KR20200037678A

KR20200037678A - 발광표시장치

Info

Publication number: KR20200037678A
Application number: KR1020180117166A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 홍희정; 김정재
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-09
Also published as: KR102600444B1

Abstract

본 발명은 표시 패널, 전원 공급부 및 보호 회로부를 포함하는 발광표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 전원 공급부는 표시 패널에 전원을 공급한다. 보호 회로부는 표시 패널에 인가되는 전원을 모니터링한다. 보호 회로부는 물리적으로 분리된 2개의 전원라인 사이에 배치된 다수의 전압 구동소자로 이루어진 스위치 회로부를 포함한다.

Description

발광표시장치{Light Emitting Display}

본 발명은 발광표시장치에 관한 것이다.

정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 발광표시장치(Light Emitting Display: LED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.

앞서 설명한 표시장치들은 서브 픽셀들을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.

위와 같은 표시장치들은 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.

한편, 앞서 설명한 표시장치들 중 발광표시장치는 빠른 응답속도, 고휘도 및 시야각이 넓은 전기적 그리고 광학적 특성과 더불어 유연한 형태로 구현할 수 있는 기구적 특성 등과 같이 많은 장점이 있다. 그러나 발광표시장치는 장치의 구성면에서 개선점이 남아 있는 바 이와 관련된 지속적인 연구가 필요하다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 표시 패널에 인가되는 전원을 모니터링하여 비정상적인 상태(전원의 출력 이상, 표시 패널의 오류나 결함, 커넥터 체결 불량 등)의 유무를 판단하고 이에 대응하여 전원을 제어하거나 차단하여 장치 보호는 물론이고 오동작 발생을 최소화하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시 패널, 전원 공급부 및 보호 회로부를 포함하는 발광표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 전원 공급부는 표시 패널에 전원을 공급한다. 보호 회로부는 표시 패널에 인가되는 전원을 모니터링한다. 보호 회로부는 물리적으로 분리된 2개의 전원라인 사이에 배치된 다수의 전압 구동소자로 이루어진 스위치 회로부를 포함한다.

스위치 회로부는 드레인전극은 드레인전극끼리 공통으로 연결되고 소스전극은 소스전극끼리 공통으로 연결된 공통 드레인/소스(Common Darin/Source)를 갖는 파워 MOSFET들이 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다.

보호 회로부는 스위치 회로부 내의 파워 MOSFET들의 온저항 특성을 측정하고 그 결과에 대응하여 스위치 회로부를 제어하거나 차단할 수 있다.

보호 회로부는 표시 패널의 전원을 모니터링하기 위해 전원을 측정하고 결과값을 출력하는 비교 측정부를 포함할 수 있다.

비교 측정부는 전원 측정 시 온도 보정 계수를 반영하여 결과값을 출력할 수 있다.

보호 회로부는 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.

스위치 제어부는 파워 MOSFET들 중 적어도 하나의 파워 MOSFET를 턴온 또는 턴오프하거나 파워 MOSFET들을 단계적으로 턴온 또는 턴오프할 수 있다.

비교 측정부는 표시 패널 상에서 전원의 입력단으로부터 가장 가까운 제1단과 전원의 입력단으로부터 가장 먼 제2단을 통해 전원을 측정할 수 있다.

스위치 제어부는 비교 측정부로부터 제공된 측정전류를 데이터화하여 누적하고 누적된 데이터를 기반으로 예상전류를 갱신하거나, 전류 제어 조건을 설정하거나, 스위치 제어신호 생성과 관련된 최종 판단의 기준을 변경할 수 있다.

보호 회로부는 전원의 측정 오류로 인하여 예상치와 측정치 간에 차이가 발생하면 경고 시그널을 발생하거나 시간 간격을 두고 스위치 회로부의 파워 MOSFET들 턴오프할 수 있다.

