KR102470339B1 - 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

표시장치와 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 제1전원전압(VDDEL) 라인과 제2전원전압(VSSEL)라인 사이에 위치하여 구동전류를 공급받아 발광하는 다수의 서브 픽셀; 외부로부터 입력되는 외부 입력전압을 기초로 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)을 생성하는 전원공급부를 포함한다. 상기 전원공급부는, 상기 외부 입력전압이 미리 설정된 최대전압 및 최소전압 사이에 해당되면 전원을 생성하고, 상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어한다.

Description

표시장치와 이의 구동방법{Display Device and Driving Method thereof}
본 명세서는 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
휴대폰, PDA, 노트북, 카메라 등 휴대형 디바이스들이 증가하고, 이러한 전자기기들이 다기능화, 고집적화됨으로써 각각의 성능이 보다 더 정밀한 동작을 요하게 되었다. 또한, 이러한 기기들이 사용 중이거나 대기 중에도 더 많은 전력을 소모하게 되면서, 에너지절약과 배터리 수명에 있어서 모바일용 전자기기들의 전력관리가 중요한 문제로 부상하고 있다.
모바일용 전자기기는 무선 송신기, 수신기, 마이크와 같은 RF 및 오디오 어플리케이션, 표시장치 등의 다양한 시스템 구성을 포함한다. 시스템 구성 중 표시장치는 정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체로서 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED) 및 플라즈마액정패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다.
표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀들에 게이트신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
표시장치는 구동에 필요한 전원을 제어하는 PMIC(Power Management IC)를 포함한다. PMIC는 배터리로부터 전원을 입력받아 표시장치의 구동에 필요한 전압의 전원을 생성하여 출력한다. 이러한 PMIC는 입력전압의 갑작스런 변동에 따른 오작동을 최소화하기 위해 저전압 록 아웃(Under Voltage Lock Out, UVLO)방식을 채용하고 있다. 이에 따라 PMIC는 시스템 입력전압이 기 설정된 최소 및 최대 전압의 범위를 벗어나면 전압 출력을 차단하는 셧다운(shutdown) 기능을 수행한다.
그런데, 배터리의 잔량이 낮아짐에 따라 PMIC로 입력되는 배터리 전원(VBAT)은 노이즈에 취약해질 수 있다. 예컨대, 배터리의 실제 전압은 셧다운이 발생할 정도로 낮지 않은 상태이나, 오디오, 카메라 등에서 발생한 시스템 노이즈로 인해 PMIC의 입력 전압이 순간적으로 강하될 수 있으며, 이로 인해 배터리 잔량이 충분함에도 비정상적으로 셧다운(shutdown)이 발생될 수 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 명세서는 배터리 잔량이 충분함에도 PMIC(Power Management IC)로 입력되는 입력 전압이 순간적으로 강하되어 비정상적인 셧다운(shutdown)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 표시장치와 이의 구동방법을 제공한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는, 제1전원전압(VDDEL) 라인과 제2전원전압(VSSEL)라인 사이에 위치하여 구동전류를 공급받아 발광하는 다수의 서브 픽셀; 외부로부터 입력되는 외부 입력전압을 기초로 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)을 생성하는 전원공급부를 포함한다. 상기 전원공급부는, 상기 외부 입력전압이 미리 설정된 최대전압 및 최소전압 사이에 해당되면 전원을 생성하고, 상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 전원공급부가 표시장치의 공급전원을 제어하는 방법으로서, 외부 입력전압이 미리 설정된 최대전압 및 최소전압 사이에 해당되는지 확인하는 단계; 상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어하는 단계;를 포함한다.
