KR101194852B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오픈이나 쇼트가 발생할 때 각 부를 이루는 전자 부품의 손상이나 그로 인하여 발생되는 파이어(fire)나 스모크(smoke) 현상을 효율적으로 방지할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 액정 패널과, 액정 패널의 게이트 라인들에 순차적으로 스캔 신호를 공급하는 게이트 드라이버, 감마 전압들을 이용하여 비디오 데이터를 아날로그 화소 신호로 변환하여 액정 패널의 데이터 라인들에 공급하는 소스 드라이버, 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 입력 전압을 액정 패널의 구동에 필요한 복수 레벨의 구동 전압으로 변환하여 출력하는 직류/직류 전압 변환부, 직류/직류 전압 변환부에 결합된 출력 부하의 단락 여부에 따라 직류/직류 전압 변환부의 온, 오프 상태를 제어하는 보호 회로부를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
액정 표시 장치, 전압 변환부, 보호 회로

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 직류/직류 전압 변환부 및 보호 회로부를 나타낸 세부 구성도이다.
도 3은 도 2에서 직류/직류 전압 변환부의 온 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에서 직류/직류 전압 변환부의 오프 상태를 설명하기 위한 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 액정 패널 200: 구동부
210: 게이트 드라이버 220: 소스 드라이버
230: 타이밍 컨트롤러 240: 전원 공급부
250: 직류/직류 전압 변환부 260: 보호 회로부
270: 감마 전압 공급부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터가 구비된 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 상부의 투명 절연 기판과 하부의 투명 절연 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되며, 이러한 액정 표시 장치는 화상이 표시되는 액정 패널과 액정 패널을 구동하는 구동부를 포함하게 된다.
액정 패널에는 행(row)을 이루는 게이트 라인들과, 열(column)을 이루며 게이트 라인들과 교차되는 데이터 라인들이 매트릭스 타입으로 배열되며, 서로 교차되는 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해 영역이 구분되는 복수 개의 픽셀들이 하나의 프레임(화면)을 이루게 된다. 게이트 라인들에 순차적으로 스캔 신호가 인가되면, 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인들에 아날로그 화소 신호가 인가되면서, 액정 패널 상에 하나의 프레임이 디스플레이 된다.
각 픽셀에는 박막 트랜지스터, 화소 전극 등이 구성되며, 박막 트랜지스터는 게이트 라인으로부터 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터 공급되는 아날로그 화소 신호를 화소 전극에 인가한다.
한편, 구동부는 액정 패널의 게이트 라인과 데이터 라인을 각각 구동하는 게 이트 드라이버 및 데이터 드라이버, 이들의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 외부로부터 전원을 인가 받아 각 부에 필요한 전압을 인가하는 전원 공급부, 전원 공급부로부터 분기된 전압을 인가 받아 소스 드라이버의 디지털/아날로그 변환에 필요한 감마 전압(기준 전압)들을 생성하는 감마 전압 공급부, 전원 공급부로부터 수신되는 전압을 이용하여 각 부에서 사용되는 여러 레벨의 구동 전압들을 생성하는 직류/직류 전압 변환부 등을 포함한다.
일반적으로, 직류/직류 전압 변환부는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 또는 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation)를 수행하여 액정 패널의 구동에 필요한 구동 전압을 출력하도록 집적 회로(IC; Integrated Circuit)의 형태로 구성되고, 이러한 구동 전압은 직류/직류 전압 변환부의 출력 부하로 구성되는 전자 부품(예를 들어, 게이트 드라이버, 소스 드라이버, 감마 전압 공급부 등)으로 전달된다. 또한, 직류/직류 전압 변환부의 입출력단에는 노이즈 제거 등의 용도로 입출력 라인과 기저 전압원(GND) 사이에 각각 배치되는 커패시터가 주변 회로부로서 포함되는 것이 일반적이다.
