1 다이오드(D1)의 입력단 및 제어단과 연결되고, 제2 커패시터(C2)를 통해 제2 다이오드(D2)의 출력단 및 제어단과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RF-DC 정류회로부(613)는 높은 문턱전압 및 낮은 턴 온 저항을 갖는 NMOS 트랜지스터인 제1 다이오드(D1)와 낮은 문턱전압 및 높은 턴 온 저항을 갖는 PMOS 트랜지스터인 제2 다이오드(D2)를 포함하여 NMOS 트랜지스터만으로 구성된 정류회로 및 PMOS 트랜지스터만으로 구성된 정류회로와 비교하여 안정적이고 높은 전압을 출력한다.
에너지 저장부(620)는 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 입력 받고, 이에 따라 에너지 저장부(620)에 저장된 전력에 의해 생성되는 전압인 제1 보조 전압(Va1)이 가용전압 이상인 경우, 제1 보조 전압(Va1)이 전압 안정부(630)로 출력된다.
에너지 하베스팅 전류(Ceh)가 에너지 저장부(620)에 입력됨에 따라, 에너지 저장부(620)에 저장되는 전력량이 증가하고, 저장된 전력에 의해 생성되는 제1 보조 전압(Va1)이 증가하고, 제1 보조 전압(Va1)이 가용전압 이상인 경우 에너지 저장부(620)는 제1 보조 전압(Va1)을 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장부(620)는 필름 형태로, 소스 드라이버 IC(SD-IC) 상에 배치된다. 이와 같이, 에너지 저장부(620)는 소스 드라이버 IC(SD-IC)와 일체로 구성되어 에너지 저장부(620)가 차지하는 면적 및 부피를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF-DC 정류회로부(613)를 포함하기 때문에, 에너지 저장부(620)는 RF 에너지 변환부(610) 와 직접 연결된다. 이에 따라, 에너지 저장부(620)는 정류하지 않은 RF 에너지 변환부(610)에서 출력된 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 직접 입력 받기 때문에 에너지 저장부(620)에서 출력되는 제1 보조 전압(Va1)은 노이즈를 포함할 수 있어, 제1 보조 전압(Va1)은 후술한 전압 안정부(630)를 통해 정류된다.
에너지 저장부(620)는 소스 드라이버 IC(SD-IC)보다 작은 면적을 가져 소스 드라이버 IC(SD-IC) 상에서 소스 드라이버 IC(SD-IC)와 일체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장부(620)는 소스 드라이버 IC(SD-IC)보다 작거나 같은 폭을 갖고, 소스 드라이버 IC(SD-IC)보다 작은 길이를 가질 수 있다. 이에 따라, 소스 드라이버 IC(SD-IC) 및 에너지 하베스팅 장치(600)의 면적 및 부피를 경량화할 수 있다.
에너지 저장부(620)는 저장부(621) 및 스위칭부(622)를 포함한다.
저장부(621)는 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 입력 받아 전력을 저장하고 저장된 전력에 의해 생성된 제1 보조 전압(Va1)을 출력한다.
스위칭부(622)는 저장부(621)에 저장된 전력에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압(Va1) 출력되는 전압이 가용전압 이상인 경우, 저장부(621)로부터 전압 안정부(630)로 제1 보조 전압(Va1)을 출력하도록 저장부(621)를 제어한다.
전압 안정부(630)는 에너지 저장부(620)로부터 출력되는 제1 보조 전압(Va1)을 정류하여 제2 보조 전압(Va2)을 출력한다. 구체적으로, 에너지 저장부(620)는 정류되지 않은 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 입력받기 때문에, 에너지 저장부(620)으로부터 출력되는 제1 보조 전압(Va1)은 노이즈를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전압 안정부(630)는 에너지 저장부(620)로부터 출력되는 제1 보조 전압(Va1)을 정류하고, 제1 보조 전압(Va1)을 정류한 제2 보조 전압(Va2)을 소스 드라이버 IC(SD-IC)로 출력한다.
도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 안정부(630)는 소스 드라이버 IC(SD-IC) 상에 배치되어 소스 드라이버 IC(SD-IC)와 일체로 구성될 수 있다. 이에 따라, 에너지 하베스팅 장치(600) 및 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 면적 및 부피를 경량화할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 전압 안정부(630)는 소스 드라이버 IC(SD-IC)에 내장될 수 있다. 이에 따라, 에너지 하베스팅 장치(600) 및 소스 드라이버 IC(SD-IC)의 면적 및 부피를 경량화할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 전압 안정부(630)는 밴드갭 기준전압 발생부(631) 및 레귤레이터부(342)를 포함한다.
