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KR100986043B1 - 전압조정기를 구비한 전원관리칩 - Google Patents

전압조정기를 구비한 전원관리칩 Download PDF

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KR100986043B1
KR100986043B1 KR1020080109999A KR20080109999A KR100986043B1 KR 100986043 B1 KR100986043 B1 KR 100986043B1 KR 1020080109999 A KR1020080109999 A KR 1020080109999A KR 20080109999 A KR20080109999 A KR 20080109999A KR 100986043 B1 KR100986043 B1 KR 100986043B1
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Abstract

본 발명은 전원관리칩(Power Management IC)에 관한 것으로, 특히 이이피롬이 내장된 전원관리칩에 있어서, 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 별도의 외부전압원 또는 고전압 생성회로를 이용하여 공급하는 것이 아니라, 시스템의 동작에서 자연적으로 발생하는 전압을 조정하여 공급함으로써 외부단자의 수 및 칩의 사이즈를 감소시킬 수 있는 전압조정기를 구비한 전원관리칩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩에 의하면 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 공급하기 위한 별도의 외부전압원이나 고전압 생성회로를 구비할 필요가 없으므로, 외부단자의 수를 줄이고 칩의 사이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
평판디스플레이, 전원관리칩, EEPROM, 전압조정기

Description

전압조정기를 구비한 전원관리칩{A power management IC with a voltage regulator}
본 발명은 전원관리칩(Power management IC)에 관한 것으로, 특히 이이피롬이 내장된 전원관리칩에 있어서, 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 별도의 외부전압원 또는 고전압 생성회로를 이용하여 공급하는 것이 아니라, 시스템의 동작에서 자연적으로 발생하는 전압을 조정하여 공급함으로써 외부단자의 수 및 칩의 사이즈를 감소시킬 수 있는 전압조정기를 구비한 전원관리칩에 관한 것이다.
일반적인 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템은 크게 디스플레이 셀부와 구동부로 구성되며, 디스플레이 셀부는 픽셀 전극과 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 또한 구동부는 시스템 인터페이스, 인쇄회로기판(PCB), 칼럼 드라이브 집적회로 및 로우 드라이브 집적회로로 구성된다.
능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에서는 시스템 인터페이스(system Interface)를 통해 데이터(Data)와 제어신호(Control Signal) 및 제1전압(VCC)이 인쇄회로기판(PCB)에 전달한다. 이때 데이터(Data)와 제어신호(Control Signal)는 타이밍 콘트롤러(Timing Controller: 이하 'TCON' 이라 한다.)에 전달되고, TCON을 통과한 데이터(Data)와 제어신호(Control Signal)들은 로우 드라이브 집적회로(Row Drive IC)와 컬럼 드라이브 집적회로(Column Drive IC)를 구동하기 위해 사용되어진다.
로우 드라이브 집적회로(Row Drive IC)와 컬럼 드라이브 집적회로(Column Drive IC)의 출력은 평판 디스플레이의 셀(Cell)을 구동한다. 이때 셀 안의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:이하 'TFT'라 한다.)를 구동하기 위해서는 높은 전압과 낮은 전압이 필요하다.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 1을 참고하면 능동 매트릭스 형 평판 디스플레이 시스템에서는 시스템 인터페이스(system Interface, 110)로부터 제1전압(VCC)을 공급받는다. 제1전압(VCC)은 전원관리칩(140)인 승압변환 집적회로(Boost Converter IC)에 의해 제1전압(VCC)보다 높은 제2전압(VDD)을 생성한다. 제2전압(VDD)은 컬럼 드라이브 집적회로(Column Drive IC, 160)의 공급(Supply)전압으로 사용되며, VGH 및 VGL을 만드는 전압으로도 사용된다.
전하펌프(Charge Pump, 150)는 제2전압(VDD)을 이용하여 제2전압(VDD)보다 높은 전압인 제3전압(VGH)과 제2전압(VDD)보다 낮은 전압인 제4전압(VGL)을 생성한다. 생성된 제3전압(VGH)과 제4전압(VGL)은 레벨쉬프트 집적회로(Level Shift IC, 120)의 공급 전압으로 사용된다.