본 발명은 표시 패널에 인가되는 전원을 모니터링하여 비정상적인 상태(전원의 출력 이상, 표시 패널의 오류나 결함, 커넥터 체결 불량 등)의 유무를 판단하고 이에 대응하여 전원을 제어하거나 차단하여 장치를 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 화면의 표시 유무, 밝기 정도, 장면 변화 등에 따른 점진적 제어를 통해 오동작 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도.
도 3은 서브 픽셀의 상세 회로 구성 예시도.
도 4는 표시 패널의 단면 예시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 보호 회로부에 포함된 스위치 회로부의 구성과 기능을 설명하기 위한 도면들.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부를 포함하는 발광표시장치의 동작 설명을 위한 흐름도.
도 9 및 도 10은 보호 회로부의 동작과 관련된 설명을 위한 도면들.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부의 배치 예시도.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 발광표시장치는 텔레비젼, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 스마트폰 등으로 구현된다. 발광표시장치는 무기 발광다이오드를 기반으로 구현되거나 유기 발광다이오드를 기반으로 구현된다. 그러나 이하에서는 설명의 편의를 위해 유기 발광다이오드를 기반으로 구현된 것을 일례로 설명한다.

이와 더불어, 이하에서 설명되는 박막 트랜지스터는 게이트전극을 제외하고 타입(N타입인지 또는 P타입인지)에 따라 소오스전극과 드레인전극 또는 드레인전극과 소오스전극으로 명명될 수 있는바, 이를 한정하지 않기 위해 제1전극과 제2전극으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이며, 도 3은 서브 픽셀의 상세 회로 구성 예시도이고, 도 4는 표시 패널의 단면 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 발광표시장치에는 영상 처리부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 전원 공급부(180) 및 표시 패널(150)이 포함된다.

영상 처리부(110)는 외부로부터 공급된 데이터신호(DATA)와 더불어 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 출력한다. 영상 처리부(110)는 데이터 인에이블 신호(DE) 외에도 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 중 하나 이상을 출력할 수 있으나 이 신호들은 설명의 편의상 생략 도시한다.

타이밍 제어부(120)는 영상 처리부(110)로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 데이터신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(120)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.

데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치한 후 감마 기준전압을 기반으로 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동부(140)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있다.

스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 스캔하이전압과 스캔로우전압으로 이루어진 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(130)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시 패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다.

전원 공급부(180)는 표시 패널(150)에 배치된 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)에 연결된다. 전원 공급부(180)는 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 제1전위전원(고전위전압)과 제2전위전원(저전위전압)을 출력한다. 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)을 통해 전달되는 제1전위전원(고전위전압)과 제2전위전원(저전위전압)은 표시 패널(150)의 서브 픽셀들(SP)에 인가된다.

표시 패널(150)은 전원 공급부(180)로부터 공급된 전원과 데이터 구동부(140) 및 스캔 구동부(130)로부터 공급된 데이터전압 및 스캔신호에 대응하여 영상을 표시한다. 표시 패널(150)은 영상을 표시할 수 있도록 동작하는 서브 픽셀들(SP)을 포함한다.

서브 픽셀들(SP)은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하거나 백색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 발광 특성에 따라 하나 이상 다른 발광 면적을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 보상회로(CC) 및 유기 발광다이오드(OLED)가 포함된다. 보상회로(CC)는 생략될 수도 있다.

스위칭 트랜지스터(SW)는 제1스캔라인(GL1)을 통해 공급된 스캔신호에 응답하여 제1데이터라인(DL1)을 통해 공급되는 데이터전압이 커패시터(Cst)에 데이터전압으로 저장되도록 스위칭 동작한다. 구동 트랜지스터(DR)는 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 따라 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS) 사이로 구동 전류가 흐르도록 동작한다. 유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)에 의해 형성된 구동 전류에 따라 빛을 발광하도록 동작한다.

