KR102610428B1 - Dc-dc 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Dc-dc 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치는, 표시 패널을 포함한다. 표시 패널은, 복수의 화소들 및 전원선을 포함하고, 일반 모드 또는 절전 모드에서 영상을 표시한다. 데이터 구동부는 표시 패널에 데이터 신호를 제공한다. DC-DC 컨버터는 데이터 구동부에 소스 구동 전압을 공급하고, 일반 모드에서 표시 패널의 전원선에 제1 전원전압을 공급한다. 여기서, 데이터 구동부는 절전 모드에서 표시 패널의 상기 전원선에 제1 보조전원전압을 공급한다. DC-DC 컨버터는 일반 모드로 최초 진입시 제1 기간동안 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하며, 절전 모드에서 일반 모드로 전환시 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력한다.

Description

DC-DC 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법{DC-DC CONVERTER, DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME, AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 DC-DC 컨버터, DC-DC 컨버터를 포함하는 표시 장치, 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 변환함으로써 화소들의 구동에 필요한 전원전압을 생성하는 DC-DC 컨버터를 포함한다. 예를 들어, 상기 DC-DC 컨버터는 생성된 전원전압을 전원선을 통하여 화소들로 공급한다.
최근 표시 장치는 소비 전력을 감소시키기 위해, 영상의 부하에 따라 DC-DC 컨버터의 다양한 동작 모드들을 제공한다.
DC-DC 컨버터의 동작 모드들 간의 전환 과정에서 전원전압의 강하가 발생하고, 전원전압의 강하에 기인하여 화면 깜빡임(blinking)과 같은 표시 품질의 저하가 발생할 수 있다.
해결하고자 하는 기술적 과제는, DC-DC 컨버터의 동작 모드의 전환 과정에서 표시 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 DC-DC 컨버터, DC-DC 컨버터를 포함하는 표시 장치, 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 표시 장치는, 복수의 화소들 및 전원선을 포함하고, 일반 모드 또는 절전 모드에서 영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부; 및 상기 데이터 구동부에 소스 구동 전압을 공급하고, 상기 일반 모드에서 상기 표시 패널의 상기 전원선에 제1 전원전압을 공급하는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 절전 모드에서 상기 표시 패널의 상기 전원선에 제1 보조전원전압을 공급하며, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 일반 모드로 최초 진입시 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하며, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널은 상기 일반 모드에서 일반 영상을 표시하고, 상기 절전 모드에서 상기 일반 영상의 로드보다 작은 로드를 가지는 절전 영상을 표시 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압을 수신하는 수신단자와 상기 제1 전원전압을 출력하는 출력단자 사이에 연결된 인덕터 및 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들 중 하나를 턴온시켜 입력 전압을 프리차징(prechargin)하고, 상기 입력 전압을 프리차징한 이후에 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제1 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제2 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부를 더 포함하고, 상기 데이터 구동부는 상기 소스 구동 전압에 기초하여 제1 고전압 및 제1 저전압을 생성하여 상기 게이트 구동부에 공급하며, 상기 제1 고전압 및 상기 제1 저전압 중 하나는 트랜지스터를 턴온시키는 턴온 전압 레벨을 가지고, 상기 제1 고전압 및 상기 제1 저전압 중 다른 하나는 트랜지스터를 턴오프시키는 턴오프 전압 레벨을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 DC-DC 컨버터는, 상기 제1 전원전압을 생성하는 제1 컨버터; 상기 제1 전원전압의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 가지는 제2 전원전압을 생성하는 제2 컨버터; 및 상기 소스 구동 전압을 생성하는 제3 컨버터를 포함하고, 상기 제2 전원전압은 상기 일반 모드에서 상기 표시 패널에 공급될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 컨버터는, 입력 전압이 인가되는 입력단과 제1 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터; 상기 제1 노드와 그라운드 사이에 연결되고 제1 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제1 트랜지스터; 상기 제1 전원전압이 출력되는 출력단과 상기 제1 노드 사이에 연결되고 제2 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제2 트랜지스터; 및 상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 컨버터는 상기 출력단과 접지 사이에서 연결된 방전 회로를 더 포함하고, 상기 방전 회로는 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드에서의 임피던스 보다 큰 임피던스를 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 방전 회로는 상기 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 일반 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 절전 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴오프될 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 스위칭 제어부는 상기 방전 제어 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터들에 대한 구동 방식을 결정 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 방전 제어 신호는 상기 데이터 구동부로부터 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 컨버터는 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 제1 컨버터는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 순차적으로 턴온시키고, 상기 출력 전압의 전압 레벨이 상기 입력 전압의 전압 레벨과 같아지는 시점에서 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시킴으로써 상기 제1 인덕터 전류를 생성하는 제1 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시킴으로써 상기 제1 인덕터 전류를 생성하는 제2 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 일반 모드 및 상기 절전 모드 간의 모드 전환에 대응하는 모드 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 전원전압은 상기 모드 제어 신호의 천이 시점에서 변화하며, 상기 제1 보조 전원전압은 상기 모드 신호의 천이 시점에서 변화 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 일반 모드 및 상기 절전 모드 간의 모드 전환에 대응하는 모드 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 전원전압은 상기 모드 신호의 천이 시점에서 변화하고, 상기 제1 보조 전원전압은 상기 제1 전원전압이 기준 출력 전압에 도달한 시점 이후에 변화 할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 DC-DC 컨버터는, 입력 전압이 인가되는 입력단과 제1 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터; 상기 제1 노드와 그라운드 사이에 연결되고 제1 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제1 트랜지스터; 상기 제1 전원전압이 출력되는 출력단과 상기 제1 노드 사이에 연결되고 제2 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제2 트랜지스터; 및 상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하고, 상기 제1 전원전압은 일반 모드 및 절전 모드 중 일반 모드에서 표시 패널에 인가되며, 상기 스위칭 제어부는 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 제1 컨버터는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 순차적으로 턴온시키고, 상기 출력 전압의 전압 레벨이 상기 입력 전압의 전압 레벨과 같이지는 시점에서 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시키며, 상기 스위칭 제어부는 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시킨다.
일 실시예에 의하면, 상기 일반 모드로 최초 진입시 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨이 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화하며, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨이 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화 할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제3 트랜지스터는 상기 일반 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴온되고 상기 절전 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴오프될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 스위칭 제어부는 상기 방전 제어 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터들에 대한 구동 방식을 결정 할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 표시 패널을 일반 모드에서 구동시키는 단계; 일반 모드로 진입하기 직전 구간에서의 구동 모드가 절전 모드인지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식 중 하나의 구동 방식을 선택하여 제1 전원전압을 생성하는 단계; 및 상기 제1 전원전압을 상기 표시 패널에 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전원전압을 생성하는 단계는, 상기 이전 모드가 절전 모드가 아닌 경우, 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하는 단계; 및 상기 이전 모드가 절전 모드인 경우, 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력하는 단계를 포함 할 수 있다.
