KR20080074435A - 구동 전압 생성 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 구동 전압생성 방법 - Google Patents

구동 전압 생성 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 구동 전압생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 구동 전압이 저하되지 않아 원하는 계조가 표현되며 대비비도 저하되지 않는 구동 전압 생성 회로, 액정 표시 장치 및 구동 전압 생성 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 모바일 장치의 배터리에서 출력되는 배터리 전압을 이용하여 구동 전압을 생성한다. 이와 같이 배터리 전압(V_BAT)을 이용하여 소스 전압(VS) 및 공통 전압(Vcom)을 생성함으로써 소스 전압(VS) 및 공통 전압(Vcom) 값이 드롭되는 양이 적게되고, 그로 인하여 스펙에서 요구하는 전압을 유지할 수 있다. 그 결과 블랙을 보다 짙게 표현할 수 있거나 화이트를 보다 밝게 표시할 수 있어 표시 장치의 대비비(C/R)가 향상되는 장점이 있다.
Figure P1020070013561
구동 전압, 배터리 전압, 모바일, 표시 장치

Description

구동 전압 생성 회로, 이를 이용한 표시 장치 및 구동 전압 생성 방법{circuit for generating driving voltages, display device using the same, and method of generating driving voltages}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압 생성부의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압의 생성 관계도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압의 관계를 보여주는 표이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 블랙, 화이트의 휘도 및 대비비를 보여주는 표이다.
본 발명은 구동 전압 생성 회로 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치에는 다수의 구동 전압이 인가되고 이에 따라 화상을 표시하게 되는데, 액정 표시 장치가 가지는 자체 저항으로 인하여 구동 전압의 강하(drop)가 발생하는 단점이 있다. 다수의 구동 전압은 입력되는 하나의 전압을 이용하여 승압 및 감압을 통하여 생성된다. 그러므로 다수의 단계를 거치면서 구동 전압이 떨어지게된다. 그 결과 표현하고자 하는 계조가 표현되지 않아 대비비가 저하되며 화질도 저하되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다수의 구동 전압이 저하되지 않아 원하는 계조가 표현되며 대비비도 저하되지 않는 구동 전압 생성 회로 및 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 모바일 장치의 배터리에서 출력되는 배터리 전압을 이용하여 구동 전압을 생성한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 구동 전압 생성회로는 모바일 장치의 배터리 전압을 인가받는 레귤레이터, 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부 및 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 소스 전압을 생성하는 소스 구동전압 생성부를 포함한다.
상기 공통 전압 생성부는 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 공통 전압의 최고값과 최저값의 차이를 나타내는 VCOM Amp 전압을 생성할 수 있다.
상기 소스 구동전압 생성부에서 생성된 소스 전압은 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부로 인가될 수 있다.
상기 배터리 전압은 상기 소스 전압 및 상기 공통 전압의 바이어스 전압으로 사용될 수 있다.
상기 구동 전압 생성회로는 상기 레귤레이터로부터 입력되는 전압을 이용하여 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 레귤레이터는 상기 모바일 장치내 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압을 더 인가받을 수 있다.
상기 레귤레이터는 상기 VCI 전압을 감압하여 상기 공통 전압의 최저값에 대한 바이어스 전압인 VSS4 전압을 생성할 수 있다.
상기 게이트 전압 생성부에서 생성되는 게이트 전압은 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압일 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압을 증압하여 생성되며, 상기 게이트 오프 전압은 상기 배터리 전압이 감압되어 생성될 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압이 2배 증압된 전압이며, 상기 배터리 전압보다 높은 전압값을 가지는 DDVDH 전압을 생성하고, 상기 DDVDH 전압을 증압하여 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 다수의 게이트선 및 데이터선이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있으며, 각 화소는 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기를 더 포함하고, 상기 액정 축전기는 스위칭 소자의 출력 단자와 공통 전압에 연결되어 있는 액정 표시판 조립체; 상기 게이트선으로 상기 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부; 인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부; 상기 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부; 승압 클락 신호에 따라 전압을 승압시키고, 승압된 전압을 토대로 상기 게이트 전압 및 공통 전압을 생성하는 구동 전압 생성부; 상기 액정 표시판 조립체, 상기 게이트 구동부, 상기 계조 전압 생성부, 상기 데이터 구동부 및 상기 구동 전압 생성부를 제어하는 신호 제어부, 및 모바일 장치를 제어하며 상기 신호 제어부로 배터리 전압을 인가해주는 MPU를 포함하며, 상기 구동 전압 생성부는 상기 배터리 전압을 입력받아 구동 전압을 생성한다.