밴드갭 기준전압 발생부(631)는 온도의 변화에도 일정한 레벨을 유지하는 밴드갭 기준전압(Vref)을 생성하여 후술할 레귤레이터부(632)에 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 안정부(630)는 밴드갭 기준전압 발생부(631)에서 생성한 기준전압(Vref)을 이용하여 제2 보조 전압(Va2)을 출력하기 때문에, 보다 안정적인 레벨의 제2 보조 전압(Va2)을 소스 드라이버 IC(SD-IC)에 공급할 수 있다.
레귤레이터부(632)는 밴드갭 기준전압 발생부(631)로부터 생성된 기준전압(Vref)을 이용하여 제1 보조 전압(Va1)에 대응하는 제2 보조 전압(Va2)을 소스 드라이버 IC(SD-IC)로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압 안정부(630)는 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터가 밴드갭 기준전압 발생부(631) 및 레귤레이터부(632)로 대체되어 DC-DC 컨버터의 인덕터에 의해 발생하는 전력 손실을 방지하고, 복잡한 아날로그 회로들이 밴드갭 기준전압 발생부(631) 및 레귤레이터부(632)로 대체되어 전압 안정부(630)의 회로의 면적을 줄일 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 디스플레이 구동장치의 에너지 하베스팅 과정에 대해 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 구동장치의 에너지 하베스팅 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
S611 단계 내지 S613 단계는 RF 에너지 변환부(610)에 의해 수행되고, S621 단계 내지 S622 단계는 에너지 저장부(620)에 의해 수행되고, S631 내지 S632 단계는 전압 안정부(630)에 의해 수행된다.
우선, 에너지 하베스팅 장치(600)는 안테나의 주파수 대역에 대응하는 RF 에너지를 수집하여 안테나 출력 전압을 임피던스 매칭회로부(612)로 출력한다(S611).
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF 에너지의 수신 효율을 향상시키기 위해 안테나부(611)와 RF-DC 정류회로부(613) 사이의 안테나 출력 전압에 대해 임피던스를 매칭시킨다(S612).
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 교류 전압인 안테나 출력 전압을 정류하여 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 에너지 저장부(620)로 출력한다(S613).
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF 에너지 변환부(610)에서 변환된 전기 에너지를 에너지 저장부(620)에 저장한다(S621). 구체적으로, 에너지 하베스팅 장치(600)는 RF 에너지 변환부(610)에서 RF 에너지로부터 변환된 에너지 하베스팅 전류(Ceh)를 에너지 저장부(620)로 저장한다.
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 에너지 저장부(620)에 저장된 전력량에 의해 생성된 전압이 가용전압 이상인 경우, 에너지 저장부(620)에 저장된 전기 에너지를 전압 안정부(630)로 출력한다(S622). 구체적으로, 에너지 저장부(620)에 저장된 전력량에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압(Va1)이 가용전압 이상인 경우, 스위칭부(622)는 저장된 전력을 출력하도록 저장부(621)를 제어한다.
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 온도의 변화에도 일정한 레벨을 유지하는 기준전압(Vref)을 생성한다(S631).
이후, 에너지 하베스팅 장치(600)는 기준전압(Vref)을 이용하여 제1 보조 전압(Va1)에 대응하는 제2 보조 전압(Va2)을 소스 드라이버 IC(SD-IC)로 출력한다(S632).
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 명세서에 설명되어 있는 방법들은 적어도 부분적으로, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.　 이 구성요소는 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체 또는 기계 판독 가능한 매체를 통해 일련의 컴퓨터 지시어들로서 제공될 수 있다. 상기 지시어들은 소프트웨어 또는 펌웨어로서 제공될 수 있으며, 전체적 또는 부분적으로, ASICs, FPGAs, DSPs, 또는 그 밖의 다른 유사 소자와 같은 하드웨어 구성에 구현될 수도 있다. 상기 지시어들은 하나 이상의 프로세서 또는 다른 하드웨어 구성에 의해 실행되도록 구성될 수 있는데, 상기 프로세서 또는 다른 하드웨어 구성은 상기 일련의 컴퓨터 지시어들을 실행할 때 본 명세서에 개시된 방법들 및 절차들의 모두 또는 일부를 수행하거나 수행할 수 있도록 한다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 디스플레이 장치 100: 디스플레이 패널
500: 디스플레이 구동장치 200: 타이밍 컨트롤러 300: 데이터 구동부 400: 게이트 구동부
600: 에너지 하베스팅 장치

Claims (14)

  1. 영상을 표시하는 디스플레이 장치를 구동하는 디스플레이 구동장치에 있어서,
    영상 데이터를 소스 신호로 변환하는 소스 드라이버 IC; 및
    RF 에너지를 전기 에너지로 변환하여 상기 소스 드라이버 IC에 변환된 공급하는 에너지 하베스팅 장치;를 포함하고,
    상기 에너지 하베스팅 장치는,
    RF 에너지를 변환하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF 에너지 변환부; 및
    상기 에너지 하베스팅 전류를 입력 받아 전력을 저장하고 저장된 전력에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압을 출력하는 에너지 저장부;를 포함하고,
    상기 RF 에너지 변환부 및 상기 에너지 저장부는 상기 소스 드라이버 IC 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동장치는,