본 발명에 따른 DC-DC 컨버터, DC-DC 컨버터를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법은, 일반 모드로 최초 진입 시 제1 전원전압을 점진적으로 증가시킴으로써 돌입 전류에 기인한 손상을 방지하고, 절전 모드에서 일반 모드로 전환 시에는 제1 전원전압을 빠르게 변화시킴으로써 전압 강하에 기인한 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 DC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 DC-DC 컨버터에 포함된 제1 컨버터의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 제1 컨버터의 구동 방식들에 따라 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도들이다.
도 5는 도 1의 표시 장치의 동작의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 제6 시점에서 제1 전원전압의 일 예를 나타내는 파형도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 타이밍 제어부(400) 및 DC-DC 컨버터(500)를 포함한다.
표시 패널(100)은 영상을 표시한다. 표시 패널(100)은 게이트선들(SL1 내지 SLn, 단, n은 2 이상의 정수), 데이터선들(DL1 내지 DLm, 단, m은 2 이상의 정수). 전원선(PL) 및 화소(PX)를 포함할 수 있다.
화소(PX)는 게이트선들(SL1 내지 SLn) 및 데이터선들(DL1 내지 DLm)에 의하여 구획된 영역에 위치할 수 있다.
화소(PX)는 발광 소자, 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 저장 커패시터를 포함할 수 있다. 발광 소자는 제1 전원전압(VDD)과 제2 전원전압(VSS) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)은 화소(PX)의 구동에 필요한 고전위 전압과 저전위 전압일 수 있다. 제1 전원전압(VDD)은 제2 전원전압(VSS)의 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 가지며, 전원선(PL)을 통해 제공될 수 있다. 발광 소자는 유기 발광 소자 또는 무기 발광 소자 일 수 있다. 스위칭 트랜지스터는 게이트선들(SL1 내지 SLn) 중 하나를 통해 제공되는 게이트 신호에 응답하여 데이터선들(DL1 내지 DLm) 중 하나를 통해 제공되는 데이터 신호를 저장 커패시터에 전달할 수 있다. 저장 커패시터는 데이터 신호를 저장할 수 있다. 구동 트랜지스터는 제1 전원전압(VDD)과 발광 소자 사이에 연결되며, 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 제1 전원전압(VDD)으로부터 발광 소자에 전달할 수 있다.
한편, 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널 또는 무기 발광 표시 패널인 것으로 설명하였으나, 표시 패널(100)이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 액정 표시 패널로 구현되고, 광원으로부터 공급되는 빛의 방출량을 제어할 수도 있다.
실시예들에서, 표시 패널(100)은 일반 모드 또는 절전 모드에서 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(100)은 일반 모드에서 일반 영상(예를 들어, 동영상)을 표시하고, 절전 모드에서 절전 영상(예를 들어, 시계 등과 같이 부하가 적은 영상)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 절전 모드는 표시 패널(100)의 최대 휘도를 기 설정된 휘도 이하로 제한함으로써 전력 소모를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 절전 모드는 간단한 표시 정보를 항상 표시하는 AOD(Always On Display) 모드, 어두운 환경에서 초저휘도로 화면을 표시하는 소정의 표시 모드 등일 수 있다. 절전 모드에서 DC-DC 컨버터(500)에 포함되는 일부 구성 요소들의 동작이 전체적으로 또는 부분적으로 셧다운될 수 있다. 이에 따라, 절전 모드에서 사용되지 않는 각종 기능 블록들에 대한 전력 공급이 차단됨으로써 불필요한 전력 소모가 줄어들 수 있다. 일반 모드 및 절전 모드는 외부로부터 제공되는 모드 전환 신호에 의해 결정되거나, 외부로부터 제공되는 영상에 기초하여 타이밍 제어부(400)에 의해 결정될 수도 있다.
게이트 구동부(200)는, 타이밍 제어부(400)로부터 게이트 제어신호(GCS)를 공급받고, 게이트 제어신호에 기초하여 게이트 신호를 생성하고, 게이트 신호를 게이트선들(SL1 내지 SLn)에 순차적으로 제공할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 제어부(400)로부터 데이터 제어신호(DCS) 및 영상 데이터(D-RGB)를 공급받고, 영상 데이터(D-RGB)에 대응하는 데이터 신호를 생성하고, 데이터 신호를 데이터선들(DL1 내지 DLm)에 제공할 수 있다.
또한, 데이터 구동부(300)는 DC-DC 컨버터(500)로부터 제3 전원전압(VLIN)을 제공받고, 제3 전원전압(VLIN)에 기초하여 고전압(VGH)(또는, 제1 전압) 및 저전압(VGL)(또는, 제2 전압)을 생성하며, 고전압(VGH) 및 저전압(VGL)을 게이트 구동부(200)에 제공할 수 있다. 여기서, 제3 전원전압(VLIN)은 데이터 구동부(300)의 구동에 필요한 소스 구동 전압일 수 있다. 고전압(VGH) 및 저전압(VGL) 중 하나는 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200)에 구비된 트랜지스터를 턴-온시키는 턴-온 전압 레벨을 가지고, 고전압(VGH) 및 저전압(VGL) 중 다른 하나는 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200)에 구비된 트랜지스터를 턴-오프시키는 턴-오프 전압 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(300)는 부스팅 회로 및 레귤레이팅 회로를 포함하고, 부스팅 회로 및 레귤레이팅 회로를 통해 고전압(VGH) 및 저전압(VGL)을 생성할 수 있다.
실시예들에서, 데이터 구동부(300)는 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 보조 전원전압(U_VDD)은 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨과 동일하거나 유사한 전압 레벨을 가지고, 제2 보조 전원전압(U_VSS)은 제2 전원전압(VSS)의 전압 레벨과 동일하거나 유사한 전압 레벨을 가질 수 있다.
예를 들어, 데이터 구동부(300)는 부스팅 회로 및 레귤레이팅 회로를 통해 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 생성할 수 있다.
또한, 데이터 구동부(300)는 절전 모드에서 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 생성하고, 절전 모드에서 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 표시 패널(100)에 제공할 수 있다. 제1 보조 전원전압(U_VDD)은 전원선(PL)을 통해 화소(PX)에 제공될 수 있다.
데이터 구동부(300)는 일반 모드에서 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)의 생성을 중지하고, 또한, 표시 패널(100)과의 연결 또는 표시 패널(100)로부터의 전류 이동 경로를 차단할 수 있다. 후술하여 설명하겠지만, 데이터 구동부(300)는 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 출력하는 출력단의 임피던스를 증가시킬 수 있다.