레벨쉬프트 집적회로(120)는 TCON(130)에서 로우 드라이브 집적회로(Row Drive IC, 170)로 전달되는 신호들을 디스플레이셀(180)의 TFT(181)가 구동될 수 있는 전압 범위로 쉬프트(Shift)시킨다. 이때 쉬프트되어 TFT(181)를 턴 온 또는 턴 오프 시키는 데 사용되어지는 전압은 제5전압(VGH1)과 제6전압(VGL1)이다.
이처럼 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에서는 전원관리칩과 전하펌프(Charge Pump)를 통하여 시스템에서 사용되는 전압들을 생성하고, 이러한 전압들을 원하는 데이터와 제어신호에 따라 원하는 전압 범위로 쉬프트시켜 사용한다.
한편 최근 들어 패키지 및 칩 사이즈(Chip Size)에 따른 경제적 특성을 고려하여, 낮은 전압 공정을 사용하는 승압변환 집적회로(Boost Converter IC)와 높은 전압 공정을 사용하는 레벨쉬프트 집적회로(Level Shift IC)를 하나의 패키지로 하여 전원관리칩을 구성하는 '2 Chip - 1 Packaging' 방법이 사용되고 있다.
도 2는 종래의 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에서 사용되는 전원 관리칩의 블록 다이어그램이다.
도 2에 도시된 바와 같이 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에 사용되어지는 전원관리칩(140)은 승압변환 집적회로(141)와 레벨쉬프트 집적회로(142)로 구성된다. 이와 같이 2개의 집적회로를 하나의 칩에 패키징함으로써 칩의 패드 수 및 칩 사이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 최근의 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에 사용되는 전원관리칩에는 승압변환 집적회로(Boost Converter IC)와 레벨쉬프트 집적회로(Level Shift IC) 외에 이이피롬(EEPROM)이 내장(Embed)되기도 한다. 이이피 롬(Electrically Erasable Programmable ROM : 이하 'EEPROM'이라 한다.)은 각 메모리 셀에 플로팅 게이트(Floating Gate) 구조를 갖추고 데이터를 저장하며, 이 플로팅 게이트에 전자를 주입함으로써 데이터를 기록(program)하고 상기 플로팅 게이트에 주입된 전자들을 제거함으로써 데이터를 삭제(erase)하는 동작을 한다.
이와 같이 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에 사용되는 전원관리칩에 EEPROM이 내장된 경우, EEPROM의 기록(Program) 및 소거(Erase) 동작을 위한 전압이 필요하게 된다. 종래에는 이러한 전압을 EEPROM이 포함되는 승압변환 집적회로(Boost Converter IC)의 단자를 통해 별도의 외부전압원으로부터 공급받거나 전원관리칩의 내부에 형성된 고전압 생성 회로를 통해 공급받았다.
도 3 및 도 4는 종래의 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에 사용되는 EEPROM이 내장된 전원관리칩의 블록다이어그램이다.
도 3 및 도 4를 참고하면 종래의 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템에서는 EEPROM(141a)의 기록(Program) 및 소거(Erase) 동작에 필요한 전압을 외부단자(191)를 통해 별도의 외부전압원(190)으로부터 공급받거나 전원관리칩(140) 내부에 형성된 고전압 생성 회로(143)를 이용하여 공급받고 있음을 알 수 있다.
