KR102534116B1

KR102534116B1 - Dc-dc 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR102534116B1
Application number: KR1020170177583A
Authority: KR
Inventors: 홍진택; 한송이
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2023-05-19
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: US20190197966A1; US11030961B2; KR20190076096A

Abstract

DC-DC 컨버터는 입력 전압원, 인덕터, 다이오드, 캐패시터, 복수의 스위칭 소자들 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 인덕터는 상기 입력 전압원에 연결된다. 상기 다이오드는 상기 인덕터에 연결된다. 상기 캐패시터는 상기 다이오드에 연결된다. 상기 복수의 스위칭 소자들은 상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결된다. 상기 컨트롤러는 상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시킨다.

Description

DC-DC 컨버터, 이를 포함하는 표시 장치 {DC TO DC CONVERTER AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 복수의 스위칭 소자들을 포함하고 상기 스위칭 소자들의 문턱 전압의 차이를 보상할 수 있는 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 표시 장치는 상기 표시 패널을 구동하기 위한 표시 패널 구동부 및 상기 백라이트 유닛을 구동하기 위한 백라이트 구동부를 포함한다.

상기 표시 패널 구동부 및 상기 백라이트 구동부는 전압 레벨을 변화시키기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 DC-DC 컨버터는 고 용량의 전압 컨버팅을 위해 복수의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다.

상기 복수의 스위칭 소자들의 문턱 전압이 동일하지 않은 경우, 상기 DC-DC 컨버터는 발열을 일으키는 문제가 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 스위칭 소자들을 포함하고 상기 스위칭 소자들의 문턱 전압의 차이를 보상할 수 있는 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 DC-DC 컨버터를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터는 입력 전압원, 인덕터, 다이오드, 캐패시터, 복수의 스위칭 소자들 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 인덕터는 상기 입력 전압원에 연결된다. 상기 다이오드는 상기 인덕터에 연결된다. 상기 캐패시터는 상기 다이오드에 연결된다. 상기 복수의 스위칭 소자들은 상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결된다. 상기 컨트롤러는 상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시킨다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 스위칭 소자를 흐르는 제1 전류의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자를 흐르는 제2 전류의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류를 센싱하는 제1 저항 및 상기 제2 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류를 센싱하는 제2 저항을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류를 증폭시키는 제1 증폭기, 상기 제2 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류를 증폭시키는 제2 증폭기, 증폭된 상기 제1 전류의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터 및 증폭된 상기 제2 전류의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제1 비교기, 상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제2 비교기, 상기 제1 비교기의 출력단으로 출력되는 제1 제어 전압을 상기 제1 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제1 버퍼 및 상기 제2 비교기의 출력단으로 출력되는 제2 제어 전압을 상기 제2 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제2 버퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 제어 전압의 타이밍을 지연시키는 제1 지연 회로부 및 상기 제2 제어 전압의 타이밍을 지연시키는 제2 지연 회로부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 지연 회로부는 상기 제1 버퍼를 포함하는 제1 그룹의 버퍼들 및 상기 제1 제어 전압의 경로를 설정하는 제1 그룹의 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 제2 지연 회로부는 상기 제2 버퍼를 포함하는 제2 그룹의 버퍼들 및 상기 제2 제어 전압의 경로를 설정하는 제2 그룹의 스위치들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 제3 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제3 스위칭 소자를 흐르는 제3 전류를 센싱하는 제3 저항을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제3 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제3 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제3 전류를 증폭시키는 제3 증폭기 및 증폭된 상기 제3 전류의 상기 제3 듀티비를 판단하는 제3 카운터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제3 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제3 비교기 및 상기 제3 비교기의 출력단으로 출력되는 제3 제어 전압을 상기 제3 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제3 버퍼를 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 게이트 구동부, 데이터 구동부, 백라이트 유닛 및 백라이트 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널은 영상을 표시한다. 상기 게이트 구동부는 상기 표시 패널에 게이트 신호를 출력한다. 상기 데이터 구동부는 상기 표시 패널에 데이터 전압을 출력한다. 상기 백라이트 유닛은 상기 표시 패널에 광을 제공한다. 상기 백라이트 구동부는 상기 백라이트 유닛을 구동하기 위한 백라이트 구동 신호를 상기 백라이트 유닛에 출력한다. 상기 백라이트 구동부는 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압원, 상기 입력 전압원에 연결되는 인덕터, 상기 인덕터에 연결되는 다이오드, 상기 다이오드에 연결되는 캐패시터, 상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결되는 복수의 스위칭 소자들 및 상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시키는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류를 센싱하는 제1 저항 및 상기 제2 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류를 센싱하는 제2 저항을 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 전원 전압 생성부를 포함한다. 상기 게이트 구동부는 상기 표시 패널에 게이트 신호를 출력한다. 상기 데이터 구동부는 상기 표시 패널에 데이터 전압을 출력한다. 상기 전원 전압 생성부는 상기 게이트 구동부에 게이트 전원 전압을 출력하고, 상기 데이터 구동부에 데이터 전원 전압을 출력한다. 상기 전원 전압 생성부는 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압원, 상기 입력 전압원에 연결되는 인덕터, 상기 인덕터에 연결되는 다이오드, 상기 다이오드에 연결되는 캐패시터, 상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결되는 복수의 스위칭 소자들 및 상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시키는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 게이트 신호의 하이 레벨을 정의하는 게이트 온 전압을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 데이터 구동부의 동작을 위한 아날로그 전원 전압을 생성할 수 있다.

