KR100237685B1 - 전력 제어 회로를 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
스위칭 소자를 이용하여 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압이 발생되는 시기를 액정 표시 장치 내에서 제어할 수 있고, 하나의 외부 입력 전원만으로 액정 표시 장치가 구동될 수 있다. 따라서 액정 표시 장치 외부에서의 추가적인 조정이 없이 액정 표시 장치 내에서 전원 공급 순서가 일정하게 조정된다.
Description
이 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 공급을 제어하는 기능이 내장된 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor-liquid crystal display : TFT-LCD)에 관한 것이다.
평판 표시 장치의 일종인 액정 표시 장치는 전압에 따라 빛의 투과도가 변하는 액정의 특성을 이용한 것으로써, 낮은 전압으로 구동이 가능하고 전력의 소모가 작아서 널리 이용되고 있다.
액정 표시 장치의 액정 패널(panel)을 구동하는 구동 회로를 동작시키기 위해서는 다양한 레벨(level)의 전압이 전원 전압으로 공급되어야 한다. 예를 들면, 게이트 구동기(gate driver), 데이터 구동기(data driver), 타이밍 컨버터(timing converter) 등에 사용되는 3.3 V 또는 5.0 V 전압, 액정 패널의 각 화소에 형성된 TFT를 턴 온(turn on)시키는 게이트 온(gate on) 전압을 발생하기 위한 15∼40V 전압, TFT를 턴 오프(turn off)시키는 게이트 오프(gate off) 전압을 발생하기 위한 -0∼-15 V 전압, 계조(gray) 표시를 위한 계조 전압을 발생하기 위한 5 V 또는 10.5 V 전압 등이 요구된다.
이러한 전압들은 일반적으로 액정 표시 장치의 외부에서 12V와 5V 전원 전압을 액정 표시 장치의 직류-직류 전압 변환기(DC-DC converter)에서 인가받아 다양한 레벨의 전압으로 변환함으로써 만들어진다. 이렇게 만들어진 다양한 레벨의 전압들이 액정 표시 장치의 각 회로부에 인가되는 순서는 시스템의 신뢰성 및 시스템 보호 면에서 매우 중요하다.
만일 타이밍 컨버터나 게이트 구동기보다 게이트 온 또는 게이트 오프 전압이 먼저 발생되어 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압이 액정 패널 상의 TFT에 인가되면, 타이밍 컨버터나 게이트 구동기가 동작하지 않으므로 게이트 온 전압 또는 게이트 오프 전압은 액정 패널 상의 모든 TFT를 동시에 턴 온시킬 수 있다. 이와 같이 모든 TFT가 동시에 턴 온되면, 과대 전류가 액정 패널에 흐르게 되어 액정 표시 장치가 오동작 하거나 게이트 구동기에 고장이 발생할 수 있다.
이와 같이, 외부 인가 전원 및 액정 표시 장치 내의 전압 변환 회로에서 발생되는 전원 전압의 인가 순서는 액정 표시 장치의 신뢰성에 큰 영향을 미친다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 액정 표시 장치를 구동하기 위한 전원 전압 인가 순서를 액정 표시 장치의 외부 장치에서 조정하고 있으며, 모니터 제품의 경우는 액정 표시 장치의 전원 전압 인가 순서를 규격서에 명시하여 모니터 제조에서 반드시 반영하도록 하고 있다.
이와 같은 전원 전압의 인가 순서는 액정 표시 장치의 사용에 제한 사항으로 작용하여 액정 표시 장치를 이용한 모니터 등의 제조에 어려움을 주고 있으며, 이러한 전원 전압의 인가 순서대로 액정 표시 장치의 각 구성 회로에 전원이 인가되지 않을 경우 제품의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 액정 표시 장치 내에서 전원 전압의 인가 순서를 조정하여 액정 표시 장치를 이용한 제품의 신뢰성을 높이고 구동 회로를 보호하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 블록도(block diagram)이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전력 공급 순서를 도시한 그래프이다.