상기 구동 전압 생성부는 모바일 장치의 배터리 전압을 인가받는 레귤레이터, 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부 및 상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤 레이터에서 출력된 전압을 이용하여 소스 전압을 생성할 수 있다.
상기 공통 전압 생성부는 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 공통 전압의 최고값과 최저값의 차이를 나타내는 VCOM Amp 전압을 생성할 수 있다.
상기 소스 구동전압 생성부에서 생성된 소스 전압은 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부로 인가될 수 있다.
상기 구동 전압 생성회로는 상기 레귤레이터로부터 입력되는 전압을 이용하여 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 레귤레이터는 상기 모바일 장치내 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압을 더 인가받을 수 있다.
상기 레귤레이터는 상기 VCI 전압을 감압하여 상기 공통 전압의 최저값에 대한 바이어스 전압인 VSS4 전압을 생성할 수 있다.
상기 게이트 전압 생성부에서 생성되는 게이트 전압은 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압일 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압을 증압하여 생성되며, 상기 게이트 오프 전압은 상기 배터리 전압이 감압되어 생성될 수 있다.
상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압이 2배 증압된 전압이며, 상기 배터리 전압보다 높은 전압값을 가지는 DDVDH 전압을 생성하고, 상기 DDVDH 전압을 증압하여 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 전압 생성 방법은 모바일 장치의 배터리로부터 배터리 전압을 수신하는 단계, 및 상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압 및 공통 전압을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 배터리 전압은 상기 소스 전압 및 상기 공통 전압의 바이어스 전압일 수 있다.
상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압 및 공통 전압을 생성하는 단계는 상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압을 생성하는 단계 및 상기 생성된 소스 전압을 감압하여 상기 공통 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공통 전압은 상기 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 상기 공통 전압의 최저값을 나타내는 VCOML 전압을 포함하며, 상기 VCOMH 전압은 상기 소스 전압을 감압하여 생성하고, 상기 VCOML 전압은 상기 VCOMH 전압을 감압하여 생성할 수 있다.
상기 모바일 장치의 배터리로부터 배터리 전압을 수신하는 단계에서는 상기 배터리 전압외에 상기 모바일 장치내의 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압도 함께 수신할 수 있다.
상기 VCI 전압을 증압하여 게이트 온 전압을 생성하고, 상기 배터리 전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성할 수 있다.
상기 게이트 온 전압과 상기 게이트 오프 전압이 생성된 후 상기 소스 전압이 생성되고, 그 후 공통 전압이 생성될 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 게이트 구동부(400)에 연결된 구동 전압 생성부(450) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다. 한편, 신호 제어부(600)는 휴대폰 따위의 모바일 장치를 제어하는 마이크로 프로세서 유닛(Micro Process Unit: 900, 이하 'MPU'라 함)으로부터 영상 신호, 제어 신호 및 배터리 전압(V_BAT) 따위를 인가받는다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, ..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, ..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200) 의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편 광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 두 벌의 계조 전압 집합(또는 기준 계조 전압 집합)을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
게이트 구동부(400)에서 액정 표시판 조립체(300)로 인가되는 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)는 구동 전압 생성부(450)에서 생성된 구동 전압이다. 또한, 구동 전압 생성부(450)에서는 공통 전압(Vcom)도 생성하여 액정 표시판 조립체(300)로 인가한다. 구동 전압 생성부(450)의 구조에 대해서는 후술한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 구동 전압 생성부(450), 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 450, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 450, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 450, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그리고 MPU(900)는 휴대폰 따위의 모바일 장치를 제어하는 프로세서 유닛으로 신호 제어부(600)에 영상 신호(R, G, B), 여러 입력 제어 신호(DE, Hsync, Vsync, CLK, VCI) 및 배터리 전압(V_BAT)을 제공한다. VCI 전압은 휴대폰 따위의 모바일 장치를 구동하기 위한 구동 전압으로 휴대폰 따위의 모바일 장치 내의 보드상에 인가되는 전압이다. 한편, 배터리 전압(V_BAT)은 휴대폰 따위의 모바일 장치에서 전원을 공급하는 배터리에서 출력되는 전압이다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 MPU(900)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시 를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), VCI 전압, 배터리 전압(V_BAT) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 데이터 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 한편, VCI 전압 및 배터리 전압(V_BAT)은 구동 전압 생성부(450)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
VCI 전압 및 배터리 전압(V_BAT)를 인가받은 구동 전압 생성부(450)는 레귤레이터(402)를 이용하여 공통 전압(Vcom), 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)을 생성한다. 그 중 게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)은 게이트 구동부(400)로 전달하고 공통 전압(Vcom)은 액정 표시판 조립체(300)의 공통 전극으로 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략도이다.