이와 같은 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 상기 DC-DC 컨버터는 복수의 스위칭 소자들을 포함하므로 고 용량의 전압 컨버팅을 수행할 수 있고, 복수의 스위칭 소자들 간의 문턱 전압의 편차를 보상하여 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 상기 DC-DC 컨버터의 발열 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 고 용량의 직류 전압을 안정적으로 생성하여, 상기 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 상기 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 백라이트 구동부의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 제1 스위칭 소자를 흐르는 전류, 제2 스위칭 소자를 흐르는 전류 및 상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 제어 전극에 인가되는 전압의 파형을 나타내는 타이밍도이다.
도 4는 도 2의 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4의 컨트롤러의 신호들을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다.
도 7a는 보상 이전의 제1 스위칭 소자를 흐르는 전류, 제2 스위칭 소자를 흐르는 전류를 나타내는 타이밍도이다.
도 7b는 도 6의 컨트롤러에 의해 듀티비가 보상된 제1 스위칭 소자를 흐르는 전류, 제2 스위칭 소자를 흐르는 전류를 나타내는 타이밍도이다.
도 7c는 도 6의 컨트롤러에 의해 타이밍이 보상된 제1 스위칭 소자를 흐르는 전류, 제2 스위칭 소자를 흐르는 전류를 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동부의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 9는 도 8의 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10의 전원 전압 생성부의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 표시 패널 구동부, 백라이트 유닛(600) 및 백라이트 구동부(700)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(200), 게이트 구동부(300), 감마 기준 전압 생성부(400) 및 데이터 구동부(500)를 포함한다.

상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 표시부 및 상기 표시부에 이웃하여 배치되는 주변부를 포함한다. 예를 들어, 상기 표시 패널(100)은 액정층을 포함하는 액정 표시 장치일 수 있다.

상기 표시 패널(100)은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 데이터 라인들(DL) 각각에 전기적으로 연결된 복수의 픽셀들을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 외부의 장치(미도시)로부터 입력 영상 데이터(IMG) 및 입력 제어 신호(CONT)를 수신한다. 예를 들어, 상기 입력 영상 데이터는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 더 포함할 수 있다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 입력 영상 데이터(IMG) 및 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2), 제3 제어 신호(CONT3) 및 데이터 신호(DATA)를 생성한다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 게이트 구동부(300)의 동작을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호(CONT1)를 생성하여 상기 게이트 구동부(300)에 출력한다. 상기 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 개시 신호 및 게이트 클럭 신호를 포함할 수 있다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 데이터 구동부(500)의 동작을 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호(CONT2)를 생성하여 상기 데이터 구동부(500)에 출력한다. 상기 제2 제어 신호(CONT2)는 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 입력 영상 데이터(IMG)를 근거로 데이터 신호(DATA)를 생성한다. 상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 데이터 구동부(500)에 출력한다.

상기 타이밍 컨트롤러(200)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 감마 기준 전압 생성부(400)의 동작을 제어하기 위한 상기 제3 제어 신호(CONT3)를 생성하여 상기 감마 기준 전압 생성부(400)에 출력한다.

상기 게이트 구동부(300)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력 받은 상기 제1 제어 신호(CONT1)에 응답하여 상기 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 신호들을 생성한다. 예를 들어, 상기 게이트 구동부(300)는 상기 게이트 신호들을 상기 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 출력할 수 있다.

상기 감마 기준 전압 생성부(400)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력 받은 상기 제3 제어 신호(CONT3)에 응답하여 감마 기준 전압(VGREF)을 생성한다. 상기 감마 기준 전압 생성부(400)는 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 상기 데이터 구동부(500)에 제공한다. 상기 감마 기준 전압(VGREF)은 각각의 데이터 신호(DATA)에 대응하는 값을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 감마 기준 전압 생성부(400)는 상기 타이밍 컨트롤러(200) 내에 배치되거나 상기 데이터 구동부(500) 내에 배치될 수 있다.

상기 데이터 구동부(500)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 상기 제2 제어 신호(CONT2) 및 상기 데이터 신호(DATA)를 입력 받고, 상기 감마 기준 전압 생성부(400)로부터 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 입력 받는다. 상기 데이터 구동부(500)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 상기 데이터 구동부(500)는 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인(DL)에 출력한다.

상기 백라이트 유닛(600)은 상기 표시 패널(100)에 광을 제공한다. 상기 백라이트 유닛(600)은 상기 표시 패널(100)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(600)은 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.

상기 백라이트 구동부(700)는 상기 백라이트 유닛을 구동하기 위한 백라이트 구동 신호(BD)를 상기 백라이트 유닛(600)에 출력한다. 상기 백라이트 구동부(700)는 전압 레벨을 증가시키기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.

도 2는 도 1의 백라이트 구동부(600)의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다. 도 3은 도 2의 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 전류(IQ1), 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 전류(IQ2) 및 상기 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 제어 전극에 인가되는 전압의 파형을 나타내는 타이밍도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압원(V1), 인덕터(L), 다이오드(D), 캐패시터(C), 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2) 및 컨트롤러(CO)를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터는 저항(R)을 더 포함할 수 있다.

