KR100206574B1

KR100206574B1 - Direct current voltage generation circuit of lcd device

Info

Publication number: KR100206574B1
Application number: KR1019960051367A
Authority: KR
Inventors: 김석태; 이형곤; 박행원
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: KR19980031805A

Abstract

이 발명은 액정 표시 장치의 직류 기준 전압 발생 회로에 관한 것으로서, 일정 주기와 진폭을 갖는 서로 위상이 반대인 교류 전압에 의해 내부의 다이오드와 커패시터로 이루어진 다수의 전압 변환 수단이 단계적으로 스위칭되어 입력된 초기 직류 전압의 레벨을 업 또는 다운시키기 위한 레벨 시프트 수단과, 상기 레벨 시프트 수단의 마지막단 다이오드에 연결되어 상기 레벨 시프트 수단으로부터 출력되는 교번하는 전압을 정류하기 위한 정류 수단을 포함하여 이루어져 있으며, 고전압 구동 방식을 사용하는 액정 표시 장치에서 사용할 수 있도록 설계된 직류 기준 전압 발생 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC reference voltage generating circuit of a liquid crystal display device, in which a plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are switched in phase by alternating AC voltages having opposite periods and amplitudes. A level shifting means for raising or lowering the level of an initial DC voltage, and rectifying means for rectifying an alternating voltage output from said level shifting means connected to the last diode of said level shifting means. The present invention relates to a DC reference voltage generator circuit designed to be used in a liquid crystal display device using a driving method.

Description

DC voltage generator circuit of liquid crystal display

이 발명은 액정 표시 장치의 직류 기준 전압 발생 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하자면 고전압 구동 방식에서 사용되는 구동 신호를 발생시키기 위한 직류 기준 전압(온 전압, 오프 전압)을 발생시키는 직류 기준 전압 발생 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC reference voltage generating circuit of a liquid crystal display, and more particularly, to a DC reference voltage generating circuit for generating a DC reference voltage (on voltage and off voltage) for generating a driving signal used in a high voltage driving method. It is about.

액티브 매트릭스(Active Matrix)형 액정 표시 장치에서 각 화소의 액정을 구동하기 위해서는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 주기적으로 온/오프시켜야 하는데, 박막 트랜지스터를 온/오프시키기 위해서는 통상적으로 +20V 이상, -7V 이하의 고전압을 박막 트랜지스터의 게이트 단자에 인가하는 일이 필요하다.To drive the liquid crystal of each pixel in an active matrix type liquid crystal display, thin film transistors must be turned on and off periodically. It is necessary to apply a high voltage of 7 V or less to the gate terminal of the thin film transistor.

도 1은 일반적인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화소 등가 회로도이다. 도 1에 도시되어 있듯이, 주사 전극을 통해 인가되는 구동 신호(Gn, Gn+1)에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 구동되면, 신호 전극을 통해 인가되는 신호 전압(Vd)이 액정 용량(Clc) 및 보존 용량(Cst)에 충전되어 화상을 표시할 수 있게 된다. 이때 상기 구동 신호(Gn, Gn+1)를 생성하는 게이트 드라이버(Gate Driver)는 +20V 이상의 온(On) 전압과 -7V 이하의 오프(Off) 전압을 입력받아야 한다. 상기 게이트 드라이버는 입력된 온 전압과 오프 전압을 1수평 주기마다 내부의 스위칭 소자에 의해 적절히 선택하여 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호는 상기 주사 전극으로 출력된다.1 is a pixel equivalent circuit diagram of a general thin film transistor liquid crystal display. As shown in FIG. 1, when the thin film transistor TFT is driven by the driving signals Gn and Gn + 1 applied through the scan electrode, the signal voltage Vd applied through the signal electrode is the liquid crystal capacitor Clc. And the storage capacity Cst to be able to display an image. At this time, the gate driver generating the driving signals Gn and Gn + 1 should receive an on voltage of + 20V or more and an off voltage of -7V or less. The gate driver generates a driving signal by appropriately selecting the input on voltage and the off voltage by an internal switching element every one horizontal period, and the generated driving signal is output to the scan electrode.

