KR101924622B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는, 액정패널; 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링; LED 스트링을 구동하도록 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 비반전단자에 공급되는 참조전압과 반전단자에 공급되는 에미터전압을 이용하여 구동신호를 생성하는 비교부를 갖는 트랜지스터 구동부; 및 트랜지스터의 콜렉터전압을 분압한 분압전압을 모니터링하며 LED에 쇼트가 미발생하면 분압전압이 에미터전압 및 참조전압 중 하나보다 작아지게 됨으로써 구동신호가 생성되도록 트랜지스터 구동부를 제어하고, LED에 쇼트가 발생하면 분압전압이 에미터전압 및 참조전압보다 커지게 됨으로써 구동신호가 미생성되도록 트랜지스터 구동부를 제어하는 쇼트검출부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display Device}
본 발명의 실시예는 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다. 그 중 고해상도를 구현할 수 있고 소형화뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정 표시장치가 널리 사용되고 있다.
액정표시장치는 트랜지스터, 스토리지 커패시터 및 픽셀전극 등이 형성된 트랜지스터기판과 컬러필터 및 블랙매트릭스 등이 형성된 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층으로 구성된 액정패널을 포함한다.
액정표시장치는 게이트 구동부로부터 게이트신호가 공급되면, 데이터구동부로부터 공급된 데이터전압과 전원부로부터 공급된 공통전압 간의 차이에 의해 액정층이 구동을 하게 되고, 이를 통해 백라이트유닛으로부터 입사된 광을 조절하게 됨으로써 영상을 표시하게 된다.
최근 백라이트유닛에 포함된 광원으로는 발광다이오드(이하 LED)가 주로 사용된다. LED는 다수가 직렬로 연결된 스트링(또는 줄) 형태로 하나의 단위 광원을 이루게 되며 이들 LED 스트링은 다수를 병렬로 연결하여 사용하기도 한다.
한편, LED 스트링 내 또는 LED 스트링들 간에는 임피던스 차이로 전류의 편차가 발생한다. 또한, LED는 여러 요인들로 인해 쇼트가 발생하기도 하는데, 쇼트된 LED가 발생하게 되면 해당 LED 스트링은 과전류가 흐르게 된다. 이와 같이 과전류가 형성되면 직렬 연결된 LED는 물론 이를 구동하는 트랜지스터가 파괴되는 형상이 발생하므로, 백라이트유닛에 포함된 소자들을 보호하기 위한 방안이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 다수의 LED 스트링을 사용하는 어플리케이션에서 LED를 구동하는 회로의 크기 및 단가를 낮출 수 있고, 다수의 핀을 사용하지 않고도 정전류 제어 및 LED 쇼트검출 및 보호가 가능하며, 스위치 같은 발열소자를 IC의 외부에 배치함으로써 회로 동작 시 발열로부터 안정적으로 동작할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 정전류 제어 방법을 이용하여 다수의 LED 스트링들이 병렬로 연결되어 있는 LED 전원 및 백라이트유닛에서 LED 스트링들 간의 임피던스 차이로 인해 발생하는 전류 편차를 개선하고, LED 스트링에서 쇼트된 LED가 발생할 경우 이를 검출하여 소자 및 LED를 보호할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예는, 액정패널; 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링; LED 스트링을 구동하도록 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 비반전단자에 공급되는 참조전압과 반전단자에 공급되는 에미터전압을 이용하여 구동신호를 생성하는 비교부를 갖는 트랜지스터 구동부; 및 트랜지스터의 콜렉터전압을 분압한 분압전압을 모니터링하며 LED에 쇼트가 미발생하면 분압전압이 에미터전압 및 참조전압 중 하나보다 작아지게 됨으로써 구동신호가 생성되도록 트랜지스터 구동부를 제어하고, LED에 쇼트가 발생하면 분압전압이 에미터전압 및 참조전압보다 커지게 됨으로써 구동신호가 미생성되도록 트랜지스터 구동부를 제어하는 쇼트검출부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
쇼트검출부는 비반전단자에 캐소드전극이 연결되고 참조전압을 공급하는 참조전압단자에 애노드전극이 연결된 제1다이오드와, 반전단자에 캐소드전극이 연결되고 트랜지스터의 에미터전극에 애노드전극이 연결된 제2다이오드를 포함하고, 트랜지스터 구동부의 비교부는 제1다이오드 및 제2다이오드를 통해 입력된 전압을 기반으로 구동신호를 생성할 수 있다.
쇼트검출부는 트랜지스터의 콜렉터전극에 일단이 연결된 제1저항기와, 제1저항기의 타단에 일단이 연결되고 제2전원단자에 타단이 연결된 제2저항기와, 제2저항기의 일단에 일단이 연결되고 제2전원단자에 타단이 연결된 커패시터와, 제2저항기의 일단에 애노드전극이 연결되고 반전단자에 캐소드전극이 연결된 제3다이오드를 포함할 수 있다.
LED 스트링의 개수가 N개(N은 2 이상 정수)의 LED 스트링들로 구성되면, 트랜지스터 구동부의 개수 또한 N개에 대응되는 트랜지스터 구동부들로 구성되며, LED 스트링에 포함된 LED들 중 하나의 LED에 쇼트가 발생하면, LED 스트링들 및 트랜지스터 구동부들은 모두 동작을 멈출 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 액정패널; 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링; LED 스트링을 구동하도록 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 및 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 모니터저항기로부터 입력된 모니터전압보다 큰 문턱전압을 갖는 사이리스터와, 트랜지스터의 베이스전극과 제2전원단자 사이에 형성된 제너다이오드를 포함하며, LED에 쇼트가 발생하면 모니터저항기로부터 입력된 모니터전압 ≥ 사이리스터의 문턱전압 관계가 성립되고 구동신호가 사이리스터를 통해 제2전원단자로 흐르게 됨으로써 구동신호가 미생성되도록 제어하는 트랜지스터 구동부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
트랜지스터 구동부는 트랜지스터의 베이스전극에 애노드전극이 연결되고 제2전원단자에 캐소드전극이 연결되며 트랜지스터의 에미터전극에 베이스전극이 연결된 사이리스터와, 트랜지스터의 베이스전극의 캐소드전극이 연결되고 제2전원단자에 캐소드전극이 연결된 제너다이오드를 포함할 수 있다.