상기 인덕터(L)는 상기 입력 전압원(V1)에 연결된다. 상기 다이오드(D)는 상기 인덕터(L)에 연결된다. 상기 캐패시터(C)는 상기 다이오드(D)에 연결된다. 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)은 상기 인덕터(L) 및 상기 다이오드(D) 사이의 노드에 병렬로 연결된다. 상기 컨트롤러(CO)는 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시킨다.

구체적으로, 상기 입력 전압원(V1)은 상기 인덕터(L)의 제1 단에 연결되는 양극 및 접지에 연결되는 음극을 포함할 수 있다.

상기 인덕터(L)는 상기 입력 전압원(V1)의 상기 양극에 연결되는 상기 제1 단 및 상기 다이오드(D)의 애노드 전극에 연결되는 제2 단을 포함할 수 있다.

상기 다이오드(D)는 상기 인덕터(L)의 제2 단에 연결되는 상기 애노드 전극 및 상기 캐패시터(C)의 상기 제1 전극에 연결되는 캐소드 전극을 포함할 수 있다.

상기 캐패시터(C)는 상기 다이오드(D)의 상기 캐소드 전극에 연결되는 상기 제1 전극 및 접지에 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)은 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위칭 소자(Q1)는 상기 컨트롤러(CO)에 연결되는 제어 전극, 상기 인덕터(L)의 상기 제2 단에 연결되는 입력 전극 및 저항(R)의 제1 단에 연결되는 출력 전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 스위칭 소자(Q2)는 상기 컨트롤러(CO)에 연결되는 제어 전극, 상기 인덕터(L)의 상기 제2 단에 연결되는 입력 전극 및 상기 저항(R)의 상기 제1 단에 연결되는 출력 전극을 포함할 수 있다.

상기 저항(R)은 상기 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 상기 출력 전극들에 연결되는 상기 제1 단 및 접지에 연결되는 제2 단을 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 하이 레벨 및 로우 레벨 사이에서 스윙하는 제어 전압(VGS)을 출력한다. 예를 들어, 상기 제어 전압(VGS)은 펄스 폭 변조 (pulse width modulation) 신호일 수 있다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온된다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온된다.

상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L) 및 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 따라 제1 전류 경로가 형성되고, 입력 전압(V1)이 상기 인덕터(L)에 에너지가 축적된다.

상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)를 따라 제2 전류 경로가 형성되고, 상기 인덕터(L)에 에너지가 축적된다.

상기 제1 스위칭 소자(Q1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 오프되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L), 상기 다이오드(D)를 따라 제3 전류 경로가 형성되고, 상기 입력 전압(V1)에 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지가 더해져서 상기 다이오드(D)를 지나 로드(LS)로 흐른다. 본 실시예에서, 상기 로드(LS)는 LED 스트링일 수 있다. 상기 로드(LS)에는 상기 입력 전압(V1)보다 높은 출력 전압(V2)이 인가될 수 있다.

상기 DC-DC 컨버터가 하나의 스위칭 소자만을 포함하는 경우에는 용량의 제약이 있다. 따라서, 고 용량을 구현하기 위해 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)을 이용할 수 있다. 고 용량 구현을 위해 상기 DC-DC 컨버터 자체를 2개로 구현할 경우 재료비가 2배로 들게 되므로, 상기 인덕터(L), 상기 다이오드(D), 상기 캐패시터(C) 등은 하나로 구성하고, 상기 스위칭 소자만을 복수로 형성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)의 문턱 전압들은 공정 산포 등에 의해 서로 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)는 제1 문턱 전압(VTH1)을 갖고, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)는 제2 문턱 전압(VTH2)을 가질 수 있다. 상기 제1 문턱 전압(VTH1)은 상기 제2 문턱 전압(VTH2)보다 작을 수 있다.

상기 제어 전압(VGS)이 증가함에 따라, 문턱 전압(VTH1)이 낮은 상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 제1 시점(ta)에 먼저 턴 온된다. 상기 제1 시점(ta)으로부터 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온되는 제2 시점(tb)까지, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)만이 턴 온되고, 이 때, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 전류(IQ1)는 급격하게 상승하게 된다. 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온된 이후에는 전류가 상기 제1 스위칭 소자(Q1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)로 나뉘어 흐르게 되므로, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 전류(IQ1)의 레벨은 감소하게 된다.

또한, 상기 제어 전압(VGS)이 감소함에 따라, 문턱 전압(VTH2)이 높은 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 제3 시점(tc)에 먼저 턴 오프된다. 상기 제3 시점(tc)으로부터 상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 오프되는 제4 시점(td)까지, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)만이 턴 온되고, 이 때, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 전류(IQ1)는 다시 급격하게 상승하게 된다.

상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 통해 높은 전류가 흐르는 상기 제1 시점(ta) 및 상기 제2 시점(tb) 사이에서 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 발열이 발생할 수 있다. 또한, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 통해 높은 전류가 흐르는 상기 제3 시점(tc) 및 상기 제4 시점(td) 사이에서 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 발열이 발생할 수 있다.

도 4는 도 2의 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다. 도 5는 도 4의 컨트롤러의 신호들을 나타내는 타이밍도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 제1 전류(IQ1)의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 제2 전류(IQ2)의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터(OP)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 전류(Q1)의 제1 듀티비를 감소시키기 위해, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 인가되는 제1 제어 전압(VGS1)의 듀티비를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제2 전류(Q2)의 제2 듀티비를 감소시키기 위해, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 제어 전극으로 인가되는 제2 제어 전압(VGS2)의 듀티비를 감소시킬 수 있다.