데이터 구동부(300)는 전원 제어신호(SWIRE)를 생성하여, DC-DC 컨버터(500)에 제공할 수 있다. 이 경우, DC-DC 컨버터(500)는 전원 제어신호(SWIRE)에 기초하여 후술할 구동 방식을 결정할 수 있다.
타이밍 제어부(400)는 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)를 제어할 수 있다. 타이밍 제어부(400)는 외부로부터 제어신호(예를 들어, 클럭신호를 포함하는 제어신호)를 수신하고, 제어신호에 기초하여 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(400)는 외부(예를 들어, 그래픽 프로세서)로부터 제공된 입력 데이터(또는, 원시 영상 데이터)를 재정렬하여 영상 데이터(D-RGB)를 생성하고, 영상 데이터(D-RGB)를 데이터 구동부(300)에 제공할 수 있다.
DC-DC 컨버터(500)는 외부 전원(미도시)으로부터 제공되는 입력 전압에 기초하여 제1 전원전압(VDD), 제2 전원전압(VSS) 및 제3 전원전압(VLIN)을 생성할 수 있다. DC-DC 컨버터(500)는 제3 전원전압(VLIN)을 데이터 구동부(300)에 제공할 수 있다. DC-DC 컨버터(500)는 일반 모드에서 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)을 표시 패널(100)에 제공할 수 있다. 제1 전원전압(VDD)은 전원선(PL)을 통해 화소(PX)에 제공될 수 있다. 데이터 구동부(300)와 유사하게, DC-DC 컨버터(500)는 절전 모드에서 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)의 생성을 중지하고, 또한, 표시 패널(100)과의 연결을 차단할 수 있다.
실시예들에서, DC-DC 컨버터(500)는 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식으로 동작하거나 초기 동작 할 수 있다. DC-DC 컨버터(500)는 제1 구동 방식을 이용하여 제1 기간 동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨(예를 들어, 표시 패널(100)에서 요구하는 전원전압의 전압 레벨)로 점진적으로 변화시켜 출력할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(500)는 제2 구동 방식을 이용하여 제1 기간보다 작은 제2 기간 동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 방식은 소프트 스타트 방식을 이용하는 구동 방식으로, 이 경우, 돌입 전류(inrush current) 및 이에 기인한 표시 패널(100)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 방식은 소프트 스타트 방식을 배제한 구동 방식으로, 제1 전원전압(VDD)이 보다 빠르게 출력될 수 있다.
일 실시예에서, DC-DC 컨버터(500)는 표시 패널(100)이 일반 모드로 초기 구동되는 경우 제1 기간동안 제1 전원전압(VDD)을 점진적으로 변화시키는 제1 구동 방식을 이용하고, 표시 패널(100)이 절전 모드에서 일반 모드로 전환되는 경우 제2 기간동안 제1 전원전압(VDD)을 빠르게 변화시키는 제2 구동 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(100)를 턴-온시킨 경우, DC-DC 컨버터(500)는 제1 구동 방식으로 제1 전원전압(VDD)을 출력하여 표시 패널(100)의 손상을 방지할 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 패널(100)이 절전 영상을 표시하는 절전 모드에서 일반 영상을 표시하는 일반 모드로 표시 모드를 전환하는 경우, DC-DC 컨버터(500)는 제2 구동 방식으로 제1 전원전압(VDD)을 출력하며, 이에 따라 표시 패널(100)에 공급되는 전원전압이 제1 보조 전원전압(U_VDD)에서 제1 전원전압(VDD)으로 전환되는 과정에서 발생 가능한 전원전압의 강하 및 이에 기인한 표시 품질의 저하가 방지될 수 있다.
절전 모드에서 표시 패널(100)에는 제1 보조 전원전압(U_VDD)이 인가된 상태이고, 이는 표시 패널(100)을 제1 보조 전원전압(U_VDD)으로 프리차징(pre-charging) 한 상태와 같으므로(즉, 소프트 스타트 방식에서, 돌입 전류의 발생을 방지하기 위해, 출력 전압을 특정 시간 동안 입력 전압으로 프리차징 한 상태와 같으므로), 절전 모드로부터 일반 모드로의 전환 시 DC-DC 컨버터(500)가 제1 전원전압(VDD)을 빠르게 변화시켜 출력하더라도, 돌입 전류 및 이에 기인한 표시 패널(100)의 손상이 거의 발생하지 않을 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 표시 장치(10)는 일반 모드에서 DC-DC 컨버터(500)를 통해 제1 전원전압(VDD) 및 제2 전원전압(VSS)을 표시 패널(100)에 인가하고, 절전 모드에서 데이터 구동부(300)를 통해 제1 보조 전원전압(U_VDD) 및 제2 보조 전원전압(U_VSS)을 공급함으로써, 소비전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 표시 장치(10)는 표시 패널(100)이 일반 모드로 최초 진입시에는(예를 들어, 표시 장치(10)가 턴-온되는 경우) 제1 전원전압(VDD)을 점진적으로 가변시킴으로써, 돌입 전류에 기인한 표시패널의 손상을 방지하고, 표시 패널(100)이 절전 모드에서 일반 모드로 전환시에는 제1 전원전압(VDD)을 상대적으로 빠르게 가변시킴으로써, 전원전압의 강하에 기인한 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 DC-DC 컨버터의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, DC-DC 컨버터(500)는 제1 컨버터(510), 제2 컨버터(520), 및 제3 컨버터(530)를 포함할 수 있다. 제1 컨버터(510)는 입력 전압(VIN)의 전압을 제1 전원전압(VDD)으로 변환하고, 제2 컨버터(520)는 입력 전압(VIN)의 전압을 제2 전원전압(VSS)으로 변환하며, 제3 컨버터(530)는 입력 전압(VIN)의 전압을 제3 전원전압(VLIN)으로 변환한다. 제1 컨버터(510) 및 제3 컨버터(530)은 부스트 컨버터(boost converter)이고, 제2 컨버터(520)는 인버팅 벅 부스트 컨버터(inverting buck boost converter)일 수 있다.
제1 컨버터(510) 및 제2 컨버터(520)는 일반 모드에서 동작하며, 제3 컨버터(530)는 일반 모드 및 절전 모드에서 동작할 수 있다.
제1 컨버터(510)는 표시 패널(100)이 일반 모드로 초기 구동시 제1 기간동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하며, 표시 패널(100)이 절전 모드에서 일반 모드로 전환시 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력할 수 있다.
