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KR102385627B1 - 전원공급부와 이를 이용한 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

전원공급부와 이를 이용한 표시장치 및 이의 구동방법 Download PDF

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KR102385627B1
KR102385627B1 KR1020150093176A KR20150093176A KR102385627B1 KR 102385627 B1 KR102385627 B1 KR 102385627B1 KR 1020150093176 A KR1020150093176 A KR 1020150093176A KR 20150093176 A KR20150093176 A KR 20150093176A KR 102385627 B1 KR102385627 B1 KR 102385627B1
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transistor
unit
electrode
frequency
power supply
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이상욱
최형진
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 전원부와 되먹임부를 포함하는 전원공급부에 관한 것이다. 전원부는 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는다. 되먹임부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 발진 주파수에 대응하여 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는다.

Description

전원공급부와 이를 이용한 표시장치 및 이의 구동방법{Power Supply Device, Display Device using the same and Driving Method thereof}
본 발명은 전원공급부와 이를 이용한 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원공급부 등이 포함된다.
구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다. 위와 같은 표시장치는 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
그런데 앞서 설명한 표시장치 중 일부는 전원공급부의 출력 전압의 리플(ripple)에 민감하여 작은 전압의 변동에 의해서도 화면 이상이 나타난다. 그러므로, 종래에 제안된 전원공급부는 특정 상태에서 출력 전압의 리플이 발생하고 있는바 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전원공급부에서 발생하는 공진 파형을 제거하여 출력단 리플을 저감하고, 이를 이용하여 표시장치 구현 시 화면의 표시품질을 향상할 수 있도록 휘도가 낮아지거나 로드가 급변하는 구간으로 넘어갈 때 스위칭 주파수를 가변하여 작은 전압 변동에 의해서도 화면의 이상이 발생하는 문제를 방지하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 전원부와 되먹임부를 포함하는 전원공급부에 관한 것이다. 전원부는 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는다. 되먹임부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 발진 주파수에 대응하여 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는다.
주파수보정부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위에 들어오면 주파수제어신호를 변경하여 발진 주파수를 증가시킨다.
주파수보정부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고, 센싱값과 기준저전압 간의 비교결과에 따른 센싱결과신호를 출력하는 노드센싱부와, 센싱결과신호에 따라 발진부의 발진 주파수를 제어 및 보정하기 위한 주파수제어신호를 출력하는 주파수제어부를 포함할 수 있다.
노드센싱부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드에 제1전극이 연결되고 발진부의 센싱신호 출력단에 제3전극이 연결된 스위치와, 스위치의 제2전극에 제1단자가 연결되고 기준저전압라인에 제2단자가 연결되고 주파수제어부에 출력단이 연결된 제1비교부를 포함할 수 있다.
발진부는 제1미러 트랜지스터 및 제2미러 트랜지스터로 구성된 커런트 미러부와, 제1미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제1전류를 제어하기 위해 구성된 제1전류제어부와, 제2미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제2전류를 제어하기 위해 구성된 제2전류제어부를 포함할 수 있다.
제1전류제어부는 제1미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결된 저항기의 일단에 제2전극이 연결된 제1트랜지스터와, 제1트랜지스터의 제2전극에 제1단자가 연결되고 제1기준전압라인에 제2단자가 연결되고 제1트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제2비교부를 포함하고, 제2전류제어부는 제2미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 제2전극이 연결된 제2트랜지스터와, 제2기준전압라인에 제1단자가 연결되고 제2트랜지스터의 제1전극에 제2단자가 연결되고 제2트랜지스터의 제2전극에 출력단이 연결된 제3비교부와, 제2트랜지스터의 제1전극에 일단이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결 가변 커패시터를 포함할 수 있다.
주파수제어신호는 제1기준전압라인을 통해 전달되는 제1기준전압의 레벨, 제2기준전압라인을 통해 전달되는 제2기준전압의 레벨 및 가변 커패시터의 용량 중 하나 이상을 가변할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 표시패널, 구동부 및 전원공급부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 구동부는 표시패널을 구동한다. 전원공급부는 전원부와 되먹임부를 포함한다. 전원부는 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는다. 되먹임부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 발진 주파수에 대응하여 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는다.
주파수보정부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위에 들어오면 주파수제어신호를 변경하여 발진 주파수를 증가시킨다.
주파수보정부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고, 센싱값과 기준저전압 간의 비교결과에 따른 센싱결과신호를 출력하는 노드센싱부와, 센싱결과신호에 따라 발진부의 발진 주파수를 제어 및 보정하기 위한 주파수제어신호를 출력하는 주파수제어부를 포함할 수 있다.
노드센싱부는 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드에 제1전극이 연결되고 발진부의 센싱신호 출력단에 제3전극이 연결된 스위치와, 스위치의 제2전극에 제1단자가 연결되고 기준저전압라인에 제2단자가 연결되고 주파수제어부에 출력단이 연결된 제1비교부를 포함할 수 있다.
발진부는 제1미러 트랜지스터 및 제2미러 트랜지스터로 구성된 커런트 미러부와, 제1미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제1전류를 제어하기 위해 구성된 제1전류제어부와, 제2미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제2전류를 제어하기 위해 구성된 제2전류제어부를 포함할 수 있다.
제1전류제어부는 제1미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결된 저항기의 일단에 제2전극이 연결된 제1트랜지스터와, 제1트랜지스터의 제2전극에 제1단자가 연결되고 제1기준전압라인에 제2단자가 연결되고 제1트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제2비교부를 포함하고, 제2전류제어부는 제2미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 제2전극이 연결된 제2트랜지스터와, 제2기준전압라인에 제1단자가 연결되고 제2트랜지스터의 제1전극에 제2단자가 연결되고 제2트랜지스터의 제2전극에 출력단이 연결된 제3비교부와, 제2트랜지스터의 제1전극에 일단이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결 가변 커패시터를 포함할 수 있다.
