JP6689334B2 - レベルシフターを有するディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明はレベルシフターによって自体及び他の回路で発生する過電流の発生をセンシングして全体回路を保護することができるディスプレイ装置に関するものである。

近年、デジタルデータを用いて映像を表示するディスプレイ装置としては、液晶を用いた液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）、有機発光ダイオッド（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたＯＬＥＤディスプレイ、電気泳動粒子を用いた電気泳動ディスプレイ（ＥｌｅｃｔｒｏＰｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＥＰＤ）などが代表的である。

ディスプレイ装置は、各ピクセルが薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）によって独立的に駆動されるピクセルアレイを介して映像を表示するパネルと、パネルを駆動するゲートドライバー及びデータドライバーと、ゲートドライバー及びデータドライバーの駆動を制御するタイミングコントローラーなどを含む。

近年、ゲートドライバーはピクセルアレイのＴＦＴアレイと一緒に形成されてパネルに内蔵されたゲートインパネル（Ｇａｔｅ Ｉｎ Ｐａｎｅｌ；ＧＩＰ）タイプが適用されている。タイミングコントローラーとＧＩＰタイプの内装ゲートドライバーの間にはレベルシフターが位置する。レベルシフターはタイミングコントローラーから受けた複数の基本タイミング制御信号を用いて複数のゲート制御信号を生成するとともに電圧レベルをシフトして内装ゲートドライバーに供給する。

ところが、パネル又は内装ゲートドライバーでショートなどの原因で過電流が発生することがあり、発生した過電流によってゲートドライバーだけではなくパネル内の回路素子が燃焼するとかパネルが発火するなどの致命的な損傷が発生することがある。

これを解決するために、内装ゲートドライバー及びパネルなどで発生する過電流をセンシングしてディスプレイ装置を保護するための過電流保護（ＯｖｅｒＣｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ＯＣＰ）回路が要求される（特許文献１参照）。

特に、過電流保護回路は、信頼性確保のために、正常駆動によって発生するピーク電流とショートによる過電流（ショート電流）を区分してセンシングすることができなければならない。

特開２０１４−８５６６７号公報

本発明はレベルシフターによって自体及び他の回路で発生する過電流をセンシングして全体回路を保護することができるディスプレイ装置を提供する。

本発明は正常駆動によるピーク電流とショート発生による過電流を区分してセンシングすることができるディスプレイ装置を提供する。

一実施形態によるディスプレイ装置は、タイミングコントローラー、レベルシフター、ゲートドライバー及び電源部を含む。レベルシフターは、複数のゲート制御信号を出力する出力部と接続され、レベルシフター自体とレベルシフターと直間接的に接続された回路構成での過電流の発生を、出力部を介してセンシングして過電流保護信号を出力する過電流保護回路部を含む。レベルシフターは、複数のゲート制御信号のそれぞれの出力によって正常ピーク電流が発生する期間を非センシング期間に設定する。レベルシフターは、非センシング期間の間に過電流保護回路部のセンシング動作をオフさせ、非センシング期間を除いた残りの期間の間に過電流保護回路部のセンシング動作をオンさせる。過電流保護回路部は、センシング動作がオンされて設定されたセンシング期間の間に過電流の発生をセンシングする。

他の実施形態によるレベルシフターは、複数の基本タイミング制御信号を用いて出力部が複数のゲート制御信号を発生して出力するように制御する制御部と、複数の基本タイミング制御信号の少なくとも一つと複数のゲート制御信号の少なくとも一つを用いて非センシング期間を設定する非センシング期間設定部とを含む。出力部は、制御部の制御によって複数のゲート制御信号をそれぞれ出力する複数の出力チャネルを備える。過電流保護回路部は、複数の出力チャネルと個別に接続され、該当出力チャネルを介して過電流の発生をセンシングする複数チャネルの過電流保護回路を備える。

制御部は、複数のチャネルの過電流保護回路のいずれか一つの過電流保護回路から過電流保護信号が出力され、設定期間の間に過電流保護信号の出力が持続すれば、出力部及び過電流センシング回路部を全てオフさせ、タイミングコントローラーからゲートスタートパルスが入力されれば、出力部及び過電流センシング回路部を正常動作するように制御する。

レベルシフターは、過電流保護回路部の複数チャネルのいずれか一つのチャネルから過電流保護信号を出力する出力回数が設定値以上であれば、シャットダウン信号を電源部に出力して電源部の電源供給を遮断させるようにするカウンターをさらに含む。

各出力チャネルは、制御部の制御によって、ゲートハイ電圧を出力端子に出力する第１出力トランジスタとゲートロー電圧を出力端子に出力する第２出力トランジスタとを備える。各チャネルの過電流保護回路は、第１出力トランジスタと並列で接続された第１センシングトランジスタと、第２出力トランジスタと並列で接続された第２センシングトランジスタと、第１センシングトランジスタと第１電流源の間に接続された第１基準ノードで発生する第１基準電圧と第１出力トランジスタの第１出力ノード電圧を比較し、その比較結果によって第１過電流保護信号を出力する第１比較器と、第２センシングトランジスタと第２電流源の間に接続された第２基準ノードで発生する第２基準電圧と第２出力トランジスタの第２出力ノード電圧を比較し、その比較結果によって第２過電流保護信号を出力する第２比較器とを含む。