앞에서 설명한 바와 같은 +20V 이상, -7V 이하의 고전압을 얻기 위해서 종래에는 다이오드와 커패시터를 조합한 레벨 시프트 회로(Level Shifter)를 사용하여 왔다. 상기 레벨 시프트 회로는, 일정 레벨을 갖는 직류 전압 그리고 일정 주기와 진폭을 갖는 교류 전압을 사용하여 내부 커패시터 전압의 레벨을 순차적으로 시프트시키므로 +20V 이상의 온 전압과 -7V 이하의 오프 전압을 발생시킬 수 있다.In order to obtain a high voltage of + 20V or more and -7V or less as described above, a level shifter having a combination of a diode and a capacitor has been conventionally used. Since the level shift circuit sequentially shifts the level of the internal capacitor voltage by using a DC voltage having a constant level and an AC voltage having a constant period and amplitude, it is possible to generate an on voltage of +20 V or more and an off voltage of -7 V or less. have.

그러나, 상기와 같은 종래 레벨 시프트 회로의 출력 전압은 온 전압, 오프 전압 모두가 교류 형태이므로 저전압 구동 방식에서는 사용할 수 있지만, 직류 형태의 온 전압과 오프 전압이 필요한 고전압 구동 방식에서는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.However, the output voltage of the conventional level shift circuit as described above can be used in the low voltage driving method because both the on voltage and the off voltage are in the alternating current type, but cannot be used in the high voltage driving method requiring the on and off voltages of the direct current type. have.

도 2는 저전압 구동 방식에서의 구동 신호 파형도이고, 도 3은 고전압 구동 방식에서의 구동 신호 파형도이다.2 is a waveform diagram of a driving signal in a low voltage driving method, and FIG. 3 is a diagram of a driving signal waveform in a high voltage driving method.

도 2에 도시되어 있듯이, 액정 표시 장치의 저전압 구동 방식에서는, 게이트 드라이버가 30V에서 25V 사이를 스윙(Swing)하는 교류 형태의 온 전압(Von)과 -5V에서 -10V 사이를 스윙하는 교류 형태의 오프 전압(Voff)을 입력받아 이 신호들을 조합하여 계속적으로 진동하는 구동 신호(Gn, Gn+1)를 발생시킨다.As shown in FIG. 2, in the low voltage driving method of the liquid crystal display, the gate driver has an alternating on voltage Von swinging between 30V and 25V and an alternating current swing between -5V and -10V. The off voltage Voff is input to combine these signals to generate driving signals Gn and Gn + 1 which are continuously vibrated.

그러나, 도 3에 도시되어 있듯이, 액정 표시 장치의 고전압 구동 방식에서는, 게이트 드라이버가 직류 30V의 온 전압(Von)과 직류 -10V의 오프 전압(Voff)을 입력받아 이를 조합하여 원 펄스(One Pulse) 형태의 구동 신호(Gn, Gn+1)를 발생시킨다.However, as shown in FIG. 3, in the high voltage driving method of the liquid crystal display, the gate driver receives an on voltage Von of DC 30V and an off voltage Voff of DC −10V and combines them to provide a one pulse. Generates driving signals Gn and Gn + 1.

따라서 이 발명의 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고전압 구동 방식에서 사용되는 구동 신호를 발생시키기 위한 직류 기준 전압을 발생시키는 직류 기준 전압 발생 회로를 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a direct current reference voltage generator circuit for generating a direct current reference voltage for generating a drive signal used in a high voltage driving method.

도 1은 일반적인 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)의 화소(Pixel) 등가 회로도,1 is a pixel equivalent circuit diagram of a typical thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD);

도 2는 저전압(Low Voltage) 구동 방식에서의 구동 신호 파형도,2 is a waveform diagram of a driving signal in a low voltage driving method;

도 3은 고전압(High Voltage) 구동 방식에서의 구동 신호 파형도,3 is a driving signal waveform diagram in a high voltage driving method;

도 4는 이 발명의 제1 실시예에 따른 직류 온 전압(DC Von) 발생 회로도,4 is a circuit diagram of a DC on-voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 상기 직류 온 전압 발생 회로의 출력 신호 파형도,5 is a waveform diagram of an output signal of the DC on voltage generator;

도 6은 이 발명의 제2 실시예에 따른 직류 오프 전압(DC Voff) 발생 회로도,6 is a circuit diagram of a DC off voltage (DC Voff) generation circuit according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 상기 직류 오프 전압 발생 회로의 출력 신호 파형도,7 is an output signal waveform diagram of the DC off voltage generator;

도 8은 이 발명의 제3 실시예에 따른 전압 가변성을 갖는 직류 온 전압 발생 회로도,8 is a circuit diagram of a DC on voltage generator having voltage variability according to a third embodiment of the present invention;

도 9는 이 발명의 제4 실시예에 따른 큰 출력 전류를 갖는 직류 온 전압 발생 회로도이다.9 is a circuit diagram of a direct current on voltage generation having a large output current according to a fourth embodiment of the present invention.