    기준전압을 생성하고, 상기 기준전압을 이용하여 상기 제1 보조 전압에 대응하는 제2 보조 전압을 상기 소스 드라이버 IC로 출력하는 전압 안정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동장치는,
    상기 제1 보조 전압에 대응하는 제2 보조 전압을 상기 소스 드라이버 IC로 출력하는 전압 안정부;를 더 포함하고,
    상기 전압 안정부는,
    온도의 변화에 일정한 레벨을 유지하는 기준전압을 생성하는 밴드갭 기준전압 발생부; 및
    상기 기준전압을 이용하여 상기 제1 보조 전압에 대응하는 제2 보조 전압을 소스 드라이버 IC로 출력하는 레귤레이터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동장치는,
    상기 제1 보조 전압에 대응하는 제2 보조 전압을 상기 소스 드라이버 IC로 출력하는 전압 안정부;를 더 포함하고,
    상기 전압 안정부는 상기 소스 드라이버 IC 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동장치는,
    상기 제1 보조 전압에 대응하는 제2 보조 전압을 상기 소스 드라이버 IC로 출력하는 전압 안정부;를 더 포함하고,
    상기 전압 안정부는 상기 소스 드라이버 IC에 내장된 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    RF 에너지를 수집하여 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부; 및
    상기 안테나 출력 전압을 정류하여 상기 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF-DC 정류회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    RF 에너지를 수집하여 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부; 및
    NMOS 트랜지스터인 제1 다이오드, PMOS 트랜지스터인 제2 다이오드 및 커패시터를 이용하여 상기 안테나 출력 전압을 정류하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF-DC 정류회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    RF 에너지를 수집하여 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부; 및
    상기 안테나 출력 전압을 정류하여 상기 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF-DC 정류회로부;를 포함하고,
    상기 RF-DC 정류회로부는 NMOS 트랜지스터인 제1 다이오드, PMOS 트랜지스터인 제2 다이오드 및 두 개의 커패시터로 이루어진 적어도 하나의 단위 정류 회로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 단위 정류 회로는 선형으로 연결되어 상기 안테나 출력 전압을 정류하고 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단위 정류 회로는,
    상기 안테나 출력 전압인 제1 안테나 출력 전압 및 상기 안테나 출력 전압의 반전 전압인 제2 안테나 출력 전압을 입력 받아 정류하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    RF 에너지를 수집하여 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부; 및
    상기 안테나 출력 전압을 정류하여 상기 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 RF-DC 정류회로부;를 포함하고,
    상기 RF-DC 정류회로부는,
    상기 안테나 출력 전압인 제1 안테나 출력 전압을 수신하는 제1 입력단;
    상기 안테나 출력 전압의 반전 전압인 제2 안테나 출력 전압을 수신하는 제2 입력단;
    상기 제1 안테나 출력 전압 및 상기 제2 안테나 출력 전압을 입력받고 NMOS 트랜지스터인 제1 다이오드, PMOS 트랜지스터인 제2 다이오드, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 이용하여 정류하여 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 적어도 하나의 단위 정류 회로; 및
    상기 적어도 하나의 단위 정류 회로와 연결되어 에너지 하베스팅 전류를 출력하는 출력단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단위 정류 회로에서 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드는 교번하여 선형으로 연결되고,
    상기 제1 입력단은 상기 제1 커패시터를 통해 상기 제1 다이오드의 출력단 및 상기 제2 다이오드의 입력단과 연결되고,
    상기 제2 입력단은 상기 제1 다이오드의 입력단 및 제어단과 연결되고, 상기 제2 커패시터를 통해 상기 제2 다이오드의 출력단 및 제어단과 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는 상기 RF 에너지 변환부와 직접 연결되어 상기 에너지 하베스팅 전류를 입력 받고, 상기 에너지 하베스팅 전류에 의해 생성된 전압인 제1 보조 전압이 가용전압 이상인 경우, 상기 제1 보조 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    서로 다른 주파수 대역의 RF 에너지를 수집하여 교류 전압인 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부;를 포함하고,
    상기 에너지 저장부 및 안테나부는 필름 형태인 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 RF 에너지 변환부는,
    서로 다른 주파수 대역의 RF 에너지를 수집하여 교류 전압인 안테나 출력 전압을 출력하는 안테나를 포함하는 안테나부;를 포함하고,
    상기 에너지 저장부 및 상기 안테나부는 상기 소스 드라이버 IC보다 작은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동장치.
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