보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)나 유기 발광다이오드(OLED) 등을 보상하기 위해 서브 픽셀 내에 추가된 회로이다. 보상회로(CC)는 하나 이상의 트랜지스터로 구성된다. 보상회로(CC)의 구성은 보상 방법에 따라 매우 다양한바 이에 대한 예시를 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 보상회로(CC)에는 센싱 트랜지스터(ST)와 센싱라인(VREF)(또는 레퍼런스라인)이 포함된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 구동 트랜지스터(DR)의 소오스노드와 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극 사이(이하 센싱노드)에 접속된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 센싱라인(VREF)을 통해 전달되는 초기화전압(또는 센싱전압)을 구동 트랜지스터(DR)의 소오스노드(또는 센싱노드)에 공급하거나 구동 트랜지스터(DR)의 소오스노드의 전압 또는 전류를 센싱할 수 있도록 동작한다.

스위칭 트랜지스터(SW)는 제1데이터라인(DL1)에 제1전극이 연결되고, 구동 트랜지스터(DR)의 게이트전극에 제2전극이 연결된다. 구동 트랜지스터(DR)는 제1전원라인(EVDD)에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결된다. 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DR)의 게이트전극에 제1전극이 연결되고 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극에 제2전극이 연결된다. 유기 발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 애노드전극이 연결되고 제2전원라인(EVSS)에 캐소드전극이 연결된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 센싱라인(VREF)에 제1전극이 연결되고 센싱노드인 유기 발광다이오드(OLED)의 애노드전극 및 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 제2전극이 연결된다.

센싱 트랜지스터(ST)의 동작 시간은 외부 보상 알고리즘(또는 보상 회로의 구성)에 따라 스위칭 트랜지스터(SW)와 유사/동일하거나 다를 수 있다. 일례로, 스위칭 트랜지스터(SW)는 제1a스캔라인(GL1a)에 게이트전극이 연결되고, 센싱 트랜지스터(ST)는 제1b스캔라인(GL1b)에 게이트전극이 연결될 수 있다. 다른 예로, 스위칭 트랜지스터(SW)의 게이트전극에 연결된 제1a스캔라인(GL1a)과 센싱 트랜지스터(ST)의 게이트전극에 연결된 제1b스캔라인(GL1b)은 공통으로 공유하도록 연결될 수 있다.

센싱라인(VREF)은 데이터 구동부에 연결될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부는 실시간, 영상의 비표시기간 또는 N 프레임(N은 1 이상 정수) 기간 동안 서브 픽셀의 센싱노드를 센싱하고 센싱결과를 생성할 수 있게 된다. 한편, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)는 동일한 시간에 턴온될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부의 시분할 방식에 의거 센싱라인(VREF)을 통한 센싱 동작과 데이터전압을 출력하는 데이터 출력 동작은 상호 분리(구분) 된다.

이 밖에, 센싱결과에 따른 보상 대상은 디지털 형태의 데이터신호, 아날로그 형태의 데이터전압 또는 감마 등이 될 수 있다. 그리고 센싱결과를 기반으로 보상신호(또는 보상전압) 등을 생성하는 보상 회로는 데이터 구동부의 내부, 타이밍 제어부의 내부 또는 별도의 회로로 구현될 수 있다.

광차단층(LS)은 구동 트랜지스터(DR)의 채널영역 하부에만 배치되거나 구동 트랜지스터(DR)의 채널영역 하부뿐만 아니라 스위칭 트랜지스터(SW) 및 센싱 트랜지스터(ST)의 채널영역 하부에도 배치될 수 있다. 광차단층(LS)은 단순히 외광을 차단할 목적으로 사용하거나, 광차단층(LS)을 다른 전극이나 라인과의 연결을 도모하고, 커패시터 등을 구성하는 전극으로 활용할 수 있다.

기타, 도 3에서는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 유기 발광다이오드(OLED), 센싱 트랜지스터(ST)를 포함하는 3T(Transistor)1C(Capacitor) 구조의 서브 픽셀을 일례로 설명하였지만, 보상회로(CC)가 추가된 경우 3T2C, 4T2C, 5T1C, 6T2C 등으로 구성될 수도 있다. 그리고 보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압 보상만 가능한 다이오드 커넥션용 트랜지스터만 포함될 수도 있다. 이 경우, 센싱라인(VREF) 등은 삭제된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판(또는 박막 트랜지스터 기판)(150a)의 표시영역(AA) 상에는 도 3에서 설명된 회로를 기반으로 서브 픽셀들이 형성된다. 표시영역(AA) 상에 형성된 서브 픽셀들은 보호필름(또는 보호기판)(150b)에 의해 밀봉된다. 표시영역(AA)은 영상을 표시하는 영역이고, 이 영역을 제외한 NA는 영상을 표시하지 않는 비표시영역을 의미한다. 제1기판(150a)은 유리나 연성을 갖는 재료로 선택될 수 있다.