주파수제어신호는 제1기준전압라인을 통해 전달되는 제1기준전압의 레벨, 제2기준전압라인을 통해 전달되는 제2기준전압의 레벨 및 가변 커패시터의 용량 중 하나 이상을 가변할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는 전원부와, 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 발진 주파수에 대응하여 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는 되먹임부를 포함하는 전원공급부를 갖는 표시장치의 구동방법을 제공한다. 표시장치의 구동방법은 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하는 단계; 센싱된 전류가 문턱전압보다 낮은지 유무를 판단하는 단계; 및 센싱된 전류가 문턱전압보다 낮으면 발진 주파수를 증가시키고, 센싱된 전류가 문턱전압보다 높거나 이전과 동일하면 발진 주파수를 유지할 수 있다.
본 발명은 전원공급부에서 발생하는 공진 파형을 제거하여 출력단 리플을 저감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 전원공급부의 출력단 리플을 제거하여 화면의 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 휘도가 낮아지거나 로드가 급변하는 구간으로 넘어갈 때 스위칭 주파수를 빠르게 가변하여 작은 전압 변동에 의해서도 화면의 이상이 발생하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 장치의 구성 및 센싱 조건에 따라 센싱구간을 변경할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 실험예에 따른 전원공급부의 구성도.
도 4 및 도 5는 실험예에 따른 전원공급부의 동작을 간략히 설명하기 위한 파형도들.
도 6 및 도 7은 실험예에 따른 전원공급부의 전압 리플 문제를 간략히 설명하기 위한 도면들.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 구성도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 일부를 상세히 보여주는 구체도.
도 10은 도 9에 도시된 회로의 동작 설명을 위한 파형도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부를 표시장치에 적용시 이의 구동 개념을 설명하기 위한 파형도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 구동 흐름도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부를 이용한 표시장치의 구동 흐름도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급부의 일부를 상세히 보여주는 구체도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보 간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명한 표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원공급부 등이 포함된다.
구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다. 위와 같은 표시장치는 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
이하에서는 유기전계발광표시장치를 일례로 본 발명에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 양자점표시장치 등에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 영상공급부(110), 타이밍제어부(120), 스캔구동부(130), 데이터구동부(140), 표시패널(150) 및 전원공급부(170) 가 포함된다.
영상공급부(110)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상공급부(110)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍제어부(120)에 공급한다.
타이밍제어부(120)는 영상공급부(110)로부터 데이터신호 등을 공급받고, 스캔구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다. 타이밍제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 데이터신호(DATA)를 데이터구동부(140)에 공급한다.
스캔구동부(130)는 타이밍제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트전압의 레벨을 시프트시키면서 스캔신호를 출력한다. 스캔구동부(130)에는 레벨 시프터와 시프트 레지스터가 포함된다. 스캔구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 스캔신호를 공급한다. 스캔구동부(130)는 표시패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다.
데이터구동부(140)은 타이밍제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하며 감마 기준전압에 대응하여 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력한다. 데이터구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 데이터구동부(140)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성된다.
표시패널(150)은 스캔구동부(130)와 데이터구동부(140)를 포함하는 구동부로부터 출력된 스캔신호 및 데이터신호(DATA)를 포함하는 구동신호와 전원공급부(170)로부터 출력된 전원(EVDD, EVSS)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)에는 영상을 표시하기 위해 동작하는 서브 픽셀들(SP)이 포함된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀은 스캔라인(GL1), 데이터라인(DL1), 제1전원라인(EVDD) 및 제2전원라인(EVSS)에 의해 정의된다. 서브 픽셀은 스위칭 박막 트랜지스터(SW)와 스위칭 박막 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 서브 픽셀의 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 표시패널은 액정소자를 포함하는 액정표시패널로 구현되거나 유기발광소자를 포함하는 유기발광표시패널로 구현된다.
표시패널(150)이 유기발광표시패널로 구현된 경우, 이는 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다. 이 밖에 표시패널(150)이 액정표시패널로 구현된 경우, 이는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 구현된다.
전원공급부(170)는 타이밍제어부(120), 스캔구동부(130), 데이터구동부(140) 및 표시패널(150)에 공급할 전원을 생성 및 출력할 수 있다. 그러나 이하에서는 전원공급부(170)가 표시패널(150)에 공급할 제1 및 제2전원(EVDD, EVSS)을 생성 및 출력하는 것을 일례로 설명한다.
한편, 앞서 설명한 표시장치는 전원공급부(170)의 출력 전압의 리플(ripple)에 민감하여 작은 전압의 변동에 의해서도 화면 이상이 나타난다. 그러므로 전원공급부가 특정 상태에 놓일 때 출력 전압의 리플이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 방안이 요구된다.
이하에서는 실험예에 따른 전원공급부의 전압 리플을 고찰하고 이 문제를 해결 및 개선하기 위해 도출된 실시예에 대해 설명한다.
도 3은 실험예에 따른 전원공급부의 구성도이고, 도 4 및 도 5는 실험예에 따른 전원공급부의 동작을 간략히 설명하기 위한 파형도들이며, 도 6 및 도 7은 실험예에 따른 전원공급부의 전압 리플 문제를 간략히 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 전원공급부(170)에는 전원부(170a)와 되먹임부(170b)가 포함된다. 전원공급부(170)는 제1직류전원을 제2직류전원으로 변경(또는 승압)하여 출력하기 때문에 통상 DC-DC 부스트 컨버터(DC-DC Boost Converter)로 정의되기도 한다. 도 3에서 "C2"는 전원공급부(170)의 출력단(VOUT)에 존재하는 역기전력 충전용 커패시터로 정의될 수 있다.