이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 액정 표시 장치에 사용되는 다수의 전원 전압의 공급 순서를 액정 표시 장치 내에서 제어할 수 있다. 이 때 다수의 전원 전압은 외부로부터 하나의 입력 전원 전압만 인가받아 액정 표시 장치의 전원 회로에서 만든다.
이러한 액정 표시 장치의 전원 회로는 디지털 회로에 사용되는 전원 전압을 만드는 제1 직류-직류 전압 변환기, 게이트 온 및 오프 전압을 만드는 게이트 전압 발생기, 계조 표시를 위한 계조 전압을 만드는 계조 전압 발생기, 계조 전압 발생기에 사용되는 전원 전압을 만드는 제2 직류-직류 전압 변환기, 게이트 전압 발생기에 외부 입력 전원 전압이 인가되는 것을 제어하는 스위칭(switching) 소자를 포함한다.
제1 직류-직류 전압 변환기는 외부 장치로부터 하나의 입력 전원 전압을 인가받아 디지털 회로를 구동하는 전원 전압을 만들어 액정 표시 장치의 타이밍 컨버터나 게이트 구동기 및 데이터 구동기를 동작시킨다.
제2 직류-직류 전압 변환기는 제1 직류-직류 전압 변환기에서 출력된 전원 전압을 변환하여 계조 전압 발생기의 전원 전압을 공급하고, 스위칭 소자를 턴 온(turn on) 시켜 외부로부터의 입력 전압이 게이트 전압 발생기에 인가되도록 한다. 따라서 액정 표시 장치에 사용되는 전원 전압은 외부 입력 전원 전압, 디지털 회로 구동 전원 전압, 계조 발생기 및 게이트 전압 발생기의 전원 전압, 게이트 오프 전압, 게이트 온 전압의 순서로 인가되어 액정 표시 장치의 각 회로부에 공급된다. 따라서 액정 표시 장치 외부에서의 추가적인 조정이 없이 액정 표시 장치 내에서 전원 공급 순서가 일정하게 조정된다.
전원 전압이 이와 같은 순서로 발생되어 공급되면, 게이트 온 또는 오프 전압이 타이밍 컨버터가 동작하기 전에 발생하여 액정 패널에 인가됨으로써 액정 표시 장치의 고장을 유발하거나, 액정 표시 장치를 이용한 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하였다. 여기서 신호의 흐름은 가는 선으로 표시하였고, 전원 전압의 흐름은 굵은 선으로 표시하였다. 도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널(10)의 주사선을 구동하는 게이트 구동기(20), 신호선을 구동하는 데이터 구동기(30), 게이트 구동기(20)나 데이터 구동기(30) 등의 타이밍을 처리하는 타이밍 컨버터(40), 액정 표시 장치의 구동에 필요한 전원 전압을 발생하는 전원 회로부(50)로 되어 있다.
전원 회로부(50)는 제1 직류-직류 전압 변환기(51), 제2 직류-직류 전압 변환기(52), 계조 전압 발생기(53), ,스위칭 소자(54) 및 게이트 전압 발생기(55)로 되어 있다. 제1 직류-직류 전압 변환기(51)는 외부로부터 입력 전원 전압(Vin)을 인가받아 게이트 구동기(20) 및 데이터 구동기(30)와 같은 디지털 회로를 동작시키는 제1 전원 전압(V1) 및 타이밍 컨버터(40)의 디지털 회로를 동작시키는 제2 전원 전압(V2)을 만든다. 이 경우에 입력 전원 전압은 12 V가 사용되고, 제1 전원 전압(V1)은 3.3 V, 제2 전원 전압은 5 V의 전압이 사용되어 게이트 및 데이터 구동기(20, 30)와 타이밍 컨버터(40)를 각각 구동한다. 제1 전원 전압(V1)과 제2 전원 전압(V2)은 디지털 회로의 특성에 따라 동일 전압일 수도 있다.
제2 직류-직류 전압 변환기(52)는 제1 직류-직류 전압 변환기(51)로부터 제2 전원 전압(V2)을 인가받아 제3 전원 전압(V3)을 만들어 계조 전압 발생기(53)와 스위칭 소자(54)에 인가한다. 제3 전원 전압은 10.5 V 전압이 사용된다.