制御部は、非センシング期間の間、第１及び第２センシングトランジスタをターンオフさせ、第１及び第２出力トランジスタはそれぞれ該当制御信号によってターンオン又はターンオフさせる。制御部は、非センシング期間を除いた残りの期間の間、第１出力トランジスタ及び第１センシングトランジスタを同時に制御し、第２出力トランジスタ及び第２センシングトランジスタを同時に制御する。

過電流保護回路部は、第１基準ノードと並列で接続され、第１比較器のセンシング期間を設定する第１キャパシタと、第２基準ノードと並列で接続され、第１比較器のセンシング期間を設定する第２キャパシタと、電圧−電流コンバーターの出力電流を抵抗によって調節して第１及び第２センシング電流をそれぞれセンシングし、第１センシング電流によって第１電流源の電流を可変させ、第２センシング電流によって第２電流源の電流を可変させるセンシング電流設定部とをさらに備える。

非センシング期間設定部は、タイミングコントローラーから受けたゲートスタートパルスと、オンクロック及びオフクロックと、出力部から受けた複数のクロックのそれぞれを用いて非センシング期間を設定する。

一実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、正常出力信号によってピーク電流が発生する期間を非センシング期間に設定することで、非センシング期間を除いたセンシング期間に発生する異常過電流を非センシング期間に発生する正常ピーク電流と区分してセンシングすることができる。

他の実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、自体で発生する過電流だけではなくそのレベルシフターと電気的に連結された他の回路部品、すなわちゲートドライバー、プリント基板などで発生する過電流もセンシングしてディスプレイ装置全体を保護することができる。

さらに他の一実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、過電流保護信号の発生回数が設定値以上のとき、シャットダウン信号を電源部に供給して電源供給を遮断させることによって過電流の発生からディスプレイ装置全体を保護することができる。この結果、内装ゲートドライバー又はパネル内での過電流の発生によるパネル燃焼及び発火を予防することができ、パネルの燃焼及び発火を防止するための品質費用を低減することができる。

本発明の一実施例によるディスプレイ装置の構成を概略的に示したシステムブロック図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターと他の回路ブロックの信号接続関係を例示した図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターの入出力信号を例示した波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターの内部構成を示した回路ブロック図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間の正常ピーク電流を示したシミュレーション波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間の正常ピーク電流とセンシング期間の過電流を比較して示したシミュレーション波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて一出力チャネルに対する過電流センシング部の詳細構成を代表的に示した等価回路図である。 本発明の一実施例による過電流センシング部のセンシング電流を設定する方法を示したグラフである。 本発明の一実施例による過電流センシング部のセンシング期間を設定する方法を示したグラフである。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を示す波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を示す波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を示す波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を示す波形図である。 本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を示す波形図である。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施例によるディスプレイ装置の構成を概略的に示したブロック図、図２は本発明の一実施例によるレベルシフターと他の回路ブロックの信号接続関係を例示した図、図３は本発明の一実施例によるレベルシフターの入出力信号を例示した波形図である。

図１を参照すると、ディスプレイ装置は、タイミングコントローラー４００、レベルシフター６００、ゲートドライバー２００、データドライバー３００、パネル１００、電源部５００などを備える。

パネル１００は、ゲートラインＧＬ及びデータラインＤＬと接続されたサブピクセルＳＰがマトリックス状に配列されたピクセルアレイを介して映像を表示する。基本ピクセルはホワイト（Ｗ）、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のサブピクセルのうちカラーの混合でホワイト表現が可能な少なくとも３個のサブピクセルから構成されることができる。例えば、基本ピクセルはＲ／Ｇ／Ｂ組合せのサブピクセル、Ｗ／Ｒ／Ｇ組合せのサブピクセル、Ｂ／Ｗ／Ｒ組合せのサブピクセル、Ｇ／Ｂ／Ｗ組合せのサブピクセルから構成されるとか、Ｗ／Ｒ／Ｇ／Ｂ組合せのサブピクセルから構成されることができる。

パネル１００はＬＣＤパネル又はＯＬＥＤパネルなどの多様なディスプレイパネルであってもよく、タッチセンシング機能も有するタッチ兼用ディスプレイパネルであってもよい。

ゲートドライバー２００はレベルシフター６００から受けた複数のゲート制御信号を用いてパネル１００のゲートラインＧＬを個別に駆動する。ゲートドライバー２００は、該当ゲートラインＧＬが駆動されるスキャン期間にはゲートオン電圧（ＶＧＨ；ゲートハイ電圧）のスキャンパルスを供給し、該当ゲートラインＧＬが駆動されない非スキャン期間にはゲートオフ電圧（ＶＧＬ；ゲートロー電圧）を供給する。

データドライバー３００はパネル１００のピクセルアレイを構成する薄膜トランジスタアレイと一緒に薄膜トランジスタ基板に形成されることによってパネル１００の非表示領域に内蔵されたＧＩＰ（Ｇａｔｅ Ｉｎ Ｐａｎｅｌ）タイプで構成されることができる。