트랜지스터 구동부는 트랜지스터의 베이스전극에 일단이 연결되고 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자에 타단이 연결된 저항기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 액정패널; 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링; LED 스트링을 구동하도록 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 및 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 모니터저항기로부터 입력된 전압을 비반전단자에 입력받고 참조전압단자로부터 입력된 전압을 반전단자에 입력받는 비교부와, 비교부로부터 출력된 전압을 제1단자로 입력받고 제2전원단자로부터 입력된 전압을 제2단자로 입력받으며 진리표에 대응하는 출력값을 출력하는 래치부와, 래치부를 통해 출력된 논리값에 따라 구동신호를 트랜지스터의 베이스전극에 공급하거나 제2전원단자로 방출하는 반도체스위치를 포함하는 트랜지스터 구동부를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
트랜지스터 구동부는 SR래치부를 포함하며, SR래치부의 출력단이 로직로우 상태이면 구동신호를 트랜지스터의 베이스전극에 공급하고, SR래치부의 출력단이 로직하이 상태이면 구동신호를 반도체스위치를 통해 제2전원단자로 방출할 수 있다.
트랜지스터 구동부는 트랜지스터의 베이스전극에 일단이 연결되고 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자에 타단이 연결된 저항기와, 트랜지스터의 베이스전극에 캐소드전극이 연결되고 제2전원단에 애노드전극이 연결된 제너다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 다수의 LED 스트링을 사용하는 어플리케이션에서 LED를 구동하는 회로의 크기 및 단가를 낮출 수 있고, 다수의 핀을 사용하지 않고도 정전류 제어 및 LED 쇼트검출 및 보호가 가능하며, 스위치 같은 발열소자를 IC의 외부에 배치함으로써 회로 동작 시 발열로부터 안정적으로 동작할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 정전류 제어 방법을 이용하여 다수의 LED 스트링들이 병렬로 연결되어 있는 LED 전원 및 백라이트유닛에서 LED 스트링들 간의 임피던스 차이로 인해 발생하는 전류 편차를 개선하고, LED 스트링에서 쇼트된 LED가 발생할 경우 이를 검출하여 소자 및 LED를 보호할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 액정표시장치의 블록도.
도 2는 게이트 구동부의 블록도.
도 3은 데이터 구동부의 블록도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도.
도 5는 도 4에 도시된 백라이트유닛의 정상동작 상태도.
도 6은 도 4에 도시된 백라이트유닛의 쇼트발생 상태도.
도 7은 본 발명의 제1실시예의 변형된예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도.
도 9는 도 8에 도시된 백라이트유닛 회로 구성의 제1변형된 실시예.
도 10은 도 8에 도시된 백라이트유닛 회로 구성의 제2변형된 실시예.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 액정표시장치의 블록도 이고, 도 2는 게이트 구동부의 블록도 이며, 도 3은 데이터 구동부의 블록도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치에는 타이밍 구동부(TCN), 액정패널(PNL), 게이트 구동부(SDRV), 데이터 구동부(DDRV) 및 백라이트유닛(BLU)이 포함된다.
타이밍 구동부(TCN)는 외부로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK), 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 구동부(TCN)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동부(DDRV)와 게이트 구동부(SDRV)의 동작 타이밍을 제어한다.
타이밍 구동부(TCN)는 1 수평기간의 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 프레임기간을 판단할 수 있으므로 외부로부터 공급되는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 타이밍 구동부(TCN)는 게이트 구동부(SDRV) 및 데이터 구동부(DDRV)와 같이 액정패널(PNL)을 구동하는 패널구동부를 제어하는 제어신호(GDC, DDC)를 생성한다. 여기서, 제어신호들(GDC, DDC)에는 게이트 구동부(SDRV)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(DDRV)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)가 포함된다.
액정패널(PNL)은 트랜지스터기판(이하 TFT기판으로 약칭)과 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하며 매트릭스형태로 배치된 서브 픽셀을 포함한다. TFT기판에는 데이터라인, 게이트라인, TFT, 스토리지 커패시터 등이 형성되고, 컬러필터기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다.
서브 픽셀(SP)은 상호 교차하는 데이터라인(DL1)과 게이트라인(SL1)에 의해 정의된다. 서브 픽셀(SP)에는 게이트라인(SL1)을 통해 공급된 게이트신호에 의해 구동하는 TFT, 데이터라인(DL1)을 통해 공급된 데이터신호를 데이터전압으로 저장하는 스토리지 커패시터(Cst), 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 의해 구동하는 액정셀(Clc)이 포함된다.
액정셀(Clc)은 화소전극(1)에 공급된 데이터전압과 공통전극(2)에 공급된 공통전압(Vcom)에 의해 구동된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 컬러필터 기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 TFT기판 상에 형성된다. 액정패널(PNL)의 TFT기판과 컬러필터 기판에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 액정패널(PNL)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
게이트 구동부(SDRV)는 타이밍 구동부(TCN)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 표시패널(PNL)에 포함된 서브 픽셀들(SP)의 트랜지스터들이 동작 가능한 게이트 구동전압의 스윙폭으로 신호의 레벨을 시프트시키면서 게이트신호를 순차적으로 생성한다. 게이트 구동부(SDRV)에는 게이트라인들(SL1~SLm)을 통해 생성된 게이트신호를 표시패널(PNL)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 공급한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 구동부(SDRV)는 게이트 드라이브 IC들로 구성된다. 게이트 드라이브 IC들은 각각 쉬프트레지스터(61), 레벨쉬프터(63), 쉬프트레지스터(61)와 레벨쉬프터(63) 사이에 접속된 다수의 논리곱 앤드게이트(62) 및 게이트 출력 인에이블신호(GOE)를 반전시키기 위한 인버터(64) 등을 포함한다. 쉬프트레지스터(61)는 종속적으로 접속된 다수의 D-플립플롭을 이용하여 게이트 스타트 펄스(GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(GSC)에 따라 순차적으로 쉬프트시킨다. 앤드게이트들(62)은 각각 쉬프트레지스터(61)의 출력신호와 게이트 출력 인에이블신호(GOE)의 반전신호를 논리곱하여 출력을 발생한다. 인버터(64)는 게이트 출력 인에이블신호(GOE)를 반전시켜 앤드게이트들(62)에 공급한다. 레벨쉬프터(63)는 앤드게이트(62)의 출력전압 스윙폭을 표시패널(PNL)에 포함된 트랜지스터들이 동작 가능한 게이트전압의 스윙폭으로 쉬프트시킨다. 레벨쉬프터(63)로부터 출력되는 게이트신호는 게이트라인들(SL1~SLm)에 순차적으로 공급된다.