이와 같이 EEPROM의 기록(Program) 및 소거(Erase) 동작에 필요한 전압을 별도의 외부전압원으로부터 공급받거나 전원관리칩의 내부에 형성된 고전압 생성 회로를 통해 공급받는 경우에는 패드(Pad)가 증가하여 칩 사이즈가 커지는 문제가 있으며, 전원관리칩의 외부 단자에 의해 전압을 공급 받아야 하므로 인쇄회로기판(PCB)상에 집적회로가 추가 되어야 하는 등의 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 별도의 외부전압원 또는 고전압 생성회로로부터 공급받지 않고 시스템의 동작에서 자연적으로 발생하는 전압을 조정하여 공급받음으로써 외부단자의 수 및 칩의 사이즈를 감소시킬 수 있는 전압조정기를 구비한 전원관리칩을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩은, 전원관리칩에 있어서, 외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌프로 공급하는 승압변환 회로, 기준전압 발생 회로 및 이이피롬(EEPROM)을 구비한 제1 집적회로; 및 상기 전하펌프의 출력인 제3전압(VGH) 및 제4전압(VGL)을 입력받아 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력하는 제2 집적회로;를 구비하고, 상기 제2 집적회로는 상기 제3전압(VGH) 및 상기 제4전압(VGL) 또는 상기 제5전압(VGH1) 및 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여, 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2) 및 제9전압(VE3)을 생성하는 전압조정기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩은, 전원관리칩에 있어서, 외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌프로 공급하는 승압변환 회로, 기준전압 발생 회로 및 이이피롬(EEPROM)을 구비한 제1 집적회로; 및 상기 전하펌프의 출력인 제3전압(VGH) 및 제4전압(VGL)을 입력받아 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력하는 제2 집적회로;를 구비하고, 상기 제2 집적회로는 상기 제3전압(VGH) 및 상기 제4전압(VGL) 또는 상기 제5전압(VGH1) 및 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2)을 생성하는 제1전압조정기를 더 구비하고, 상기 제1 집적회로는 상기 제8전압(VE2)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제9전압(VE3)을 생성하는 제2전압조정기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩에 의하면 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템의 동작상에서 자연스럽게 생성되어진 전압을 조정하여, EEPROM의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압으로 공급함으로써 별도의 외부전원으로부터 전압을 공급받거나 전원관리칩의 내부에 고전압 생성회로를 구비할 필요가 없으므로, 외부단자의 수가 줄어들고 칩의 사이즈가 감소되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩의 구성을 나타내는 블록다이어그램이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩(520)은 제1 집 적회로(521) 및 제2 집적회로(522)를 구비한다.
상기 제1 집적회로(521)는 이이피롬(521a), 승압변환회로(521b) 및 기준전압 발생회로(521c)를 구비한다. 상기 승압변환회로(521b)는 외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌프(510)로 공급한다. 기준전압 발생회로(521c) 및 승압변환회로(521b)의 일반적인 동작은 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 전하펌프(510)는 상기 제2전압(VDD)을 이용하여 제2전압(VDD)보다 높은 전압인 제3전압(VGH)과, 제2전압(VDD)보다 낮은 전압인 제4전압(VGL)을 생성한다. 이러한 전하펌프의 동작은 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2 집적회로(522)는 상기 전하펌프(510)에서 생성된 제3전압(VGH)과 제4전압(VGL)을 입력으로 하여 고준위로 쉬프트된 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력한다. 즉, 상기 제2 집적회로(522)는 레벨쉬프트 집적회로의 기능을 수행한다. 상기 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)은 로우 드라이브 집적회로에 공급되어 디스플레이 셀부(미도시)의 박막트랜지스터(미도시)를 턴 온 또는 턴 오프 시키는데 사용된다.
이때 상기 제2 집적회로(522)는 전압조정기(522a)를 더 구비한다.
상기 전압조정기(522a)는 상기 제3전압(VGH), 상기 제4전압(VGL), 상기 제5전압(VGH1) 및 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2) 및 제9전압(VE3)을 생성한다.
상기 전압조정기(522a)에서 전압을 조정하기 위한 기준전압(reference voltage)은 상기 제1 집적회로(521)의 내부에 존재하는 기준전압 발생회로(521c)의 출력전압인 제7전압(VE1)이 사용된다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩의 구성을 나타내는 블록다이어그램이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩(620)은 제1 집적회로(621) 및 제2 집적회로(622)를 구비한다.
상기 제1 집적회로(621)는 이이피롬(621a), 승압변환회로(621b) 및 기준전압 발생회로(621c)를 구비한다. 상기 승압변환회로(621b)는 외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌프(610)로 공급한다.
상기 전하펌프(610)는 상기 제2전압(VDD)을 이용하여 제2전압(VDD)보다 높은 전압인 제3전압(VGH)과 제2전압(VDD)보다 낮은 전압인 제4전압(VGL)을 생성한다. 이러한 전하펌프의 동작은 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2 집적회로(622)는 상기 전하펌프(610)의 출력인 제3전압(VGH) 및 제4전압(VGL)을 입력받아 고준위로 쉬프트된 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력한다.
이때 상기 제2 집적회로(622)는 제1전압조정기(622a)를 더 구비한다.
상기 제1전압조정기(622a)는 상기 제3전압(VGH), 상기 제4전압(VGL), 상기 제5전압(VGH1) 또는 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2)을 생성한다. 이때 필요한 기준전압은 상기 기준전압 발생회로(621c)의 출력 전압인 제7전압(VE1)이 사용된다.