一方、ゲートドライバー２００は複数のゲートＩＣで構成され、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）などの回路フィルムに個別に実装されてパネル１００にＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式でボンディングされるとか、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式でパネル１００上に実装されることができる。

データドライバー３００は、タイミングコントローラー４００から受けたデータ制御信号に応じて、タイミングコントローラー４００から受けた映像データをアナログ信号に変換してパネル１００のデータラインＤＬに供給する。データドライバー３００は、自体に内蔵されるとか、外部に別に備えられたガンマ電圧生成部（図示せず）から供給された基準ガンマ電圧セットをデータの階調値にそれぞれ対応する階調電圧に細分化する。データドライバー３００は細分化された階調電圧を用いてデジタルデータをアナログデータ電圧に変換し、パネル１００のデータラインＤＬのそれぞれにデータ電圧を供給する。

パネル１００がＯＬＥＤパネルであるとき、データドライバー３００は各サブピクセルＳＰの電気的特性を含むピクセル電流を電圧でセンシングしてセンシングデータをタイミングコントローラー４００に提供するセンシング部をさらに含むことができる。

データドライバー３００は複数のデータＩＣで構成され、ＣＯＦなどの回路フィルムに実装されてパネル１００にＴＡＢ方式でボンディングされるとか、ＣＯＧ方式でパネル１００上に実装されることができる。

タイミングコントローラー４００は、システムから映像データ及び基礎タイミング制御信号を受ける。システムはコンピュータ、ＴＶシステム、セットトップボックス、タブレット又は携帯電話などの携帯端末機システムのいずれか一つであってもよい。基礎タイミング制御信号はドットクロック、データイネーブル信号、垂直同期信号、水平同期信号などを含むことができる。

タイミングコントローラー４００はシステムから受けた映像データに輝度補正又は画質補正などの多様な映像処理を行ってデータドライバー３００に供給する。

タイミングコントローラー４００は、システムから受けた基礎タイミング制御信号と内部レジスターに保存されたタイミング設定情報（スタートタイミング、パルス幅など）を用いてデータドライバー３００の駆動タイミングを制御するデータ制御信号を生成してデータドライバー３００に供給する。例えば、複数のデータ制御信号は、データのラッチタイミングを制御するのに用いられるソーススタートパルス、ソースサンプリングクロック、データ信号の出力期間を制御するソース出力イネーブル信号などを含むことができる。

タイミングコントローラー４００は、システムから受けた基礎タイミング制御信号と内部タイミング設定情報を用いてレベルシフター６００で複数のゲート制御信号を生成するのに基準となる複数の基本タイミング制御信号を生成してレベルシフター６００に供給する。

電源部５００は、外部から受けた入力電圧を用いてディスプレイ装置の全ての回路構成、すなわちタイミングコントローラー４００、レベルシフター６００、ゲートドライバー２００、データドライバー３００、パネル１００などの駆動に必要な各種の駆動電圧を生成して出力する。例えば、電源部５００は、入力電圧を用いて、タイミングコントローラー４００、データドライバー３００、レベルシフター６００などに供給されるデジタル駆動電圧、データドライバー３００に供給されるアナログ駆動電圧、ゲートドライバー２００及びレベルシフター６００に供給されるゲートオン電圧（ＶＧＨ）及びゲートオフ電圧（ＶＧＬ）、パネル１００駆動に必要な駆動電圧などを生成して出力する。

レベルシフター６００は、タイミングコントローラー４００から受けた複数の基本タイミング制御信号を用いて複数のゲート制御信号を生成するとともにレベルシフトしてゲートドライバー２００に供給する。

図２及び図３を参照すると、タイミングコントローラー４００は、複数の基本タイミング制御信号（ＣＳ）、すなわちオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）、オフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）、ゲートスタートパルス（ＧＳＴ）、イーブン／オッド制御パルス（ＯＤＤ）などを生成してレベルシフター６００に供給する。その外にも、タイミングコントローラー４００はレベルシフター６００にリセット信号などをさらに供給することができる。

レベルシフター６００は、タイミングコントローラー４００から受けたゲートスタートパルス（ＧＳＴ）を出力スタートパルス（ＶＳＴ）にレベルシフトし、出力スタートパルス（ＶＳＴ）をゲートドライバー２００に供給する。レベルシフター６００は、ゲートスタートパルス（ＧＳＴ）のハイ及びローレベルをそれぞれ出力スタートパルス（ＶＳＴ）のゲートハイ電圧（ＶＧＨ）とゲートロー電圧（ＶＧＬ）にレベルシフトする。出力スタートパルス（ＶＳＴ）は各フレームにゲートドライバー２００のシフト動作の開始を指示する。その外にも、レベルシフター６００は、タイミングコントローラー４００から受けたリセットパルスなどをレベルシフトしてゲートドライバー２００に供給することができる。