제1 컨버터(510)는 입력 전압(VIN)을 수신하는 수신단자와 제1 전원전압을 출력하는 출력단자 사이에 연결된 인덕터 및 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 표시 패널(100)이 일반 모드로 초기 구동시 트랜지스터들 중 하나를 턴-온시켜 입력 전압(VIN)을 프리차징하고, 일정 시간이 경과한 이후에 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴-온(turn-on)시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제1 구동 방식으로 상기 제1 전원전압(VDD)을 출력할 수 있다. 또한, 제1 컨버터(510)는 표시 패널(100)이 절전 모드에서 일반 모드로 전환시, 입력 전압(VIN)의 프리차징 없이, 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴-온시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제2 구동 방식으로 제1 전원전압(VDD)을 출력할 수 있다. 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식은 트랜지스터들을 턴-온 및 턴-오프 동작시키는 제1 스위칭 제어신호(예를 들어, 제1 PWM(pulse width modulation) 신호)에 기초하여 제1 인덕터 전류(즉, 인덕터를 통해 흐르는 전류, 또는 이의 크기)가 연속적으로 변화하는 구동 방식이며, 예를 들어, 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식은 연속 전도 모드(continuous conduction mode; CCM) 방식일 수 있다.
제1 전원전압(VDD)은 화소(PX)의 발광에 가장 큰 영향을 미치므로, 제1 전원전압(VDD)의 출력 안정성을 위해, 제1 컨버터는(510)는 표시 패널(100)의 로드에 무관하게 연속 전도 모드 방식으로만 구동될 수 있다.
제1 컨버터(510)의 보다 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
제2 컨버터(520)는 제1 및 제2 구동 방식들의 턴-온 횟수(또는, 스위칭 횟수) 보다 적은 턴-온 횟수로 제2 인덕터 전류를 생성하는 제3 구동 방식으로 제2 전원전압(VSS)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨버터(520)는 제2 스위칭 제어신호(또는, 제2 PWM 신호)에 기초하여 제2 인덕터 전류의 크기가 변화하지 않는 불연속 구간을 포함하는 제3 구동 방식으로 제2 전원전압(VSS)을 출력할 수 있다. 여기서, 불연속 구간은 제2 컨버터(520)에 포함되는 트랜지스터들이 모두 턴-오프 상태인 구간에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제3 구동 방식은 펄스 스킵 모드(pulse skip mode; PSM) 방식일 수 있다. 다른 예를 들어, 제3 구동 방식은 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation; PFM) 방식을 이용하여 주파수를 낮춰 트랜지스터들의 턴-온 횟수를 줄일 수도 있다.
제2 컨버터(520)는 표시 패널(100)의 로드의 크기(예를 들어, 발광 휘도)에 따라 연속 전도 모드 방식, 펄스 스킵 모드 방식, 펄스 주파수 변조 방식 중 하나를 선택하여 구동할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨버터(520)는 표시 패널(100)의 고휘도 발광시에는(또는, 로드가 큰 경우) 연속 전도 모드 방식을, 표시 패널(100)의 중휘도 발광시에는 펄스 스킵 모드 방식을, 표시 패널(100)의 저휘도 발광시에는 펄스 주파수 변조 방식을 선택할 수 있다.
제3 컨버터(530)는 제2 컨버터(520)와 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제3 컨버터(530)는 일반 모드에서 표시 패널(100)의 로드의 크기에 따라 연속 전도 모드 방식, 펄스 스킵 모드 방식, 펄스 주파수 변조 방식 중 하나를 선택하여 구동할 수 있다. 제3 컨버터(530)는 절전 모드에서 펄스 스킵 모드 방식 또는 펄스 주파수 변조 방식으로 제3 전원전압(VLIN)을 출력할 수 있다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, DC-DC 컨버터(500)는 제1 컨버터(510), 제2 컨버터(520) 및 제3 컨버터(530)를 포함하고, 일반 모드에서는 제1 컨버터(510), 제2 컨버터(520) 및 제3 컨버터(530)를 구동시키되 절전 모드에서는 제3 컨버터(530)만을 구동시킴으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 표시 패널(100)의 로드에 따라 제2 컨버터(520) 및 제3 컨버터(530)는 구동 방식(예를 들어, 펄스 스킵 모드 방식, 펄스 주파수 변조 방식)을 적응적으로 선택함으로써, 소비 전력이 보다 감소될 수 있다.
도 3은 도 2의 DC-DC 컨버터에 포함된 제1 컨버터의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 제1 컨버터(510)는 스위칭 제어부(511), 스위치부(512) 및 방전부(513)(또는, 방전 회로)를 포함할 수 있다.
먼저, DC-DC 컨버터(500)는 모드 선택부(540)를 더 포함할 수 있다.
모드 선택부(540)는 외부의 커맨드(CMD)(예를 들어, 전원 제어신호)에 기초하여 모드 제어신호(PS_EN)를 생성하되, 블랙 영상 구간에서 모드 제어신호(PS_EN)를 인에이블시킬 수 있다. 모드 제어신호(PS_EN)는 제1 컨버터(510), 제2 컨버터(520, 도 2 참조) 및 제3 컨버터(530, 도 3 참조)에 제공될 수 있다.
모드 제어신호(PS_EN)가 인에이블되는 구간은 절전 모드에 대응하고, 디스에이블되는 구간은 일반 모드에 대응할 수 있다.
스위치부(512)는 제1 인덕터(L1), 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 포함할 수 있다.
제1 컨버터(510)는 모드 제어신호에 기초하여 입력 전압(VIN)을 변환하여 제1 전원전압(VDD)을 출력할 수 있다.
제1 인덕터(L1)는 입력 전압(VIN)이 인가되는 입력단 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)를 통해 흐르는 제1 인턱터 전류(I_IND)에 기초하여 제1 전원전압(VDD)이 제어될 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 노드(N1)와 접지(또는, 그라운드 전압) 사이에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)는 스위칭 제어부(511)로부터 제1 제어신호(G1)를 인가받아 턴-온되고, 제1 인덕터(L1)에 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(M2)는 제1 노드(N1)와 제1 전원전압(VDD)이 출력되는 출력단 사이에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 제1 트랜지스터(M1)와 교번하여 턴-온 될 수 있다. 따라서, 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온 되어 제1 인덕터(L1)에 기전력이 발생된 이후, 제2 트랜지스터(M2)가 턴-온 됨으로써 제1 노드(N1)의 제1 노드 전압(V1)을 제1 전원전압(VDD)으로 변환할 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 스위칭 제어부(511)로부터 제2 제어신호(G2)를 인가받아 턴-온 될 수 있다.
방전부(513)는 제3 트랜지스터(M3) 및 저항(R_FD)를 포함할 수 있다. 제3 트랜지스터(M3) 및 저항(R_FD)은 제1 출력단과 접지 사이에서 상호 직렬로 연결될 수 있다.