도 3과 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(300), 액정 표시판 조립체(300)의 하부 표시판(100)에 실장되어 있는 통합 칩(700), 그리고 통합 칩(700)에 신호를 인가하며, 액정 표시판 조립체(300)의 하부 표시판 일 변에 부착된 FPC(flexible printed circuit film)(650)를 포함한다.
우선 통합 칩(700)은 도 1의 구동 장치(400, 450, 500, 600, 800)를 하나의 집적회로(IC)에 집적시킨 것이다. 휴대폰 따위의 모바일 장치는 액정 표시판 조립체(300)가 소형이므로 처리할 데이터가 상대적으로 적고, 모바일 장치의 크기도 작아 다수의 칩이 실장될 만큼의 공간이 부족하다. 그 결과 통합 칩(700)을 이용할 수 있다.
FPC(650)는 조립 상태에서 FPC(650)를 접게 되며, 접었을 때 액정 표시판 조립체(300)의 하부면을 드러내는 개구부(690)를 가지고 있다. FPC(650)의 일단은 액정 표시판 조립체(300)의 하부 표시판(100)에 부착되어 있고, 타단에는 돌출부(660)를 가진다. 돌출부(660)는 MPU(900)에서 신호를 인가받는 입력부의 역할을 수행하며 통합 칩(700)과 MPU(900)를 전기적 연결하는 다수의 신호선이 갖추어져 있다.
액정 표시판 조립체(300)와 FPC(650)는 전기적 접속을 위하여 이방성 도전막(도시하지 않음)으로 부착되어 있다.
이상과 같은 액정 표시 장치의 구동 전압 생성부(450)에서 구동 전압을 생성하는 방법에 대하여 이하 상세하게 살펴본다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압 생성부의 구조도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압의 생성 관계도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압 생성부(450)는, 신호 제어부(600)로부터 인가되는 VCI 전압 및 배터리 전압(V_BAT)을 이용하여 레귤레이터(402)를 통하여 전압을 필요한 값으로 변경하고 이를 공통 전압 생성부(403), 게이트 전압 생성부(404) 및 소스 구동전압 생성부(405)로 출력한다. 공통 전압 생성부(403), 게이트 전압 생성부(404) 및 소스 구동전압 생성부(405)는 레귤레이터(402)로부터 입력받은 전압을 이용하여 각 구동 전압을 생성한다.
레귤레이터(402)는 VCI 전압 및 배터리 전압(V_BAT)을 이용하여 공통 전압 생성부(403), 게이트 전압 생성부(404) 및 소스 구동전압 생성부(405)에 입력시킬 전압을 생성한다. 이 때, 바이어스(Bias) 전압도 생성하여 공통 전압 생성부(403), 게이트 전압 생성부(404) 및 소스 구동전압 생성부(405)에 인가할 수도 있다.
공통 전압 생성부(403)는 공통 전압(Vcom)을 생성하기 위한 VCOMH 전압과 VCOM Amp 전압값을 생성한다. VCOMH 전압은 공통 전압(Vcom)이 하이(high)일 때의 전압이며, VCOM Amp는 VCOMH 전압과 VCOML 전압[공통 전압(Vcom)이 로우(low)일 때의 전압]의 차이를 정해주는 전압값이다. 이를 통하여 VCOMH 전압과 VCOML 전압이 생성되어 액정 표시판 조립체(300)의 공통 전극(270)으로 인가된다.
우선 VCOMH 전압은 배터리 전압(V_BAT)으로부터 전압을 감압시켜 생성한다. 한편, VCOML 전압은 VCOMH 전압에서 VCOM Amp 만큼 감압(drop)시켜 생성한다. 이는 도 5에서 도시되어 있으며, 후술한다.