レベルシフター６００は、タイミングコントローラー４００から受けたオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）とオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）を論理演算して、位相が順次シフトされるｋ相クロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）を生成してゲートドライバー２００に供給する。図３を参照すると、複数のオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）のそれぞれの立ち上がり時間によってｋ相クロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）のそれぞれがゲートロー電圧（ＶＧＬ）からゲートハイ電圧（ＶＧＨ）に上昇する立ち上がり時間が決定される。オンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）と位相差を有する複数のオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）のそれぞれの立ち上がり時間によってｋ相クロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）のそれぞれがゲートハイ電圧（ＶＧＬ）から中間電圧（Ｖｄｄ）に下降する下降時間が決定され、オフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）のそれぞれの下降時間によってクロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）のそれぞれが中間電圧（Ｖｄｄ）からゲートロー電圧（ＶＧＬ）に下降する下降時間が決定される。ｋ相クロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）のそれぞれは隣接したクロックと一部のハイ区間が互いにオーバーラップする形態を有する。

レベルシフター６００は、タイミングコントローラー４００から受けたイーブン／オッド制御パルス（ＥＯ）に応答してイーブン交流電圧（ＥＶＥＮ）とオッド交流電圧（ＯＤＤ）の位相反転タイミングを決定し、決定された位相反転タイミングでイーブン交流電圧（ＥＶＥＮ）とオッド交流電圧（ＯＤＤ）の位相をそれぞれ反転させてゲートドライバー２００に供給する。イーブン交流電圧（ＥＶＥＮ）とオッド交流電圧（ＯＤＤ）はゲートドライバー２００内でイーブンフレームとオッドフレームで交互に駆動されるＴＦＴの駆動電圧として用いられる。

ゲートドライバー２００はレベルシフター６００から供給されたスタートパルス（ＶＳＴ）に応答してシフト動作を始め、ｋ相クロック（ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋ）を順次交替しながら選択してゲートライン（ＧＬ１〜ＧＬｎ）にスキャン信号として出力する。

特に、レベルシフター６００は、出力部で複数の出力チャネルのそれぞれの過電流の発生をセンシングして過電流から回路素子を保護するための過電流保護（ＯｖｅｒＣｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ＯＣＰ）回路部を含む。レベルシフター６００は、過電流保護回路部が過電流をセンシングするためのセンシング電流及びセンシング時間を調節してセットすることができる回路をさらに含む。レベルシフター６００は、入出力信号を用いて正常信号のピーク電流が発生する期間を非センシング期間に設定し、その非センシング期間の間に過電流保護回路部のセンシング動作をオフさせることができる。これにより、過電流保護回路部は非センシング期間を除いたセンシング期間の間にのみ動作することによって正常ピーク電流と区分して過電流の発生をセンシングすることができ、過電流の発生がセンシングされる都度過電流保護信号（以下、ＯＣＰ信号）を出力する。

これにより、レベルシフター６００はその自体だけではなく、レベルシフター６００と電気的に連結された回路部品、すなわちＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、パネル１００に内蔵されたゲートドライバー２００などでショートなどの原因で発生する過電流を正常信号のピーク電流と区分してセンシングすることができ、正常信号のピーク電流によって過電流保護回路が誤動作することを防止することができる。

また、レベルシフター６００は、少なくとも一つの出力チャネルの過電流保護回路で発生するＯＣＰ信号の出力回数が設定値以上であれば、シャットダウン信号（Ｓｈｕｔ Ｄｏｗｎ Ｓｉｇｎａｌ；ＳＤＳ）を電源部５００に供給することにより、電源部５００が全体的な電源供給を遮断してディスプレイ装置全体を過電流から保護することができる。

図４は本発明の一実施例によるレベルシフターの内部構成を示した回路ブロック図、図５ａ及び図５ｂは本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間の正常ピーク電流とセンシング期間の過電流を比較して示したシミュレーション波形図である。

図４を参照すると、一実施例によるレベルシフター６００は、制御部６１０、出力部６２０、過電流保護回路６３０、非センシング期間設定部６４０、カウンター６５０などを含む。

制御部６１０は、タイミングコントローラー４００から受けた複数の基本タイミング制御信号（ＣＳ；ＧＳＴ、ＯＮ＿ＣＬＫ、ＯＦＦ＿ＣＬＫ、ＥＯなど）を用いて出力部６２０を制御し、出力部６２０は制御部６１０の制御によってレベルシフトされた複数のゲート制御信号（ＧＣＳ；ＶＳＴ、ＣＬＫ１〜ＣＬＫｋＥＶＥＮ、ＯＤＤなど）を個別に生成して出力する複数の出力チャネルを含む。

過電流保護回路部６３０は出力部６２０の複数の出力チャネルと個別に接続された複数の過電流保護回路を含み、各過電流保護回路は各出力チャネルでの過電流の発生をセンシングし、過電流をセンシングするときＯＣＰ信号を出力する。過電流保護回路部６３０は、過電流センシングのためのセンシング電流及びセンシング時間を調節することができる。

非センシング期間設定部６４０は、タイミングコントローラー４００から受けた基本タイミング制御信号（ＣＳ）と出力部６２０から受けたゲート制御信号（ＧＣＳ）を用いて、図５ａ及び図５ｂに示したように、正常ゲート制御信号（ＧＣＳ；e.g.、ＣＬＫ）によってピーク電流が発生する期間を非センシング期間（ＤＴ）に設定し、残りの期間をセンシング期間（ＳＴ）に設定する。これについての具体的な説明は後述する。非センシング期間設定部６４０は非センシング期間（ＤＴ）信号を制御部６１０に出力する。