본 명세서는 오디오, 카메라 등에서 발생하는 시스템 노이즈로 인해 입력전압이 순간적으로 강하되어 비정상적으로 시스템이 셧다운 되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서는 기존의 UVLO 기준전압보다 높은 Pre-UVLO 전압을 설정하고, 입력되는 배터리 전원(VABT)이 Pre-UVLO 전압에 도달한 것으로 판단되는 경우 표시패널로 공급하는 전원의 전력을 감소시킨다. 즉, 기준전압(Vpre-UVLO)보다는 배터리 전원전압(VBAT)이 낮은 경우에는 정상 레벨보다 높은 레벨의 제2전원전압(VSSEL)이 출력함으로써 표시패널로 공급하는 전원의 전력을 감소시킨다. 전원공급부에서 출력 전력을 감소시키는 경우 배터리 전원(VBAT)에 걸리는 전원 부하가 감소되어 시스템부(170)의 노이즈 등의 영향으로 배터리 전원(VBAT)이 불안정해 지는 현상을 감소시킬 수 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 회로도.
도 3은 표시장치 내에서의 전원 흐름을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 비교예에 따른 전원공급부의 UVLO(Under Voltage Lock Out) 회로도.
도 5는 비교예에 따른 전원공급부의 셧다운 발생 문제점을 보여주는 파형도.
도 6은 도 5의 셧다운 지점의 파형을 확대한 파형도.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 전원공급부의 회로도.
도 8은 도 7의 회로의 입출력 신호 파형도.
도 9 및 도 10은 본 명세서의 실시예에 따른 전원공급부의 전원 제어 방법을 설명하기 위한 그래프.
도 11은 본 명세서의 실시예에 따른 전원공급부의 입출력 전원의 파형도.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들 은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명세서의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '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.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 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 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 명세서와 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED) 및 플라즈마액정패널(Plasma Display Panel: PDP) 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 유기전계발광표시장치를 일례로 설명한다.
도 1은 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 및 전원공급부(180)가 포함된다.
표시패널(150)은 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)를 포함하는 구동부로부터 출력된 스캔신호와 데이터신호(DATA)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)은 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다.
표시패널(150)은 기판의 재료에 따라 평판 형, 곡면 형 또는 연성을 갖는 형태 등으로 구현된다. 표시패널(150)은 두 개의 기판 사이에 위치하는 서브 픽셀들(SP)이 구동전류에 대응하여 자체적으로 빛을 발광한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 스캔라인(GL1)과 데이터라인(DL1)에 연결(또는 교차부에 형성된)된 스위칭 트랜지스터(SW)와 스위칭 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 픽셀회로(PC)에는 구동 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기 발광다이오드가 포함된다.
서브 픽셀은 스토리지 커패시터에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동 트랜지스터가 턴온되면 제1전원라인(VDDEL)과 제2전원라인(VSSEL) 사이에 위치하는 유기 발광다이오드에 구동전류가 공급된다. 유기 발광다이오드는 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다.
영상 공급부(110)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상 공급부(110)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍 제어부(120)에 공급한다.
타이밍 제어부(120)는 영상 공급부(110)로부터 데이터신호 등을 공급받고, 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 데이터신호(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급한다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트전압의 레벨을 시프트시키면서 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)에는 레벨 시프터와 시프트 레지스터가 포함된다. 스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 스캔신호를 공급한다.
스캔 구동부(130)는 표시패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식이나 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성될 수 있다. 스캔 구동부(130)에서 게이트인패널 방식으로 형성되는 부분은 시프트 레지스터이다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하며 감마 기준전압에 대응하여 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력한다.
데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 데이터 구동부(140)는 집적회로(IC) 형태로 형성될 수 있다.
전원공급부(180)는 외부로부터 공급된 입력전원을 기반으로 전원을 생성 및 출력한다. 외부로부터 공급된 입력전원은 배터리 전원(VBAT)을 포함할 수 있다. 전원공급부(180)는 입력된 배터리 전원(VBAT)을 가변하여 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)을 생성 및 출력한다. 전원공급부(180)는 입력되는 제1직류전압을 입력과 다른 제2직류전압으로 변환하는 DCDC 컨버터로 구성될 수 있다.
전원공급부(180)로부터 출력된 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)은 표시패널(150)에 공급된다. 제1전원전압(VDDEL)은 고전위전압에 해당하고 제2전원전압(VSSEL)은 저전위전압에 해당한다. 전원공급부(180)는 이밖에 표시장치에 포함된 제어부나 구동부에 공급할 전원을 생성할 수도 있다.