게이트 전압 생성부(404)는 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)을 생성한다. 게이트 온 전압(Von)은 VCI 전압을 증압시켜 생성한다. 한편, 게이트 오프 전압(Voff)는 배터리 전압(V_BAT)을 감압시켜 생성한다. 이에 대해서도 도 5에서 도시되어 있으며, 후술한다.
한편, 소스 구동전압 생성부(405)는 소스 전압(VS)을 생성한다. 소스 전압(VS)은 계조 전압 생성부(800)로 전달되어 저항열을 이용하여 분압되면서 각각의 계조 전압이 생성된다. 소스 전압(VS)은 배터리 전압(V_BAT)을 감압(drop)시켜 생성한다.
구동 전압 생성부(450)로 입력된 VCI 전압 및 배터리 전압(V_BAT)과 구동 전 압 생성부(450)를 통하여 생성된 구동 전압간의 관계는 도 5에서 그래프로 도시하고 있다. 도 5에서는 해당 전압을 생성하기 위하여 어떠한 전압을 감압 또는 증압시켜 생성하는지를 상세하게 도시하고 있다.
구동 전압 생성부(450)로 입력되는 전압은 VCI 전압과 배터리 전압(V_BAT)이다. 여기서 VCI 전압은 증압 또는 감압되어 사용되며, 배터리 전압(V_BAT)은 소스 전압(VS)의 바이어스(Bias) 전압인 VR1 전압으로 바로 사용된다. 배터리 전압(V_BAT)은 배터리의 상태에 따라서 인가되는 전압이 바뀌는데, 일반적으로 4.2V에서 3.7V의 범위에서 동작하며, 3.6V의 이하에서는 배터리 용량이 적다는 메시지 표시와 함께 모바일 장치가 꺼지게 된다.
우선 도 5에서 DDVDH 전압은 VCI 전압이 2배로 증압된 전압이다. 한편, VR1 전압은 바이어스(Bias) 전압으로 소스 전압(VS) 및 VCOMH 전압이 VR1 전압보다 더 크게 생성되지 않도록 하는데, 배터리 전압(V_BAT)을 고려할 때 DDVDH 전압이 VR1 전압보다 크다.
한편, VSS4 전압은 VCOML 전압의 바이어스(Bias) 전압으로 VCOML 전압이 VSS4 전압보다 낮게 생성되지 않도록 한다.
우선 입력된 VCI 전압은 레귤레이터(402)를 통하여 DDVDH 전압으로 2배 증압된다. DDVDH 전압은 초기화 후 10ms이후에 생성된다. 이로 인하여 VR1 전압의 최대치가 정해지며, 그에 따라서 소스 전압(VS) 및 VCOMH 전압의 최대치도 정해진다.
DDVDH 전압이 생성된 후 30ms 시점에서는 VCI 전압을 감압하여 VSS4 전압을 생성한다. 이로 인하여 VCOML 전압의 최소치도 정해진다.
VSS4 전압이 생성된 후 30ms 시점 즉, DDVDH 전압이 생성된 후 60ms 시점에서는 DDVDH 전압을 증압하여 게이트 온 전압(Von)을 생성한다. 게이트 온 전압(Von)이 생성되는 시점에 즈음하여 VR1 전압을 감압하여 게이트 오프 전압(Voff)도 생성한다. 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)은 게이트 전압 생성부(404)에서 생성된다.
게이트 온 전압(Von) 및 게이트 오프 전압(Voff)이 생성된 후 90ms 시점에서는 VR1 전압을 감압하여 소스 전압(VS)을 생성한다. 여기서 VR1 전압은 소스 전압(VS)의 바이어스(Bias) 전압이다. 소스 전압(VS)은 소스 구동전압 생성부(405)에서 생성된다.
소스 전압(VS)이 생성된 후 20ms 시점 이내에서는 단계적으로 VCOMH 전압과 VCOML 전압이 생성된다. VCOMH 전압은 생성된 소스 전압(VS)을 감압시켜 생성하며, VCOML 전압은 VCOMH 전압을 VCOM Amp 만큼 감압시켜 생성한다. VCOMH 전압과 VCOML 전압은 공통 전압 생성부(403)에서 생성된다.