서브 픽셀들은 표시영역(AA) 상에서 적색(R), 백색(W), 청색(B) 및 녹색(G)의 순으로 수평 또는 수직하게 배치될 수 있다. 그리고 서브 픽셀들은 적색(R), 백색(W), 청색(B) 및 녹색(G)이 하나의 픽셀(P)이 될 수 있다. 그러나 서브 픽셀들의 배치 순서는 발광재료, 발광면적, 보상회로의 구성(또는 구조) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 서브 픽셀들은 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G)이 하나의 픽셀(P)이 되는 등 다양한 형태로 구현 가능하다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 보호 회로부에 포함된 스위치 회로부의 구성과 기능을 설명하기 위한 도면들이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부를 포함하는 발광표시장치의 동작 설명을 위한 흐름도이고, 도 9 및 도 10은 보호 회로부의 동작과 관련된 설명을 위한 도면들이고, 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부의 배치 예시도이다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 보호 회로부(170)는 표시 패널(150)에 인가되는 전원(전류/전압)을 모니터링(Monitoring)하고 모니터링된 측정치와 설정치(또는 예상치) 간에 차이가 발생하면 전원(전류/전압)을 제어하거나 차단하기 위한 동작을 한다. 예컨대, 보호 회로부(170)는 측정치와 설정치(또는 예상치) 간에 차이가 발생하면 스위치 회로부(171)를 제어하거나 경고 시그널(경고음이나 경고신호 등)을 출력하는 등의 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 예상치보다 많은 전류가 흐를 경우, 표시 패널(150)의 직접적인 오류, 파손(화재) 또는 회로의 오류나 과 동작 전압 설정 등을 의심할 수 있다.

보호 회로부(170)는 스위치 회로부(171), 비교 측정부(173), 및 스위치 제어부(175)를 포함한다. 보호 회로부(170)는 전원 공급부(180)와 표시 패널(150) 사이에 배치된 제1전원라인(EVDD1, EVDD2)을 모니터링 하는 것을 일례로 설명한다.

스위치 회로부(171)는 입력단(IN)과 출력단(OUT) 사이에 다수 배치된 파워 MOSFET들(전압구동 소자)을 포함한다. 입력단(IN)은 전원 공급부(180)의 출력단에 인접한 제1전원라인(EVDD1)에 연결되고 출력단(OUT)은 표시 패널(150)의 입력단에 인접하는 제1전원라인(EVDD2)에 연결된다.

스위치 회로부(171)는 드레인전극은 드레인전극끼리 공통으로 연결되고 소스전극은 소스전극끼리 공통으로 연결된 공통 드레인/소스(Common Darin/Source)를 갖는 파워 MOSFET들이 병렬로 연결된 구조를 갖는다. 스위치 회로부(171)는 스위치 제어신호(Pcn)에 대응하여 적어도 하나의 파워 MOSFET가 턴온/턴오프 제어된다. 스위치 제어신호(Pcn)에 대응하여 MOSFET들끼리 연결될 게이트전극의 개수가 결정된다.

스위치 회로부(171)가 위와 같은 구조를 가지면 측정 시 스위치 제어신호(Pcn)를 받는 게이트전극의 개수에 따라 MOSFET들의 온저항 특성(Rds_ON)이 결정되므로, 파워 MOSFET의 출력 특성(Vds)은 Vds = I_load(예상치) × Rds_ON과 같이 고정된 값을 갖도록 출력을 제어할 수 있다.