制御部６１０は、非センシング期間設定部６４０から非センシング期間（ＤＴ）信号を受けて非センシング期間（ＤＴ）の間に過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオフさせる。制御部６１０は、非センシング期間（ＤＴ）を除いた残りのセンシング期間（ＳＴ）の間に出力部６２０と一緒に過電流保護回路部６３０が同時に駆動するように制御する。

これにより、過電流保護回路部６３０は、図５ｂに示したように、非センシング期間（ＤＴ）と区分されるセンシング期間（ＳＴ）の間に、レベルシフター６００の出力部６２０と直間接的に接続された回路構成でのショート発生による過電流の発生を各出力チャネルでセンシングすることができるようにする。

制御部６１０は、過電流保護回路部６３０のいずれか一つのチャネルで過電流がセンシングされてＯＣＰ信号が発生するとともにＯＣＰ設定時間の間にＯＣＰ信号が持続すれば、出力部６２０と過電流保護回路部６３０を共にターンオフさせる。そして、制御部６１０は、タイミングコントローラー４００から入力スタートパルス（ＧＳＴ）が入力されれば、また出力部６２０及び過電流保護回路部６３０を制御して正常動作を行って正常出力及び過電流センシング動作が繰り返されるようにする。

カウンター６５０は、過電流保護回路部６３０の複数のチャネルで個別に出力される複数のＯＣＰ信号をそれぞれフレーム単位でカウントし、いずれか一つのチャネルで連続して発生したＯＣＰ信号の出力回数が設定値（例えば、３フレーム）以上となれば、シャットダウン信号（ＳＤＳ）を電源部５００に供給して電源部５００の電源供給の全部を遮断させる。

図６は本発明の一実施例によるレベルシフターにおいていずれか一つの出力チャネル及び過電流保護回路に対する詳細構成を示した等価回路図、図７ａ及び図７ｂは図６に示した過電流保護回路部のセンシング電流設定方法とセンシング時間設定方法をそれぞれ示したグラフである。

図６を参照すると、レベルシフター６００の出力部６２０は、制御部６１０の制御によっていずれか一つのクロック（ＣＬＫ）を生成して出力するいずれか一つの出力チャネル６２０−１を備える。過電流保護回路部６３０は制御部６１０によって制御され、いずれか一つの出力チャネル６２０−１と接続されたいずれか一チャネルの過電流保護回路６３０−１を備える。

出力チャネル６２０−１は、制御部６１０の制御によってゲートハイ電圧（ＶＧＨ）とゲートロー電圧（ＶＧＬ）をそれぞれ出力端子ＯＴに供給する第１及び第２出力トランジスタＰＭｏ、ＮＭｏを備える。第１出力トランジスタＰＭｏは制御部６１０の制御によってターンオンされてゲートハイ電圧（ＶＧＨ）を出力端子ＯＴに供給し、第２出力トランジスタＮＭｏは制御部６１０の制御によって第１出力トランジスタＰＭｏと相反する期間にターンオンされてゲートロー電圧（ＶＧＬ）を出力端子ＯＴに供給することにより、出力端子ＯＴはゲートハイ電圧（ＶＧＨ）とゲートロー電圧（ＶＧＬ）でレベルシフトされたいずれか一つのクロック（ＣＬＫ）を出力する。

過電流保護回路６３０−１は、第１及び第２センシングトランジスタＰＭｓ、ＮＭｓ、第１及び第２比較器６３１、６３３、第１及び第２電流源６３２、６３４及び第１及び第２キャパシタＣ１、Ｃ２を含む。

第１及び第２電流源６３２、６３４はそれぞれセンシング電流調節部６３５で設定された第１及び第２センシング電流（Ｉｓ＿ｐ、Ｉｓ＿ｎ）によって電流を可変し、第１及び第２基準ノードＲＮ１、ＲＮ２のそれぞれで第１及び第２センシング電流（Ｉｓ＿ｐ、Ｉｓ＿ｎ）にそれぞれ対応する第１及び第２基準電圧を発生させる。センシング電流調節部６３５は抵抗Ｒｏｃｐによって電圧−電流（Ｖ−Ｉ）コンバーター６３６の出力電流を調節することにより、図７ａに示したように、抵抗Ｒｏｃｐによって第１及び第２センシング電流（Ｉｓ＿ｐ、Ｉｓ＿ｎ）を設定し、設定された第１及び第２センシング電流（Ｉｓ＿ｐ、Ｉｓ＿ｎ）を第１及び第２電流源６３２、６３４にそれぞれ供給する。

第１センシングトランジスタＰＭｓは第１出力トランジスタＰＭｏとゲートハイ電圧（ＶＧＨ）の伝送ラインに並列で接続され、第１基準ノードＲＮ１を介して第１電流源６３２と直列で接続される。第１センシングトランジスタＰＭｓは、制御部６１０の制御によって、非センシング期間（ＤＴ）にはターンオフされ、センシング期間（ＳＴ）には第１出力トランジスタＰＭｏと同時に駆動、すなわちターンオン／ターンオフされる。