일정 주기와 진폭을 갖는 서로 위상이 반대인 교류 전압에 의해 내부의 다이오드와 커패시터로 이루어진 다수의 전압 변환 수단이 단계적으로 스위칭되어, 입력된 초기 직류 전압의 레벨을 업 또는 다운시키기 위한 레벨 시프트 수단과;A plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are gradually switched by alternating phase voltages having opposite periods and amplitudes, so that level shift means for raising or lowering the level of the input initial DC voltage; ;

상기 레벨 시프트 수단의 마지막단 다이오드에 연결되어, 상기 레벨 시프트 수단으로부터 출력되는 교번하는 전압을 정류하기 위한 정류 수단을 포함하여 이루어져 있다.And rectifying means connected to the last diode of the level shifting means for rectifying the alternating voltage output from the level shifting means.

상기 정류 수단은, 액정 표시 장치에서 온 전압 또는 오프 전압의 발생 수단으로서 사용되는 레벨 시프트 회로로부터 출력되는 교류 전압을 정류하여 직류 기준 전압으로 발생시키므로 이를 고전압 구동 방식에 사용할 수 있도록 한다.The rectifying means rectifies the AC voltage output from the level shift circuit used as the means for generating the on voltage or the off voltage in the liquid crystal display, and generates the DC voltage as the DC reference voltage.

이하, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위해 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention in detail.

도 4는 이 발명의 제1 실시예에 따른 직류 온 전압 발생 회로도이고, 도 6은 이 발명의 제2 실시예에 따른 직류 오프 전압 발생 회로도이고, 도 8은 이 발명의 제3 실시예에 따른 전압 가변성을 갖는 직류 온 전압 발생 회로도이고, 도 9는 이 발명의 제4 실시예에 따른 큰 출력 전류를 갖는 직류 온 전압 발생 회로도이다.4 is a circuit diagram of a DC on voltage generator according to a first embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram of a DC off voltage generator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. A DC on voltage generation circuit diagram having voltage variability, and FIG. 9 is a DC on voltage generation circuit diagram having a large output current according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제1 실시예에 따른 직류 온 전압 발생 회로에서, 레벨 시프트 회로(100)는 일정 주기와 진폭(ΔV1, ΔV2)을 갖는 서로 위상이 반대인 교류 전압에 의해 내부의 다이오드와 커패시터로 이루어진 다수의 전압 변환 수단이 단계적으로 스위칭되므로 초기에 입력된 5V 직류 전압의 레벨을 단계별로 시프트-업(Shift-Up)시켜 원하는 레벨의 교류 전압을 얻는다. 다음에, 피모스 트랜지스터(M1)는 상기 레벨 시프트 회로(100)의 마지막단 다이오드의 애노드와 캐소드에 게이트와 소스가 각각 연결되어, 상기 레벨 시프트 회로(100)로부터 출력되는 교번하는 전압을 정류하여 직류(VDC1)로 출력한다.As shown in Fig. 4, in the DC on-voltage generation circuit according to the first embodiment of the present invention, the level shift circuit 100 is driven by an AC voltage which is out of phase with each other having a constant period and amplitudes DELTA V1 and DELTA V2. Since a plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are switched in stages, the level of the initially input 5V DC voltage is shifted up in stages to obtain an AC voltage of a desired level. Next, the PMOS transistor M1 has a gate and a source connected to the anode and the cathode of the last stage diode of the level shift circuit 100, respectively, to rectify the alternating voltage output from the level shift circuit 100. Outputs with direct current (VDC1).

도 6에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제2 실시예에 따른 직류 오프 전압 발생 회로에서, 레벨 시프트 회로(110)는 일정 주기와 진폭을 갖는 서로 위상이 반대인 교류 전압에 의해 내부의 다이오드와 커패시터로 이루어진 다수의 전압 변환 수단이 단계적으로 스위칭되므로 초기에 입력된 0V 직류 전압의 레벨을 단계별로 시프트-다운(Shift-Down)시켜 원하는 레벨의 교류 전압을 얻는다. 다음에, 엔모스 트랜지스터(M2)는 상기 레벨 시프트 회로(110)의 마지막단 다이오드의 캐소드와 애노드에 게이트와 소스가 각각 연결되어, 레벨 시프트 회로(110)로부터 출력되는 교번하는 전압을 정류하여 직류(VDC2)로 출력한다.As shown in Fig. 6, in the DC-off voltage generating circuit according to the second embodiment of the present invention, the level shift circuit 110 is internally diodes and capacitors by alternating voltages of opposite phases having a certain period and amplitude. Since a plurality of voltage conversion means consisting of a plurality of steps are switched in stages, the level of the initially input 0V DC voltage is shifted down step by step to obtain an AC voltage having a desired level. Next, the NMOS transistor M2 has a gate and a source connected to the cathode and the anode of the last diode of the level shift circuit 110, respectively, and rectify the alternating voltage output from the level shift circuit 110 to direct current. Output to (VDC2).