전원부(170a)는 외부로부터 공급된 입력전원(VIN)을 기반으로 특정 전원을 생성 및 출력하는 역할을 한다. 되먹임부(170b)는 전원부(170a)가 균일하고 일정한 전원을 출력할 수 있도록 전원부(170a)의 출력 전원을 센싱 및 제어신호를 출력하는 역할을 한다.
전원부(170a)에는 인덕터(L1), 다이오드(D1), 제1저항기(R1) 및 제어 트랜지스터(CT1)가 포함된다. 인덕터(L1)는 입력전원(VIN)이 공급되는 입력단에 위치한다. 다이오드(D1)는 인덕터(L1)의 후단에 애노드전극이 연결되며 전원공급부(170)의 출력단(VOUT)에 캐소드전극이 연결된다. 제어 트랜지스터(CT1)는 인덕터(L1)와 다이오드(D1)의 애노드전극에 드레인전극이 연결되고 제1저항기(R1)에 소오스전극이 연결된다. 제1저항기(R1)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극에 일단이 연결되고 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인)에 타단이 연결된다.
되먹임부(170b)에는 로직회로부(PL), 제1회로부(CP1), 제2회로부(CP2), 발진부(OSC) 및 수동소자부(R2, C1, R3, R4)가 포함된다. 로직회로부(PL)는 전원공급부(170)의 출력 전원의 센싱 상태에 대응하여 전원부(170a)를 제어하도록 제어 트랜지스터(CT1)의 게이트전극에 연결된다. 제1회로부(CP1)는 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)(제어 트랜지스터의 스위칭 주파수) 및 제2회로부(CP2)의 출력전압 간의 비교결과에 대응하는 전압을 로직회로부(PL)에 전달하도록 연결된다. 제2회로부(CP2)는 전원공급부(170)의 출력단의 센싱값과 참조전압 간의 비교결과에 대응하는 전압을 제1회로부(CP1)에 전달하도록 연결된다. 제1수동소자부(R2, C1)는 제2회로부(CP2)의 출력단과 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인) 사이에 연결된다. 제1수동소자부(R2, C1)는 제1커패시터(C1)와 제2저항기(C2)로 이루어진다. 제2수동소자부(R3, R4)는 전원공급부(170)의 출력단과 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인) 사이의 전압을 분압하여 제2회로부(CP2)에 전달하도록 연결된다. 제2수동소자부(R3, R4)는 제3저항기(C3)와 제4저항기(R4)로 이루어진다.
앞서 설명된 전원공급부(170)는 출력단의 센싱값에 따라 듀티를 제어(또는 가변)하는 방식으로 되먹임부(170b)가 동작하도록 구현된다. 전원부(170a)와 되먹임부(170b)의 동작에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
제2회로부(CP2)는 전원공급부(170)의 출력단을 센싱하여 센싱값을 취득하고 센싱값과 참조전압 간의 비교결과에 대응하는 결과값(도 4의 VCOMP)을 출력한다. 제1회로부(CP1)는 제2회로부(CP2)의 결과값과 발진부(OSC)로부터 출력된 삼각파(도 4의 OSC) 간의 비교결과에 대응하는 결과값을 출력한다. 로직회로부(PL)는 제1회로부(CP1)의 결과값을 기반으로 제어 트랜지스터(CT1)의 구동 듀티를 가변할 수 있는 제어신호(도 4의 Vg)를 생성 및 출력한다. 이때, 로직회로부(PL)는 펄스폭(Pulse Width Modulation; PWM) 형태로 제어신호를 생성할 수 있다. 제어 트랜지스터(CT1)는 로직회로부(PL)로부터 출력된 제어신호에 대응하여 온/오프 스위칭 동작(전압 부스팅 동작)을 수행한다.
통상 DC-DC 부스트 컨버터의 동작은 인덕터(L1)의 전류(Inductor Current; IL)에 의해 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 두 가지의 모드(Mode)로 동작한다.
(a) CCM (Continuous Current Mode) : 부하가 어느 정도 커서 인덕터의 전류(IL)가 모두 그라운드(GND) 위에 있을 때
(b) DCM (Discontinuous Current Mode) : 부하가 작아서 인덕터의 전류(IL)가 그라운드(GND) 사이를 반복할 때
위와 같이, DC-DC 부스트 컨버터는 인덕터(L1)의 전류에 따라 상이한 동작 모드를 가지는바, 실험예와 같은 전원공급부(170)를 유기전계발광표시장치에 사용할 경우 다음과 같은 문제가 유발된다.
도 6의 (a)의 일례와 같이, 유기전계발광표시장치의 표시패널에 공급되는 구동 전류가 일정하면 인덕터(L1)의 전류(IL)는 제어 트랜지스터(CT1)가 위치하는 제1방향(1)과 다이오드(D1)가 위치하는 제2방향(2)으로 흐르게 된다. 이때, 제어 트랜지스터(CT1)는 일정 듀티에 따라 턴오프/턴온을 반복하게 된다. 그리고 제어 트랜지스터(CT1)의 스위칭 동작에 대응하여 인덕터(L1)에는 역기전력이 형성되거나 미형성된다.
그 결과, 다이오드(D1)의 애도드전극 노드의 전압(Vd)은 정상적인 파형의 형태를 갖게 되고 인덕터의 전류(IL)는 모두 그라운드(GND) 위에 존재하게 된다. 이 경우, 전원공급부의 출력단에는 안정적인 전원이 출력되므로 표시패널 또한 안정적인 화면을 표시하게 된다.