제3 트랜지스터(M3)는 일반 모드 또는 오프 모드(즉, 표시 패널(100)이 영상을 표시하지 않는 모드)에서 방전 제어신호(FD)를 인가받아 턴-온 되고, 절전 모드에서 턴-오프 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 방전 제어신호(FD)는 전원 제어신호(SWIRE, 도 1 참조)에 포함되어 데이터 구동부(300)로부터 제공되거나, 타이밍 제어부(400)로부터 제공될 수도 있다. 예를 들어, 제3 트랜지스터(M3)는 턴-온 전압 레벨의 방전 제어신호에 응답하여 턴-온되고, 턴-오프 전압 레벨의 방전 제어신호에 응답하여 턴-오프될 수 있다. 이 경우, 제1 컨버터(510)의 출력단 임피던스는 일반 모드에서보다 절전 모드에서 클 수 있다.
제1 컨버터(510)는 일반 모드 또는 오프 모드에서 제3 트랜지스터(M3)를 턴-온시킴으로써, 표시 패널(100) 내 남은 구동전류를 빠르게 방전시키고, 표시 패널(100)을 블랙 상태로 유지하거나, 빠르게 화면 전환시킬 수 있다. 제1 컨버터(510)는 절전 모드에서 제3 트랜지스터(M3)를 턴-오프시킴으로써, 제1 컨버터(510)의 출력단의 임피던스를 증가시키고, 표시 패널(100)로부터 제1 컨버터(510)로 구동전류가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
스위칭 제어부(511)는 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)의 온-오프를 제어할 수 있다. 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)는 스위칭 제어부(511)의 제어에 의해 교번하여 온-오프될 수 있다.
실시예들에서, 스위칭 제어부(511)는 표시 패널(100)이 일반 모드로 초기 구동 시 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 순차적으로 턴-온시키고, 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT)(즉, 제1 전원전압(VDD))의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨과 같이지는 시점에서, 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)를 서로 교번하여 연속적으로 턴-온(turn-on)시킬 수 있다. 즉, 제1 컨버터(510)는 일반 모드로 초기 구동 시 제1 구동 방식으로 제1 전원전압(VDD)을 출력할 수 있다. 또한, 스위칭 제어부(511)는 표시 패널(100)이 절전 모드에서 일반 모드로 전환과 동시에 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2) 서로 연속적으로 교번하여 턴-온시킬 수 있다(즉, hard switching). 즉, 제1 컨버터(510)는 절전 모드에서 일반 모드로 전환 시 제1 구동 방식으로 제1 전원전압(VDD)을 출력할 수 있다.
제1 구동 방식 및 제2 구동 방식에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 4a 및 도 4b가 참조될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 제1 컨버터의 구동 방식들에 따라 측정된 신호들의 일 예를 나타내는 파형도들이다. 도 4a에는 제1 컨버터(510)가 제1 구동 방식을 이용하는 경우 제1 컨버터(510)에서 측정된 신호들이 도시되어 있으며, 도 4b에는 제1 컨버터(510)가 제2 구동 방식을 이용하는 경우 제1 컨버터(510)에서 측정된 신호들이 도시되어 있다.
먼저 도 3 및 도 4a를 참조하면, 제1 시점(P1)에서 모드 제어신호(PS_EN)가 디스에이블 상태에서 인에이블 상태로 트랜지션 될 수 있다.
스위칭 제어부(511)는 모드 제어신호(PS_EN)에 응답하여 임펄스 형태의 제1 스위칭 제어신호(G1, G2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 제어부(511)는 임펄스 형태의 제1 제어신호(G1) 및 제2 제어신호(G2)를 순차적으로 출력할 수 있다.
제1 제어신호(G1)에 응답하여 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온 되어 제1 인덕터(L1)에 기전력이 발생된 이후, 제2 제어신호(G2)에 응답하여 제2 트랜지스터(M2)가 턴-온 됨으로써 제1 노드(N1)의 제1 노드 전압(V1)이 출력단에 충전될 수 있다. 즉, 출력단의 출력 전압(VOUT)은 입력 전압(VIN)으로 프리차징 될 수 있다.
이후, 제2 시점(P2)에서, 스위칭 제어부(511)는 특정 구동 주파수를 가지는 제1 스위칭 제어신호(G1, G2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 제어부(511)는 특정 주기로 턴-온 전압 레벨과 턴-오프 전압 레벨을 가지는 제1 제어신호(G1) 및 제2 제어신호(G2)를 출력할 수 있다.
제2 시점(P2)은 출력 전압(VOUT)이 입력 전압(VIN)과 같아진 시점 또는 그 이후의 시점이거나, 선형적으로 전압 레벨이 증가하는 기준 전압(V_REF)과 출력 전압(VOUT)이 같아지는 시점일 수 있다.
제1 제어신호(G1) 및 제2 제어신호(G2)에 응답하여 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)가 교번하여 턴-온되고, 인덕터 전류의 크기가 커지며, 이에 대응하여 출력 전압(VOUT)의 전압 레벨이 기준 출력 전압 레벨(VOUT_REF)(즉, 표시 패널(100)에서 요구하는 전원전압의 전압 레벨)로 점진적으로 증가할 수 있다.
따라서, 돌입 전류(inrush current) 및 이에 기인한 표시 패널(100)의 손상이 방지될 수 있다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 제1 시점(P1)에서 모드 제어신호(PS_EN)가 디스에이블 상태에서 인에이블 상태로 트랜지션 될 수 있다.
스위칭 제어부(511)는 모드 제어신호(PS_EN)에 응답하여 특정 구동 주파수를 가지는 제1 스위칭 제어신호(G1, G2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 제어부(511)는 특정 주기로 턴-온 전압 레벨과 턴-오프 전압 레벨을 가지는 제1 제어신호(G1) 및 제2 제어신호(G2)를 출력할 수 있다.
제1 제어신호(G1) 및 제2 제어신호(G2)에 응답하여 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)가 교번하여 턴-온되고, 인덕터 전류의 크기가 커지며, 이에 대응하여 출력 전압(VOUT)의 전압 레벨이 기준 출력 전압 레벨(VOUT_REF)(즉, 표시 패널(100)에서 요구하는 전원전압의 전압 레벨)로 빠르게 증가할 수 있다. 출력 전압(VOUT)의 전압 레벨은 제2 시점(P2) 이전에 기준 출력 전압 레벨(VOUT_REF)에 도달할 수 있다.
다만, 입력 전압(VIN)에 대한 프리차징을 배제함에 따라 기준 전류를 초과하는 돌입 전류가 발생할 수 있다.