[제1예시] 100mV (목표 Vds) = 1500mA(예상치; 입력 영상에 따라 가변됨) × 66.7mohm(전류 예상치에 따라 파워 MOSFET의 게이트전극에 의해서 설정됨)

[제2예시] 100mV (목표 Vds) = 2500mA(예상치; 입력 영상에 따라 가변됨) × 40mohm(파워 MOSFET의 게이트전극에 의해서 설정됨)

비교 측정부(173)는 전원 공급부(180)로부터 출력된 제1전위전원과 표시 패널(150)에 입력될 제1전위전원을 모니터링하고 그 결과에 따른 결과값을 출력(예컨대, 특정 값을 벗어나면 특정 신호를 출력)한다.

비교 측정부(173)는 초단위, 분단위, 시간단위와 같이 장치와 연동하지 않는 비동기식 측정 동작을 수행하거나 라인단위, 프레임단위와 같이 장치와 연동하는 동기식 측정 동작을 수행할 수 있다. 비교 측정부(173)는 환경적인 요인에 의한 스위치 회로부(171)의 노이즈(예: Rds_ON Noise)를 보상할 수 있는 온도 보정 계수를 반영(측정 정확도 향상)한 후 결과값을 출력할 수도 있다.

예컨대, 비교 측정부(173)는 전원 공급부(180)의 출력단에 가까운 제1전원라인(EVDD1)을 기준전압(Vref)으로 받고, 표시 패널(150)의 입력단에 가까운 제1전원라인(EVDD2)을 입력전압(Vin)으로 받을 수 있다. 그리고 비교 측정부(173)는 기준전압(Vref)과 입력전압(Vin) 내에 존재하는 전류나 전압을 샘플링 및 비교하며 물리적으로 분리된 2개의 전원라인을 통해 흐르는 전류나 전압을 측정하고 그 결과값(Vout)을 출력할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

스위치 제어부(175)는 비교 측정부(173)로부터 출력된 결과값(Vout)을 기반으로 스위치 회로부(171)를 제어하는 스위치 제어신호(Pcn)를 출력한다. 스위치 제어부(175)는 파워 MOSFET의 출력 특성(Vds)이나 파워 MOSFET의 온저항 특성(Rds_ON) 등을 고려하여 스위치 제어신호(Pcn)를 생성할 수 있다. 스위치 제어부(175)는 통신 인터페이스 등을 통해 스위치 제어신호(Pcn)를 출력할 수 있다.

스위치 제어부(175)는 비교 측정부(173)로부터 출력된 결과값(Vout)과 더불어 내부에 설정된 조건에 대응하여 몇개의 파워 MOSFET를 턴온 또는 턴오프할지 아니면 모든 파워 MOSFET을 턴온 또는 턴오프할지 등을 결정한 후 스위치 제어신호(Pcn)를 생성 및 출력할 수 있다. 또한, 스위치 제어부(175)는 파워 MOSFET들을 단계적으로(점진적으로) 턴온 또는 턴오프할 수 있는 스위치 제어신호(Pcn)를 생성 및 출력할 수 있다.(Turn on된 MOSFET 그룹과 Turn off된 MOSFET 그룹으로 구분된 도 7 참조)

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 비교 측정부(173)는 스위치 제어부(175)로부터 제공된 예상전류(F. Data)와 보정값(온도)을 기반으로 스위치 회로부(171) 내의 파워 MOSFET의 온저항 특성(Rds_ON)을 결정한 후 측정(스위치 회로부의 출력 Sense)을 진행할 수 있다.

스위치 제어부(175)는 비교 측정부(173)로부터 제공된 측정전류를 데이터화하여 누적(Data 누적)하고 누적된 데이터를 기반으로 예상전류를 갱신하거나, 전류 제어 조건을 설정(측정 간격/허용 범위 등)하거나, 스위치 제어신호(Pcn) 생성과 관련된 최종 판단의 기준을 변경할 수 있다. 이 경우, 영상 변화에 따른 측정 간격이나 허용 범위 등을 적응적으로 변경할 수 있고 이에 대응하여 보호 동작 조전을 설정할 수 있다.