데이터 구동부(DDRV)는 타이밍 구동부(TCN)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 구동부(TCN)로부터 공급되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 데이터 구동부(DDRV)는 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환할 때, 데이터신호(DATA)를 감마 기준전압으로 변환한다. 데이터 구동부(DDRV)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 변환된 데이터신호(DATA)를 표시패널(PNL)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 공급한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 쉬프트 레지스터(51), 데이터 레지스터(52), 제1래치(53), 제2래치(54), 변환부(55), 출력회로(56) 등을 포함한다. 쉬프트레지스터(51)는 타이밍 구동부(TCN)로부터 공급된 소스 샘플링 클럭(SSC)을 쉬프트시킨다. 쉬프트레지스터(51)는 이웃하는 다음 단의 소스 드라이브 IC의 쉬프트레지스터에 캐리신호(CAR)를 전달한다. 데이터레지스터(52)는 타이밍 구동부(TCN)로부터 공급된 데이터신호(DATA)를 일시 저장하고 이를 제1래치(53)에 공급한다. 제1래치(53)는 쉬프트레지스터(51)로부터 순차적으로 공급되는 클럭에 따라 직렬로 입력되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하여 래치한 다음 래치한 데이터들을 동시에 출력한다. 제2래치(54)는 제1래치(53)로부터 공급되는 데이터들을 래치한 다음 소스 출력 인에이블신호(SOE)에 응답하여 다른 소스 드라이브 IC들의 제2래치(54)와 동기 하여 래치한 데이터들을 동시에 출력한다. 변환부(55)는 제2래치(54)로부터 입력되는 데이터신호(DATA)를 감마 기준전압(GMA1~GMAn)으로 변환한다. 출력회로(56)로부터 출력되는 데이터신호(DATA)는 소스 출력 인에이블신호(SOE)에 응답하여 데이터라인들(DL1~DLn)에 공급된다.
백라이트유닛(BLU)은 액정패널(PNL)에 광을 제공한다. 백라이트유닛(BLU)은 엣지형(edge type), 듀얼형(dual type), 직하형(direct type) 등으로 다양하게 구성될 수 있다. 여기서, 엣지형은 액정패널(PNL)의 일측면에 발광다이오드들이 줄(또는 스트링) 형태로 배치된 것이다. 듀얼형은 액정패널(PNL)의 양측면에 발광다이오드들이 줄(또는 스트링) 형태로 배치된 것이다. 직하형은 액정패널(PNL)의 하부에 발광다이오드들이 블록 또는 매트릭스 형태로 배치된 것이다.
백라이트유닛(BLU)에는 광을 제공하는 LED 스트링, LED 스트링을 구동하는 트랜지스터 및 트랜지스터를 구동하는 트랜지스터 구동부 등을 포함하는 광원소자부와 커버버텀, 도광판 및 광학시트 등을 포함하는 광학기구부를 포함한다.
한편, 백라이트유닛(BLU)의 트랜지스터 구동부는 LED 스트링에 쇼트가 발생하면 쇼트를 검출하여 쇼트로부터 소자들을 보호할 수 있는데, 이에 대해서는 이하에서 더욱 자세히 설명한다.
<제1실시예>
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 백라이트유닛의 정상동작 상태도이며, 도 6은 도 4에 도시된 백라이트유닛의 쇼트발생 상태도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예의 변형된예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛에는 LED 스트링(RS1), 트랜지스터(T1), 트랜지스터 구동부(TDRV1) 및 쇼트검출부(SDP1)가 포함된다.
LED 스트링(RS1)은 제1전원단자(VLED)에 직렬로 연결된 LED들(D1 ~ Dn)을 포함한다. LED 스트링(RS1)에 포함된 제1LED(D1)의 애노드전극은 제1전원단자(VLED)에 연결되고 제nLED(Dn)의 캐소드전극은 트랜지스터(T1)의 콜렉터전극에 연결된다.
트랜지스터(T1)는 LED 스트링(RS1)을 구동하도록 LED 스트링(RS1)에 포함된 제nLED(Dn)의 캐소드전극에 콜렉터전극이 연결되고 모니터저항기(RE)의 일단에 에미터전극이 연결된다. 트랜지스터(T1)는 FET(Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 등으로 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 실시예에서는 BJT를 기반으로 각 단자의 명칭을 콜렉터전극, 에미터전극 및 베이스전극으로 명명하였다. 그러나, FET를 기반으로 한 경우 각 단자의 명칭은 드레인전극, 게이트전극 및 소오스전극으로 명명할 수 있다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)는 트랜지스터(T1)의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 비반전단자(+)에 공급되는 참조전압과 반전단자(-)에 공급되는 에미터전압을 이용하여 구동신호를 생성하는 비교부(OP1)를 포함한다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)에는 제1다이오드(Dr), 제2다이오드(DE) 및 비교부(OP1)가 포함된다. 제1다이오드(Dr)는 비반전단자(+)에 캐소드전극이 연결되고 참조전압을 공급하는 참조전압단자(Vref)에 애노드전극이 연결된다. 제2다이오드(DE)는 반전단자(-)에 캐소드전극이 연결되고 트랜지스터(T1)의 에미터전극에 애노드전극이 연결된다. 비교부(OP1)는 제1다이오드(Dr) 및 제2다이오드(DE)를 통해 입력된 전압을 기반으로 구동신호를 생성한다.