도 5에서는 전압의 증압 및 감압시 시간차를 두고 있다는 것을 명확하게 보여주고 있다. 이러한 시간은 서로 전압이 중첩 생성되는 문제점이 발생하지 않도록 하기 위한 것으로 시간은 다양한 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
신호 제어부(600)는 위에 기술된 요소만을 포함하지는 않으며, 일반적인 액정 표시 장치의 구동을 위한 각종 제어 신호를 처리 및 생성, 입력되는 화상 데이터를 처리하는 기능 등을 수행하는 다수의 요소를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 전압의 관계를 보여주는 표이며,도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 블랙, 화이트의 휘도 및 대비비를 보여주는 표이다.
도 6 및 도 7은 본 발명과 같이 배터리 전압(V_BAT)을 이용하여 소스 전압(VS)을 생성하는 한 실시예와 VCI 전압만을 인가받고 이를 증압 및 감압시켜 소스 전압(VS)을 생성하는 종래기술을 비교하고 있다. 도 6 및 도 7에서는 노말리 화이트인 표시 장치를 대상으로 실험한 값이다.
우선 도 6에서는 각각의 전압이 나타내는 전압값을 보여준다. 액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극에 인가되는 전압차에 따라서 휘도가 결정된다. 이를 기준으로 설계값과 블랙을 표시할 때의 소스 전압(VS) 및 VCOMH 전압을 비교하면 큰 차이가 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 경우에는 설계값과 큰 차이가 없으나, 종래기술의 경우에는 설계값과 상대적으로 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다.
이러한 차이로 인하여 도 7에서는 블랙에서의 휘도값과 대비비(C/R)의 차이를 확인할 수 있다. 즉, 블랙을 표시할 때 본 발명의 실시예에서는 보다 낮은 휘도를 표시하며, 종래기술의 경우에는 상대적으로 높은 휘도를 표시하게 된다. 그 결과 화이트를 표시하는 휘도는 동일하지만 대비비(C/R)가 큰 차이를 보이게 된다.
한편, 노말리 블랙인 경우에는 본 발명의 한 실시예에 의하면 화이트의 휘도가 보다 향상되어 대비비(C/R)가 향상된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 배터리 전압(V_BAT)을 이용하여 소스 전압(VS) 및 공통 전압(Vcom)을 생성함으로써 소스 전압(VS) 및 공통 전압(Vcom) 값이 강하되는 양이 적게 되고, 그로 인하여 설계상 요구되는 전압을 유지할 수 있다. 그 결과 블랙을 보다 짙게 표현할 수 있거나 화이트를 보다 밝게 표시할 수 있어서 표시 장치의 대비비(C/R)가 향상되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (27)

  1. 모바일 장치의 배터리 전압을 인가받는 레귤레이터,
    상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부 및
    상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 소스 전압을 생성하는 소스 구동전압 생성부를 포함하는 구동 전압 생성회로.
  2. 제1항에서,
    상기 공통 전압 생성부는 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 공통 전압의 최고값과 최저값의 차이를 나타내는 VCOM Amp 전압을 생성하는 구동 전압 생성회로.
  3. 제1항에서,
    상기 소스 구동전압 생성부에서 생성된 소스 전압은 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부로 인가되는 구동 전압 생성회로.
  4. 제1항에서,
    상기 배터리 전압은 상기 소스 전압 및 상기 공통 전압의 바이어스 전압으로 사용되는 구동 전압 생성회로.
  5. 제1항에서,
    상기 구동 전압 생성회로는
    상기 레귤레이터로부터 입력되는 전압을 이용하여 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부를 더 포함하는 구동 전압 생성회로.
  6. 제5항에서,
    상기 레귤레이터는 상기 모바일 장치내 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압을 더 인가받는 구동 전압 생성회로.
  7. 제6항에서,
    상기 레귤레이터는 상기 VCI 전압을 감압하여 상기 공통 전압의 최저값에 대한 바이어스 전압인 VSS4 전압을 생성하는 구동 전압 생성회로.
  8. 제6항에서,
    상기 게이트 전압 생성부에서 생성되는 게이트 전압은 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압인 구동 전압 생성회로.
  9. 제8항에서,
    상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압을 증압하여 생성되며, 상기 게이트 오 프 전압은 상기 배터리 전압이 감압되어 생성되는 구동 전압 생성회로.
  10. 제9항에서,
    상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압이 2배 증압된 전압이며, 상기 배터리 전압보다 높은 전압값을 가지는 DDVDH 전압을 생성하고, 상기 DDVDH 전압을 증압하여 생성되는 구동 전압 생성회로.