도 5에서는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 상기 제1 문턱 전압(VTH1)이 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 상기 제2 문턱 전압(VTH2)보다 작은 경우를 나타내며, 이 때 상기 제1 전류(IQ1)의 상기 제1 듀티비(Q1)가 상기 제2 전류(IQ2)의 상기 제2 듀티비(W2)보다 클 수 있다. 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 제어 전압(VGS1)의 듀티비를 감소시켜 제1 변환 제어 전압(VGSC1)을 생성한다. 그에 따라, 제1 변환 전류(IQC1)의 듀티비도 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비에 비해 감소한다. 반면, 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제2 제어 전압(VGS2)의 듀티비는 유지하여 제2 변환 제어 전압(VGSC2)을 생성한다. 그에 따라, 제2 변환 전류(IQC2)의 듀티비는 상기 제2 전류(IQ2)의 듀티비와 동일할 수 있다.

도 5에서는 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 전류(IQ1)의 라이징 에지를 늦추고 폴링 에지를 앞당겨 상기 제1 듀티비를 감소시키는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 전류(IQ1)의 폴링 에지를 앞당겨 상기 제1 듀티비를 감소시킬 수 있다. 이와는 달리, 상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 전류(IQ1)의 라이징 에지를 늦추어 상기 제1 듀티비를 감소시킬 수 있다.

상기 메인 오퍼레이터(OP)는 상기 제1 듀티비 및 상기 제2 듀티비가 동일한 경우, 상기 제1 제어 전압(VGS1) 및 상기 제2 제어 전압(VGS2)의 듀티비를 유지할 수 있다.

상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류(IQ1)를 센싱하는 제1 저항(R1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류(IQ2)를 센싱하는 제2 저항(R2)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 저항(R1)의 제1 단에 걸리는 전압은 제1 노드 전압(VN1), 상기 제2 저항(R2)의 제1 단에 걸리는 전압은 제2 노드 전압(VN1)일 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 저항(R1)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항(R1)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류(IQ1)를 증폭시키는 제1 증폭기(AMP1) 및 상기 제2 저항(R2)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항(R2)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류(IQ2)를 증폭시키는 제2 증폭기(AMP2)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 증폭기(AMP1)는 상기 제1 노드 전압(VN1)을 증폭시키는 것으로 표현할 수 있다. 상기 제2 증폭기(AMP2)는 상기 제2 노드 전압(VN2)을 증폭시키는 것으로 표현할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 증폭된 상기 제1 전류(IQ1)의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터(CN1) 및 상기 증폭된 상기 제2 전류(IQ2)의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터(CN2)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 카운터(CN1)는 일정 시간 주기로 상기 제1 전류(IQ1)의 하이 레벨을 카운트하여 상기 제1 듀티비를 판단할 수 있다. 상기 제2 카운터(CN2)는 일정 시간 주기로 상기 제2 전류(IQ2)의 하이 레벨을 카운트하여 상기 제2 듀티비를 판단할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)로부터 출력되는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호(COMP)를 입력 받는 제1 입력단, 클럭 신호(CKS)를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제1 비교기(CP1) 및 상기 메인 오퍼레이터(OP)로부터 출력되는 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호(CKS)를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제2 비교기(CP2)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)와 상기 제1 비교기(CP1)의 상기 제1 입력단 사이에 배치되어, 상기 제1 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 연산하는 제1 연산기(OPR1)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)와 상기 제2 비교기(CP2)의 상기 제1 입력단 사이에 배치되어, 상기 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 연산하는 제2 연산기(OPR2)를 더 포함할 수 있다.

상기 클럭 신호(CKS)는 톱니파의 파형을 가질 수 있다. 상기 제1 비교기(CP1)는 상기 클럭 신호(CKS)를 이용하여 상기 제1 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 기초로 제1 제어 전압(VGSC1)을 생성할 수 있다. 상기 제2 비교기(CP2)는 상기 클럭 신호(CKS)를 이용하여 상기 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 기초로 제2 제어 전압(VGSC2)을 생성할 수 있다.

상기 보상 신호(COMP)는 상기 DC-DC 컨버터로부터 피드백된 신호이며, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압의 레벨이 타겟 레벨보다 큰 경우, 상기 제1 제어 전압(VGSC1) 및 상기 제2 제어 전압(VGSC2)의 듀티비를 감소시키고, 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압의 레벨이 타겟 레벨보다 작은 경우, 상기 제1 제어 전압(VGSC1) 및 상기 제2 제어 전압(VGSC2)의 듀티비를 증가시키기 위한 신호이다.

도 5에서 보듯이, 상기 메인 오퍼레이터(OP)를 통해 초기에 출력되는 제1 제어 전압(VGS1) 및 제2 제어 전압(VGS2)은 초기 제어 전압(VGSI)으로, 상기 제1 제어 전압(VGS1) 및 상기 제2 제어 전압(VGS2)은 동일할 수 있다.

