KR20040057149A - 액정표시장치의 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 구동회로에 관한 것으로, 특히 드라이버 집적회로와 직류/직류 변환기 사이에 구동전압 제어회로를 설치하여 액정표시패널의 비정상적인 화면 표시를 방지하는 액정표시장치의 구동회로에 관한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전원 전압을 인가받아 액정표시장치의 구동에 필요한 구동 전압을 생성하는 직류/직류 변환기; 상기 직류/직류 변환기에 전기적으로 연결되어, 상기 직류/직류 변환기로부터 구동 전압을 인가 받아 상기 구동 전압에 따라 스위치로 동작하는 구동 전압 제어회로; 상기 구동 전압 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 구동 전압 제어회로가 온 상태일 때 액정표시장치에 신호를 인가하는 드라이버 집적회로를 포함하는 액정표시장치의 구동회로를 제공한다.

Description

액정표시장치의 구동회로{DRIVING CIRCUIT OF TFT-LCD}
본 발명은 액정표시장치의 구동회로에 관한 것으로, 특히 드라이버 집적회로와 직류/직류 변환기 사이에 구동전압 제어회로를 설치하여 액정표시패널의 비정상적인 화면 표시를 방지하는 액정표시장치의 구동회로에 관한 것이다.
현재 평판 표시장치(flat panel display)의 주력제품인 액정표시장치(TFT-LCD)는 양산기술 확보와 연구개발의 성과로 대형화와 고해상도화가 급속도로 진전되어 노트북 컴퓨터(computer)용 뿐만 아니라 대형 모니터(monitor) 응용 제품으로도 개발되어 기존의 음극선관(cathode ray tube; CRT) 제품을 점진적으로 대체하고 있어 표시장치 산업에서의 그 비중이 점차 증대되고 있다. 최근의 정보화 사회에서 표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있다. 특히 모든 전자 제품의 경, 박, 단, 소 추세에 따라 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질, 휴대성의 중요성이 더 한층 높아지고 있다. 액정표시장치는 평판 표시장치의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖춘 표시장치이기 때문에 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 전자 산업에서 반도체 이상의 파급효과를 가져오고 있다.
액정표시장치는 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 있고, TFT의 게이트(gate) 전극은 주사선인 게이트 배선에 연결되고, TFT의 소스(source) 전극은 신호선인 데이터(data) 배선에 연결된다. 주사선인 게이트 배선에 온(on) 신호가 인가되면, 게이트 배선에 연결된 TFT에 채널(channel)이 만들어져, 데이터 배선의 전압이 소스 전극과 드레인 전극을 거쳐서 화소 전극에 인가된다. 데이터 배선과 게이트 배선은 드라이버 집적회로(driver IC)로 연결되어 신호를 인가받는다.
액정표시장치에는 두 종류의 드라이버 집적회로가 사용된다.
게이트 드라이버 집적회로는 TFT의 게이트 배선을 순차적으로 선택하여 온 신호를 발생하는 역할을 하고 소스 드라이버 집적회로는 화상정보를 화소 전압으로 변경하여 데이터 배선에 인가하는 역할을 한다. 게이트 드라이버 집적회로가 게이트 배선을 선택하여 온 신호를 인가하여 TFT를 온 상태로 하면 데이터 드라이버 집적회로는 각각의 데이버 배선을 통하여 각 화소에 화소 전압을 인가한다.
이러한 게이트 드라이버 집적회로 또는 소스 드라이버 집적회로가 어떠한 요인으로 이상 동작을 하게 되면 액정표시장치에 비정상적인 화상이 표시된다. 또한, 이러한 이상 동작이 계속되면 상기 게이트 드라이버 집적회로 또는 소스 드라이버 집적회로는 과도한 구동 상태가 되어 각종 불량을 일으키는 문제가 발생하게 된다. 상기 문제로는 소스 드라이버 집적회로 및 게이트 드라이버 집적회로를 비롯한 주요 부품의 단락 또는 단선이 발생하여 제품의 품질 저하 및 생산성 감소 등을 예로 들 수 있다.
따라서, 게이트 드라이버 집적회로 또는 소스 드라이버 집적회로가 이상 동작을 할 경우 이를 조기에 판단하여 그 원인을 제거하는 방안이 절실히 요구되어진다.