그런데, 이와 같은 방식으로 직류/직류 전압 변환부와 그 주변 회로부를 구성하게 되면, 출력 부하로 구성된 전자 부품의 파손이나 먼지 등의 이유로 출력단의 커패시터 상에 단락(short)이 발생하였을 때, 기저 전압원(GND)과의 전류 경로가 형성되어 집적 회로의 정격을 초과하는 수백 ㎃ 수준의 과전류가 흐르게 되며, 이는 직류/직류 전압 변환부의 파손을 일으킬 수 있다는 문제점이 있었다. 이러한 경우, 파이어(fire)나 스모크(smoke) 현상이 동반되는 경우가 많아, 전자 부품의 파손은 물론 안전성 측면에서도 심각한 문제를 유발할 수 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치를 구동하는 구동부 상에서 오픈이나 쇼트가 발생할 때 전자 부품의 손상이나 그로 인하여 발생되는 파이어(fire)나 스모크(smoke) 현상을 효율적으로 방지할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 교차되는 게이트 라인들과 데이터 라인들로 영역이 구분되는 복수 개의 픽셀들로 이루어지고, 상기 게이트 라인들과 상기 데이트 라인들의 교차 부위에 박막 트랜지스터가 배치되며, 상기 게이트 라인들을 통해 공급되는 스캔 신호와, 상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 라인들로 공급되는 아날로그 화소 신호에 따라 화상을 표시하는 액정 패널과, 상기 게이트 라인들에 순차적으로 상기 스캔 신호를 공급하는 게이트 드라이버와, 감마 전압들을 이용하여 비디오 데이터를 상기 아날로그 화소 신호로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 소스 드라이버와, 구동 타이밍을 제어하기 위하여 상기 게이트 드라이버 및 상기 소스 드라이버 로 게이트 제어 신호와 데이터 제어 신호를 각각 공급하고, 상기 소스 드라이버로 상기 비디오 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러와, 입력 전압을 상기 액정 패널의 구동에 필요한 복수 레벨의 구동 전압으로 변환하여 출력하는 직류/직류 전압 변환부와, 상기 직류/직류 전압 변환부에 결합된 출력 부하의 단락 여부에 따라 상기 직류/직류 전압 변환부의 온, 오프 상태를 제어하는 보호 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보호 회로부는 상기 직류/직류 전압 변환부 입력단의 인에이블 단자에 결합된 저항과, 상기 저항과 상기 직류/직류 전압 변환부의 출력단 간에 결합된 다이오드를 포함한다.
상기 직류/직류 전압 변환부에 결합된 출력 부하는 상기 게이트 드라이버, 상기 소스 드라이버, 상기 감마 전압 공급부 등이다.
상기 다이오드는 온 상태에서 역방향 바이어스로 동작하여 상기 직류/직류 전압 변환부의 인에이블 단자를 활성화하고, 오프 상태에서 순방향 바이어스로 동작하여 상기 직류/직류 전압 변환부의 인에이블 단자를 비활성화한다.
상기 직류/직류 전압 변환부는 상기 액정 패널에 사용되는 정전압(VDD), 게이트 고전압(VGH), 게이트 저전압(VGL), 기준 전압(Vref), 공통 전압(Vcom) 등을 구동 전압으로 출력한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(100)과, 액정 패널(100)을 구동하는 구동부(200) 등으로 구성되며, 액정 패널(100)의 각 픽셀에 전압을 인가하여 액정을 제어하는 방식으로 백라이트 유닛으로부터 조사된 빛을 투과 또는 차단시키고, 적(R), 녹(G), 청(B) 각각의 칼라 필터를 통과하게 함으로써 화상을 표시하게 된다.
액정 패널(100)에는 픽셀들을 구분하는 복수 개의 게이트 라인(G) 및 데이터 라인(D)이 교차 배치되어 있어, 게이트 라인(G)을 통해 인가되는 스캔 신호와 데이터 라인(D)을 통해 인가되는 아날로그 화소 신호에 따라 픽셀들 각각에 화상을 표시하게 된다. 이때, 각 픽셀의 등가 회로는 도 1과 같이 게이트 라인(G) 및 데이터 라인(D)의 교차 부위에 픽셀 단위로 배치된 박막 트랜지스터(TFT), 액정 커패시터(CLC), 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.
구동 회로부(200)는 게이트 드라이버(210), 소스 드라이버(220), 타이밍 컨트롤러(230), 전원 공급부(240), 직류/직류 전압 변환부(250), 보호 회로부(260), 감마 전압 공급부(270) 등으로 이루어진다.
게이트 드라이버(210)는 타이밍 컨트롤러(230)로부터 출력되는 게이트 제어 신호에 응답하여 게이트 라인(G)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다.