위와 같은 표시장치는 전원공급부(180)로부터 출력된 전원(VDDEL, VSSEL)과 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)로부터 출력된 스캔신호 및 데이터신호(DATA)를 기반으로 표시패널(150)이 빛을 발광 또는 투과시키게 됨에 따라 특정 영상을 표시하게 된다.
전원공급부(180)로부터 출력된 전원(VDDEL, VSSEL)은 효율이 좋아야 함은 물론 출력의 안정성 및 신뢰성 등을 유지할 수 있어야 한다. 이 때문에, 입력전압이 설정된 최소 및 최대 전압의 범위를 벗어나게 되면 전압 출력을 중지시키는 저전압 록 아웃(Under Voltage Lock Out, UVLO)방식을 채용하고 있다.
이하, 종래에 제안된 방식인 비교예를 고찰함과 더불어 본 명세서의 일 실시예를 설명한다.
도 3은 표시장치 내에서의 전원 흐름을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 배터리(160)에 충전된 전원(Power)은 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부(170)에 공급된다. 표시장치의 전원공급부(180)는 배터리(160)로부터 입력된 입력전원(VBAT)을 가변하여 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)을 생성한다. 전원공급부(180)에서 생성된 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)은 데이터 구동부(140)를 통해 표시패널(150)로 공급된다.
표시패널(150)의 서브 픽셀은 스토리지 커패시터(Cstg)에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동 트랜지스터(D-TFT)가 턴온되면 제1전원전압(VDDEL)의 공급라인과 제2전원전압(VSSEL)의 공급라인 사이에 위치하는 유기 발광다이오드(OLED)에 구동전류가 공급된다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다.
한편, 배터리(160)의 전원은 표시패널(150) 이외에, 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부(170)에도 공급된다. 이러한 시스템부(170)에서의 전원 사용으로 인해 전원공급부(180)로 입력되는 입력전원(VBAT)의 파형(a)에 변동(ripple)이 발생할 수 있다.
전원공급부(180)로 입력되는 입력전원(VBAT)(a)의 변동으로 인해, 전원공급부(180)에서 출력되는 제1전원전압(VDDEL)(b)과 제2전원전압(VSSEL)(d)에도 변동이 발생한다.
표시패널(150)로 입력되는 제1전원전압(VDDEL)(b)이 변동됨에 따라(1), 구동 트랜지스터(D-TFT)의 게이트 구동전압, 데이터 등에도 변동이 발생하고(2), 게이트 전원의 변동(4), 데이터 전원의 변동(3) 등을 유발하게 된다. 결과적으로 유기발광다이오드(OLED)의 구동전류(IOLED, (IOLED = β (VVDDEL Vdata)2)에 변동이 발생하여 표시패널(150) 상에 노이즈가 발생한다(5).
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 입력전압이 설정된 최소 및 최대 전압의 범위를 벗어나게 되면 전압 출력을 중지시키는 저전압 록 아웃(Under Voltage Lock Out, UVLO)방식을 채용하고 있다.
도 4는 비교예에 따른 전원공급부의 UVLO(Under Voltage Lock Out) 회로도이다.
도 4의 UVLO회로는 전원공급부로 입력되는 입력전원(VBAT)이 기 설정된 UVLO 전압 미만으로 강하된 경우 셧다운(Shutdown) 신호를 출력하여 전원공급부의 동작을 중지시킨다.
UVLO 회로는, 입력전원(VBAT)의 전압을 저항 R1과 R2로 분주한 전압(V1)과 기준전압(VREF)를 비교하는 비교기(Comparator)를 포함한다. 여기서, 저항 R2값을 조절하여 셧다운 동작이 수행되는 UVLO 전압을 설정할 수 있다.