보호 회로부(170)는 스위치 회로부(171) 내의 파워 MOSFET의 전류전압 특성(Ivds)을 설정할 수 있다. 또한, 스위치 회로부(171) 내의 파워 MOSFET 구동 시 예상되는 전류(Id)에 따른 전류전압 특성(Ivds)의 선택은 물론이고 피드백받은 전압(Vs)과 출력 특성(Vds) 비교를 통해 예상되는 전류범위를 고려(※Rds_ON 기반의 전류감지)하여 스위치 회로부(171) 내의 파워 MOSFET를 제어[Multi MOSFET Driver(Rvds) 선택]하거나 차단할 수 있다. 즉, 보호 회로부(170)는 전원뿐만 아니라 스위치 회로부(171)의 특성도 고려한다. 위와 관련된 내용을 수식으로 정리하면 다음과 같다.

하기 수식에서 iload는 전류량, Rvds는 MOSFET 구동부의 설계치를 의미한다. 참고로, MOSFET의 구동부 내에는 예상되는 전류(Id) 범위에 따라 Rvds를 선택적으로 적용할 수 있도록 설계될 수 있다.

그러므로 보호 회로부(170)는 제1전원라인을 통해 흐르는 전류뿐만 아니라 스위치 회로부(171) 내의 파워 MOSFET의 온저항 특성(Rds_ON)을 측정하고 그 결과에 대응하여 표시 패널(150)과 관련된 회로의 이상 동작을 모니터링하고 스위치 회로부(171)를 제어하거나 차단할 수 있다.

[전류 차단 예시]

도 5 및 도 9와 같이, 보호 회로부(170)는 예상 전류치나 측정 전류치에 대한 평균값(AVG)을 기준으로 하한값(LCL)과 상한값(UCL)을 정해 놓고 전류의 증가 또는 감소 폭이 이들 사이에 위치하도록 제어할 수 있는 관리 범위를 가질 수 있다.

보호 회로부(170)는 특정 조건에서 이 관리 범위를 벗어날 경우, 스위치 회로부(171)의 파워 MOSFET을 모두 턴오프하여 제1전원라인을 통해 인가되는 전류를 차단할 수 있다. (제1전원라인의 전류 차단은 회로를 보호하는 초석이됨)

[전류 제어 예시]

도 5 및 도 10과 같이, 보호 회로부(170)는 측정 오류 등으로 인하여 예상 전류치와 측정 전류치 간에 차이가 발생하면 경고 시그널을 주거나 시간 간격을 두고 스위치 회로부(171)의 파워 MOSFET을 턴오프한다. 보호 회로부(170)는 정확한 측정 결과를 도출하고 그 결과를 기반으로 전원을 정확하고 균일하게 제어하기 위해 다양한 조건을 고려할 수 있다. 이를 위해, 보호 회로부(170)는 평균 전류 측정 단위(시간, 횟수), 프레임 수, 장면 변화 반영, 시간선택 또는 오류 허용 수준 등을 선택(얼마 동안 오류가 지속하는지와 오류로 판단하는 범위 등의 설정을 위함)할 수 있다.

보호 회로부(170)는 타이밍 제어부 등과의 연동을 통해 평균화상레벨(APL)을 기반으로 화면의 표시 유무, 밝기 정도, 장면 변화(Scene 바뀜) 등에 따른 점진적 전류 제어 동작을 수행하여 동기 문제로 인한 오류 발생 가능성을 낮출 수 있다. (제1전원라인의 전류를 즉시 차단할 경우 동기 문제 등에 의한 측정 오류를 감지 및 대응하기 어려움)

도 11에 도시된 바와 같이, 보호 회로부(170)는 전원 공급부(180)와 표시 패널(150) 사이에 배치된 제1전원라인(EVDD1, EVDD2)을 모니터링 하기 위해, 표시 패널(150)과 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(135) 상에 위치할 수 있다. 표시 패널(150)과 인쇄회로기판(135) 사이에는 데이터 구동부(130)가 실장된 연성회로기판(131)이 위치할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