소스 드라이버(220)는 감마 전압 공급부(270)로부터 그레이 레별 별 감마 전압들을 공급 받고, 타이밍 컨트롤러(230)로부터 데이터 제어 신호와 비디오 데이터가 수신되면 데이터 제어 신호에 응답하여 비디오 데이터를 감마 전압에 대응하는 아날로그 화소 신호로 변환한 후 이를 데이터 라인(D)에 인가한다. 여기서, 비디오 데이터는 0에서 255 사이의 값을 갖는 디지털 신호이다.
타이밍 컨트롤러(230)는 게이트 드라이버(210) 및 소스 드라이버(220)로 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 각각 공급하여 구동 타이밍을 제어하고, 소스 드라이버(220)에 비디오 데이터를 공급한다. 게이트 제어 신호로는 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 등이 포함되고, 데이터 제어 신호로는 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOC; Source Output Enable), 극성 신호(POL; Polarity) 등이 포함된다.
전원 공급부(240)는 액정 패널(100)과 각 구성 요소들에 필요한 전압을 공급한다.
직류/직류 전압 변환부(250)는 전원 공급부(240)로부터 출력된 전압을 이용하여 액정 패널(100)에 사용되는 정전압(VDD), 게이트 고전압(VGH), 게이트 저전압 (VGL), 기준 전압(Vref), 공통 전압(Vcom) 등의 구동 전압들을 출력한다.
정전압(VDD)은 소스 드라이버(220)의 바이어스 전압이고, 게이트 고전압(VGH)은 액정 패널(100)을 구동하는 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-온(turn-on)하는 전압이며, 게이트 저전압(VGL)은 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-오프(turn-off)하는 전압이다. 게이트 라인(G)에 공급되는 게이트 고전압(VGH)에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-온 되면 데이터 라인(D)에 공급되어진 아날로그 화소 신호(전압)가 액정 커패시터(CLC)에 충전된다. 그 후, 게이트 라인(G)에 공급되는 게이트 저전압(VGL)에 의해 박막 트랜지스터(TFT)가 턴-오프 되면서 액정 커패시터(CLC)에 충전된 아날로그 화소 신호가 다음 아날로그 화소 신호가 공급될 때까지 유지된다.
보호 회로부(260)는 직류/직류 전압 변환부(250)에 결합되는 출력 부하의 단락 여부에 따라 직류/직류 전압 변환부(250)의 온, 오프 상태를 제어하여 직류/직류 전압 변환부(250)를 비롯한 전자 부품의 손상을 방지한다.
감마 전압 공급부(270)는 복수 개의 저항이 직렬로 배열된 저항군에 의해 감마 전압을 발생시키는 등의 방식으로, 액정 패널(100)에 표현 가능한 계조 범위 내에서 감마 전압들을 그레이 레벨 별로 생성하여 소스 드라이버(220)로 공급한다.
도 2는 도 1의 직류/직류 전압 변환부 및 보호 회로부를 나타낸 세부 구성도이다.
도 2를 참조하면, 직류/직류 전압 변환부(250)의 입력단에는 입력 전압(Vin) 이 인가되는 입력 라인(Vin_L)과 기저 전압원(GND) 사이에 배치되는 제 1 커패시터(C1)가 구성되고, 출력단에는 출력 전압(Vout)을 공급하는 출력 라인(Vout_L)과 기저 전압원(GND) 사이에 배치되는 제 2 커패시터(C2)가 구성되어 노이즈 제거 등을 수행한다.
보호 회로부(260)는 직류/직류 전압 변환부(250)의 입출력단 사이에 배치되며, 직류/직류 전압 변환부(250)의 인에이블 단자(EN)에 저항(R1)을 연결하고, 직류/직류 전압 변환부(250) 입력단의 인에이블 단자(EN)와 출력단의 출력 라인(Vout) 사이에 도 2와 같은 방향으로 다이오드(D1)를 결합하여 구성한다. 즉, 다이오드(D1)의 애노드 단자는 인에이블 단자(EN) 측으로, 캐소드 단자는 출력 라인(Vout_L) 측으로 향하도록 배치한다.