쇼트검출부(SDP1)는 트랜지스터(T1)의 콜렉터전압을 분압한 분압전압(VD)을 모니터링하며 LED에 쇼트가 미발생하면 분압전압(VD)이 에미터전압 및 참조전압 중 하나보다 작아지게 됨으로써 구동신호가 생성되도록 트랜지스터 구동부(TDRV1)를 제어한다. 이와 달리, LED에 쇼트가 발생하면 분압전압(VD)이 에미터전압 및 참조전압보다 커지게 됨으로써 구동신호가 미생성되도록 트랜지스터 구동부(TDRV1)를 제어한다.
쇼트검출부(SDP1)에는 제1저항기(R1), 제2저항기(R2), 커패시터(CD) 및 제3다이오드(DC)가 포함된다. 제1저항기(R1)는 트랜지스터(T1)의 콜렉터전극에 일단이 연결된다. 제2저항기(R2)는 제1저항기(R1)의 타단에 일단이 연결되고 제2전원단자(GND)에 타단이 연결된다. 커패시터(CD)는 제2저항기(R2)의 일단에 일단이 연결되고 제2전원단자(GND)에 타단이 연결된다. 제3다이오드(DC)는 제2저항기(R2)의 일단에 애노드전극이 연결되고 반전단자(-)에 캐소드전극이 연결된다.
앞서 설명된 트랜지스터(T1), 트랜지스터 구동부(TDRV1) 및 쇼트검출부(SDP1)를 포함하는 백라이트유닛 구동회로는 LED 스트링(RS1)에 필요한 정전류를 공급함과 동시에 LED가 쇼트폴트(short fault)를 발생시켰을 때 이를 검출한다. 그리고 LED 쇼트폴트로 인하여 이와 연동하는 회로들의 파괴를 막기 위한 2N(N은 사용되는 LED 스트링의 개수)+1 핀(pin) 구조를 제공한다.
백라이트유닛 구동회로는 정전류원(constant current source)을 만들기 위한 정전류 회로에 트랜지스터(T1), 비교부(OP1) 및 모니터저항기(RE)가 포함된다. 그리고 LED 쇼트검출을 하기 위한 쇼트검출회로에 제1 내지 제3다이오드(Dr,DE, DC), 제1 및 제2저항기(R1, R2) 및 커패시터(CD)가 포함된다.
정전류 회로는 비교부(OP1)의 비반전단자(+)에 입력되는 참조전압(Vref)과 반전단자(-)에 입력되는 에미터전압(VE)을 비교하며, 이때 에미터전압(VE)이 참조전압(Vref)이 되도록 트랜지스터(T1)에 구동신호를 공급하여 LED 스트링(RS1)의 정전류를 생성한다.
여기서, 에미터전압(VE) = LED 전류(ILED) × 모니터저항기의 전압(RE)이므로 에미터전압(VE)을 원하는 고정된 참조전압(Vref)로 맞추면 정전류를 얻을 수 있다.
쇼트검출부(SDP1)는 LED 스트링(RS1)에서 LED 쇼트폴트가 발생하는 순간 이를 감지하여, 트랜지스터(T1)를 턴오프 시킴으로써 트랜지스터(T1) 및 LED를 보호할 수 있게 한다.
한편, 모니터저항기(RE)는 LED 전류(ILED)가 흐를 때 에미터전압(VE,VE = ILED × RE)을 만들어 LED 전류(ILED)를 모니터링 할 수 있는 역할을 한다.
제1저항기(R1)와 제2저항기(R2)는 LED 쇼트폴트 발생 시, 쇼트가 발생한 LED의 Vf(Forward voltage) 만큼 상승되는 콜렉터전압(VC)을 분압하는 역할을 한다. 이때 분압되는 분압전압(VD)를 이용하여 LED 쇼트 검출 및 보호 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 5와 같이, (1) LED에 쇼트가 미발생하는 정상동작 시, 백라이트유닛 구동회로의 동작조건은 분압전압(VD) < 에미터전압(VE), 참조전압(Vref)이 되도록 설계되어 있으므로, 제3다이오드(DC)는 턴오프되고, 제2다이오드(DE)는 턴온 된다.
도 6과 같이, (2) LED에 쇼트가 발생하는 비정상동작 시, 백라이트유닛 구동회로의 동작조건은 분압전압(VD) > 에미터전압(VE), 참조전압(Vref)이 되도록 설계되어 있으므로, 제2다이오드(DE)는 턴오프되고, 제3다이오드(DC)는 턴온 된다.
한편, 회로 초기동작 시 분압전압(VD)이 에미터전압(VE) 보다 높아지면 LED가 정상 동작임에도 불구하고 분압전압(VD) > 에미터전압(VE) 조건에 의해 제3다이오드(DC)가 턴온되고 제2다이오드(DE)가 턴오프되어 LED 쇼트폴트로 동작하게 된다. 따라서, 분압전압(VD)이 천천히 상승하여 비교부(OP1) 및 트랜지스터(T1)가 정상동작 할 수 있는 충분한 시간이 보장되어야 한다. 이를 위해, 커패시터(CD)는 제2저항기(R2)에 병렬로 연결된다. 커패시터(CD)는 분압전압(VD)이 정해진 값으로 상승하는 시간을 지연함으로써 회로 초기동작 시 비교부(OP1) 및 트랜지스터(T1)가 정상적으로 턴온될 수 있도록 충분한 시간을 보장하는 역할을 한다.
한편, 반전단자(-)에 연결된 제2다이오드(DE)와 동일한 제1다이오드(Dr)를 비반전단자(+)에 연결하여 동작 온도 변화시 발생하는 다이오드의 Vf(forward voltage) 변화로 인한 LED 전류 변화를 방지하도록 한다. 따라서, 동작 온도 변화시 제2다이오드(DE)와 제1다이오드(Dr)의 Vf가 동일하게 변화하므로 비교부(OP1)의 반전단자(-)와 비반전단자(+)의 전압 차는 온도에 상관없이 일정하게 유지된다.