상기 제1 전류(IQ1) 및 상기 제2 전류(IQ2)가 센싱된 이후에 상기 문턱 전압의 편차를 보상하기 위해 상기 듀티비가 조절된 상기 제1 제어 전압(VGSC1)은 상기 초기 제어 전압(VGSI)과 상이할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 비교기(CP1)의 출력단으로 출력되는 제1 제어 전압(VGSC1)을 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 전달하는 제1 버퍼(B1) 및 상기 제2 비교기(Q2)의 출력단으로 출력되는 제2 제어 전압(VGSC2)을 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 제어 전극으로 전달하는 제2 버퍼(B2)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 DC-DC 컨버터는 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)을 포함하므로 고 용량의 전압 컨버팅을 수행할 수 있다. 또한, 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2) 간의 문턱 전압의 편차를 보상하여 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)을 포함하는 상기 DC-DC 컨버터의 발열 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 고 용량의 직류 전압을 안정적으로 생성하여, 상기 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 상기 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다. 도 7a는 보상 이전의 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 전류(IQ1), 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 전류(IQ2)를 나타내는 타이밍도이다. 도 7b는 도 6의 컨트롤러(CO)에 의해 듀티비가 보상된 제1 스위칭 소자를 흐르는 전류(IQ1), 제2 스위칭 소자를 흐르는 전류(IQ2)를 나타내는 타이밍도이다. 도 7c는 도 6의 컨트롤러(CO)에 의해 타이밍이 보상된 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 전류(IQ1), 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 전류(IQ2)를 나타내는 타이밍도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 DC-DC 컨버터의 컨트롤러가 지연 회로부들을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5의 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 3, 도 6 내지 도 7c를 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 표시 패널 구동부, 백라이트 유닛(600) 및 백라이트 구동부(700)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(200), 게이트 구동부(300), 감마 기준 전압 생성부(400) 및 데이터 구동부(500)를 포함한다.

상기 백라이트 구동부(700)는 상기 백라이트 유닛을 구동하기 위한 백라이트 구동 신호(BD)를 상기 백라이트 유닛(600)에 출력한다. 상기 백라이트 구동부(700)는 전압 레벨을 증가시키기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.

상기 DC-DC 컨버터는 입력 전압원(V1), 인덕터(L), 다이오드(D), 캐패시터(C), 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2) 및 컨트롤러(CO)를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터는 저항(R)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)은 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 하이 레벨 및 로우 레벨 사이에서 스윙하는 제어 전압(VGS)을 출력한다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온된다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온된다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 제1 전류(IQ1)의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 제2 전류(IQ2)의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터(OP)를 포함할 수 있다.

상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류(IQ1)를 센싱하는 제1 저항(R1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류(IQ2)를 센싱하는 제2 저항(R2)을 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 저항(R1)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항(R1)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류(IQ1)를 증폭시키는 제1 증폭기(AMP1) 및 상기 제2 저항(R2)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항(R2)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류(IQ2)를 증폭시키는 제2 증폭기(AMP2)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 증폭된 상기 제1 전류(IQ1)의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터(CN1) 및 상기 증폭된 상기 제2 전류(IQ2)의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터(CN2)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 타이밍을 지연시키는 제1 지연 회로부 및 상기 제2 제어 전압(VGSC2)의 타이밍을 지연시키는 제2 지연 회로부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 지연 회로부는 제1 그룹의 버퍼들(B11, B12, B13) 및 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 경로를 설정하는 제1 그룹의 스위치들(SW11, SW12, SW13, SW14)을 포함할 수 있다.

상기 제1 비교기(CP1)에서 출력되는 상기 제1 제어 전압(VGSC1)이 제4 스위치(SW14)를 통해 버퍼들을 통하지 않고 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 즉시 인가되면 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 타이밍이 가장 빠를 수 있다.

상기 제1 비교기(CP1)에서 출력되는 상기 제1 제어 전압(VGSC1)이 제3 스위치(SW13)를 통해 제3 버퍼(B13)를 통하여 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 인가되면 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 타이밍이 상대적으로 느려진다.

상기 제1 비교기(CP1)에서 출력되는 상기 제1 제어 전압(VGSC1)이 제2 스위치(SW12)를 통해 제2 및 제3 버퍼(B12, B13)를 통하여 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 인가되면 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 타이밍이 상대적으로 더욱 느려진다.

상기 제1 비교기(CP1)에서 출력되는 상기 제1 제어 전압(VGSC1)이 제1 스위치(SW11)를 통해 제1 내지 제3 버퍼(B1, B12, B13)를 통하여 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 인가되면 상기 제1 제어 전압(VGSC1)의 타이밍이 상대적으로 더욱 느려진다.

상기 제2 지연 회로부는 제2 그룹의 버퍼들(B21, B22, B23) 및 상기 제2 제어 전압(VGSC2)의 경로를 설정하는 제2 그룹의 스위치들(SW21, SW22, SW23, SW24)을 포함할 수 있다. 상기 제2 지연 회로부의 동작은 위에서 설명한 상기 제1 지연 회로부의 동작과 실질적으로 동일하다.