비교기(Comparator)는 V1>VREF인 경우 로우(Low)를 출력하고, V1<VREF 일 때는 하이(High)를 출력한다. 비교기(Comparator)의 출력은 셧다운 신호를 출력하는 셧다운(SHDN) 블럭으로 입력된다. 셧다운(SHDN) 블럭은 하이(High)가 입력될 때 동작되고, 로우(Low)가 입력되는 경우에는 동작하지 않는다.
즉, 입력전원(VBAT)을 R1과 R2로 분주한 전압(V1)이 기준전압(VREF)보다 작은 경우 비교기(Comparator)는 하이(High)를 출력한다. 비교기(Comparator)의 하이(High) 신호를 입력받은 셧다운(SHDN) 블럭은 전원공급부의 동작을 중지시킨다.
비교기(Comparator)는 기준전압(VREF)과 입력전원(VBAT)의 전압을 저항 R1과 R2로 분주한 전압(V1)을 비교한다. 도 4의 UVLO 회로는 V1=VBAT*R2/(R1+R2)를 만족하므로, R2를 조절하여 셧다운 동작이 수행되는 UVLO 전압을 조절할 수 있다. 예를 들어, VBAT=2.4V 이하일 경우 셧다운 동작이 수행되도록 하려면, R1=10㏀, R2=10㏀, VREF=1.2V로 설정할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 UVLO회로는 전원공급부로 입력되는 입력전원(VBAT)이 기 설정된 UVLO 전압 미만으로 강하된 경우 셧다운(Shutdown) 신호를 출력하여 전원공급부의 동작을 중지시킨다. 그런데, 이러한 UVLO 회로는 비정상적인 셧다운이 발생하는 문제점을 가지고 있다.
도 5는 비교예에 따른 전원공급부의 셧다운 발생 문제점을 보여주는 파형도이고, 도 6은 도 5의 셧다운 지점의 파형을 확대한 파형도이다.
도 5를 참조하면, 배터리를 사용하는 시스템에서 배터리 전압은 3.9V에서부터 2.9V까지 서서히 방전된다. 방전 시 오디오, 카메라, 무선 블록 등의 시스템부(170)에서 발생하는 노이즈로 인해 배터리 전원(VBAT)은 순간적으로 급강하되는 변동이 발생할 수 있다. 변동 되는 구간(S)를 확대한 도 6의 그래프를 참조하면, 시스템부(170)의 노이즈 등의 영향으로 인해 배터리 전원(VBAT)은 0.7V 정도의 전압 드롭(drop)이 발생할 수 있다.
배터리 전원(VBAT)이 충분할 경우 0.7V 정도의 전압 드롭(drop)이 발생하더라도 UVLO 기준전압인 2.4V보다는 높은 전압을 유지할 수 있다. 그러나, 배터리 전원(VBAT)이 약 7%까지 방전된 경우 배터리 전원(VBAT)은 대략 3.1V 정도로 유지된다.
배터리 전원(VBAT)이 대략 3.1V 상태에서 시스템부의 노이즈 등의 영향으로 인해 0.7V 정도의 전압 드롭이 발생하는 경우 배터리 전원(VBAT)은 UVLO 기준전압인 2.4V까지 강하되어 셧다운이 발생될 수 있다. 즉, 충전량은 7%정도 남아 있음에도 시스템부(170)의 노이즈 등의 영향으로 인해 비정상적인 셧다운이 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 명세서의 전원공급부는 기존의 UVLO 기준전압보다 높은 Pre-UVLO 전압을 설정하고, 입력되는 배터리 전원(VABT)이 Pre-UVLO 전압에 도달한 것으로 판단되는 경우 전원공급부는 표시패널(150)로 공급하는 전원의 전력을 감소시킨다. 전원공급부에서 출력 전력을 감소시키는 경우 배터리 전원(VBAT)에 걸리는 전원 부하가 감소되어 시스템부(170)의 노이즈 등의 영향으로 배터리 전원(VBAT)이 불안정해 지는 현상을 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 전원공급부의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 전원공급부는, 기준전압(Vpre-UVLO)과 외부에서 입력되는 배터리 전원(VBAT)을 비교하여 비교 결과를 출력하는 외부전압 감지부(181), 외부전압 감지부(181)의 비교 결과에 따라 전원 설정 신호를 출력하는 제어신호 생성부(185) 및 전원설정신호를 입력받아 정상전력 전원 또는 저전력 전원을 출력하는 전원전압 생성부(184)를 포함한다.