앞서 설명한 바와 같이, 백라이트유닛 구동회로의 동작은 LED 정상동작과 LED 쇼트발생동작의 두 가지 경우로 설명할 수 있다. LED가 정상동작할 때에는 비교부(OP1) 및 트랜지스터(T1)로 구성된 정전류 회로로 동작을 한다. 이때, 동작 조건은 분압전압(VD) < 에미터전압(VE), 참조전압(Vref) 이다. 이와 같은 조건에 의하여 제3다이오드(DC)는 턴오프되고 제2다이오드(DE)가 턴온된다.
이와 달리, LED 쇼트가 발생하면 쇼트된 LED의 Vf 만큼의 전압이 콜렉터전압(VC)에 더해지면서 콜렉터전압(VC) 및 분압전압(VD)이 증가하게 된다. 이때, 동작 조건은 분압전압(VD) > 에미터전압(VE), 참조전압(Vref) 이다. 이와 같은 조건에 의해 분압전압(VD) > 에미터전압(VE)이 되면서 제3다이오드(DC)는 턴온되고 제2다이오드(DE)가 턴오프된다. 또한, 분압전압(VD) > 참조전압(Vref)에 의해서 오프엠프부(OP1)의 출력이 로직로우(Low)가 되어 트랜지스터(T1)는 턴오프되고 나머지 LED및 트랜지스터(T1)는 보호된다.
도 7과 같이, 제1트랜지스터 구동부(TDRV1)는 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 연결된 제1단자(Pin1)와, 트랜지스터(T1)의 에미터전극에 연결된 제2단자(Pin2)와, 제3다이오드(Dc)의 캐소드전극에 연결된 제3단자(Pin3)를 포함하는 3핀 단자를 갖는다. 제2 내지 제n트랜지스터 구동부(TDRV2 ~ TDRVn) 또한 제1트랜지스터 구동부(TDRV1)와 같은 핀 단자를 갖는다.
한편, 제1 내지 제n트랜지스터 구동부(TDRV1 ~ TDRVn)는 하나의 반도체집적회로(IC, Integrated Circuit)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제3다이오드(Dc)의 캐소드전극에 연결된 제3단자(Pin3)는 하나만 형성되고, 나머지 제2 내지 제nLED 쇼트단(L/S1 ~ L/Sn)은 제1LED 쇼트단(L/S1)을 공유하게 된다.
그러므로, 본 발명의 제1실시예는 다수의 LED 스트링 구성 시, 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TRDVn)의 핀 수를 1개의 LED 스트링당 3핀 구조 (총 핀의 개수는 3N; N은 LED 스트링의 개수)에서 2핀 + 1핀의 구조 (총 핀의 개수는 2N + 1)로 구성할 수 있다.
따라서, 각 LED 스트링(RS1 ~ RSn)당 2핀(Pin1, Pin2) + 쇼트검출용 핀(Pin3)으로 구성되고, 이들은 각 LED 스트링(RS1 ~ RSn)의 분압전압(VD)을 제3다이오드(Dc)로 공유하여 각 LED 스트링(RS1 ~ RSn)을 구동하는 비교부(OP1)의 반전단자(-)에 연결된다. 이에 따라, LED 쇼트폴트가 발생하면 LED 쇼트단(L/S1 ~ L/Sn)이 활성화되어 모든 LED 스트링(RS1 ~ RSn)을 차단하고, 회로 및 LED를 보호하게 된다.
LED 스트링의 개수가 N개(N은 2 이상 정수)이면, 트랜지스터 구동부의 개수 또한 N개가 되며, LED 스트링에 포함된 LED들 중 하나의 LED에 쇼트가 발생하면, LED 스트링들(RS1 ~ RSn) 및 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TRDVn)은 N개 모두 동작을 멈출 수 있다.
이상 본 발명의 제1실시예는 다수의 LED 스트링을 사용하는 어플리케이션에서 LED를 구동하는 회로의 크기 및 단가를 낮출 수 있고, 다수의 핀을 사용하지 않고도 정전류 제어 및 LED 쇼트검출 및 보호가 가능하며, 스위치 같은 발열소자를 IC의 외부에 배치함으로써 회로 동작 시 발열로부터 안정적으로 동작할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
<제2실시예>
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도이고, 도 9는 도 8에 도시된 백라이트유닛 회로 구성의 제1변형된 실시예이며, 도 10은 도 8에 도시된 백라이트유닛 회로 구성의 제2변형된 실시예이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛에는 LED 스트링(RS1), 트랜지스터(T1), 트랜지스터 구동부(TDRV1)가 포함된다.
LED 스트링(RS1)은 제1전원단자(VLED)에 직렬로 연결된 LED들(D1 ~ Dn)을 포함한다. LED 스트링(RS1)에 포함된 제1LED(D1)의 애노드전극은 제1전원단자(VLED)에 연결되고 제nLED(Dn)의 캐소드전극은 트랜지스터(T1)의 콜렉터전극에 연결된다.
트랜지스터(T1)는 LED 스트링(RS1)을 구동하도록 LED 스트링(RS1)에 포함된 제nLED(Dn)의 캐소드전극에 콜렉터전극이 연결되고 모니터저항기(R1)의 일단에 에미터전극이 연결된다. 트랜지스터(T1)는 FET, BJT 등으로 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 실시예에서는 BJT를 기반으로 각 단자의 명칭을 콜렉터전극, 에미터전극 및 베이스전극으로 명명하였다. 그러나, FET를 기반으로 한 경우 각 단자의 명칭은 드레인전극, 게이트전극 및 소오스전극으로 명명할 수 있다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)는 트랜지스터(T1)의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 모니터저항기(R1)로부터 입력된 모니터전압(VR)보다 큰 문턱전압(Vth)을 갖는 사이리스터(Thy)와, 트랜지스터(T1)의 베이스전극과 제2전원단자(GND) 사이에 형성된 제너다이오드(ZD)를 포함한다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)는 LED에 쇼트가 발생하면 모니터저항기(R1)로부터 입력된 모니터전압(VR) ≥ 사이리스터(Thy)의 문턱전압(Vth) 관계가 성립되고 구동신호가 사이리스터(Thy)를 통해 제2전원단자(GND)로 흐르게 됨으로써 구동신호가 미생성되도록 제어한다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)에는 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 애노드전극이 연결되고 제2전원단자(GND)에 캐소드전극이 연결되며 트랜지스터(T1)의 에미터전극에 베이스전극이 연결된 사이리스터(Thy)와, 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 캐소드전극이 연결되고 제2전원단자(GND)에 애노드전극이 연결된 제너다이오드(ZD)가 포함된다. 또한, 트랜지스터 구동부(TDRV1)에는 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 일단이 연결되고 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자(Vref)에 타단이 연결된 저항기(R2)가 더 포함될 수 있다.