도 7a를 참조하면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 문턱 전압이 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압보다 낮은 경우를 예시하고, 그에 따라, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비가 상기 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 상기 제2 전류(IQ2)의 듀티비보다 크며, 그에 따라, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에는 발열이 발생할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 상기 컨트롤러(CO)를 이용하여, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에 흐르는 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비가 상기 제2 전류(IQ2)의 듀티비와 일치하도록 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비를 감소시킬 수 있다. 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비를 감소시키면, 상기 제1 전류(IQ1)의 타이밍이 상기 제2 전류(IQ2)의 위상이 일치할 수 있고, 상기 제1 전류(IQ1)의 타이밍이 상기 제2 전류(IQ2)의 위상이 일치하지 않을 수도 있다. 상기 제1 전류(IQ1)의 듀티비와 상기 제2 전류(IQ2)의 듀티비가 일치하더라도, 상기 제1 전류(IQ1)의 라이징 및 폴링 타이밍과 상기 제2 전류(IQ2)의 라이징 및 폴링 타이밍이 서로 일치하지 않으면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에만 전류가 흐르는 구간 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)에만 전류가 흐르는 구간이 존재하게 되고, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에만 전류가 흐르는 구간 동안에는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)에서 발열이 발생할 수 있고, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)에만 전류가 흐르는 구간 동안에는 상기 제2 스위칭 소자(Q2)에서 발열이 발생할 수 있다.

도 7c를 참조하면, 상기 컨트롤러(CO)의 제1 지연 회로부 및 제2 지연 회로부를 이용하여 상기 제1 전류(IQ1) 및 상기 제2 전류(IQ2)의 타이밍을 조절할 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 듀티비 및 타이밍이 일치하게 되면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 발열 문제가 해결될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동부(700)의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다. 도 9는 도 8의 DC-DC 컨버터에 채용되는 컨트롤러를 나타내는 회로도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 DC-DC 컨버터가 3개의 스위칭 소자들을 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5의 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 표시 패널 구동부, 백라이트 유닛(600) 및 백라이트 구동부(700)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(200), 게이트 구동부(300), 감마 기준 전압 생성부(400) 및 데이터 구동부(500)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2, Q3)은 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제3 스위칭 소자(Q3)를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 하이 레벨 및 로우 레벨 사이에서 스윙하는 제어 전압(VGS)을 출력한다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온된다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온된다. 상기 제어 전압(VGS)이 상기 제3 스위칭 소자(Q3)의 문턱 전압을 넘게 되면, 상기 제3 스위칭 소자(Q3)가 턴 온된다.

상기 제3 스위칭 소자(Q3)가 턴 온되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q3)를 따라 제3 전류 경로가 형성되고, 상기 인덕터(L)에 에너지가 축적된다.

상기 제1 스위칭 소자(Q1), 상기 제2 스위칭 소자(Q2) 및 상기 제3 스위칭 소자(Q3)가 턴 오프되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L), 상기 다이오드(D)를 따라 제4 전류 경로가 형성되고, 상기 입력 전압(V1)에 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지가 더해져서 상기 다이오드(D)를 지나 로드(LS)로 흐른다. 본 실시예에서, 상기 로드(LS)는 LED 스트링일 수 있다. 상기 로드(LS)에는 상기 입력 전압(V1)보다 높은 출력 전압(V2)이 인가될 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)를 흐르는 제1 전류(IQ1)의 제1 듀티비, 상기 제2 스위칭 소자(Q2)를 흐르는 제2 전류(IQ2)의 제2 듀티비 및 상기 제3 스위칭 소자(Q3)를 흐르는 제3 전류(IQ3)의 제3 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 및 제3 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제3 및 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키고, 상기 제3 듀티비가 상기 제1 및 제2 듀티비보다 클 때 상기 제3 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터(OP)를 포함할 수 있다.

상기 DC-DC 컨버터는 상기 제1 스위칭 소자(Q1)와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류(IQ1)를 센싱하는 제1 저항(R1), 상기 제2 스위칭 소자(Q2)와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류(IQ2)를 센싱하는 제2 저항(R2) 및 상기 제3 스위칭 소자(Q3)와 직렬로 연결되어 상기 제3 전류(IQ3)를 센싱하는 제3 저항(R3)을 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 저항(R1)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항(R1)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류(IQ1)를 증폭시키는 제1 증폭기(AMP1), 상기 제2 저항(R2)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항(R2)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류(IQ2)를 증폭시키는 제2 증폭기(AMP2) 및 상기 제3 저항(R3)의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제3 저항(R3)의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제3 전류(IQ3)를 증폭시키는 제3 증폭기(AMP3)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 증폭된 상기 제1 전류(IQ1)의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터(CN1), 상기 증폭된 상기 제2 전류(IQ2)의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터(CN2) 및 상기 증폭된 상기 제3 전류(IQ3)의 상기 제3 듀티비를 판단하는 제3 카운터(CN3)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)로부터 출력되는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호(COMP)를 입력 받는 제1 입력단, 클럭 신호(CKS)를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제1 비교기(CP1), 상기 메인 오퍼레이터(OP)로부터 출력되는 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호(CKS)를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제2 비교기(CP2) 및 상기 메인 오퍼레이터(OP)로부터 출력되는 제3 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호(CKS)를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제3 비교기(CP3)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)와 상기 제1 비교기(CP1)의 상기 제1 입력단 사이에 배치되어, 상기 제1 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 연산하는 제1 연산기(OPR1)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)와 상기 제2 비교기(CP2)의 상기 제1 입력단 사이에 배치되어, 상기 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 연산하는 제2 연산기(OPR2)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(CO)는 상기 메인 오퍼레이터(OP)와 상기 제3 비교기(CP3)의 상기 제1 입력단 사이에 배치되어, 상기 제3 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호(COMP)를 연산하는 제3 연산기(OPR3)를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 비교기(CP1)의 출력단으로 출력되는 제1 제어 전압(VGSC1)을 상기 제1 스위칭 소자(Q1)의 제어 전극으로 전달하는 제1 버퍼(B1), 상기 제2 비교기(Q2)의 출력단으로 출력되는 제2 제어 전압(VGSC2)을 상기 제2 스위칭 소자(Q2)의 제어 전극으로 전달하는 제2 버퍼(B2) 및 상기 제3 비교기(Q3)의 출력단으로 출력되는 제3 제어 전압(VGSC3)을 상기 제3 스위칭 소자(Q3)의 제어 전극으로 전달하는 제3 버퍼(B3)를 더 포함할 수 있다.