외부전압 감지부(181)는 기준전압(Vpre-UVLO)과 외부에서 입력되는 배터리 전원(VBAT)을 비교하여 비교 결과를 출력한다. 배터리 전원(VBAT)은 전원공급부로 입력되는 외부 전원이다. 기준전압(Vpre-UVLO)은 배터리 전원(VBAT)의 불안정으로 인해 셧다운이 발생하는 것을 방지하기 위해 설정되는 전압으로서, 시스템 셧다운 전압인 UVLO 전압보다 높게 설정될 수 있다. 외부전압 감지부(181)는 비교기(Comparator)를 포함하여 기준전압(Vpre-UVLO)과 배터리 전원(VBAT)을 비교하고, 비교결과신호(COMP_OUT)을 출력할 수 있다. 비교결과신호(COMP_OUT)는 로우(Low) 혹은 하이(High)의 형태로 출력될 수 있다. 예컨대, 외부전압 감지부(181)는 기준전압(Vpre-UVLO)보다 배터리 전원전압(VBAT)이 높은 경우 로우(Low)신호, 낮은 경우 하이(High)신호를 출력할 수 있다.
제어신호 생성부(185)는 비교결과신호(COMP_OUT)와 전원설정(EN_PUVLO, PUVLO_SET)에 따라 전원전압 생성부(184)에 출력 전원 설정신호(SET)를 출력한다. 제어신호 생성부(185)의 전원설정 입력 중, EN_PUVLO 는 Pre_UVLO 기능의 활성화(Enable)를 선택하는 신호이다. PUVLO_SET는 Pre_UVLO 기능의 동작 모드를 선택하는 신호로서, 노멀 모드(Normal mode)와 다이나믹 모드(Dynamic mode)를 선택할 수 있다. 제어신호 생성부(185)의 전원설정 입력, 즉, Pre_UVLO 기능을 활성화할 지 여부와, 노멀 모드/다이나믹 모드 설정은, 사용자의 선택에 따라 설정되거나 시스템 설계 시 설정될 수 있으며, 특정 조건을 만족하는 경우 설정되도록 설계될 수 있다.
제어신호 생성부(185)는 EN_PUVLO신호를 입력받아 Pre_UVLO 기능이 활성화(Enable) 상태로 설정될 수 있다. Pre_UVLO 기능이 활성화 상태인 제어신호 생성부(185)는 외부전압 감지부(181)의 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 전원전압 생성부(184)에 전원설정신호(SET)를 출력한다. 제어신호 생성부(185)는 기준전압(Vpre-UVLO)보다는 배터리 전원전압(VBAT)이 높은 경우에는 정상 레벨의 제2전원전압(VSSEL)이 출력되도록 전원설정신호(SET)를 출력한다. 제어신호 생성부(185)는 기준전압(Vpre-UVLO)보다는 배터리 전원전압(VBAT)이 낮은 경우에는 정상 레벨보다 높은 레벨의 제2전원전압(VSSEL)이 출력되도록 전원설정신호(SET)를 출력한다.
또한, 제어신호 생성부(185)는 전원설정신호(SET) 출력 시 노멀 모드(Normal mode)와 다이나믹 모드(Dynamic mode)도 선택할 수 있다. 다이나믹 모드(Dynamic mode)는 외부전압 감지부(181)의 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 제2전원전압(VSSEL)이 실시간으로 변동되는 모드이고, 노멀 모드(Normal mode)는 제2전원전압(VSSEL)이 변동되면 기설정된 시간 동안은 전압을 유지하는 모드이다.
전원전압 생성부(184)는 전원설정신호(SET)에 따라 정상전력 전원 또는 저전력 전원을 출력한다. 전원전압 생성부(184)는 전원설정신호(SET)에 따라 제2전원전압(VSSEL)을 정상 레벨로 출력하는 정상전력 전원을 생성하거나, 제2전원전압(VSSEL)을 정상 레벨 이상으로 출력하는 저전력 전원을 생성한다.