따라서, 본 발명은 드라이버 집적회로가 이상 동작을 하여 액정표시패널에비정상적인 화면이 표시될 경우 액정표시장치의 구동 전압을 차단하여 드라이버 집적회로의 손상 및 TFT, 액정의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 구동전압 VDD의 발생을 제어하기 위한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예인 구동전압 제어회로의 동작을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 구동전압 제어회로의 각 노드에 나타나는 전류 및 전압의 파형도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100: 인터페이스 110: 타이밍 컨트롤러
120: 소스 드라이버 집적회로 130: 게이트 드라이버 집적회로
140: 직류/직류 변환기 142: 셧다운 스위치
144: 구동부 150: 구동전압 제어회로
160: 액정표시패널
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전원 전압을 인가받아 액정표시장치의 구동에 필요한 구동 전압을 생성하는 직류/직류 변환기; 상기 직류/직류 변환기에 전기적으로 연결되어, 상기 직류/직류 변환기로부터 구동 전압을 인가 받아 상기 구동 전압에 따라 스위치로 동작하는 구동 전압 제어회로; 상기 구동 전압 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 구동 전압 제어회로가 온 상태일 때 액정표시장치에 신호를 인가하는 드라이버 집적회로를 포함하는 액정표시장치의 구동회로를 제공한다.
상기 드라이버 집적회로는 게이트 드라이버 또는 소스 드라이버 집적회로일 수 있으나 소스 드라이버 집적회로인 것이 바람직하다.
상기 구동 전압 제어회로는 상기 직류/직류 변환기로 피드백되어 직류/직류 변환기의 구동 전압을 제어하는 것이 바람직하다. 상기 구동 전압으로는 소스 드라이버 집적회로에 공급되는 VDD와 게이트 드라이버 집적회로에 공급되는 VGH및 VGL이 있다.
상기 직류/직류 변환기는 셧다운 스위치 및 구동부를 포함하고, 상기 구동 전압 제어회로는 상기 셧다운 스위치에 전기적으로 연결되어 구동 전압 제어회로에 과전압의 구동전압이 인가될 때, 상기 셧다운 스위치를 동작시켜 직류/직류 변환회로를 셧다운시키는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 구동회로는 기능상 인터페이스(interface; 100), 타이밍 컨트롤러(timing controller; 110), 게이트 드라이버 집적회로(130), 소스 드라이버 집적회로(120), 직류/직류 변환기(DC/DC converter; 140) 및 구동전압 제어회로(150)로 구성된다.
인터페이스(100)의 주요 기능은 컴퓨터 등의 호스트 시스템(host system)으로부터 영상 신호 및 전원 전압을 받아 직류/직류 변환기(140) 및 타이밍 컨트롤러(110)에 전달하는 기능을 한다.
타이밍 컨트롤러(110)는 인터페이스(100)로부터 영상 신호를 전달받아 이를 액정표시패널(160)에 맞게 가공하고 또한 각종 제어 신호를 발생한다.
게이트 드라이버 집적회로(130) 및 소스 드라이버 집적회로(120)는 영상 신호에 따라 액정표시패널(160)에 구동 신호를 인가한다.
직류/직류 변환기(140)는 인터페이스(100)로부터 전원 전압을 인가받아 게이트 드라이버 집적회로(130) 및 소스 드라이버 집적회로(120)의 구동에 필요한 전압을 생성한다. 상기 전압은 VGH, VGLVcom 및 VDD로 구성된다.
VGH는 약 20V의 전압으로 VGH가 게이트 배선에 인가되면 해당 게이트 배선의TFT가 턴온(turn-on)된다. 이와는 반대로 VGL은 약 -5V의 전압으로 VGL가 게이트 배선에 인가되면 해당 게이트 배선의 TFT가 턴오프(turn-off)된다. Vcom은 공통 전압으로 액정표시패널(160)의 컬러필터 기판에 인가되는 전압이다.
VDD는 약 10V의 전압으로 액정표시패널(160) 내의 액정에 인가되는 전압이다. 상기 VDD를 기준으로 다단계의 계조 전압이 발생된다.