도시된 도면에서는 보호 회로부(170)와 전원 공급부(180)가 모두 인쇄회로기판(135) 상에 위치하는 것을 일례로 하였다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 보호 회로부(170)는 표시 패널(150)이나 연성회로기판(131) 상에 위치할 수 있다. 그리고 전원 공급부(180)는 도시되어 있지 않은 타이밍 제어부와 함께 콘트롤기판 상에 위치할 수 있다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면이고, 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 보호 회로부를 설명하기 위한 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 보호 회로부(170)는 제1실시예와 마찬가지로 표시 패널(150)에 인가되는 전원(전류/전압)을 모니터링(Monitoring)하고 모니터링된 측정치와 설정치(예상치) 간에 차이가 발생하면 전원(전류/전압)을 제어하거나 차단하기 위한 동작을 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 보호 회로부(170)는 스위치 회로부(171)만 포함한다. 대신, 비교 측정부(173), 및 스위치 제어부(175)는 전원 공급부(180)에 포함된다. 이처럼, 스위치 회로부(171)와 스위치 제어부(175)가 각기 다른 장치로 구분된 경우(또는 멀리 이격된 경우), 스위치 제어부(175)와 스위치 회로부(171)는 통신 인터페이스를 기반으로 스위치 제어신호(Pcn)를 주고 받을 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 보호 회로부(170)는 제1실시예와 마찬가지로 표시 패널(150)에 인가되는 전원(전류/전압)을 모니터링(Monitoring)하고 모니터링된 측정치와 설정치(예상치) 간에 차이가 발생하면 전원(전류/전압)을 제어하거나 차단하기 위한 동작을 한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 보호 회로부(170)는 스위치 회로부(171)와 비교 측정부(173)만 포함한다. 대신, 스위치 제어부(175)는 전원 공급부(180)에 포함된다. 이처럼, 스위치 회로부(171)와 비교 측정부(173)를 보호 회로부(170) 내에 배속하고 상호 인접 배치하면 측정 시 발생할 수 있는 오차를 줄일 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 보호 회로부(170)는 제1실시예와 마찬가지로 표시 패널(150)에 인가되는 전원(전류/전압)을 모니터링(Monitoring)하고 모니터링된 측정치와 설정치(예상치) 간에 차이가 발생하면 전원(전류/전압)을 제어하거나 차단하기 위한 동작을 한다.

본 발명의 제4실시예에 따른 보호 회로부(170)는 스위치 회로부(171)와 비교 측정부(173)만 포함한다. 대신, 스위치 제어부(175)는 타이밍 제어부(120)에 포함된다. 이처럼, 스위치 제어부(175)를 타이밍 제어부(120) 내부에 배속하면 평균화상레벨을 기반으로 화면의 표시 유무, 밝기 정도, 장면 변화 등에 따른 점진적 전류 제어 동작을 수행하여 동기 문제로 인한 오류 발생 가능성(이상 동작 예방)을 낮출 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 보호 회로부(170)는 제1실시예와 마찬가지로 표시 패널(150)에 인가되는 전원(전류/전압)을 모니터링(Monitoring)하고 모니터링된 측정치와 설정치(예상치) 간에 차이가 발생하면 전원(전류/전압)을 제어하거나 차단하기 위한 동작을 한다.

본 발명의 제5실시예에 따른 보호 회로부(170)는 표시 패널(150)의 일단과 타단을 통해 양단의 전압차를 모니터링하여 전류 오류를 감지할 수 있도록 비교 측정부(173)의 결선 구조가 변경된다.

비교 측정부(173)는 표시 패널(150)의 제1단(Near End EVDD2; 입력단으로부터 가장 가까운쪽)과 제2단(Far End EVDD2; 입력단으로부터 가장 먼쪽)을 모니터링 하기 위해, 짧은 시간 동안 전원을 공급하여 표시 패널(150)의 제1전원라인(EVDD2)에 존재하는 라인 커패시터(Line Cap)를 충전한 후 충전된 전압을 측정할 수 있다. 위의 설명에서, 통상 제1단(Near End EVDD2)과 제2단(Far End EVDD2)은 표시 패널(150)의 상단을 통해 전원이 인가될 경우 상단이 제1단이 되고 그 반대편인 하단이 제2단이 된다.