이러한, 전원전압 생성부(184)는 전원설정신호(SET)에 따라 전압 값이 저장된 레지스터(REG(1), REG(2))로부터 선택된 전압설정값을 출력하는 멀티플렉서(MUX)와, 멀티플렉서(MUX)의 출력에 따라 전원을 생성하는 PWM제어부(186) 및 컨버터(188)를 포함한다.
전압 값이 저장된 레지스터(REG(1), REG(2))들에는 정상 레벨의 제2전원전압(VSSEL)에 해당하는 설정값(REG(1)), Pre_UVLO 동작 시 생성되는 정상 레벨보다 높은 전압의 제2전원전압(VSSEL)에 해당하는 설정값(REG(2))이 저장된다.
전원전압 생성부(184)의 전원설정신호(SET)는 멀티플렉서(MUX)의 출력 선택(Selection)으로 입력된다. 멀티플렉서(MUX)는 전원설정신호(SET)에 따라 선택된 레지스터의 설정값을 출력한다.
PWM제어부(186) 및 컨버터(188)는 레지스터(REG(1), REG(2))에 저장된 설정값에 따라 배터리 전원(VBAT)으로부터 제2전원전압(VSSEL)을 생성한다.
이러한 구성에 의해, 전원전압 생성부(184)는 전원설정신호(SET)에 따라 제2전원전압(VSSEL)을 정상 레벨로 출력하는 정상전력 전원을 생성하거나, 제2전원전압(VSSEL)을 정상 레벨 이상으로 출력하는 저전력 전원을 생성할 수 있다.
도 8은 도 7의 전원공급부 회로의 입출력 신호 파형도로서, Pre_UVLO 기능이 노멀 모드(Normal mode)로 수행되는 경우와 다이나믹 모드(Dynamic mode)수행되는 경우의 신호 파형을 예시한 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제어신호 생성부(185)에 EN_PUVLO이 하이(High)로 입력되면 Pre_UVLO 기능의 활성화(Enable)된다.
PUVLO_SET는 노멀 모드(Normal mode)와 다이나믹 모드(Dynamic mode)를 선택할 수 있다. PUVLO_SET가 로우(Low)로 입력되면 다이나믹 모드(Dynamic mode)가 실행되고 하이(High)로 입력되면 노멀 모드(Normal mode)가 실행된다.
외부전압 감지부(181)는 기준전압(Vpre-UVLO)과 배터리 전원(VBAT)을 비교하고, 비교결과신호(COMP_OUT)을 출력할 수 있다. 외부전압 감지부(181)는 기준전압(Vpre-UVLO)보다 배터리 전원전압(VBAT)이 높은 경우 로우(Low)신호, 낮은 경우 하이(High)신호를 출력할 수 있다.
기준전압(Vpre-UVLO)보다 배터리 전원전압(VBAT)이 낮은 상태로 하이(High)가 출력되면, Pre_UVLO 회로가 동작하여 VSSEL 전압을 올림으로써 배터리 전원(VBAT)을 보상하게 된다.
여기서, 다이나믹 모드(Dynamic mode)가 실행중일 경우 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 제2전원전압(VSSEL)이 실시간으로 변동된다. 노멀 모드(Normal mode)가 실행중일 경우 비교결과신호(COMP_OUT)에 따라 제2전원전압(VSSEL)이 변동되면 기설정된 시간(Tset) 동안은 변동된 전압을 유지한다.
다이나믹 모드(Dynamic mode)에서 비교결과신호(COMP_OUT)의 변동이 빠르다면 제2전원전압(VSSEL) 전압변동도 빠르게 변한다. 이러한 빠른 변동으로 인해 플리커(Flicker)가 발생될 수 있다. 반면, 노멀 모드(Normal mode)에서는 제2전원전압(VSSEL)이 기설정된 시간(Tset) 동안은 유지되므로 상대적으로 안정적인 구동이 가능하다.