다만, 제1 컨버터(510)는 절전 모드에서 일반 모드로 전환되는 경우에 제2 구동 모드를 이용하며, 이 경우, 제1 시점(P1)에서는 표시 패널(100)에 제1 보조 전원전압(U_VDD)이 인가되었던 상태이고, 이는 표시 패널(100)을 제1 보조 전원전압(U_VDD)으로 프리차징(pre-charging) 한 상태와 같을 수 있다. 따라서, 돌입 전류에 기인한 표시 패널(100)의 손상이 배제될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 스위칭 제어부(511)는 방전 제어신호(FD)에 기초하여 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)의 구동 방식을 결정할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)의 초기 구동시 표시 패널(100)의 블랙 화면의 유지를 위해 방전 제어신호(FD)는 턴-온 전압 레벨을 가지며, 스위칭 제어부(511)는 턴-온 전압 레벨의 방전 제어신호(FD)에 대응하여 제1 구동 방식을 선택할 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 패널(100)이 절전 모드인 경우 표시 패널(100)로부터 제1 컨버터(510)로의 전류 누설을 방지하기 위해 방전 제어신호(FD)는 턴-오프 전압 레벨을 가지며, 스위칭 제어부(511)는 턴-오프 전압 레벨의 방전 제어신호(FD)에 대응하여 제2 구동 방식을 선택할 수 있다.
따라서, 제1 컨버터(510)는 방전 제어신호(FD)를 이용한 간단한 회로 구성만으로 구동 방식을 결정할 수 있다.
도 3 내지 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 컨버터(510)는 이전 모드가 절전 모드인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식을 선택적으로 이용함으로써, 돌입 전류에 기인한 표시 패널(100)의 손상을 방지할 뿐만 아니라 표시 패널(100)의 전원전압의 절환(change over, or transfer) 과정에서 전원전압의 강하 및 이에 기인한 표시 품질의 저하를 방지 또는 완화시킬 수 있다. 또한, 제1 컨버터(510)는 이전 모드가 절전 모드인지 여부(또는, 프리차징의 적용 여부)를 방전 제어신호(FD)에 기초하여 판단함으로써, 간단한 회로 구성만으로 구동 방식을 용이하게 결정할 수 있다.
도 5는 도 1의 표시 장치의 동작의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 표시 패널(100)은 일반 모드(NORMAL MODE)에서 일반 영상(NORMAL IMAGE)을 표시하고, 절전 모드(LOW POWER MODE)에서 시계 영상 과 같은 절전 영상(LOW POWER IMAGE)을 표시할 수 있다.
모드 제어신호(PS_EN)는 일반 모드에서 인에이블 상태이고, 절전 모드에서 디스에이블 상태일 수 있다.
제1 컨버터(510)는 일반 모드에서 동작하며, 절전 모드에서 동작하지 않을 수 있다. 한편, 데이터 구동부(300)는 절전 모드에서 제1 보조 전원전압(U_VDD)을 생성 및 출력할 수 있다.
모드 제어신호(PS_EN)는 수직 블랭크 구간(VBLNK)에서 트랜지션 할 수 있다. 수직 블랭크 구간(VBLNK)은 블랙 구간이며, 수직 동기 신호(VSYNC)와 중첩할 수 있다.
방전 제어신호(FD)(즉, 도 3을 참조하여 설명한 제1 컨버터(510)의 제3 트랜지스터(M3)를 턴-온 또는 턴-오프 시키는 제어신호) 또는 프리차징 신호(PRECHAR)(즉, 제1 컨버터(510)의 프리차징 기능의 적용 여부를 나타내는 신호)는 일반 모드에서 인에이블 상태(또는, 턴-온 전압 레벨)이고, 절전 모드에서 디스에이블 상태(또는, 턴-오프 전압 레벨)일 수 있다.
제1 시점(P1)에서, 표시 장치(10)는 턴-온 될 수 있다. 이에 따라, 모드 제어신호(PS_EN)는 인에이블 되고, 제1 컨버터(510)는 제1 전원전압(VDD)의 생성을 시작할 수 있다.
이전 모드가 절전 모드가 아니며, 방전 제어신호(FD)가 턴-오프 전압 레벨을 가짐에 따라, 제1 컨버터(510)는 도 4a를 참조하여 설명한 제1 구동 방식을 이용하여 제1 전원전압(VDD)을 생성 및 출력할 수 있다. 즉, 스위칭 제어부(511)는 임펄스 형태의 스위칭 제어신호(G1 / G2)를 생성하고, 이에 따라 입력 전압(VIN)의 프리차징을 통해 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨은 입력 전압(VIN)의 전압 레벨까지 서서히 상승할 수 있다.
이후, 제2 시점(P2)에서(즉, 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨이 입력 전압(VIN)의 전압 레벨과 같아진 이후에), 스위칭 제어부(511)는 특정 구동 주파수를 가지는 스위칭 제어신호(G1 / G2)를 생성하고, 스위칭 제어신호(G1 / G2)에 응답하여 제1 트랜지스터(M1) 및 제2 트랜지스터(M2)가 교번하여 동작하며, 제1 전원전압(VDD)이 기준 출력 전압 레벨까지 상승할 수 있다.
제1 시점(P1)으로부터 특정 시간이 경과한 제3 시점(P3)에서 제1 전원전압(VDD)은 기준 출력 전압 레벨에 도달하고, 이후, 전원전압(VDD)은 기준 출력 전압 레벨을 유지할 수 있다.
한편, 데이터 구동부(300)는 일반 모드에서 제1 보조 전원전압(U_VDD)을 생성하지 않으며, 표시 패널(100)의 입력단(또는, 도 1을 참조하여 설명한 전원선(PL))에서 측정된 전원전압(VDD_S)은 제1 전원전압(VDD)과 동일하게 나타날 수 있다.
제4 시점(P4)에서, 일반 모드에서 절전 모드로 전환될 수 있다. 이에 따라, 모드 제어신호(PS_EN)는 디스에이블 되고, 제1 컨버터(510)는 제1 전원전압(VDD)의 생성 및 출력을 중지하며, 데이터 구동부(300)는 제1 보조 전원전압(U_VDD)을 생성하여 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 컨버터(510)는 제4 시점(P4) 대신 이로부터 일정 시간 이후인 제5 시점(P5)(예를 들어, 수직 블랭크 구간(VBLNK)의 천이 시점)에서 제1 전원전압(VDD)의 생성 및 출력을 중지할 수 있다.
데이터 구동부(300)의 출력은 제1 컨버터(510)의 출력에 비해 상대적으로 작고, 절전 영상의 부하가 상대적으로 작으므로, 제1 전원전압(VDD)과 제1 보조 전원전압(U_VDD)가 일부 중첩하더라도, 데이터 구동부(300)의 동작에 의한 제1 컨버터(510)에 대한 영향은 미미할 수 있다.
다만, 제1 컨버터(510)가 이에 한정되는 것은 아니며, 제4 시점(P4)에서 제1 전원전압(VDD)의 생성 및 출력을 중지할 수도 있다.