한편 상기 제1 집적회로(621)는 제2전압조정기(621d)를 더 구비한다.
상기 제2전압조정기(621d)는 상기 제1전압조정기(622a)로부터 생성되는 제8전압(VE2)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제9전압(VE3)을 생성한다. 또한 이때 필요한 기준전압은 상기 기준전압 발생회로(621c)의 출력 전압인 제7전압(VE1)이 사용된다.
상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압 중 제1전압조정기(622a)로부터 생성되는 제8전압(VE2)이 제2전압조정기(621d)로부터 생성되는 제9전압(VE3) 보다 높은 전압을 갖는다.
상기 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩은 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 시스템의 동작과정에서 자연스럽게 발생한 다양한 레벨의 전압인 제3전압(VGH), 제4전압(VGL), 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 조정(regulation)하여 공급한다.
따라서 이이피롬의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압을 별도의 외부전압원으로부터 공급받기 위한 외부단자나 고전압 생성회로가 불필요하게 되고 이로 인해 칩 사이즈를 감소시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스형 평판 디스플레이 시스템의 블록다이어그램이다.
도 2는 종래의 능동 매트릭스 형 평판 디스플레이 시스템에서 사용되는 전원관리칩의 블록 다이어그램이다.
도 3은 종래의 능동 매트릭스 형 평판 디스플레이 시스템에 사용되는 EEPROM을 내장한 전원관리칩의 블록다이어그램이다.
도 4는 종래의 능동 매트릭스 형 평판 디스플레이 시스템에 사용되는 EEPROM 을 내장한 전원관리칩의 블록다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩의 구성을 나타내는 블록다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전압조정기를 구비한 전원관리칩의 구성을 나타내는 블록다이어그램이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 전원관리칩(Power Management IC)에 있어서,
    외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌프로 공급하는 승압변환 회로, 기준전압 발생 회로 및 이이피롬(EEPROM)을 구비한 제1 집적회로; 및
    상기 전하펌프의 출력인 제3전압(VGH) 및 제4전압(VGL)을 입력받아 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력하는 제2 집적회로; 를 구비하고,
    상기 제2 집적회로는 상기 기준전압 발생회로의 출력 전압인 제7전압(VE1)을 기준전압으로 하여 상기 제3전압(VGH) 및 상기 제4전압(VGL) 또는 상기 제5전압(VGH1) 및 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여, 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2) 및 제9전압(VE3)을 생성하는 전압조정기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
  3. 전원관리칩(Power Management IC)에 있어서,
    외부에서 공급된 제1전압(VCC)을 이용하여 제2전압(VDD)을 생성하여 전하펌 프로 공급하는 승압변환 회로, 기준전압 발생 회로 및 이이피롬(EEPROM)을 구비한 제1 집적회로; 및
    상기 전하펌프의 출력인 제3전압(VGH) 및 제4전압(VGL)을 입력받아 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)을 출력하는 제2 집적회로;를 구비하고,
    상기 제2 집적회로는 상기 제3전압(VGH) 및 상기 제4전압(VGL) 또는 상기 제5전압(VGH1) 및 상기 제6전압(VGL1)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제8전압(VE2)을 생성하는 제1전압조정기를 더 구비하고,
    상기 제1 집적회로는 상기 제8전압(VE2)을 조정하여 상기 이이피롬(EEPROM)의 기록 동작 또는 소거 동작에 필요한 전압인 제9전압(VE3)을 생성하는 제2전압조정기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전압조정기는 상기 기준전압 발생회로의 출력 전압인 제7전압(VE1)을 기준전압으로 하여 상기 제8전압(VE2)을 생성하고,
    상기 제2전압조정기는, 상기 기준전압 발생회로의 출력 전압인 제7전압(VE1)을 기준전압으로 하여 상기 제9전압(VE3)을 생성하는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 승압변환 회로에서 생성된 상기 제2전압(VDD)은 칼럼 드라이버 집적회로를 구동하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 제5전압(VGH1) 및 제6전압(VGL1)은
    로우 드라이브 집적회로에 공급되어 디스플레이 셀의 박막트랜지스터를 턴온 또는 턴오프 시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제8전압(VE2)은 상기 제9전압(VE3)보다 고준위인 것을 특징으로 하는 전압조정기를 구비한 전원관리칩.
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