第２センシングトランジスタＮＭｓは第２出力トランジスタＮＭｏとゲートロー電圧（ＶＧＬ）の伝送ラインに並列で接続され、第２基準ノードＲＮ２を介して第２電流源６３４と直列で接続される。第２センシングトランジスタＮＭｓは、制御部６１０の制御によって、非センシング期間（ＤＴ）にはターンオフされ、センシング期間（ＳＴ）には第２出力トランジスタＮＭｏと同時に駆動、すなわちターンオン／ターンオフされる。

第１比較器６３１の反転（−）端子は第１出力トランジスタＰＭｏの第１出力ノードＮ１と接続され、非反転（＋）端子は第１センシングトランジスタＰＭｓと接続された第１基準ノードＲＮ１と接続される。第１比較器６３１は、第１出力トランジスタＰＭｏがターンオンされてゲートハイ電圧（ＶＧＨ）を出力する期間の間、第１センシングトランジスタＰＭｓがターンオンされるセンシング期間（ＳＴ）の間、設定された第１センシング電流（Ｉｓ＿ｐ）以上の過電流が発生すれば、第１過電流保護信号（以下、ＯＣＰ１信号）を出力する。例えば、第１比較器６３１は、出力端子ＯＴがゲートハイ電圧（ＶＧＨ）を出力する期間のうちセンシング期間（ＳＴ）に、その出力端子ＯＴと直間接的に接続された回路構成で過電流が発生して第１出力ノードＮ１の電圧が第１センシング電流（Ｉｓ＿ｐ）によって決定された第１基準ノードＲＮ１の第１基準電圧より減少する場合をセンシングしてＯＣＰ１信号を出力する。第１比較器６３１の過電流センシング期間は、図７ｂに示したように、第１基準ノードＲＮ１に並列で接続された第１キャパシタＣ１の容量によって決定される。

第２比較器６３３の非反転（＋）端子は第２出力トランジスタＮＭｏの第２出力ノードＮ２と接続され、反転（−）端子は第２センシングトランジスタＮＭｓと接続された第２基準ノードＲＮ２と接続される。第２比較器６３３は、第２出力トランジスタＮＭｏがターンオンされてゲートロー電圧（ＶＧＬ）を出力する期間の間、第２センシングトランジスタＮＭｓがターンオンされるセンシング期間（ＳＴ）の間、設定された第２センシング電流（Ｉｓ＿ｎ）以下の過電流が発生すれば、第２過電流保護信号（以下、ＯＣＰ２信号）を出力する。例えば、第２比較器６３３は、出力端子ＯＴがゲートロー電圧（ＶＧＬ）を出力する期間のうちセンシング期間（ＳＴ）に、その出力端子ＯＴと直間接的に接続された回路構成で過電流が発生して第２出力ノードＮ２の電圧が第２センシング電流（Ｉｓ＿ｎ）によって決定された第２基準ノードＲＮ２上の第２基準電圧より増加する場合をセンシングしてＯＣＰ２信号を出力する。第２比較器６３３の過電流センシング期間は、図７ｂに示したように、第２基準ノードＲＮ２に並列で接続された第２キャパシタＣ２の容量によって決定される。

図８ａ〜図１０は本発明の一実施例によるレベルシフターにおいて非センシング期間を設定する方法を多様に示した図である。

図８ａ及び図８ｂを参照すると、図４に示した非センシング期間設定部６４０は、タイミングコントローラー４００から受けたオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）及びオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）と、出力部６２０から受けた各クロック（ＣＬＫ）を用いて正常駆動によるピーク電流発生期間を非センシング期間（ＤＴ）に設定する。

非センシング期間設定部６４０は、各クロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジからオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち下がりエッジ及びオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジのうち先に発生するエッジまでの時間を非センシング期間（ＤＴ）に設定する。

例えば、図８ａのように各クロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジ以後にオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち下がりエッジが一番先に発生する場合、そのクロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジからオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち下がりエッジまでの期間が非センシング期間（ＤＴ）に設定される。

図８ｂのように各クロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジ以後にオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジが一番先に発生する場合、そのクロック（ＣＬＫ）の立ち上がりエッジからオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジまでの期間が非センシング期間（ＤＴ）に設定される。

制御部６１０は、非センシング期間設定部６４０から受けた非センシング期間（ＤＴ）の間に過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオフさせ、その非センシング期間（ＤＴ）を除いた残りの期間の間には過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオンさせ、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量によって決定されたセンシング期間（ＳＴ）の間に過電流保護回路部６３０は過電流の発生有無をセンシングする。

図９ａ及び図９ｂを参照すると、図４に示した非センシング期間設定部６４０は、タイミングコントローラー４００から受けたオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）及びオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）と、出力部６２０から受けた各クロック（ＣＬＫ）を用いて正常駆動によるピーク電流発生期間を非センシング期間（ＤＴ）に設定する。