도 6의 (b)의 다른 예와 같이, 유기전계발광표시장치의 표시패널에 공급되는 구동 전류를 낮게 하거나 높게 하면 전원공급부의 동작 영역은 CCM <-> DCM으로 변경된다. 이와 같은 경우 인덕터(L1)의 전류(IL)는 제어 트랜지스터(CT1)가 위치하는 제1방향(1)과 다이오드(D1)가 위치하는 제2방향(2)으로 흐르게 되지만 제3방향(3)으로의 흐름이 억제되어 인덕터(L1)와 기생 커패시터(Ct)에 의한 LC 공진(공진파 발생)이 발생하게 된다.
그 결과, 다이오드(D1)의 애도드전극 노드의 전압(Vd)은 비정상적인 파형의 형태를 갖게 되고 인덕터의 전류(IL)는 그라운드(GND) 사이를 반복하게 된다. 이 경우, 전원공급부의 출력단에는 리플(Ripple) 성분의 증가에 따라 불안정한 전원이 출력되므로 표시패널 또한 불안정한 화면을 표시(화면 이상)하게 된다.
도 7의 예와 같이, 유기전계발광표시장치의 표시패널에는 한 프레임(1 Frame) 동안 전류가 흐르지 않는 블랭크 영역(VB)(또는 비표시 구간)과 전류가 흐르는 액티브 영역(또는 표시 구간)이 존재한다. 때문에, 유기전계발광표시장치의 구동시 블랭크 영역(VB)에서 액티브 영역으로 구간이 변경되는 경우 전원공급부의 출력단에는 레벨차가 발생하게 된다.
그 결과, 블랭크 영역(VB)의 DCM에서는 제어 트랜지스터를 제어할 수 없는(또는 제거가 안되는) 영역이 발생하게 되어 전압이 상승하게 된다. 그리고 블랭크 영역(VB)에서 액티브 영역으로 변경되는 순간 전원(EVDD) 전압이 상승(들뜸)하게 되어 표시패널에 불안정한 화면을 표시(상단 화면 이상)하게 된다.
위의 실험예에서 발생된 문제를 해결하고자 다양한 실험을 한 결과, 이 문제는 다음의 실시예를 통해 개선 및/또는 방지할 수 있었다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 일부를 상세히 보여주는 구체도이다.
도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부(170)에는 전원부(170a)와 되먹임부(170b)가 포함된다. 전원공급부(170)는 제1직류전원을 제2직류전원으로 변경(또는 승압)하여 출력하기 때문에 통상 DC-DC 부스트 컨버터(DC-DC Boost Converter)로 정의되기도 한다. 도 8에서 "C2"는 전원공급부(170)의 출력단(VOUT)에 존재하는 역기전력 충전용 커패시터로 정의될 수 있다.
전원부(170a)는 외부로부터 공급된 입력전원(VIN)을 기반으로 특정 전원을 생성 및 출력하는 역할을 한다. 되먹임부(170b)는 전원부(170a)가 균일하고 일정한 전원을 출력할 수 있도록 전원부(170a)의 출력 전원을 센싱 및 제어신호를 출력하는 역할을 한다.
전원부(170a)에는 인덕터(L1), 다이오드(D1), 제1저항기(R1) 및 제어 트랜지스터(CT1)가 포함된다. 인덕터(L1)는 입력전원(VIN)이 공급되는 입력단에 위치한다. 다이오드(D1)는 인덕터(L1)의 후단에 애노드전극이 연결되며 전원공급부(170)의 출력단(VOUT)에 캐소드전극이 연결된다. 제어 트랜지스터(CT1)는 인덕터(L1)와 다이오드(D1)의 애노드전극에 드레인전극이 연결되고 제1저항기(R1)에 소오스전극이 연결된다. 제1저항기(R1)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극에 일단이 연결되고 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인)에 타단이 연결된다.
되먹임부(170b)에는 로직회로부(PL), 주파수보정부(FCC), 제1회로부(CP1), 제2회로부(CP2), 발진부(OSC) 및 수동소자부(R2, C1, R3, R4)가 포함된다. 로직회로부(PL)는 전원공급부(170)의 출력 전원의 센싱 상태에 대응하여 전원부(170a)를 제어하도록 제어 트랜지스터(CT1)의 게이트전극에 연결된다. 주파수보정부(FCC)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 발진부(OSC)의 발진 주파수를 제어 및 보정하도록 연결된다. 제1회로부(CP1)는 발진부(OSC) 및 제2회로부(CP2)의 출력전압 간의 비교결과에 대응하는 전압을 로직회로부(PL)에 전달하도록 연결된다. 제2회로부(CP2)는 전원공급부(170)의 출력단의 센싱값과 참조전압 간의 비교결과에 대응하는 전압을 제1회로부(CP1)에 전달하도록 연결된다. 제1수동소자부(R2, C1)는 제2회로부(CP2)의 출력단과 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인) 사이에 연결된다. 제1수동소자부(R2, C1)는 제1커패시터(C1)와 제2저항기(C2)로 이루어진다. 제2수동소자부(R3, R4)는 전원공급부(170)의 출력단과 제2전원라인(EVSS)(또는 그라운드라인) 사이의 전압을 분압하여 제2회로부(CP2)에 전달하도록 연결된다. 제2수동소자부(R3, R4)는 제3저항기(C3)와 제4저항기(R4)로 이루어진다.
주파수보정부(FCC)에는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 센싱하는 노드센싱부(ZCS)와 노드센싱부(ZCS)의 센싱값에 따라 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 제어 및 보정하는 주파수제어부(FCL)가 포함된다.
노드센싱부(ZCS)에는 스위치(VSW)와 제1비교부(CMP1)가 포함된다. 스위치(VSW)는 발진부(OSC)로부터 출력된 센싱신호(Vsen)에 대응하여 턴온 또는 턴오프된다. 스위치(VSW)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드에 제1전극이 연결되고 제1비교부(CMP1)의 제1단자(-)에 제2전극이 연결되고 발진부(OSC)의 센싱신호 출력단에 제3전극이 연결된다. 스위치(VSW)가 턴온될 경우 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드는 센싱된다.