계조 전압 발생기(53)는 제2 직류-직류 전압 변환기(52)로부터 제3 전원 전압(V3)을 인가받아 계조 표시에 필요한 다수의 전압 레벨을 갖는 계조 전압(Vgray)을 발생하여 데이터 구동기(30)에 인가한다. 데이터 구동기(30)는 계조 전압(Vgray)을 액정 패널(10) 상의 각각의 화소에 인가한다.
스위칭 소자(54)는 입력 전원 전압(Vin)이 게이트 전압 발생기(55)에 인가되는 것을 제2 직류-직류 전압 변환기(52))에서 출력되는 제3 전원 전압으로 제어한다. 즉, 제3 전원 전압(V3)이 스위칭 소자(54)에 인가되는 동안만 입력 전원 전압(Vin)을 게이트 전압 발생기(55)에 인가한다.
게이트 전압 발생기(55)는 입력 전원 전압(Vin)을 인가받아 이를 승압하여 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)을 만들어 게이트 구동기(20)에 인가한다. 이 때 게이트 온 전압(Von)은 30 V, 게이트 오프 전압(Voff)은 -15 V의 전압을 사용한다. 이러한 게이트 전압 발생기(55)는 충전 펌프 회로를 사용하고, 효율을 높이기 위해서 충전 펌프 회로의 입력은 사용되는 전압 중 가장 높은 전압인 입력 전원 전압(Vin)을 사용한다.
이러한 액정 표시 장치의 전원 전압들이 각 구성 회로에 인가되는 순서를 도 2에 도시하였다. 도 2에서와 같이, 전원 전압들이 인가되는 순서는 입력 전원 전압(Vin)이 가장 먼저 인가되고, 제1 전원 전압(V1)과 제2 전원 전압(V2)이 동시에 혹은 차례로 만들어진다. 다음으로 제3 전원 전압(V3)이 만들어지고, 이 전압에 의해 게이트 오프 전압(Voff)과 게이트 온 전압(Von)이 동시에 혹은 차례로 만들어진다. 도 2에서 게이트 오프 전압(Voff)은 도시하지 않았다.
이와 같이, 게이트 구동기(20)에 인가되는 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)은 제3 전원 전압(V3)이 인가되어야만 발생되고, 제2 직류-직류 전압 변환기(52)는 제2 전원 전압(V2)이 인가되어야만 제3 전원 전압(V3)을 발생시킨다. 따라서 제2 전원 전압(V2)이 타이밍 컨버터(40)에 인가되어 타이밍 컨버터(40)가 동작한 후에만 게이트 오프 전압(Voff) 및 게이트 온 전압(Von)이 발생되어 액정 패널(10)에 인가될 수 있다. 그러므로 게이트 온 전압(Von)이 타이밍 컨버터가 동작을 시작하는 시점보다 먼저 발생되어 액정 패널에 인가됨으로써, 액정 패널에 과전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다. 또한 액정 표시 장치가 외부로부터 하나의 입력 전원 전압만 인가받아 동작이 가능하므로 액정 표시 장치를 이용한 제품의 설계가 더욱 단순해 질 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 액정 표시 장치 내에서 사용되는 전원 전압이 정해진 순서에 따라 인가되도록 하여 액정 표시 장치의 신뢰도를 높이고, 과전류에 의한 파손이나 오동작을 방지할 수 있다. 또한 액정 표시 장치가 외부로부터 하나의 입력 전원만 공급받아 동작하므로 액정 표시 장치를 이용한 제품의 설계가 단순해 질 수 있다.
비록 이 발명은 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 청구의 범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.
Claims (11)
- 외부로부터 하나의 입력 전원 전압을 받아 액정 표시 장치의 디지털 회로를 구동하는 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 만드는 제1 직류-직류 전압 변환기,상기 제1 직류-직류 전압 변환기로부터 상기 제2 전원 전압을 받아 제3 전원 전압을 만드는 제2 직류-직류 전압 변환기,상기 제2 직류-직류 전압 변환기로부터 상기 제3 전원 전압을 인가받아 계조 전압을 만드는 계조 전압 발생기,외부로부터 상기 입력 전원 전압을 인가받아 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 만드는 게이트 전압 발생기 및상기 제2 직류-직류 전압 변환기로부터 상기 제3 전원 전압을 인가받아 상기 게이트 전압 발생기에 상기 입력 전원 전압이 인가되는 것을 제어하는 스위칭 소자를 포함하는액정 표시 장치용 전원 회로.