도시하지 않았으나, 본 실시예에 따른 상기 컨트롤러(CO)는 도 6에서 설명한 지연 회로부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 DC-DC 컨버터는 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2, Q3)을 포함하므로 고 용량의 전압 컨버팅을 수행할 수 있다. 또한, 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2, Q3) 간의 문턱 전압의 편차를 보상하여 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2, Q3)을 포함하는 상기 DC-DC 컨버터의 발열 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 고 용량의 직류 전압을 안정적으로 생성하여, 상기 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 상기 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다. 도 11은 도 10의 전원 전압 생성부의 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 전원 전압 생성부가 DC-DC 컨버터를 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5의 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 3 내지 도 5, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 표시 패널 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(200), 게이트 구동부(300), 감마 기준 전압 생성부(400), 데이터 구동부(500) 및 전원 전압 생성부(800)를 포함한다.

상기 전원 전압 생성부(800)는 상기 표시 패널(100)의 구동에 필요한 전원 전압들을 생성한다. 예를 들어, 상기 전원 전압 생성부(800)는 상기 게이트 구동부(300)에 게이트 전원 전압(VON, VOFF)을 출력하고, 상기 데이터 구동부(500)에 데이터 전원 전압(AVDD)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 전압 생성부(800)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)에 타이밍 컨트롤 전원 전압(DVDD)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 전압 생성부(800)는 상기 감마 전압 생성부(400)에 감마 전원 전압을 출력할 수 있다.

상기 전원 전압 생성부(800)는 상기 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 게이트 신호의 하이 레벨을 정의하는 게이트 온 전압(VON)을 생성할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터는 상기 데이터 구동부(500)의 동작을 위한 아날로그 전원 전압(AVDD)을 생성할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2)은 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 복수의 스위칭 소자들(Q1, Q2, Q3)은 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제3 스위칭 소자(Q3)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스위칭 소자(Q1) 및 상기 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 오프되면, 상기 입력 전압원(V1), 상기 인덕터(L), 상기 다이오드(D)를 따라 제3 전류 경로가 형성되고, 상기 입력 전압(V1)에 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지가 더해져서 상기 다이오드(D)를 지나 로드(RL)로 흐른다. 본 실시예에서, 상기 로드(RL)는 출력 저항일 수 있다. 상기 로드(LS)에는 상기 입력 전압(V1)보다 높은 출력 전압(V2)이 인가될 수 있다.

상기 컨트롤러(CO)는 상기 제1 저항(R1)에 연결되는 제1 증폭기(AMP1) 및 상기 제2 저항(R2)에 연결되는 제2 증폭기(AMP2)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(CO)는 증폭된 상기 제1 전류(IQ1)의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터(CN1) 및 상기 증폭된 상기 제2 전류(IQ2)의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터(CN2)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(CO)는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호(COMP), 클럭 신호(CKS)를 이용하여 제1 제어 전압(VGSC1)을 생성하는 제1 비교기(CP1) 및 제2 듀티비 제어 신호 및 보상 신호(COMP), 클럭 신호(CKS)를 이용하여 제2 제어 전압(VGSC2)을 생성하는 제2 비교기(CP2)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 고 용량의 전압 컨버팅을 수행할 수 있고, 상기 DC-DC 컨버터 및 상기 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 표시 패널 200: 타이밍 컨트롤러
300: 게이트 구동부 400: 감마 기준 전압 생성부
500: 데이터 구동부 600: 백라이트 유닛
700: 백라이트 구동부 800: 전원 전압 생성부