제1비교부(CMP1)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 통해 센싱된 센싱값과 내부에 설정된 기준저전압 간의 비교결과에 대응하는 전압을 센싱결과신호(Vseno)로 생성하여 출력한다. 제1비교부(CMP1)는 스위치(VSW)의 제2전극에 제1단자(-)가 연결되고 기준저전압라인(LVR)에 제2단자(+)가 연결되고 주파수제어부(FCL)에 출력단이 연결된다. 제1비교부(CMP1)는 센싱결과신호(Vseno)를 주파수제어부(FCL)의 입력단에 전달한다.
주파수제어부(FCL)는 노드센싱부(ZCS)의 센싱결과신호(Vseno)에 따라 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 제어 및 보정하는 주파수제어신호(FCS)를 출력한다. 주파수제어부(FCL)는 센싱결과신호(Vseno)에 대응하여 주파수제어신호(FCS)의 신호의 특성을 다양한 형태로 가변할 수 있도록 구현된다.
한편, 기준저전압라인(LVR)을 통해 전달되는 기준저전압은 제1비교부(CMP1)로 센싱되는 전압의 최대값에 대해 0 ~ 5%의 범위를 갖는다. 즉, 기준저전압은 0 < LVR ≤ 5%로 정의된다. 기준저전압이 위와 같은 범위로 설정되어야 하는 이유는 다음과 같다.
노드센싱부(ZCS)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 센싱하고 센싱값이 기준저전압 범위에 들어오면 전원공급부가 DCM 동작을 하지 않도록 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 끌어올려야(증가시켜야) 한다. 이를 위해, 노드센싱부(ZCS)는 발진부(OSC)에 포함된 커런트 미러 트랜지스터의 리셋 타이밍(Reset Timing)에만 센싱을 수행할 수 있다.
앞서 설명하였지만, 전원공급부가 DCM 동작을 하게 되는 이유는 인턱터의 전류가 0에 가까워지는 구간에 해당할 경우 발생한다. 때문에, 노드센싱부(ZCS)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 통해 흐르는 전류가 0에 가까운지를 알아낼 수 있는 전압으로 설정되되, 회로의 센싱 마진을 고려하여 위와 같은 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
발진부(OSC)에는 제1미러 트랜지스터(MT1), 제2미러 트랜지스터(MT2), 제1트랜지스터(T1), 제2트랜지스터(T2), 제2비교부(CMP2), 제3비교부(CMP3), 가변 커패시터(Cs) 및 저항기(Rs)가 포함된다.
제1미러 트랜지스터(MT1) 및 제2미러 트랜지스터(MT2)는 커런트 미러(Current Mirror) 형태로 구성(커런트 미러부)된다. 제1미러 트랜지스터(MT1)는 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 제1트랜지스터(T1)의 제1전극에 제2전극이 연결되며 제2미러 트랜지스터(MT2)의 게이트전극과 자신의 제2전극에 게이트전극이 연결된다. 제2미러 트랜지스터(MT2)는 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 제2트랜지스터(T2)의 제1전극 및 가변 커패시터(Cs)의 일단에 제2전극이 연결되며 제1미러 트랜지스터(MT1)의 게이트전극에 자신의 게이트전극이 연결된다.
제1트랜지스터(T1)는 제1미러 트랜지스터(MT1)의 제2전극에 제1전극이 연결되고 저항기(Rs)의 일단에 제2전극이 연결되고 제2비교부(CMP2)의 출력단에 게이트전극이 연결된다. 제2트랜지스터(T2)는 제2미러 트랜지스터(MT2)의 제2전극 및 가변 커패시터(Cs)의 일단에 제1전극이 연결되고 가변 커패시터(Cs)의 타단 및 제2전원라인(EVSS)에 제2전극이 연결되고 제3비교부(CMP3)의 출력단에 게이트전극이 연결된다.
제2비교부(CMP2)는 제1트랜지스터(T1)의 제2전극에 제1단자(-)가 연결되고 제1기준전압라인(Vref1)에 제2단자(+)가 연결되고 제1트랜지스터(T1)의 게이트전극에 출력단이 연결된다. 제3비교부(CMP3)는 제2기준전압라인(Vref2)에 제1단자(-)가 연결되고 제2트랜지스터(T2)의 제1전극에 제2단자(+)가 연결되고 제2트랜지스터(T2)의 제2전극에 출력단이 연결된다. 가변 커패시터(Cs)는 제2트랜지스터(T2)의 제1전극에 일단이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 타단이 연결된다. 저항기(Rs)는 제1트랜지스터(T1)의 제2전극에 일단이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 타단이 연결된다.
제1미러 트랜지스터(MT1) 및 제2미러 트랜지스터(MT2)는 제2비교부(CMP2)로부터 출력된 제1기준전압에 대응하여 턴온된다. 제1미러 트랜지스터(MT1)가 턴온됨에 따라 제1전류(I1)가 생성되고 이와 동시에 제2미러 트랜지스터(MT2)가 턴온됨에 따라 제2전류(I2)가 생성된다.
제1트랜지스터(T1) 및 제2비교부(CMP2)는 제1미러 트랜지스터(MT1)를 통해 흐르는 제1전류(I1)를 제어하기 위해 구성된 제1전류제어부로 정의된다. 그리고 제2트랜지스터(T2), 제3비교부(CMP3) 및 가변 커패시터(Cs)는 제2미러 트랜지스터(I2)를 통해 흐르는 제2전류(I2)를 제어하기 위해 구성된 제2전류제어부로 정의된다.