여기서, 저항(R1)의 일단은 직류/직류 전압 변환부(250)의 일단에 연결하고, 다른 일단은 온/오프 스위칭 동작 시 사용되는 직류/직류 전압 변환부(250)의 온/오프 핀에 연결한다.
도 3은 도 2에서 직류/직류 전압 변환부의 온 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2에서 직류/직류 전압 변환부의 오프 상태를 설명하기 위한 도면로서, 직류/직류 전압 변환부(250)가 3.3V 수준의 전압이 인가됨에 따라 온 되고, 온 상태에서 15V 수준의 (아날로그) 구동 전압을 출력하는 경우를 예시한 것이다.
도 3을 참조하면, 온 상태에서 다이오드(D1)가 역방향 바이어스(Reverse bias)로 동작하면서 직류/직류 전압 변환부(250)의 인에이블 단자(EN)에 3.3V가 인가되어 정상 동작을 수행함을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 출력 부하가 단락된 상태에서는, 다이오드(D1)가 순방향 바이어스(Forward bias)로 동작하면서 직류/직류 전압 변환부(250)의 인에이블 단자(EN)에 0.7V가 인가되어 직류/직류 전압 변환부(250)가 오프 상태로 전환되어 직류/직류 전압 변환부(250)를 비롯한 주변 회로의 손상을 방지하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 직류/직류 전압 변환부(250)의 입출력단에 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)를 형성하면서, 단락을 방지하기 위하여 그 입출력단과 기저 전압원(GND) 사이에 저항(R1) 및 다이오드(D1)로 구성된 보호 회로부(260)를 포함시킴으로써, 출력단의 제 2 커패시터(C2)가 단락 되더라도 보호 회로부(260)를 통해 직류/직류 전압 변환부(250)로 흐르는 과전류를 차단하여 보호할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장 치는 액정 표시 장치를 구동하는 구동부 상에서 오픈이나 쇼트가 발생할 때 전자 부품의 손상이나 그로 인하여 발생되는 파이어(fire)나 스모크(smoke) 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 서로 교차되는 게이트 라인들과 데이터 라인들로 영역이 구분되는 복수 개의 픽셀들로 이루어지고, 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들의 교차 부위에 박막 트랜지스터가 배치되며, 상기 게이트 라인들을 통해 공급되는 스캔 신호와, 상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 라인들로 공급되는 아날로그 화소 신호에 따라 화상을 표시하는 액정 패널;
    상기 게이트 라인들에 순차적으로 상기 스캔 신호를 공급하는 게이트 드라이버;
    감마 전압들을 이용하여 비디오 데이터를 상기 아날로그 화소 신호로 변환하여 상기 데이터 라인들에 공급하는 소스 드라이버;
    구동 타이밍을 제어하기 위하여 상기 게이트 드라이버 및 상기 소스 드라이버로 게이트 제어 신호와 데이터 제어 신호를 각각 공급하고, 상기 소스 드라이버로 상기 비디오 데이터를 공급하는 타이밍 컨트롤러;
    입력 전압을 상기 액정 패널의 구동에 필요한 복수 레벨의 구동 전압으로 변환하여 출력하는 직류/직류 전압 변환부; 및
    상기 직류/직류 전압 변환부에 결합된 출력 부하의 단락 여부에 따라 상기 직류/직류 전압 변환부의 온, 오프 상태를 제어하는 보호 회로부를 포함하고;
    상기 보호 회로부는, 상기 직류/직류 전압 변환부 입력단의 인에이블 단자에 결합된 저항과, 상기 저항과 상기 직류/직류 전압 변환부의 출력단 간에 결합된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류/직류 전압 변환부에 결합된 출력 부하는,
    상기 게이트 드라이버, 상기 소스 드라이버, 상기 감마 전압 공급부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는,
    온 상태에서 역방향 바이어스로 동작하여 상기 직류/직류 전압 변환부의 인에이블 단자를 활성화하고, 오프 상태에서 순방향 바이어스로 동작하여 상기 직류/직류 전압 변환부의 인에이블 단자를 비활성화하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 직류/직류 전압 변환부는,
    상기 액정 패널에 사용되는 정전압(VDD), 게이트 고전압(VGH), 게이트 저전압(VGL), 기준 전압(Vref), 공통 전압(Vcom)을 구동 전압으로 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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