Claims

입력 전압원;
상기 입력 전압원에 연결되는 인덕터;
상기 인덕터에 연결되는 다이오드;
상기 다이오드에 연결되는 캐패시터;
상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결되는 복수의 스위칭 소자들; 및
상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시키는 컨트롤러를 포함하고,
상기 다이오드는 상기 인덕터에 연결되는 애노드 전극 및 상기 캐패시터에 연결되는 캐소드 전극을 포함하며,
상기 스위칭 소자들은 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 스위칭 소자를 흐르는 제1 전류의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자를 흐르는 제2 전류의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터를 포함하고,
상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류를 센싱하는 제1 저항 및 상기 제2 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류를 센싱하는 제2 저항을 더 포함하며,
상기 컨트롤러는
상기 제1 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류를 증폭시키는 제1 증폭기;
상기 제2 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류를 증폭시키는 제2 증폭기;
증폭된 상기 제1 전류의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터; 및
증폭된 상기 제2 전류의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
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제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제1 비교기;
상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제2 비교기;
상기 제1 비교기의 출력단으로 출력되는 제1 제어 전압을 상기 제1 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제1 버퍼; 및
상기 제2 비교기의 출력단으로 출력되는 제2 제어 전압을 상기 제2 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제2 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 제1 제어 전압의 타이밍을 지연시키는 제1 지연 회로부; 및
상기 제2 제어 전압의 타이밍을 지연시키는 제2 지연 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
제6항에 있어서, 상기 제1 지연 회로부는 상기 제1 버퍼를 포함하는 제1 그룹의 버퍼들 및 상기 제1 제어 전압의 경로를 설정하는 제1 그룹의 스위치들을 포함하고,
상기 제2 지연 회로부는 상기 제2 버퍼를 포함하는 제2 그룹의 버퍼들 및 상기 제2 제어 전압의 경로를 설정하는 제2 그룹의 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
제5항에 있어서, 상기 스위칭 소자들은 제3 스위칭 소자를 더 포함하고,
상기 제3 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제3 스위칭 소자를 흐르는 제3 전류를 센싱하는 제3 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 제3 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제3 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제3 전류를 증폭시키는 제3 증폭기; 및
증폭된 상기 제3 전류의 제3 듀티비를 판단하는 제3 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제3 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제3 비교기; 및
상기 제3 비교기의 출력단으로 출력되는 제3 제어 전압을 상기 제3 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제3 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부;
상기 표시 패널에 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부;
상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 및
상기 백라이트 유닛을 구동하기 위한 백라이트 구동 신호를 상기 백라이트 유닛에 출력하고, DC-DC 컨버터를 포함하는 백라이트 구동부를 포함하고,
상기 DC-DC 컨버터는
입력 전압원;
상기 입력 전압원에 연결되는 인덕터;
상기 인덕터에 연결되는 다이오드;
상기 다이오드에 연결되는 캐패시터;
상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결되는 복수의 스위칭 소자들; 및
상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시키는 컨트롤러를 포함하며,
상기 다이오드는 상기 인덕터에 연결되는 애노드 전극 및 상기 캐패시터에 연결되는 캐소드 전극을 포함하고,
상기 스위칭 소자들은 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 스위칭 소자를 흐르는 제1 전류의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자를 흐르는 제2 전류의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터를 포함하며,
상기 DC-DC 컨버터는
상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류를 센싱하는 제1 저항 및 상기 제2 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류를 센싱하는 제2 저항을 더 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 제1 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류를 증폭시키는 제1 증폭기;
상기 제2 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류를 증폭시키는 제2 증폭기;
증폭된 상기 제1 전류의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터; 및
증폭된 상기 제2 전류의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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제11항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제1 듀티비 제어 신호 및 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제1 비교기;
상기 메인 오퍼레이터로부터 출력되는 제2 듀티비 제어 신호 및 상기 보상 신호를 입력 받는 제1 입력단, 상기 클럭 신호를 입력 받는 제2 입력단 및 출력단을 포함하는 제2 비교기;
상기 제1 비교기의 출력단으로 출력되는 제1 제어 전압을 상기 제1 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제1 버퍼; 및
상기 제2 비교기의 출력단으로 출력되는 제2 제어 전압을 상기 제2 스위칭 소자의 제어 전극으로 전달하는 제2 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부;
상기 표시 패널에 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동부; 및
상기 게이트 구동부에 게이트 전원 전압을 출력하고, 상기 데이터 구동부에 데이터 전원 전압을 출력하고, DC-DC 컨버터를 포함하는 전원 전압 생성부를 포함하고,
상기 DC-DC 컨버터는
입력 전압원;
상기 입력 전압원에 연결되는 인덕터;
상기 인덕터에 연결되는 다이오드;
상기 다이오드에 연결되는 캐패시터;
상기 인덕터 및 상기 다이오드 사이의 노드에 병렬로 연결되는 복수의 스위칭 소자들; 및
상기 복수의 스위칭 소자들을 흐르는 전류의 듀티비를 일치시키는 컨트롤러를 포함하며,
상기 다이오드는 상기 인덕터에 연결되는 애노드 전극 및 상기 캐패시터에 연결되는 캐소드 전극을 포함하고,
상기 스위칭 소자들은 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 스위칭 소자를 흐르는 제1 전류의 제1 듀티비 및 상기 제2 스위칭 소자를 흐르는 제2 전류의 제2 듀티비를 비교하고, 상기 제1 듀티비가 상기 제2 듀티비보다 클 때 상기 제1 듀티비를 감소시키며, 상기 제2 듀티비가 상기 제1 듀티비보다 클 때 상기 제2 듀티비를 감소시키는 메인 오퍼레이터를 포함하며,
상기 DC-DC 컨버터는
상기 제1 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제1 전류를 센싱하는 제1 저항 및 상기 제2 스위칭 소자와 직렬로 연결되어 상기 제2 전류를 센싱하는 제2 저항을 더 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 제1 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제1 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제1 전류를 증폭시키는 제1 증폭기;
상기 제2 저항의 제1 단에 연결되는 제1 입력단, 상기 제2 저항의 제2 단에 연결되는 제2 입력단 및 출력단을 포함하고, 상기 제2 전류를 증폭시키는 제2 증폭기;
증폭된 상기 제1 전류의 상기 제1 듀티비를 판단하는 제1 카운터; 및
증폭된 상기 제2 전류의 상기 제2 듀티비를 판단하는 제2 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 게이트 신호의 하이 레벨을 정의하는 게이트 온 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 데이터 구동부의 동작을 위한 아날로그 전원 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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