앞서 설명된 제1 및 제2전류제어부의 동작에 대응하여 가변 커패시터(Cs)에는 전압이 충전된다. 가변 커패시터(Cs)에 충전되는 전압이 제2기준전압에 도달하면 제2트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 의해 리셋(reset) 동작(커런트 미러 트랜지스터의 리셋 타이밍)이 일어나게 된다. 이와 같은 흐름의 동작이 반복됨에 따라, 발진부(OSC)는 자신의 출력단을 통해 특정 주파수를 갖는 발진 주파수(VOSC)를 출력하게 된다.
발진부(OSC)는 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)에 대응하여 발진 주파수(VOSC)가 제어된다. 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)는 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 제어 및 보정하게 된다. 그리고 로직회로부(PL)는 제1회로부(CP1)의 결과값을 기반으로 제어 트랜지스터(CT1)의 구동 듀티를 가변할 수 있는 제어신호를 가변하게 된다.
한편, (1) 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)는 발진부(OSC)의 제1기준전압라인(Vref1)을 통해 전달되는 제1기준전압의 레벨을 변경하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 주파수제어부(FCL)는 발진 주파수(VOSC)를 끌어올리기 위해 제1기준전압의 레벨을 높이는 주파수제어신호(FCS)를 생성할 수 있다.
또한, (2) 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)는 발진부(OSC)의 제2기준전압라인(Vref2)을 통해 전달되는 제2기준전압의 레벨을 변경하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 주파수제어부(FCL)는 발진 주파수(VOSC)를 끌어올리기 위해 제2기준전압의 레벨을 낮추는 주파수제어신호(FCS)를 생성할 수 있다.
또한, (3) 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)는 발진부(OSC)의 가변 커패시터(Cs)의 용량을 변경하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 주파수제어부(FCL)는 발진 주파수(VOSC)를 끌어올리기 위해 가변 커패시터(Cs)의 용량을 낮추는 주파수제어신호(FCS)를 생성할 수 있다.
또한, (4) 주파수제어부(FCL)로부터 출력된 주파수제어신호(FCS)는 (1) 내지 (3)의 조건을 하나 이상 변경하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 주파수제어부(FCL)는 발진 주파수(VOSC)를 끌어올리기 위해 제1기준전압의 레벨, 제2기준전압의 레벨 및 가변 커패시터(Cs)의 용량 중 하나 이상을 선택적으로 가변할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부 및 이를 이용한 표시장치의 동작에 대해 설명한다.
도 10은 도 9에 도시된 회로의 동작 설명을 위한 파형도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부를 표시장치에 적용시 이의 구동 개념을 설명하기 위한 파형도이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 노드센싱부(ZCS)는 제어 트랜지스터(CT1)의 소오스전극 노드를 센싱하여 센싱값(Vcurr)을 취득한다. 도 10의 (a)와 같이 센싱값(Vcurr)이 기준저전압(LVR) 보다 높은 경우 이는 정상상태이고, 도 10의 (b)와 같이 센싱값(Vcurr)이 기준저전압(LVR) 범위에 인접하는 경우 이는 비정상상태(예: 전류가 0에 가까운 경우에 해당함)이다. 달리 설명하면, 도 10의 (a)와 같은 센싱값(Vcurr)을 취득하는 경우 전원공급부의 출력단의 로드가 많다는 것을 의미한다. 반면, 도 10의 (b)와 같은 센싱값(Vcurr)을 취득하는 경우 전원공급부의 출력단의 로드가 매우 적다는 것을 의미한다.
도 10의 (a)와 같이 전원공급부의 출력단의 로드가 많은 경우, 노드센싱부(ZCS)는 센싱신호(Vsen)에 대응하여 센싱을 하지만 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 제어 및 보정하기 위한 센싱결과신호(Vseno)를 생성하지 않는다. 그 결과, 발진부(OSC)는 이전과 동일한 발진 주파수(VOSC)를 유지하게 된다.
반면, 도 10의 (b)와 같이 전원공급부의 출력단의 로드가 극히 적은 경우(또는 급격히 떨어지는 경우), 노드센싱부(ZCS)는 센싱신호(Vsen)에 대응하여 센싱을 하고, 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 제어 및 보정하기 위한 센싱결과신호(Vseno)를 생성 및 출력하게 된다. 그 결과, 발진부(OSC)는 이전 대비 발진 주파수(VOSC)를 끌어올리게 된다. 이때, 주파수제어부(FCL)는 센싱결과신호(Vseno)가 들어올 때마다 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 증가시킬 수 있는 주파수제어신호(FCS)를 출력하게 된다.
한편, 전원공급부는 위와 같은 구동 특성을 갖고 있기 때문에 로드의 증가 또는 감소에 대응하여 발진부(OSC)의 발진 주파수(VOSC)를 증가, 감소 또는 유지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부를 표시장치에 적용시 이의 구동 개념을 설명하면 다음과 같다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 표시패널에 일반적인 영상을 표시할 경우 전원공급부의 인덕터의 전류(IL)는 모두 그라운드(GND) 위에 존재하게 되고, 다이오드(D1)의 애도드전극 노드의 전압(Vd)은 정상적인 파형의 형태를 갖게 된다.
도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 표시패널의 로드가 낮아지는 방향으로 변경될 경우 전원공급부의 인덕터의 전류(IL)는 그라운드(GND) 근처로 내려오게 된다. 이 경우, 전원공급부는 화살표의 지점과 같이 발진 주파수의 스타트펄스가 되는 시작점을 센싱하게 된다.