표시 패널(100)의 입력단에서 측정된 전원전압(VDD_S)은 제1 보조 전원전압(U_VDD)과 동일하게 나타날 수 있다.
이후, 제6 시점(P6)에서, 절전 모드에서 일반 모드로 전환될 수 있다. 이에 따라, 모드 제어신호(PS_EN)는 인에이블 되고, 제1 컨버터(510)는 제1 전원전압(VDD)을 생성하여 출력하며, 데이터 구동부(300)는 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 생성을 중지할 수 있다.
이전 모드가 절전 모드이며, 방전 제어신호(FD)가 턴-온 전압 레벨을 가짐에 따라, 제1 컨버터(510)는 도 4b를 참조하여 설명한 제2 구동 방식을 이용하여 제1 전원전압(VDD)을 생성 및 출력할 수 있다. 즉, 스위칭 제어부(511)는 입력 전압(VIN)의 프리차징을 배제하고 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 빠르게 상승시킬 수 있다.
방전 제어신호(FD)는 제6 시점(P6)으로부터 일정 시간 경과한 제7 시점(P7)에서 턴-온 전압 레벨로 천이되고, 도시되지 않았으나, 데이터 구동부(300)의 출력단(즉, 제1 보조 전원전압(U_VDD)를 출력하는 출력단)은 높은 임피던스를 가지며, 데이터 구동부(300) 및 표시 패널(100) 간의 전기적 연결이 차단될 수 있다.
표시 패널(100)의 입력단에서 측정된 전원전압(VDD_S)은 제1 전원전압(VDD)과 동일하게 나타날 수 있다. 비록, 제6 시점(P6)에서 전압 강하가 나타날 수 있으나, 전압 강하의 시간은 수직 블랭크 구간(VBLNK)보다 작아, 표시 품질의 저하에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다.
제6 시점(P6)에서 전원전압(VDD_S)의 변화(예를 들어, 전압 강하)를 설명하기 위해 도 6a 내지 도 6c가 참조될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 제6 시점에서 제1 전원전압의 일 예를 나타내는 파형도들이다. 도 6a에는 도 1의 표시 장치(10)에서 측정된 제1 전원전압(VDD) 및 전원전압(VDD_S)의 일 예가 도시되어 있으며, 도 6b에는 도 6a에 대응하는 비교예가 도시되어 있다. 또한, 도 6c에는 도 1의 표시 장치(10)에서 측정된 제1 전원전압(VDD) 및 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 일 예가 도시되어 있다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 제6 시점(P6)에서 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 공급 차단에 따라 전원전압(VDD_S)은 강하될 수 있다. 다만, 제1 전원전압(VDD)은 제1 컨버터(510)의 제2 구동 방식에 따라 빠르게 상승하므로, 전원전압(VDD_S)은 제6 시점(P6)으로부터 제1 시간(P_DROP1)(예를 들어, 1/10 프레임 이하) 이내에 다시 기준 출력 전압 레벨로 상승할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제6 시점(P6)에서 제1 전원전압(VDD)이 제1 컨버터(510)의 제1 구동 방식에 따라 서서히 상승하여 프리차징되는 경우, 전원전압(VDD_S)은 제2 시간(P_DROP2)(예를 들어, 1 내지 2 프레임) 동안 입력 전압(VIN)과 같은 전압 레벨까지 강하될 수 있다. 이 경우, 표시 품질의 저하(예를 들어, 화면 깜빡임)이 사용자에게 시인될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 데이터 구동부(300)는 제6 시점(P6)에서 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 공급을 차단하는 대신, 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨이 기준 출력 전압 레벨에 도달한 이후에, 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 공급을 차단할 수 있다.
예를 들어, 데이터 구동부(300)는 제6 시점(P6)으로부터 기준 시간(P_OV)이 경과한 시점에서 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 공급을 차단할 수 있다. 이 경우, 전원전압(VDD_S)의 강하가 해소될 수 있다.
제1 전원전압(VDD) 및 제1 보조 전원전압(U_VDD)의 부분적인 중첩에 의해 데이터 구동부(300)에 영향이 미칠 수 있으나, 과전류 방지 회로 등을 통해 데이터 구동부(300)의 손상이 방지될 수 있다.
도 5 내지 도 6c를 참조하여 설명한 바와 같이, 절전 모드에서 일반 모드로 전환시 표시 장치(10)는 제1 전원전압(VDD)을 빠르게 변화시킴으로써, 전원전압(VDD_S)의 강하에 기인한 표시 품질의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 제1 전원전압(VDD)이 기준 출력 전압 레벨에 도달한 이후에 제1 보조 전원전압(U_VDD)을 차단함으로써, 전원전압(VDD_S)의 강하가 보다 효과적으로 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 3 및 도 7을 참조하면, 도 7의 방법은 도 1의 표시 장치(10)(또는, 도 3의 제1 컨버터(510)에서 수행될 수 있다.
도 7의 방법은 일반 모드로 진입할 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 일반 영상을 수신하고, 표시 패널(100)을 통해 일반 영상의 표시를 준비할 수 있다(S710).
도 7의 방법은 일반 모드로 진입하기 직전 구간에서의 구동 모드인 이전 모드가 절전 모드인지 여부를 판단할 수 있다(S720).
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 도 7의 방법은 제1 컨버터(510)에 제공되는 방전 제어신호(FD)의 상태에 기초하여 이전 모드가 절전 모드인지 여부를 판단할 수 있다.
도 7의 방법은 판단 결과에 따라 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식 중 하나의 구동 방식을 선택하여 제1 전원전압을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 구동 방식은 도 4a를 참조하여 설명한 제1 컨버터(510)의 구동 방식이며, 제2 구동 방식은 도 4b를 참조하여 설명한 제1 컨버터(510)의 구동 방식일 수 있다.
이전 모드가 절전 모드인 경우, 도 7의 방법은 제1 컨버터(510)의 프리차징의 기능을 디스에이블 시킬 수 있다(S730). 이에 따라, 도 7의 방법은, 제1 컨터버(510)를 제2 구동 방식으로 구동시켜 제2 기간 동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 빠르게 변화시킬 수 있다. 즉, 제1 컨버터(510)의 제1 트랜지스터(M1, 도 3 참조) 및 제2 트랜지스터(M2, 도 3 참조)를 교번하여 동작시키는 스위칭(또는, 하드 스위칭) 동작이 수행될 수 있다(S750).