도 8에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제3 실시예에 따른 전압 가변성을 갖는 직류 온 전압 발생 회로는, 도 4에 도시되어 있는 레벨 시프트 회로(100)의 최종 출력 단자와 접지단 사이에 다수의 다이오드를 직렬로 연결하여 구성하므로 다이오드의 문턱 전압(Threshold Voltage; Vth) 단위로 가변되어 출력되는 직류 온 전압(Vout1, Vout2, ... Voutn)을 얻을 수 있다.As shown in FIG. 8, the DC on-voltage generation circuit having the voltage variability according to the third embodiment of the present invention includes a plurality of circuits between the final output terminal and the ground terminal of the level shift circuit 100 shown in FIG. 4. Since diodes are connected in series, DC-on voltages (Vout1, Vout2, ... Voutn) that are variable and output in units of threshold voltage (Vth) of the diode can be obtained.

도 9에 도시되어 있듯이, 이 발명의 제4 실시예에 따른 큰 출력 전류를 갖는 직류 온 전압 발생 회로는, 병렬로 연결되어 있는 다수의 직류 온 전압 발생 회로로 이루어져 있다.As shown in Fig. 9, the DC on voltage generator having a large output current according to the fourth embodiment of the present invention is composed of a plurality of DC on voltage generators connected in parallel.

상기와 같이 구성되어 있는 이 발명의 실시예에 따른 직류 기준 전압 발생 회로의 동작은 다음과 같다.The operation of the DC reference voltage generating circuit according to the embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

이 발명은 고전압 구동 방식에서 사용되는 구동 신호를 발생시키기 위한 직류 기준 전압을 발생시키기 위한 것으로서, 도 4와 도 6 그리고 도 8, 도 9에서는 이와 관련된 다양한 실시예를 보여주고 있다.The present invention is to generate a DC reference voltage for generating a driving signal used in a high voltage driving method, and various embodiments related to this are illustrated in FIGS. 4, 6, 8, and 9.

먼저, 도 4는 이 발명의 제1 실시예에 따른 직류 온 전압 발생 회로를 보여주는데, 일정 주기와 진폭(ΔV1, ΔV2)을 갖는 서로 위상이 반대인 교류 신호를 이용하여 레벨 시프트 회로(100)를 스위칭하므로 원하는 레벨의 기준 전압을 얻고, 마지막단에서 피모스 트랜지스터(M1)로 발생된 기준 전압을 정류시킨 예이다. 도 5는 상기 직류 온 전압 발생 회로의 출력 신호 파형도로서, Vth는 다이오드의 문턱 전압(Threshold Voltage)이며, n은 전압 변환 수단의 개수이다.First, FIG. 4 shows a DC-on voltage generating circuit according to a first embodiment of the present invention. The level shift circuit 100 is used by using an AC signal having a phase opposite to each other having a predetermined period and amplitudes ΔV 1 and ΔV 2. By switching, a reference voltage having a desired level is obtained, and the reference voltage generated by the PMOS transistor M1 is rectified at the last stage. Fig. 5 is a waveform diagram of the output signal of the DC-on voltage generator circuit, where Vth is a threshold voltage of a diode and n is the number of voltage conversion means.