도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 표시패널의 로드가 감소(휘도가 낮아지거나 블랭크 구간에서 액티브 구간으로 넘어갈 때)할 경우 전원공급부의 인덕터의 전류(IL)는 그라운드(GND)에 인접하여 존재하게 된다. 이때, 인덕터에 걸리는 전류(IL)는 이전 대비 급격히 낮아지므로 t1 > t2가 된다. 이렇듯, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부는 출력이 높으면 듀티를 증가시키고 출력이 낮으면 듀티를 낮추게 된다.
한편, 표시패널의 로드가 감소할 경우 전원공급부는 DCM 구간으로 진입하게 된다. 그러나 인덕터의 전류(IL)가 0에 가까워지려 할 때 발진부의 발진 주파수는 증가하게 된다. 즉, DCM 영역으로 넘어갈 때 제어 트랜지스터(CT1)의 게이트전극을 제어하는 주파수를 빠르게 한다. 따라서, 전원공급부는 실험예와 달리 공진 파형을 미 발생하게 되고, 표시패널은 안정적인 화면을 표시할 수 있게 된다.
도 11의 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이, 표시패널의 로드가 다시 증가(휘도가 높아지거나 액티브 구간에 해당할 때)할 경우 전원공급부의 인덕터의 전류(IL)는 모두 그라운드(GND) 위에 존재하게 되고, 다이오드(D1)의 애도드전극 노드의 전압(Vd)은 정상적인 파형의 형태를 갖게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부 및 이의 구동방법에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부의 구동 흐름도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급부를 이용한 표시장치의 구동 흐름도이다.
도 8 및 도 12에 도시된 바와 같이, 전원공급부의 센싱을 개시하고, 센싱신호(Vsen)의 입력 유무를 감지한다(S10). 센싱신호(Vsen)가 미존재하는 경우(로드의 변화 없는 경우)(No), 재차 센싱을 개시한다.
센싱신호(Vsen)가 존재하는 경우(로드의 변화가 있는 경우)(Yes), 센싱결과신호(Vseno)를 분석한다(S11). 분석결과, 센싱결과신호(Vseno)에 변화가 있는 경우(Yes), 발진 주파수를 증가시킨다(S12).
분석결과, 센싱결과신호(Vseno)에 변화가 없는 경우(No), 초기 발진 주파수(F초기)와 현재 발진 주파수(F현재)를 비교한다(S13). 현재 발진 주파수가 초기 발진 주파수 대비 낮은 경우(No), 재차 센싱을 개시한다. 이와 달리, 현재 발진 주파수가 초기 발진 주파수 대비 높은 경우(Yes), 발진 주파수를 감소시킨다(S14).
도 1, 도 8 및 도 13에 도시된 바와 같이, 전원공급부의 센싱을 개시한다(S110). 센싱된 전류가 문턱전압(기준저전압)보다 낮은지 유무를 판단한다(S120). 센싱된 전류가 문턱전압보다 낮으면(Yes) 발진 주파수를 증가시킨다(S130). 반면, 센싱된 전류가 문턱전압보다 높거나 이전과 동일하면(No) 발진 주파수를 유지한다(S140).
한편, 발진 주파수를 증가시킬 때에는 현재 발진 주파수가 초기 발진 주파수보다 높은지 유무를 판단한다(S150). 현재 발진 주파수가 초기 발진 주파수보다 높지 않고 이전 발진 주파수와 동일하면(No) 전류 센싱을 재개한다(S110). 이와 달리, 현재 발진 주파수가 초기 발진 주파수보다 높으면(Yes) 발진 주파수를 감소시킨다(S160).
이하, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급부의 일부를 상세히 보여주는 구체도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급부에는 본 발명의 일 실시예와 유사하게 구성된 주파수보정부(FCC) 및 발진부(OSC)를 갖는 되먹임부(170b)가 포함된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급부는 일 실시예와 다르게 노드센싱부(ZCS)에 신호지연부(DLY)가 더 포함된다. 신호지연부(DLY)는 발진부(OSC)로부터 출력된 센싱신호(Vsen)를 일정 시간 지연하는 역할을 한다.
신호지연부(DLY)가 더 추가됨에 따라 전원공급부는 센싱구간이 변경된다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서는 발진부에 포함된 커런트 미러 트랜지스터의 리셋 타이밍에 대응하여 센싱을 개시한다. 그러나 추가된 신호지연부(DLY)의 설정 조건에 따라 센싱구간은 다른 구간으로 변경된다. 즉, 노드센싱부(ZCS) 내에 신호지연부(DLY)를 추가하면 장치의 구성 및 센싱 조건 등에 대응하여 센싱 위치를 적절히 설정할 수 있게 된다.