  11. 다수의 게이트선 및 데이터선이 각각 행과 열 방향으로 형성되어 있으며, 상기 게이트선과 데이터선의 교차로 정의되는 영역에 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 다수의 화소가 형성되어 있으며, 각 화소는 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기를 더 포함하고, 상기 액정 축전기는 스위칭 소자의 출력 단자와 공통 전압에 연결되어 있는 액정 표시판 조립체;
    상기 게이트선으로 상기 스위칭 소자를 구동시키기 위한 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부;
    인가되는 데이터 신호에 따라 해당하는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부;
    상기 계조 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 데이터 구동부;
    승압 클락 신호에 따라 전압을 승압시키고, 승압된 전압을 토대로 상기 게이트 전압 및 공통 전압을 생성하는 구동 전압 생성부;
    상기 액정 표시판 조립체, 상기 게이트 구동부, 상기 계조 전압 생성부, 상 기 데이터 구동부 및 상기 구동 전압 생성부를 제어하는 신호 제어부, 및
    모바일 장치를 제어하며 상기 신호 제어부로 배터리 전압을 인가해주는 MPU를 포함하며,
    상기 구동 전압 생성부는 상기 배터리 전압을 입력받아 구동 전압을 생성하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 구동 전압 생성부는
    모바일 장치의 배터리 전압을 인가받는 레귤레이터,
    상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부 및
    상기 배터리 전압을 이용하여 상기 레귤레이터에서 출력된 전압을 이용하여 소스 전압을 생성하는 소스 구동전압 생성부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 공통 전압 생성부는 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 공통 전압의 최고값과 최저값의 차이를 나타내는 VCOM Amp 전압을 생성하는 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 소스 구동전압 생성부에서 생성된 소스 전압은 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부로 인가되는 표시 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 구동 전압 생성회로는
    상기 레귤레이터로부터 입력되는 전압을 이용하여 게이트 전압을 생성하는 게이트 전압 생성부를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 레귤레이터는 상기 모바일 장치내 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압을 더 인가받는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 레귤레이터는 상기 VCI 전압을 감압하여 상기 공통 전압의 최저값에 대한 바이어스 전압인 VSS4 전압을 생성하는 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 게이트 전압 생성부에서 생성되는 게이트 전압은 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압인 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압을 증압하여 생성되며, 상기 게이트 오프 전압은 상기 배터리 전압이 감압되어 생성되는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 게이트 온 전압은 상기 VCI 전압이 2배 증압된 전압이며, 상기 배터리 전압보다 높은 전압값을 가지는 DDVDH 전압을 생성하고, 상기 DDVDH 전압을 증압하여 생성되는 표시 장치.
  21. 모바일 장치의 배터리로부터 배터리 전압을 수신하는 단계, 및
    상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압 및 공통 전압을 생성하는 단계를 포함하는 구동 전압 생성 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 배터리 전압은 상기 소스 전압 및 상기 공통 전압의 바이어스 전압인 구동 전압 생성 방법.
  23. 제21항에서,
    상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압 및 공통 전압을 생성하는 단계는
    상기 배터리 전압을 감압하여 소스 전압을 생성하는 단계 및
    상기 생성된 소스 전압을 감압하여 상기 공통 전압을 생성하는 단계를 포함 하는 구동 전압 생성 방법.
  24. 제23항에서,
    상기 공통 전압은 상기 공통 전압의 최고값을 나타내는 VCOMH 전압과 상기 공통 전압의 최저값을 나타내는 VCOML 전압을 포함하며,
    상기 VCOMH 전압은 상기 소스 전압을 감압하여 생성하고, 상기 VCOML 전압은 상기 VCOMH 전압을 감압하여 생성하는 구동 전압 생성 방법.
  25. 제21항에서,
    상기 모바일 장치의 배터리로부터 배터리 전압을 수신하는 단계에서는
    상기 배터리 전압외에 상기 모바일 장치내의 보드에 인가되는 구동 전압인 VCI 전압도 함께 수신하는 구동 전압 생성 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 VCI 전압을 증압하여 게이트 온 전압을 생성하고, 상기 배터리 전압을 감압하여 게이트 오프 전압을 생성하는 구동 전압 생성 방법.
  27. 제26항에서,
    상기 게이트 온 전압과 상기 게이트 오프 전압이 생성된 후 상기 소스 전압이 생성되고, 그 후 공통 전압이 생성되는 구동 전압 생성 방법.
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