앞서 설명된 백라이트유닛 구동회로의 경우 LED 스트링(RS1)이 정상동작을 할 때에는 트랜지스터(T1)에 구동신호를 공급하여 정전류 제어를 하며, LED에 쇼트가 발생하면 이를 검출하여 트랜지스터(T1)를 턴오프함으로써 LED 및 트랜지스터(T1)를 보호한다. 이에 대해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
(1) LED 스트링(RS1)이 정상 동작시, 모니터저항기(R1)의 모니터전압(VR)은 사이리스터(Thy)가 턴온되기 위한 문턱전압(Vth)보다 낮다. 따라서, 사이리스터(Thy)는 턴오프되며 LED 스트링(RS1)에 흐르는 전류(ILED)는 모니터저항기(R1), 제너다이오드(ZD)의 제너전압(VZ) 및 트랜지스터(T1)의 베이스/에미터전압(Vbe)에 의해 결정된다. 이때, 모니터저항기(R1), 제너전압(VZ) 및 트랜지스터(T1)의 베이스/에미터전압(Vbe)은 상수이므로 LED 스트링(RS1)에 흐르는 전류(ILED)의 값은 상수가 된다.
LED 스트링(RS1)이 정상 동작시의 설명을 수식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112011064798415-pat00001
(2) LED 스트링(RS1)에 포함된 LED가 쇼트되어 비정상 동작시, 정상 동작에 비해서 LED 스트링(RS1) 전체의 임피던스가 작아지므로 과도 전류가 흐르게 된다. 이때, 모니터저항(R1)의 모니터전압(VR)은 정상 동작에 비해서 상승하게 되며, 사이리스터(Thy)의 턴온 전압이 되는 문턱전압(Vth)보다 커지게 된다. 따라서, 사이리스터(Thy)는 턴온되고, 제너다이오드(ZD)는 턴오프되며 트랜지스터(T1)의 베이스전압은 사이리스터(Thy)의 양단 사이의 전압(VAK)이 된다. 여기서, 사이리스터(Thy)의 양단 사이의 전압(VAK)은 매우 작은 값을 가지므로 구동신호는 사이리스터(Thy)를 통해 제2전원단자(GND)로 방출되고 트랜지스터(T1)는 턴오프된다.
LED 스트링(RS1)이 비정상 동작시의 설명을 수식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112011064798415-pat00002
이하, 다수의 LED 스트링들이 제1전원단자(VLED)에 병렬로 연결된 경우 회로 구성에 따른 LED 쇼트 발생시의 동작 상태에 대해 설명한다.
도 9와 같이, 다수의 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)은 제1전원단자(VLED)에 병렬로 연결되고, 다수의 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)을 구동하기 위한 다수의 트랜지스터들(T1 ~ Tn) 및 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TDRVn)이 각기 구성된다.
여기서, 다수의 트랜지스터들(T1 ~ Tn), 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TDRVn) 및 모니터저항기들(R1)은 앞서 설명된 도 8과 같이 구성되되, 각기 개별적으로 다수의 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)을 구동하게 된다. 그리고 이때, 각 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)은 각각의 제너다이오드들(ZD)을 통해 정전류가 제어된다. 여기서, 각각의 제너다이오드들(ZD)은 모두 동일한 것을 사용하므로 모든 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)은 동일한 전류가 흐르게 된다.
이 구조는 각각의 트랜지스터들(T1 ~ Tn)의 베이스전극에 사이리스터(Thy)가 개별적으로 연결되어 있으므로, LED 쇼트가 발생한 LED 스트링만 트랜지스터(T1)가 턴오프된다.
도 10과 같이, 다수의 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)은 제1전원단자(VLED)에 병렬로 연결되고, 다수의 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)을 구동하기 위한 다수의 트랜지스터들(T1 ~ Tn) 및 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TDRVn)이 각기 구성된다. 트랜지스터 구동부들(TDRV1 ~ TDRVn)은 하나의 반도체집적회로로 구성될 수 있다.
여기서, 다수의 트랜지스터들(T1 ~ Tn)의 베이스전극은 하나의 제너다이오드(ZD)에 공통으로 연결되므로, 각 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)은 동일한 전류가 흐르게 된다. 그러나 모든 트랜지스터들(T1 ~ Tn)의 베이스전극이 공통으로 연결되어 있으므로, LED 쇼트 발생 시 쇼트된 LED 스트링을 포함한 모든 LED 스트링들(RS1 ~ RSn)을 구동하는 트랜지스터(T1 ~ Tn)가 턴오프된다.
도 9 및 도 10에서 설명된 형태로 회로를 구성할 경우 이를 구성하기 위한 소자 및 LED 쇼트시의 동작을 간략히 요약하면 다음의 표 1과 같다.
제1변형된 실시예 제2변형된 실시예
필요한 소자 수 n개 트랜지스터,
2n개 저항기,
n개 제너다이오드,
n개 사이리스터		 n개 트랜지스터,
n+1개 저항기,
1개 제너다이오드,
n개 사이리스터
LED 쇼트시 동작 LED 스트링들이 개별 오픈 LED 스트링들이 모두 오픈
이상 본 발명의 제2실시예는 정전류 제어 방법을 이용하여 다수의 LED 스트링들이 병렬로 연결되어 있는 LED 전원 및 백라이트유닛에서 LED 스트링들 간의 임피던스 차이로 인해 발생하는 전류 편차를 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 제2실시예는 LED 스트링에서 쇼트된 LED가 발생할 경우, 이를 검출하여 소자 및 LED를 보호할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
<제3실시예>
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛 회로 구성도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트유닛에는 LED 스트링(RS1), 트랜지스터(T1), 트랜지스터 구동부(TDRV1)가 포함된다.