도 6은 이 발명의 제2 실시예에 따른 직류 오프 전압 발생 회로로서 레벨 시프트 회로(110)의 전압 변환 수단이 연결된 방향이 직류 온 전압 발생 회로와 반대 구조로 되어 있으며, 마지막단에서 사용되는 모스 트랜지스터로는 피모스 또는 엔모스 상관없이 사용할 수 있다. 상기 직류 온 전압 또는 직류 오프 전압의 레벨은 다이오드와 커패시터로 이루어진 전압 변환 수단의 단(Stage)수를 조절하거나 입력되는 교류 신호의 진폭을 조절함으로써 가변할 수 있다. 또, 상기 커패시터의 커패시턴스(C1, C2, C3, ... Cn)를 출력단으로 갈수록 크게 설정하므로(C1C2C3...Cn) 전원 기동시 피크(Peak) 전류를 제한할 수 있다. 도 7은 상기 직류 오프 전압 발생 회로의 출력 신호 파형도이다.6 is a DC off voltage generating circuit according to the second embodiment of the present invention, in which the direction in which the voltage converting means of the level shift circuit 110 is connected has a structure opposite to that of the DC on voltage generating circuit. The transistor can be used regardless of PMOS or NMOS. The level of the DC on voltage or DC off voltage can be varied by adjusting the number of stages of the voltage conversion means consisting of a diode and a capacitor or by adjusting the amplitude of the input AC signal. In addition, since the capacitances (C1, C2, C3, ... Cn) of the capacitor are set larger toward the output terminal (C1C2C3 ... Cn), it is possible to limit the peak current at the start of the power supply. 7 is an output signal waveform diagram of the DC off voltage generator.

도 8은 레벨 시프트 회로(100)를 통해 출력된 교류 형태의 높은 기준 전압을 직류로 정류함에 있어서, 출력단에 다이오드를 직렬로 연결하므로 다이오드의 문턱 전압 단위로 출력되는 직류 전압의 전압 가변성을 용이하게 할 수 있는 직류 온 전압 발생 회로를 보여주고 있다.FIG. 8 illustrates a method of rectifying a high reference voltage having an alternating current output through the level shift circuit 100 to a direct current, so that a diode is connected to the output terminal in series to facilitate voltage variability of the direct current voltage output in units of a threshold voltage of the diode. It shows a DC-on voltage generator circuit that can be used.

도 9는 출력단의 부하가 큰 경우, 즉 비교적 큰 출력 전류를 필요로 하는 경우, 다수의 직류 온 전압 발생 회로를 병렬로 연결함으로써 출력 전류를 크게 할 수 있는 직류 온 전압 발생 회로도이다. 이러한 개념은 직류 오프 전압 발생의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.FIG. 9 is a circuit diagram of a DC on voltage generator capable of increasing the output current by connecting a plurality of DC on voltage generators in parallel when the load of the output stage is large, that is, when a relatively large output current is required. This concept is equally applicable to the case of DC off voltage generation.

따라서 이 발명의 효과는 고전압 구동 방식을 사용하는 액정 표시 장치에서 사용할 수 있다는 것이다.Therefore, the effect of this invention is that it can be used in the liquid crystal display device using the high voltage driving method.

Claims

Since a plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are gradually switched by alternating phase voltages having opposite periods and amplitudes, a level shift for shifting up the level of an initially input DC voltage step by step Means;

And rectifying means connected to the last stage diode of said level shifting means for rectifying alternating voltages output from said level shifting means.

The DC on voltage generator circuit of claim 1, wherein the rectifying means is a PMOS transistor having a gate and a source connected to an anode and a cathode of a diode of a last stage of the level shifting means, respectively.

The DC on voltage generator circuit of claim 1, wherein the level of the DC on voltage can be varied by adjusting the number of stages of the voltage converting means or adjusting the amplitude of the input AC voltage.

The DC on voltage generator circuit of claim 1, wherein the capacitance of the capacitor is set to be larger toward the output terminal, thereby limiting peak current at power-up.

Since a plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are gradually switched by alternating phase voltages having opposite periods and amplitudes, a level shift for shifting down the level of an initially input DC voltage step by step Means;

A rectifying means connected to the last diode of said level shifting means, said rectifying means for rectifying an alternating voltage output from said level shifting means.

The DC off-voltage generator circuit as set forth in claim 5, wherein the rectifying means is an NMOS or PMOS transistor having a gate and a source connected to a cathode and an anode of a diode of the last stage of the level shifting means, respectively.

Since a plurality of voltage conversion means composed of internal diodes and capacitors are stepwise switched by alternating phase voltages having opposite periods and amplitudes, a step for shifting up or down the level of an initially input DC voltage step by step Level shifting means;

And a direct current voltage generator circuit comprising a plurality of diodes connected in series between a final output terminal of the level shift means and a ground terminal.

In a liquid crystal display device using a high voltage driving method,

A DC reference voltage generator having a large output current in which a plurality of DC reference voltage generators for generating a DC reference voltage for generating a drive signal are connected in parallel.