이상 본 발명은 전원공급부에서 발생하는 공진 파형을 제거하여 출력단 리플을 저감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 전원공급부의 출력단 리플을 제거하여 화면의 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 휘도가 낮아지거나 로드가 급변하는 구간으로 넘어갈 때 스위칭 주파수를 빠르게 하여 작은 전압 변동에 의해서도 화면의 이상이 발생하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 장치의 구성 및 센싱 조건에 따라 센싱구간을 변경할 수 있는 효과가 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: 스캔구동부 140: 데이터구동부
150: 표시패널 170: 전원공급부
170a: 전원부 170b: 되먹임부
PL: 로직회로부 FCC: 주파수보정부
CP1: 제1회로부 CP2: 제2회로부
OSC: 발진부 ZCS: 노드센싱부
FCL: 주파수제어부

Claims (15)

  1. 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는 전원부와,
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 상기 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 상기 발진 주파수에 대응하여 상기 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는 되먹임부를 포함하고,
    상기 주파수보정부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위에 들어오면 상기 주파수제어신호를 변경하여 상기 발진 주파수를 증가시키는 전원공급부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 되먹임부는,
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱한 상기 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위보다 높거나 이전과 동일하면 상기 발진 주파수를 유지하는 전원공급부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수보정부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고, 센싱값과 상기 기준저전압 간의 비교결과에 따른 센싱결과신호를 출력하는 노드센싱부와,
    상기 센싱결과신호에 따라 상기 발진부의 상기 발진 주파수를 제어 및 보정하기 위한 상기 주파수제어신호를 출력하는 주파수제어부를 포함하는 전원공급부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노드센싱부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드에 제1전극이 연결되고 상기 발진부의 센싱신호 출력단에 제3전극이 연결된 스위치와,
    상기 스위치의 제2전극에 제1단자가 연결되고 기준저전압라인에 제2단자가 연결되고 상기 주파수제어부에 출력단이 연결된 제1비교부를 포함하는 전원공급부.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발진부는
    제1미러 트랜지스터 및 제2미러 트랜지스터로 구성된 커런트 미러부와,
    상기 제1미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제1전류를 제어하기 위해 구성된 제1전류제어부와,
    상기 제2미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제2전류를 제어하기 위해 구성된 제2전류제어부를 포함하는 전원공급부.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1전류제어부는
    상기 제1미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결된 저항기의 일단에 제2전극이 연결된 제1트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터의 제2전극에 제1단자가 연결되고 제1기준전압라인에 제2단자가 연결되고 상기 제1트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제2비교부를 포함하고,
    상기 제2전류제어부는
    상기 제2미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 상기 제2전원라인에 제2전극이 연결된 제2트랜지스터와, 제2기준전압라인에 제1단자가 연결되고 상기 제2트랜지스터의 제1전극에 제2단자가 연결되고 상기 제2트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제3비교부와, 상기 제2트랜지스터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 제2전원라인에 타단이 연결 가변 커패시터를 포함하는 전원공급부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주파수제어신호는
    상기 제1기준전압라인을 통해 전달되는 제1기준전압의 레벨, 상기 제2기준전압라인을 통해 전달되는 제2기준전압의 레벨 및 상기 가변 커패시터의 용량 중 하나 이상을 가변하는 전원공급부.
  8. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널을 구동하는 구동부; 및
    외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는 전원부와, 상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와 상기 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와 상기 발진 주파수에 대응하여 상기 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는 되먹임부를 갖는 전원공급부를 포함하고,
    상기 주파수보정부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위에 들어오면 상기 주파수제어신호를 변경하여 상기 발진 주파수를 증가시키는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 되먹임부는,
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱한 상기 센싱값이 내부에 설정된 기준저전압 범위보다 높거나 이전과 동일하면 상기 발진 주파수를 유지하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주파수보정부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고, 센싱값과 상기 기준저전압 간의 비교결과에 따른 센싱결과신호를 출력하는 노드센싱부와,
    상기 센싱결과신호에 따라 상기 발진부의 상기 발진 주파수를 제어 및 보정하기 위한 상기 주파수제어신호를 출력하는 주파수제어부를 포함하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 노드센싱부는
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드에 제1전극이 연결되고 상기 발진부의 센싱신호 출력단에 제3전극이 연결된 스위치와,
    상기 스위치의 제2전극에 제1단자가 연결되고 기준저전압라인에 제2단자가 연결되고 상기 주파수제어부에 출력단이 연결된 제1비교부를 포함하는 표시장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 발진부는
    제1미러 트랜지스터 및 제2미러 트랜지스터로 구성된 커런트 미러부와,
    상기 제1미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제1전류를 제어하기 위해 구성된 제1전류제어부와,
    상기 제2미러 트랜지스터를 통해 흐르는 제2전류를 제어하기 위해 구성된 제2전류제어부를 포함하는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1전류제어부는
    상기 제1미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 제2전원라인에 타단이 연결된 저항기의 일단에 제2전극이 연결된 제1트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터의 제2전극에 제1단자가 연결되고 제1기준전압라인에 제2단자가 연결되고 상기 제1트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제2비교부를 포함하고,
    상기 제2전류제어부는
    상기 제2미러 트랜지스터의 제2전극에 제1전극이 연결되고 상기 제2전원라인에 제2전극이 연결된 제2트랜지스터와, 제2기준전압라인에 제1단자가 연결되고 상기 제2트랜지스터의 제1전극에 제2단자가 연결되고 상기 제2트랜지스터의 게이트전극에 출력단이 연결된 제3비교부와, 상기 제2트랜지스터의 제1전극에 일단이 연결되고 상기 제2전원라인에 타단이 연결 가변 커패시터를 포함하는 표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주파수제어신호는
    상기 제1기준전압라인을 통해 전달되는 제1기준전압의 레벨, 상기 제2기준전압라인을 통해 전달되는 제2기준전압의 레벨 및 상기 가변 커패시터의 용량 중 하나 이상을 가변하는 표시장치.
  15. 외부로부터 공급된 제1직류전원을 제2직류전원으로 생성 및 출력하기 위한 스위칭 동작을 수행하는 제어 트랜지스터를 갖는 전원부와, 상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하고 그 결과에 따라 주파수제어신호를 출력하는 주파수보정부와, 상기 주파수제어신호에 대응하여 발진 주파수를 가변하는 발진부와, 상기 발진 주파수에 대응하여 상기 제어 트랜지스터의 게이트전극을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 로직회로부를 갖는 되먹임부를 포함하는 전원공급부를 갖는 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 제어 트랜지스터의 소오스전극 노드를 센싱하는 단계;
    센싱된 전류가 문턱전압보다 낮은지 유무를 판단하는 단계; 및
    상기 센싱된 전류가 상기 문턱전압보다 낮으면 상기 발진 주파수를 증가시키고, 상기 센싱된 전류가 상기 문턱전압보다 높거나 이전과 동일하면 상기 발진 주파수를 유지하는 표시장치의 구동방법.
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