구동전압 제어회로(150)는 소스 드라이버 집적회로(120)가 이상 구동을 할 경우 VDD를 차단하여 소스 드라이버 집적회로(120)의 구동을 정지시키는 기능을 한다.
도시된 구동전압 제어회로(150)는 직류/직류 변환기(140)와 소스 드라이버 집적회로(120) 사이에 형성되어 VDD를 제어하는데, VGH및 VGL을 제어하는 게이트 전압 제어회로 또한 게이트 드라이버 집적회로(130)와 직류/직류 변환기(140) 사이에 설치할 수 있다.
그러나, 소스 드라이버 집적회로(130)의 소비 전류가 약 60㎃인 반면 게이트 드라이버 집적회로(120)의 소비전류는 약 5㎃에 불과해 이에 의한 게이트 드라이버 집적회로(120)의 손상은 많이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 구동전압 제어회로(150)는 소스 드라이버 집적회로(120)와 직류/직류 변환기(140) 사이에 형성하는 것이 바람직하다.
도 2는 VDD의 발생을 제어하기 위한 구동전압 제어회로의 회로도를 도시하고있다.
도시된 바와 같이 구동전압 제어회로(150)는 직류/직류 변환회로(140)와 소스 드라이버 집적회로(120) 사이에 접속되어 있으며 직류/직류 변환회로(140)로 피드백(feedback)되어 있다.
구동전압 제어회로(150)는 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)를 포함하여 구성된다.
제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스(base) 단자는 소스 드라이버 집적회로(120)의 입력 단자와 연결되고, 에미터(emitter) 단자는 직류/직류 변환기(140)의 VDD출력 단자와 연결된다. 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 에미터 단자 사이에는 소정의 저항값을 갖는 저항 R1이 연결된다.
제 1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터(collector) 단자는 두 개의 저항 R2, R3로 구성된 전압 분배기에 연결되고, 상기 전압 분배기에 의해 분배된 전압은 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자로 인가된다. 제 2 트랜지스터(Q2)의 에미터 단자는 접지되고, 컬렉터 단자는 피드백되어 직류/직류 변환기(140)에 연결된다.
상기 구동전압 제어회로(150)는 전압 분배회로의 출력 단자와 제 2 트랜지스터(Q2) 사이에 다이오드(diode; D1)를 추가로 구비할 수 있다. 또한, 제 2 트랜지스터(Q2)의 턴온 전압을 안정적으로 인가하기 위해 캐패시터(capacitor; C1, C2)를추가로 구비할 수 있다.
직류/직류 변환기(140)는 셧다운 스위치(shutdown switch; 142)와 구동부(144)를 포함한다.
상기 셧다운 스위치(142)는 직류/직류 변환기(140)를 셧다운시키는 역할을 하며 상기 구동부는 VDD를 발생시킨다.
상기와 같은 구성을 한 구동전압 제어회로(150)의 동작은 다음과 같다.
도 3은 구동전압 제어회로의 동작을 도시한 순서도를 도시하고 있다.
우선, 소스 드라이버 집적회로(120)의 이상 동작에 의한 출력이 액정표시패널(160)에 인가되면 이에 의한 비정상적인 화면이 표시된다. 이 때, 소스 드라이버 집적회로(120)는 과구동하게 되어 이로 인한 과전류가 소스 드라이버 집적회로(120)로 유입된다. 이렇게 발생한 과전류에 의해 저항 R1의 양단에 VR1의 전압이 인가된다.
저항 R1은 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스 단자에 연결이 되어 있으므로 트랜지스터의 동작을 위해 0.7V의 전압이 인가되도록 저항값을 설정하면 구동전압 제어회로의 동작을 위한 과전류값을 설정할 수 있다.
예를 들면, 400㎃ 이상의 전류가 흐를 경우에 구동전압 제어회로가 동작을 하기 위해서는 요구되는 R1은 옴의 법칙에 따라 다음과 같이 결정된다.
따라서, R1의 저항값을 1.75Ω 이하로 설정하면 R1에 400㎃ 이상의 전류가 흐를 경우에 R1양단에는 0.7V 이상의 전압이 인가되어 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온된다.