LED 스트링(RS1)은 제1전원단자(VLED)에 직렬로 연결된 LED들(D1 ~ Dn)을 포함한다. LED 스트링(RS1)에 포함된 제1LED(D1)의 애노드전극은 제1전원단자(VLED)에 연결되고 제nLED(Dn)의 캐소드전극은 트랜지스터(T1)의 콜렉터전극에 연결된다.
트랜지스터(T1)는 LED 스트링(RS1)을 구동하도록 LED 스트링(RS1)에 포함된 제nLED(Dn)의 캐소드전극에 콜렉터전극이 연결되고 모니터저항기(R1)의 일단에 에미터전극이 연결된다. 트랜지스터(T1)는 FET, BJT 등으로 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 실시예에서는 BJT를 기반으로 각 단자의 명칭을 콜렉터전극, 에미터전극 및 베이스전극으로 명명하였다. 그러나, FET를 기반으로 한 경우 각 단자의 명칭은 드레인전극, 게이트전극 및 소오스전극으로 명명할 수 있다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)는 트랜지스터(T1)의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 비교부(OP1), SR래치부(SR1) 및 반도체스위치(SW1)를 포함한다.
비교부(OP1)는 모니터저항기(R1)로부터 입력된 모니터전압(VR)을 비반전단자(+)에 입력받고 참조전압단자(Vref)로부터 입력된 참조전압을 반전단자(-)에 입력받는다. SR래치부(SR1)는 비교부(OP1)로부터 출력된 전압을 제1단자(S)로 입력받고 제2전원단자(GND)로부터 입력된 전압을 제2단자(R)로 입력받으며 진리표에 대응하는 출력값을 출력한다. 반도체스위치(SW1)는 SR래치부(SR1)를 통해 출력된 논리값에 따라 구동신호를 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 공급하거나 제2전원단자(GND)로 방출한다.
트랜지스터 구동부(TDRV1)는 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 일단이 연결되고 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자(Vref)에 타단이 연결된 저항기(R2)와, 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 캐소드전극이 연결되고 제2전원단(GND)에 애노드전극이 연결된 제너다이오드(ZD)를 포함한다.
위와 같은 구성에 의해, SR래치부(SR1)의 출력단이 로직로우(0) 상태이면 구동신호를 트랜지스터(T1)의 베이스전극에 공급하고, SR래치부(SR1)의 출력단이 로직하이(1) 상태이면 구동신호를 반도체스위치(SW1)를 통해 제2전원단자(GND)로 방출한다.
앞서 설명된 백라이트유닛 구동회로의 경우 LED 스트링(RS1)이 정상동작을 할 때에는 트랜지스터(T1)에 구동신호를 공급하여 정전류 제어를 하며, LED에 쇼트가 발생하면 이를 검출하여 트랜지스터(T1)를 턴오프함으로써 LED 및 트랜지스터(T1)를 보호한다. 이에 대해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
(1) LED 스트링(RS1)이 정상 동작시, 모니터저항기(R1)의 모니터전압(VR)은 비교기(OP1)의 반전단자(-)에 입력되는 문턱전압(Vth)보다 작으므로 비교기(OP1)의 출력은 로직로우(0)가 된다. SR래치부(SR1)의 제1단자(S)의 입력은 S = 0, 그리고 제2단자(R)는 접지되어 제2단자(R)의 입력은 R = 0이 된다.
SR래치부(SR1)의 출력단자(Q)의 출력은 이전 상태가 로직로우(0)이므로 표 2의 진리표에 의해서 출력값 로직로우(0)를 유지하게 된다. 따라서, 반도체스위치(SW1)는 턴오프된다.
S R Q
0 0 Q
1 0 1
0 1 0
1 1 X
이로 인하여, LED 스트링(RS1)에 흐르는 전류(ILED)는 모니터저항기(R1), 제너다이오드(ZD)의 제너전압(VZ), 트랜지스터(T1)의 베이스/에미터전압(Vbe)에 의해 결정된다. 이때, 모니터저항기(R1), 제너전압(VZ) 및 트랜지스터(T1)의 베이스/에미터전압(Vbe)은 상수이므로 LED 스트링(RS1)에 흐르는 전류(ILED)의 값은 상수가 된다.
LED 스트링(RS1)이 정상 동작시의 설명을 수식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112011064798415-pat00003
(2) LED 스트링(RS1)에 포함된 LED가 쇼트되어 비정상 동작시, 정상 동작에 비해서 LED 스트링(RS1) 전체의 임피던스가 작아지므로 과도 전류가 흐르게 된다. 따라서, 모니터저항기(R1)의 모니터전압(VR)은 정상 동작에 비해서 상승하게 되며 모니터전압(VR)은 비교부(OP1)의 비반전단자(-)의 문턱전압(Vth)보다 크므로 비교부(OP1)의 출력은 로직하이(1)가 된다.
SR래치부(SR1)의 제1단자(S)의 입력은 S = 1, 그리고 제2단자(R)은 접지되어 있으므로 제2단자(R)의 입력은 R = 0이 된다. 표 2의 진리표에 의해서 SR래치부(SR1)의 출력단자(Q)의 출력은 로직하이(1)가 된다.
따라서, 반도체스위치(SW1)는 턴온되고, 제너다이오드(ZD)는 턴오프되며 트랜지스터(T1)의 베이스전압은 반도체스위치(SW1)의 양단전압이 된다. 반도체스위치(SW1)의 양단 전압은 매우 작은 값을 가지므로 구동신호는 반도체스위치(SW1)를 통해 제2전원단자(GND)로 방출되고 트랜지스터(T1)는 턴오프된다.
LED 스트링(RS1)이 비정상 동작시의 설명을 수식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112011064798415-pat00004
한편, 다수의 LED 스트링들이 제1전원단자(VLED)에 병렬로 연결된 경우 각 스트링들에는 앞서 설명된 회로가 개별적으로 추가되며 정전류 및 LED 쇼트검출 동작을 하게 된다.