- 제1항에서,상기 제1 및 제2 직류-직류 전압 변환기와 상기 게이트 전압 발생기에서 발생되는 전원 전압과 상기 입력 전원 전압이 발생되는 순서는상기 입력 전원 전압, 상기 제1 및 제2 전원 전압, 상기 제3 전원 전압, 상기 게이트 오프 전압 그리고 게이트 온 전압인액정 표시 장치용 전원 회로.
- 제1항에서,상기 제1 전원 전압과 상기 제2 전원 전압은 동일한 전압 레벨을 가지는액정 표시 장치용 전원 회로.
- 제1항에서,상기 입력 전원 전압의 레벨은 8V∼13V이고,상기 제1 전원 전압의 레벨은 2.5V∼4.0V이고,상기 제2 전원 전압의 레벨은 4.0V∼6.0V이고,상기 제3 전원 전압의 레벨은 9V∼11V이고,상기 게이트 온 전압의 레벨은 20V∼35V이고,상기 게이트 오프 전압의 레벨은 -5V∼-10V인액정 표시 장치용 전원 회로.
- 제1항에서,상기 게이트 전압 발생기는 충전 펌프 회로를 사용하는액정 표시 장치용 전원 회로.
- 제1항에서,상기 스위칭 소자는 트랜지스터인액정 표시 장치용 전원 회로.
- 화상을 표시하는 액정 패널,상기 액정 패널의 주사선을 구동하는 게이트 구동기,상기 액정 패널의 신호선을 구동하는 데이터 구동기,상기 게이트 구동기 및 데이터 구동기의 타이밍을 처리하는 타이밍 컨버터 및외부로부터 하나의 입력 전원 전압을 인가받아 상기 액정 패널을 구동하는 각 회로에 필요한 전원 전압을 발생하는 전원 회로를 포함하는액정 표시 장치.
- 제7항에서,상기 전원 회로는상기 타이밍 컨버터의 구동에 필요한 전원 전압을 인가한 후에 상기 액정 패널 상에 형성된 다수의 트랜지스터를 구동하는 게이트 오프 전압 그리고 게이트 온 전압을 발생하는액정 표시 장치.
- 제7항에서,상기 전원 회로는상기 게이트 구동기 및 데이터 구동기를 구동하는 제1 전원 전압과 상기 타이밍 컨버터를 구동하는 제2 전원 전압을 만드는 제1 직류-직류 전압 변환기,상기 제2 직류-직류 전압 변환기로부터 상기 제2 전원 전압을 인가받아 제3 전원 전압을 만드는 제2 직류-직류 전압 변환기,상기 제2 직류-직류 전압 변환기로부터 제3 전원 전압을 인가받아 상기 액정 패널에 계조 표시를 하는 계조 전압을 만드는 계조 전압 발생기,외부로부터 상기 입력 전원 전압을 인가받아 상기 게이트 구동기에 인가될 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 만드는 게이트 전압 발생기상기 제3 전원 전압이 입력받아 상기 게이트 전압 발생기에 상기 입력 전원 전압이 인가되는 것을 제어하는 스위칭 소자를 포함하는액정 표시 장치.
- 제7항에서,상기 전원 회로에서 발생되는 다수의 전원 전압은상기 입력 전원 전압, 상기 제1 및 제2 전원 전압, 상기 제3 전원 전압, 상기 게이트 오프 전압 그리고 게이트 온 전압의 순서로 발생되는액정 표시 장치.
- 제7항에서,상기 게이트 전압 발생기는상기 타이밍 컨버터에서 발생되는 클럭 신호에 동기하는 충전 펌프 회로를 사용하는액정 표시 장치.
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