따라서, 약 VDD의 전압이 제 1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 나타나고, 이 전압은 R2, R3로 구성된 전압 분배회로에 의해 분배되어 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가된다.
전압 분배회로와 제 2 트랜지스터(Q2) 사이에 다이오드(D1)을 설치하여 제 2 트랜지스터(Q2)에 역전압이 인가되는 것을 방지하고 캐패시터(C1, C2)를 설치하여 제 2 트랜지스터(Q2)에 리플(ripple)이 없는 안정적인 전압을 인가하도록 한다.
제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가된 전압에 의해 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온되면 제 2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터로 로우 논리의 신호가 인가된다.
상기 로우 논리의 신호가 직류/직류 변환기(140) 내의 셧다운 스위치(142)로 인가되면 상기 셧다운 스위치(142)가 동작하여 직류/직류 변환기(140)를 셧다운시킨다. 따라서, 직류/직류 변환기(140)는 VDD를 출력하지 않게 된다. 상기 셧다운 스위치(142)가 하이 논리의 신호에서 동작할 경우 셧다운 스위치(142)의 입력단에 인버터를 설치한다.
이로 인해 소스 드라이버 집적회로(120)는 동작하지 않게 되어액정표시패널(160) 내로 구동 전압이 인가되지 않게 된다.
액정표시장치가 동작을 멈추게 되면 소스 드라이버 집적회로(120)가 이상 구동을 한 원인을 찾아 제거한다. 상기 동작을 원인을 제거할 때까지 반복하면 과전류로 인한 소스 드라이버 집적회로(120)의 손상, TFT 및 액정의 열화에 의한 비정상적인 화면 표시를 사전에 방지할 수 있다.
도 4는 상기 동작이 일어날 경우 구동전압 제어회로의 각 부분의 파형을 도시한 것이다.
저항 R1에 과전류가 흘러 전류 IR1이 설정치(화살표 지점) 이상이 되면 저항 R1의 양단, 즉 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스와 이미터 사이에 0.7V 이상의 전압이 인가되어 제 1 트랜지스터(Q1)가 동작되고 따라서 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스와 에미터 단자 사이에도 0.7V의 전압이 인가되어 제 2 트랜지스터(Q2)가 동작한다. 이로 인해 직류/직류 변환기가 셧다운되어 VDD가 출력되지 않게 된다.
소스 드라이버 집적회로(120)의 이상 동작의 원인을 제거하여 과전류가 흐르지 않게 되면 이와는 반대로 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴오프되어 VR1및 VC2는 정상 상태의 전압으로 강하되고 다시 VDD가 출력된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
본 발명의 실시예에 의하면 액정표시패널에 비정상적인 화면이 표시될 경우 흐르는 과전류를 감지하여 구동전압을 차단한다. 따라서, 드라이버 집적회로의 손상을 방지할 수 있고, TFT 및 액정의 과전류에 의한 열화도 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 데이터 드라이버 집적회로의 경우 게이트 드라이버 집적회로에 비해 높은 전류가 소비되므로 손상 방지에 효과적이다.

Claims (4)

  1. 전원 전압을 인가받아 액정표시장치의 구동에 필요한 구동 전압을 생성하는 직류/직류 변환기;
    상기 직류/직류 변환기에 전기적으로 연결되어, 상기 직류/직류 변환기로부터 구동 전압을 인가 받아 상기 구동 전압에 따라 스위치로 동작하는 구동 전압 제어회로;
    상기 구동 전압 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 구동 전압 제어회로가 온 상태일 때 액정표시장치에 신호를 인가하는 드라이버 집적회로를 포함하는 액정표시장치의 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드라이버 집적회로는 소스 드라이버 집적회로인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 전압 제어회로는 상기 직류/직류 변환기로 피드백되어 직류/직류 변환기의 구동 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 직류/직류 변환기는 셧다운 스위치 및 구동부를 포함하고,
    상기 구동 전압 제어회로는 상기 셧다운 스위치에 전기적으로 연결되어 구동 전압 제어회로에 과전압의 구동전압이 인가될 때, 상기 셧다운 스위치를 동작시켜 직류/직류 변환회로를 셧다운시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동회로.
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