예컨대, 표시 패널(150)이 정상인 경우, 전압값은 A로 검출되는 반면, 특정 화소에 쇼트(Short)가 발생한 경우 A보다 작은 B로 검출되고 오픈(Open)이 발생한 경우 A보다 높은 C로 검출될 수 있다. 보호 회로부(170)는 검출된 전압값에 대응하는 동작을 수행할 수 있는바 전원 공급부뿐만 아니라 타이밍 제어부, 데이터 구동부 및 스캔 구동부 등과 연동할 수 있다.

이상 본 발명은 표시 패널에 인가되는 전원을 모니터링하여 비정상적인 상태(전원의 출력 이상, 표시 패널의 오류나 결함, 커넥터 체결 불량 등)의 유무를 판단하고 이에 대응하여 전원을 제어하거나 차단하여 장치를 보호할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 화면의 표시 유무, 밝기 정도, 장면 변화 등에 따른 점진적 제어를 통해 오동작 발생을 최소화할 수 있는 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.

120: 타이밍 제어부 130: 스캔 구동부
140: 데이터 구동부 180: 전원 공급부
150: 표시 패널 170: 보호 회로부
171: 스위치 회로부 173: 비교 측정부
175: 스위치 제어부 EVDD1, EVDD2: 제1전원라인

Claims

영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 표시 패널에 인가되는 상기 전원을 모니터링하는 보호 회로부를 포함하고,
상기 보호 회로부는 물리적으로 분리된 2개의 전원라인 사이에 배치된 다수의 전압 구동소자로 이루어진 스위치 회로부를 포함하는 발광표시장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 회로부는
드레인전극은 드레인전극끼리 공통으로 연결되고 소스전극은 소스전극끼리 공통으로 연결된 공통 드레인/소스(Common Darin/Source)를 갖는 파워 MOSFET들이 병렬로 연결된 구조를 갖는 발광표시장치.
제2항에 있어서,
상기 보호 회로부는
상기 스위치 회로부 내의 상기 파워 MOSFET들의 온저항 특성을 측정하고 그 결과에 대응하여 상기 스위치 회로부를 제어하거나 차단하는 발광표시장치.
제2항에 있어서,
상기 보호 회로부는
상기 표시 패널의 전원을 모니터링하기 위해 상기 전원을 측정하고 결과값을 출력하는 비교 측정부를 포함하는 발광표시장치.
제4항에 있어서,
상기 비교 측정부는
상기 전원 측정 시 온도 보정 계수를 반영하여 상기 결과값을 출력하는 발광표시장치.
제4항에 있어서,
상기 보호 회로부는
상기 스위치 회로부를 제어하기 위한 스위치 제어신호를 출력하는 스위치 제어부를 포함하는 발광표시장치.
제6항에 있어서,
상기 스위치 제어부는
상기 파워 MOSFET들 중 적어도 하나의 파워 MOSFET를 턴온 또는 턴오프하거나 상기 파워 MOSFET들을 단계적으로 턴온 또는 턴오프하는 발광표시장치.
제4항에 있어서,
상기 비교 측정부는
상기 표시 패널 상에서 상기 전원의 입력단으로부터 가장 가까운 제1단과 상기 전원의 입력단으로부터 가장 먼 제2단을 통해 상기 전원을 측정하는 발광표시장치.
제6항에 있어서,
상기 스위치 제어부는
상기 비교 측정부로부터 제공된 측정전류를 데이터화하여 누적하고 누적된 데이터를 기반으로 예상전류를 갱신하거나, 전류 제어 조건을 설정하거나, 상기 스위치 제어신호 생성과 관련된 최종 판단의 기준을 변경하는 발광표시장치.
제2항에 있어서,
상기 보호 회로부는
상기 전원의 측정 오류로 인하여 예상치와 측정치 간에 차이가 발생하면 경고 시그널을 발생하거나 시간 간격을 두고 상기 스위치 회로부의 파워 MOSFET들 턴오프하는 발광표시장치.