非センシング期間設定部６４０は、各クロック（ＣＬＫ）の立ち下がりエッジからオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジ及びオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジのうち先に発生するエッジまでの時間を非センシング期間（ＤＴ）に設定する。

例えば、図９ａのように、各クロック（ＣＬＫ）の立ち下がりエッジ以後にオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジが一番先に発生する場合、そのクロック（ＣＬＫ）の立ち下がりエッジからオンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジまでの期間が非センシング期間（ＤＴ）に設定される。

図９ｂのように、各クロック（ＣＬＫ）の立ち下がりエッジ以後にゲートスタートパルス（ＧＳＴ）の立ち上がりエッジが一番先に発生する場合、そのクロック（ＣＬＫ）の立ち下がりエッジからオフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）の立ち上がりエッジまでの期間が非センシング期間（ＤＴ）に設定される。

制御部６１０は、非センシング期間（ＤＴ）の間に過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオフさせ、その非センシング期間（ＤＴ）を除いた残りの期間の間に過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオンさせ、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量によって決定されたセンシング期間（ＳＴ）の間に過電流保護回路部６３０は過電流の発生有無をセンシングする。

図１０を参照すると、電源部５００で電源がオンされた後、タイミングコントローラー４００からゲートスタートパルス（ＧＳＴ）、オンクロック（ＯＮ＿ＣＬＫ）、オフクロック（ＯＦＦ＿ＣＬＫ）が入力される前の準備期間には図８及び図９で説明した非センシング期間（ＤＴ）の設定が不可能であることが分かる。

したがって、制御部６１０は、電源オンからゲートスタートパルス（ＧＳＴ）が入力される前までは非センシング期間（ＤＴ）なしに過電流保護回路部６３０のセンシング動作をオンさせることによって過電流の発生をモニターし、複数のチャネルのいずれか一つで過電流センシングによるＯＣＰ信号の発生有無をモニターする。制御部６１０は、いずれか一つのチャネルでＯＣＰ信号が発生した後、キャパシタＣ１、Ｃ２によって設定されたセンシング時間後、もう一度いずれか一チャネルでＯＣＰ信号が発生すればショートによって過電流が発生したと判断し、シャットダウン信号を電源部５００に出力して電源供給を遮断することができるようにする。

図１０に示した準備期間の間にはレベルシフター６００とゲートドライバー２００の出力が発生しないので、レベルシフター６００と接続されたＰＣＢなどでのショート発生による過電流の発生をセンシングすることができる。

以上説明したように、本発明の一実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、正常出力信号によってピーク電流が発生する期間を非センシング期間に設定することにより、非センシング期間を除いたセンシング期間に発生する異常過電流を非センシング期間に発生する正常ピーク電流と区分してセンシングすることができる。

また、本発明の一実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、自体で発生する過電流だけではなく、そのレベルシフターと電気的に連結された他の回路部品、すなわちゲートドライバー、プリント基板などで発生する過電流もセンシングしてディスプレイ装置全体を保護することができる。

また、本発明の一実施例によるディスプレイ装置のレベルシフターは、過電流保護信号の発生回数が設定値以上のとき、シャットダウン信号を電源部に供給して電源供給を遮断させることによって過電流の発生からディスプレイ装置全体を保護することができる。この結果、内装ゲートドライバー又はパネル内での過電流の発生によるパネル燃焼及び発火を予防することができ、パネルの燃焼及び発火を防止するための品質費用を低減することができる。

以上の説明は本発明を例示的に開示したものに過ぎなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術的思想から逸脱しない範疇内で多様な変形が可能であろう。したがって、本発明の明細書に開示された実施例は本発明を限定するものではない。本発明の範囲は以下の特許請求範囲によって解釈されなければならなく、それと均等な範疇内にある全ての技術も本発明の範疇内に含まれるものと解釈されなければならない。

１００ パネル
２００ ゲートドライバー
３００ データドライバー
４００ タイミングコントローラー
５００ 電源部
６００ レベルシフター
６１０ 制御部
６２０ 出力部
６３０ 過電流保護回路部
６４０ 非センシング期間設定部
６５０ カウンター

Claims (10)