도 9 및 도 10은 본 명세서의 실시예에 따른 전원 제어 방법과 표시패널의 휘도의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
표시패널의 서브 픽셀은 유기발광다이오드(OLED)와 구동트랜지스터(D-TFT)를 포함한다. 스토리지 커패시터(Cstg)에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동트랜지스터(D-TFT)가 턴온되면 제1전원전압(VDDEL)의 공급라인과 제2전원전압(VSSEL)의 공급라인 사이에 위치하는 유기발광다이오드(OLED)에 구동전류가 공급된다. 이에, 유기발광다이오드(OLED)는 구동전류에 대응하여 빛을 발광한다.
본 명세서는 Pre-UVLO 동작 시 제2전원전압(VSSEL)을 올림으로써 제2전원전압(VSSEL)과 제1전원전압(VDDEL) 간 전압 차를 감소시켜 전력 소모를 감소시킴으로써, 결과적으로 배터리 전원(VBAT)이 안정적으로 유지되도록 한다.
도 9를 참조하면, 제2전원전압(VSSEL)의 변화량(A) 만큼 OLED의 구동 전압도 변동된다. 그러나, 세츄레이션(Saturation)영역에서 동작하게 되면 휘도 변화는 미미하다. 따라서, 전력 소모 감소를 위해 제2전원전압(VSSEL)을 조정하더라도 화질은 유지될 수 있다.
도 10은 휘도와 제2전원전압(VSSEL)을 동시에 제어하는 경우를 예시한 것이다. Band B와 Band A는 유기발광다이오드(OLED) 표시패널의 휘도를 의미한다.
Band A 휘도를 갖는 영상에서 제2전원전압(VSSEL)의 변화량(A) 만큼 OLED의 구동 전압이 변동하는 경우 휘도가 다소 감소될 수 있다.
이에, 이전과 동일한 휘도를 유지할 수 있도록 Band A 보다 더 밝은 Band B 휘도로 휘도를 조절할 수 있다. Band B와 Band A는 계조의 그레이 스케일(Gray scale)은 변화가 없으며 전체적인 휘도만 조절된다.
따라서, 휘도와 제2전원전압(VSSEL)을 동시에 제어함으로써, 화질은 이전과 동일하게 유지하면서 제2전원전압(VSSEL)의 변화량(A) 만큼 전력 소모 감소효과를 얻을 수 있다.
도 11은 본 명세서의 실시예에 따른 전원공급부의 입출력 전원의 파형도이다.
VSSEL=-4.5V, VSSEL_PUVLO=-2.0V, Pre_UVLO=2.8V, 효율=90%, IOLED=0.3A라 가정하였을 때, (A), (B), 구간의 전력 소모는 다음과 같이 산출될 수 있다.
(A)구간의 전력 소모: PBAT = (0.3A x 4.5V/0.9)-(0.3A x (-4.5)/0.9) = 1.5W + 1.5W = 3.0W
(B)구간의 전력 소모: PBAT = (0.3A x 4.5V/0.9)-(0.3A x (-2.0)/0.9) = 1.5W + 0.66W = 2.16W
상기와 같이 전력 소모(PBAT)가 작아지기 때문에 배터리 전원(VBAT)에 걸리는 전원 부하가 감소된다. 이에, 배터리 전원(VBAT)이 안정되므로 비정상적인 셧다운이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 명세서는 기존의 UVLO 기준전압보다 높은 Pre-UVLO 전압을 설정하고, 입력되는 배터리 전원(VABT)이 Pre-UVLO 전압에 도달한 것으로 판단되는 경우 표시패널로 공급하는 전원의 전력을 감소시킨다. 즉, 기준전압(Vpre-UVLO)보다는 배터리 전원전압(VBAT)이 낮은 경우에는 정상 레벨보다 높은 레벨의 제2전원전압(VSSEL)이 출력함으로써 표시패널(150)로 공급하는 전원의 전력을 감소시킨다. 전원공급부에서 출력 전력을 감소시키는 경우 배터리 전원(VBAT)에 걸리는 전원 부하가 감소되어 시스템부(170)의 노이즈 등의 영향으로 배터리 전원(VBAT)이 불안정해 지는 현상을 감소시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 영상공급부 120: 타이밍제어부
130: 스캔 구동부 140: 데이터 구동부
150: 표시패널 160: 배터리
170: 시스템부 180: 전원공급부

Claims (13)

  1. 제1전원전압(VDDEL) 라인과 제2전원전압(VSSEL)라인 사이에 위치하여 구동전류를 공급받아 발광하는 다수의 서브 픽셀,
    외부로부터 입력되는 외부 입력전압을 기초로 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)을 생성하는 전원공급부를 포함하고,
    상기 전원공급부는,