이상 본 발명의 제3실시예는 정전류 제어 방법을 이용하여 다수의 LED 스트링들이 병렬로 연결되어 있는 LED 전원 및 백라이트유닛에서 LED 스트링들 간의 임피던스 차이로 인해 발생하는 전류 편차를 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 제3실시예는 LED 스트링에서 쇼트된 LED가 발생할 경우, 이를 검출하여 소자 및 LED를 보호할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 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.
TCN: 타이밍 구동부 PNL: 액정패널
SDRV: 게이트 구동부 DDRV: 데이터 구동부
BLU: 백라이트유닛 RS1: LED 스트링
T1: 트랜지스터 TDRV1: 트랜지스터 구동부
SDP1: 쇼트검출부 OP1: 비교부
SR1: SR래치부

Claims (10)

  1. 액정패널;
    상기 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링;
    상기 LED 스트링을 구동하도록 상기 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터;
    상기 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 비반전단자에 공급되는 참조전압과 반전단자에 공급되는 에미터전압을 이용하여 상기 구동신호를 생성하는 비교부를 갖는 트랜지스터 구동부; 및
    상기 트랜지스터의 콜렉터전압을 분압한 분압전압을 모니터링하며 상기 분압전압이 상기 에미터전압 및 상기 참조전압 중 하나보다 작아지면 상기 구동신호가 생성되도록 상기 트랜지스터 구동부를 제어하고,
    상기 LED에 쇼트가 발생하여 상기 분압전압이 상기 에미터전압 및 상기 참조전압보다 커지면 상기 구동신호가 미생성되도록 상기 트랜지스터 구동부를 제어하는 쇼트검출부를 포함하고,
    상기 트랜지스터 구동부는
    상기 비반전단자에 캐소드전극이 연결되고 상기 참조전압을 공급하는 참조전압단자에 애노드전극이 연결된 제1다이오드와,
    상기 반전단자에 캐소드전극이 연결되고 상기 트랜지스터의 에미터전극에 애노드전극이 연결된 제2다이오드를 포함하고,
    상기 트랜지스터 구동부의 상기 비교부는
    상기 제1다이오드 및 상기 제2다이오드를 통해 입력된 전압을 기반으로 상기 구동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트검출부는
    상기 트랜지스터의 콜렉터전극에 일단이 연결된 제1저항기와,
    상기 제1저항기의 타단에 일단이 연결되고 제2전원단자에 타단이 연결된 제2저항기와,
    상기 제2저항기의 일단에 일단이 연결되고 상기 제2전원단자에 타단이 연결된 커패시터와,
    상기 제2저항기의 일단에 애노드전극이 연결되고 상기 반전단자에 캐소드전극이 연결된 제3다이오드를 포함하는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 LED 스트링의 개수가 N개(N은 2 이상 정수)의 LED 스트링들로 구성되면, 상기 트랜지스터 구동부의 개수 또한 상기 N개에 대응되는 트랜지스터 구동부들로 구성되며,
    상기 LED 스트링에 포함된 LED들 중 하나의 LED에 쇼트가 발생하면, 상기 LED 스트링들 및 상기 트랜지스터 구동부들은 모두 동작을 멈추는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 액정패널;
    상기 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링;
    상기 LED 스트링을 구동하도록 상기 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 상기 모니터저항기로부터 입력된 모니터전압보다 큰 문턱전압을 갖는 사이리스터와, 상기 트랜지스터의 베이스전극과 상기 제2전원단자 사이에 형성된 제너다이오드를 포함하며,
    상기 LED에 쇼트가 발생하면 상기 모니터저항기로부터 입력된 모니터전압 ≥ 상기 사이리스터의 문턱전압 관계가 성립되고 상기 구동신호가 상기 사이리스터를 통해 상기 제2전원단자로 흐르게 됨으로써 상기 구동신호가 미생성되도록 제어하는 트랜지스터 구동부를 포함하고,
    상기 트랜지스터 구동부는
    상기 트랜지스터의 베이스전극에 애노드전극이 연결되고 상기 제2전원단자에 캐소드전극이 연결되며 상기 트랜지스터의 에미터전극에 베이스전극이 연결된 상기 사이리스터와,
    상기 트랜지스터의 베이스전극에 캐소드전극이 연결되고 상기 제2전원단자에 애노드전극이 연결된 상기 제너다이오드를 포함하는 액정표시장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동부는
    상기 트랜지스터의 베이스전극에 일단이 연결되고 상기 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자에 타단이 연결된 저항기를 더 포함하는 액정표시장치.
  8. 액정패널;
    상기 액정패널에 광을 제공하도록 제1전원단자에 직렬로 연결된 LED들을 포함하는 LED 스트링;
    상기 LED 스트링을 구동하도록 상기 LED 스트링의 캐소드전극과 제2전원단자에 연결된 모니터저항기 사이에 형성된 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터의 베이스전극을 통해 구동신호를 공급하며, 상기 모니터저항기로부터 입력된 전압을 비반전단자에 입력받고 참조전압단자로부터 입력된 전압을 반전단자에 입력받는 비교부와, 상기 비교부로부터 출력된 전압을 제1단자로 입력받고 상기 제2전원단자로부터 입력된 전압을 제2단자로 입력받으며 진리표에 대응하는 출력값을 출력하는 래치부와, 상기 래치부를 통해 출력된 논리값에 따라 상기 구동신호를 상기 트랜지스터의 베이스전극에 공급하거나 상기 제2전원단자로 방출하는 반도체스위치를 포함하는 트랜지스터 구동부를 포함하고,
    상기 트랜지스터 구동부는 SR래치부를 포함하며,
    상기 SR래치부의 출력단이 로직로우 상태이면 상기 구동신호를 상기 트랜지스터의 베이스전극에 공급하고,
    상기 SR래치부의 출력단이 로직하이 상태이면 상기 구동신호를 상기 반도체스위치를 통해 상기 제2전원단자로 방출하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 트랜지스터 구동부는
    상기 트랜지스터의 베이스전극에 일단이 연결되고 상기 구동신호를 생성하는 참조전압을 출력하는 참조전압단자에 타단이 연결된 저항기와,
    상기 트랜지스터의 베이스전극에 캐소드전극이 연결되고 상기 제2전원단에 애노드전극이 연결된 제너다이오드를 더 포함하는 액정표시장치.
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