이와 달리, 이전 모드가 절전 모드가 아닌 경우, 도 7의 방법은 제1 컨버터(510)의 프리차징의 기능을 인에이블 시킬 수 있다(S740). 이에 따라, 도 7의 방법은, 제1 컨터버(510)를 제1 구동 방식으로 구동시켜, 제2 기간 보다 긴 제1 기간 동안 제1 전원전압(VDD)의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시킬 수 있다. 입력 전압(VIN, 도 3 참조)를 이용한 프리차징 이후에, 스위칭 동작이 수행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 표시 장치
100: 표시 패널
200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부
400: 타이밍 제어부
500: DC-DC 컨버터
510, 520, 530: 제1, 제2 및 제3 컨버터들
511: 스위칭 제어부
512: 스위치부
513: 방전부
540: 모드 선택부

Claims (20)

  1. 복수의 화소들 및 전원선을 포함하고, 일반 모드 또는 절전 모드에서 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부; 및
    상기 데이터 구동부에 소스 구동 전압을 공급하고, 상기 일반 모드에서 상기 표시 패널의 상기 전원선에 제1 전원전압을 공급하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 절전 모드에서 상기 표시 패널의 상기 전원선에 제1 보조전원전압을 공급하며,
    상기 DC-DC 컨버터는 표시 패널이 제1 기간이 시작할 때 턴온되고, 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하며, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 표시 패널은 상기 일반 모드에서 일반 영상을 표시하고, 상기 절전 모드에서 상기 일반 영상의 로드보다 작은 로드를 가지는 절전 영상을 표시하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압을 수신하는 수신단자와 상기 제1 전원전압을 출력하는 출력단자 사이에 연결된 인덕터 및 복수의 트랜지스터들을 포함하고,
    상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들 중 하나를 턴온시켜 입력 전압을 프리차징(precharging)하고,
    상기 입력 전압을 프리차징한 이후에 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제1 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 DC-DC 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제2 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 패널에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부를 더 포함하고,
    상기 데이터 구동부는 상기 소스 구동 전압에 기초하여 제1 고전압 및 제1 저전압을 생성하여 상기 게이트 구동부에 공급하며,
    상기 제1 고전압 및 상기 제1 저전압 중 하나는 트랜지스터를 턴온시키는 턴온 전압 레벨을 가지고,
    상기 제1 고전압 및 상기 제1 저전압 중 다른 하나는 트랜지스터를 턴오프시키는 턴오프 전압 레벨을 가지는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는,
    상기 제1 전원전압을 생성하는 제1 컨버터;
    상기 제1 전원전압의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 가지는 제2 전원전압을 생성하는 제2 컨버터; 및
    상기 소스 구동 전압을 생성하는 제3 컨버터를 포함하고,
    상기 제2 전원전압은 상기 일반 모드에서 상기 표시 패널에 공급되는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 컨버터는,
    입력 전압이 인가되는 입력단과 제1 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 제1 노드와 그라운드 사이에 연결되고 제1 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 전원전압이 출력되는 출력단과 상기 제1 노드 사이에 연결되고 제2 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 컨버터는
    상기 출력단과 접지 사이에서 연결된 방전 회로를 더 포함하고,
    상기 방전 회로는 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드에서의 임피던스 보다 큰 임피던스를 가지는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 방전 회로는 상기 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터는 상기 일반 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴온되고, 상기 절전 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 상기 방전 제어 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터들에 대한 구동 방식을 결정하는 표시 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 방전 제어 신호는 상기 데이터 구동부로부터 제공되는 표시 장치.
  12. 제7 항에 있어서, 상기 제1 컨버터는 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 제1 컨버터는 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 순차적으로 턴온시키고, 상기 출력 전압의 전압 레벨이 상기 입력 전압의 전압 레벨과 같아지는 시점에서 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시킴으로써 제1 인덕터 전류를 생성하는 제1 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 컨버터는 상기 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시킴으로써 상기 제1 인덕터 전류를 생성하는 제2 구동 방식으로 상기 제1 전원전압을 출력하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 일반 모드 및 상기 절전 모드 간의 모드 전환에 대응하는 모드 제어 신호를 생성하고,
    상기 제1 전원전압은 상기 모드 제어 신호의 천이 시점에서 변화하며,
    상기 제1 보조 전원전압은 상기 모드 제어 신호의 천이 시점에서 변화하는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 일반 모드 및 상기 절전 모드 간의 모드 전환에 대응하는 모드 제어 신호를 생성하고,
    상기 제1 전원전압은 상기 모드 제어 신호의 천이 시점에서 변화하고,
    상기 제1 보조 전원전압은 상기 제1 전원전압이 기준 출력 전압에 도달한 시점 이후에 변화하는 표시 장치.
  16. 입력 전압이 인가되는 입력단과 제1 노드 사이에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 제1 노드와 그라운드 사이에 연결되고 제1 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제1 트랜지스터;
    제1 전원전압이 출력되는 출력단과 상기 제1 노드 사이에 연결되고 제2 스위칭 제어 신호에 응답하여 턴온되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제1 스위칭 제어 신호 및 상기 제2 스위칭 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 제1 전원전압은 일반 모드 및 절전 모드 중 일반 모드에서 표시 패널에 인가되며,
    상기 스위칭 제어부는 상기 일반 모드로 최초 진입시 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 순차적으로 턴온시키고, 출력 전압의 전압 레벨이 상기 입력 전압의 전압 레벨과 같아지는 시점에서 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온(turn-on)시키며,
    상기 스위칭 제어부는 상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 및 제2 트랜지스터들을 서로 교번하여 턴온시키는 DC-DC 컨버터.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 일반 모드로 최초 진입시 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨이 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화하며,
    상기 절전 모드에서 상기 일반 모드로 전환시 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨이 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화하는 DC-DC 컨버터.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 출력단과 접지 사이에 연결된 제3 트랜지스터를 더 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터는 상기 일반 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴온되고 상기 절전 모드에서 턴온 전압 레벨의 방전 제어 신호에 응답하여 턴오프되는 DC-DC 컨버터.
  19. 제16 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 방전 제어 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 제1 및 제2 트랜지스터들에 대한 구동 방식을 결정하는 DC-DC 컨버터.
  20. 표시 패널은 제1 기간이 시작할 때 턴온되고, 상기 표시 패널을 일반 모드에서 구동시키는 단계;
    일반 모드로 진입하기 직전 구간에서의 구동 모드가 절전 모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 따라 제1 구동 방식 및 제2 구동 방식 중 하나의 구동 방식을 선택하여 제1 전원전압을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 전원전압을 상기 표시 패널에 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전원전압을 생성하는 단계는,
    이전 모드가 절전 모드가 아닌 경우, 제1 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 기준 출력 전압 레벨로 점진적으로 변화시켜 출력하는 단계; 및
    상기 이전 모드가 절전 모드인 경우, 상기 제1 기간보다 작은 제2 기간동안 상기 제1 전원전압의 전압 레벨을 상기 기준 출력 전압 레벨로 변화시켜 출력하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
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