    상기 외부 입력전압이 미리 설정된 최대전압 및 최소전압 사이에 해당되면 전원을 생성하고, 상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어하고,
    상기 전원공급부는,
    상기 기준전압과 상기 외부 입력전압을 비교하여 비교결과신호를 출력하는 외부전압 감지부;
    상기 비교결과신호에 따라 상기 제2전원전압(VSSEL)을 생성하기 위한 전원설정신호를 출력하는 제어신호 생성부; 및
    상기 전원설정신호를 입력받아 상기 제2전원전압(VSSEL)을 정상전력 전원 또는 저전력 전원으로 생성하여 출력하고,
    상기 제어신호 생성부는,
    다이나믹모드에서는 상기 외부 입력전압의 변화에 따라 상기 제2전원전압(VSSEL)이 실시간으로 변동되도록 제어하고,
    노멀모드에서는 상기 제2전원전압(VSSEL)이 변동된 후 기설정된 시간만큼 상기 제2전원전압이 유지되도록 제어하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 입력전압은 배터리 전원(VBAT)을 포함하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부는,
    상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 고전위전원인 상기 제1전원전압(VDDEL)은 고정하고 저전위전원인 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압값을 증가시켜 전압 차이가 감소되도록 제어하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부는,
    상기 외부 입력전압이 상기 최소전압보다 작은 경우 전원생성을 중단하는 셧다운 기능을 수행하는 표시장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부전압 감지부는,
    상기 기준전압과 상기 외부 입력전압의 비교 결과에 따라 로우(Low) 또는 하이(High) 신호를 출력하는 비교기(Comparator)를 포함하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 기준전압보다 상기 외부 입력전압이 큰 경우 상기 제2전원전압(VSSEL)을 정상전력 전원으로 생성하는 전원설정신호를 출력하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호 생성부는,
    상기 기준전압보다 상기 외부 입력전압이 작은 경우 상기 제2전원전압(VSSEL)이 상기 정상전력 전원보다 높은 전압을 갖도록 상기 전원설정신호를 출력하는 표시장치.
  9. 삭제
  10. 전원공급부가 표시장치의 공급전원을 제어하는 방법으로서,
    외부 입력전압이 미리 설정된 최대전압 및 최소전압 사이에 해당되는지 확인하는 단계;
    상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당되는지 확인하는 단계;
    상기 외부 입력전압이 상기 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당되는 경우 제1전원전압(VDDEL)과 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어하는 단계는,
    다이나믹모드에서는 상기 외부 입력전압의 변화에 따라 상기 제2전원전압(VSSEL)이 실시간으로 변동되도록 제어하고,
    노멀모드에서는 상기 제2전원전압(VSSEL)이 변동된 후 기설정된 시간만큼 상기 제2전원전압이 유지되도록 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 입력전압이 기설정된 기준전압과 상기 최소전압 사이에 해당하면 상기 제1전원전압(VDDEL)과 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압 차이가 감소되도록 제어하는 단계는,
    고전위전원인 상기 제1전원전압(VDDEL)은 고정하고 저전위전원인 상기 제2전원전압(VSSEL)의 전압값을 증가시켜 전압 차이가 감소되도록 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 외부 입력전압이 상기 최소전압보다 작은 경우 전원생성을 중단하는 셧다운 기능을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 삭제
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