1. 複数の基本タイミング制御信号を生成して供給するタイミングコントローラーと、
   前記タイミングコントローラーから受けた複数の基本タイミング制御信号を用いて複数のゲート制御信号を生成して供給するレベルシフターと、
   前記レベルシフターから受けた複数のゲート制御信号を用いてパネルのゲートラインを個別に駆動するゲートドライバーと
   を含み、
   前記レベルシフターは、
   前記複数のゲート制御信号を出力する出力部と接続され、前記レベルシフターの自体と前記レベルシフターと直間接的に接続された回路構成での過電流の発生を、前記出力部を介してセンシングして過電流保護信号を出力する過電流保護回路部と、
   前記複数の基本タイミング制御信号を用いて前記出力部が前記複数のゲート制御信号を発生して出力するように制御する制御部と、
   前記複数の基本タイミング制御信号の少なくとも一つと前記複数のゲート制御信号の少なくとも一つを用いて前記非センシング期間を設定する非センシング期間設定部と
   を含み、
   前記レベルシフターは、前記複数のゲート制御信号のそれぞれの出力によって正常ピーク電流が発生する期間を非センシング期間に設定し、前記非センシング期間の間に前記過電流保護回路部のセンシング動作をオフさせ、前記非センシング期間を除いた残りの期間の間に前記過電流保護回路部のセンシング動作をオンさせ、
   前記過電流保護回路部は、前記センシング動作がオンされて設定されたセンシング期間の間に前記過電流の発生をセンシングし、
   前記出力部は、前記制御部の制御によって前記複数のゲート制御信号をそれぞれ出力する複数の出力チャネルを備え、
   前記過電流保護回路部は、前記複数の出力チャネルと個別に接続され、該当出力チャネルを介して前記過電流の発生をセンシングする複数チャネルの過電流保護回路を備える、
   ディスプレイ装置。
2. 前記制御部は、
   前記複数のチャネルの過電流保護回路のいずれか一つの過電流保護回路から前記過電流保護信号が出力され、設定期間の間に前記過電流保護信号の出力が持続すれば、前記出力部及び過電流センシング回路部を全てオフさせ、
   前記タイミングコントローラーからゲートスタートパルスが入力されれば、前記出力部及び過電流センシング回路部を正常動作するように制御する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記レベルシフターは、
   前記過電流保護回路部の複数チャネルのいずれか一つのチャネルから前記過電流保護信号を出力する出力回数が設定値以上であれば、シャットダウン信号を電源部に出力して前記電源部の電源供給を遮断させるようにするカウンターをさらに含む、請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記各出力チャネルは、
   前記制御部の制御によって、ゲートハイ電圧を出力端子に出力する第１出力トランジスタとゲートロー電圧を前記出力端子に出力する第２出力トランジスタとを備え、
   前記各チャネルの過電流保護回路は、
   前記第１出力トランジスタと並列で接続された第１センシングトランジスタと、
   前記第２出力トランジスタと並列で接続された第２センシングトランジスタと、
   前記第１センシングトランジスタと第１電流源の間に接続された第１基準ノードで発生する第１基準電圧と前記第１出力トランジスタの第１出力ノード電圧を比較し、その比較結果によって第１過電流保護信号を出力する第１比較器と、
   前記第２センシングトランジスタと第２電流源の間に接続された第２基準ノードで発生する第２基準電圧と前記第２出力トランジスタの第２出力ノード電圧を比較し、その比較結果によって第２過電流保護信号を出力する第２比較器とを含む、請求項２に記載のディスプレイ装置。
5. 前記制御部は、
   前記非センシング期間の間、前記第１及び第２センシングトランジスタをターンオフさせ、前記第１及び第２出力トランジスタはそれぞれ該当制御信号によってターンオン又はターンオフさせ、
   前記非センシング期間を除いた前記残りの期間の間、前記第１出力トランジスタ及び第１センシングトランジスタを同時に制御し、前記第２出力トランジスタ及び第２センシングトランジスタを同時に制御する、請求項４に記載のディスプレイ装置。
6. 前記過電流保護回路部は、
   前記第１基準ノードと並列で接続され、前記第１比較器のセンシング期間を設定する第１キャパシタと、
   前記第２基準ノードと並列で接続され、前記第１比較器のセンシング期間を設定する第２キャパシタと、
   電圧−電流コンバーターの出力電流を抵抗によって調節して第１及び第２センシング電流をそれぞれセンシングし、前記第１センシング電流によって前記第１電流源の電流を可変させ、前記第２センシング電流によって前記第２電流源の電流を可変させるセンシング電流設定部とをさらに備える、請求項４に記載のディスプレイ装置。
7. 前記非センシング期間設定部は、
   前記タイミングコントローラーから受けたゲートスタートパルスと、オンクロック及びオフクロックと、前記出力部から受けた複数のクロックのそれぞれを用いて前記非センシング期間を設定する、請求項１に記載のディスプレイ装置。
8. 前記非センシング期間設定部は、
   前記複数のクロックのいずれか一つの立ち上がりエッジから前記オンクロックの立ち下がりエッジ及び前記オフクロックの立ち上がりエッジのうち先に発生するエッジまでの時間を前記非センシング期間に設定するとか、
   前記複数のクロックのいずれか一つの立ち下がりエッジから前記オンクロックの立ち上がりエッジ及び前記オフクロックの立ち上がりエッジのうち先に発生するエッジまでの時間を前記非センシング期間に設定する、請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 前記制御部は、
   電源がオンされて前記ゲートスタートパルスが入力される前までは前記非センシング期間なしに前記過電流保護回路部のセンシング動作をオンさせ、
   前記過電流保護回路部の前記複数チャネルのいずれかから前記過電流保護信号が発生し、前記複数のチャネルのいずれか一つから前記過電流保護信号が再び発生すれば、シャットダウン信号を電源部に出力する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
10. 前記レベルシフターは、
    前記レベルシフターと接続されて前記パネルに内蔵されたゲートドライバーと、前記レベルシフターと接続されたプリント基板の少なくとも一つでの前記過電流の発生をセンシングする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。

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