KR101539359B1 - 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원장치를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원장치를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된 일단에 구동 전압을 인가하여 상기 광원 스트링들을 구동한다. 각 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 한다.
광원 스트링, 전압 편차, 피크 전류, 스위칭 제어, 평균 전류

Description

광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치{METHOD FOR DRIVING A LIGHT SOURCE, LIGHT SOURCE APPARATUS FOR PERFORMING THE METHOD, AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE LIGHT SOURCE APPARATUS}
본 발명은 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안전화를 위한 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 두께가 얇고 무게가 가벼우며 전력소모가 낮은 장점이 있어, 모니터, 노트북, 휴대폰뿐만 아니라 대형 TV에도 사용된다. 상기 액정표시장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리는 광을 발생시키는 광원을 포함하고, 상기 광원은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 등일 수 있다. 상기 발 광 다이오드는 낮은 전력소모 및 높은 색재현성을 가지므로 상기 액정표시장치의 광원으로 많이 사용되고 있다.
최근에는 상기 액정표시장치에 표시되는 영상의 명암비가 개선하기 위해 상기 액정표시패널을 복수의 영역으로 구획하고 각 영역별로 표시되는 영상의 계조에 대응하여 상기 백라이트의 광량을 제어하는 로컬 디밍(local dimming) 방법이 개발되고 있다. 상기 로컬 디밍 방법은 상대적으로 어두운 영상이 표시되는 영역에 위치한 발광 다이오드들에 제공되는 구동 전류량을 감소시켜 광량을 줄이고, 상대적으로 밝은 영상이 표시되는 영역에 위치한 발광 다이오드들에 제공되는 구동 전류량을 증가시켜 광량을 증가시킨다.
상기와 같이, 발광 다이오드를 이용하여 로컬 디밍 방식을 채용하는 경우, 상기 백라이트 어셈블리는 서로 병렬로 연결된 복수의 스트링(string) 및 복수의 스트링들에 구동 전류를 제공하기 위한 다채널 전류제어회로를 포함한다. 상기 스트링은 복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 구조를 갖는다.
상기 다채널 전류 제어회로는 일반적으로 상기 발광 다이오드 스트링들 사이의 전압 편차를 전력으로 소모하여 상기 발광 다이오드 스트링들에 흐르는 구동 전류들을 동일하게 제어한다. 따라서, 상기 다채널 전류 제어회로의 발열에 의해 전자 소자가 손상되는 문제점을 가진다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 광원 장치를 보호하기 위한 광원 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광원 구동 방법을 수행하기 위한 광원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광원 장치를 구비한 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광원 구동 방법은 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된 일단에 구동 전압을 인가하여 상기 광원 스트링들을 구동한다. 각 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광원 장치는 광원 모듈 및 다채널 전류 제어부를 포함한다. 상기 광원 모듈은 일단에 구동 전압을 수신하고 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된다. 상기 다채널 전류 제어부는 각 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 한다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 광원 모듈 및 다채널 전류 제어부를 포함한다. 상기 표시 패널은 영상을 표시한다. 상기 광원 모듈은 일단에 구동 전압을 수신하고 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된다. 상기 다채널 전류 제어부는 각 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상 기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 한다.
본 발명에 따르면, 광원 스트링들의 전압 편차를 광원 스트링들에 흐르는 피크 전류를 스위칭 형태로 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해 전압 편차를 전력으로 소모하지 않으므로 발열에 의해 소자 손상을 막을 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 타이밍 제어부(110), 패널 구동부(170) 및 광원 장치(290)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함하며, 예를 들면, 상기 화소들은 MㅧN(M, N은 자연수 임)개 이다. 각 화소(P)는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결된 스위칭 소자(TR), 상기 스위칭 소자(TR)에 연결된 액정 커패시터(CLC) 및 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.
상기 타이밍 제어부(110)는 외부로부터 제어 신호(101) 및 영상 신호(102)를 수신한다. 수신된 제어 신호를 이용해 상기 표시 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어신호를 생성한다. 상기 타이밍 제어신호는 클럭신호, 수평개시신 호 및 수직개시신호를 포함한다.
상기 패널 구동부(170)는 상기 타이밍 제어부(110)의 제어에 따라서 상기 표시 패널(100)을 구동시킨다. 상기 패널 구동부(170)는 데이터 구동부(130) 및 게이트 구동부(150)를 포함한다.
상기 데이터 구동부(130)는 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공된 데이터 제어신호 및 영상 신호를 이용하여 상기 데이터 배선(DL)을 구동시킨다. 즉, 상기 데이터 구동부(130)는 상기 데이터 배선(DL)에 상기 영상 신호를 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환하여 출력한다. 상기 게이트 구동부(150)는 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공된 게이트 제어신호를 이용하여 상기 게이트 배선(GL)을 구동시킨다. 즉, 상기 게이트 구동부(150)는 상기 게이트 배선(GL)에 게이트 신호를 출력한다.
상기 광원 장치(290)는 광원 모듈(200), 로컬 디밍 제어부(210), 광원 구동부(230), 다채널 전압 제어부(240), 다채널 전류 제어부(250) 및 전원 발생부(270)를 포함한다.
상기 광원 모듈(200)은 복수의 발광 블록들(B)로 나누어지고, 각 발광 블록은 복수의 광원들이 직렬로 연결된 광원 스트링을 포함한다. 상기 광원은 발광 다이오드(LED)를 예로 하며, 상기 발광 블록은 복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링(이하에서는 'LED 스트링'으로 명칭 함)을 포함한다. 상기 광원 모듈(200)은 서로 병렬로 연결된 복수의 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 포함한다.
상기 로컬 디밍 제어부(210)는 상기 영상 신호를 상기 발광 블록들(B)에 대응하는 복수의 영상 블록들(D)로 나누고, 각 영상 블록의 계조에 대응하여 발광 블록(B)의 휘도를 제어하는 디밍 신호를 생성한다. 예컨대, 상기 디밍 신호는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)된 PWM 신호이다.
상기 광원 구동부(230)는 입력 전압(Vin)을 부스팅하고, 부스팅된 구동 전압(Vout)을 상기 복수의 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)이 병렬로 연결된 공통단에 제공한다. 상기 광원 구동부(230)는 상기 로컬 디밍 제어부(210)로부터 제공된 상기 PWM 신호를 이용하여 상기 광원 모듈(200)을 발광 블록(B)별로 디밍 구동한다.
상기 다채널 전압 검출부(240)는 상기 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 타단들에 연결된다. 상기 다채널 전압 검출부(240)는 상기 PWM 신호들에 동기를 맞춰 상기 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 전압을 검출하고 검출된 검출 전압이 기준 전압 보다 크면 상기 광원 구동부(230)에 제공된다. 상기 광원 구동부(230)는 상기 기준 전압 보다 큰 검출 전압에 응답하여 보호 모드로 동작한다. 예컨대, 상기 광원 구동부(230)는 상기 구동 전압(Vout)을 상기 광원 모듈(200)에 제공하지 않는다. 한편, 상기 검출 전압이 상기 기준 전압 보다 작으면 상기 기준 전압이 상기 광원 구동부(230)에 제공되고, 상기 광원 구동부(230)는 정상 모드로 동작한다.
상기 다채널 전류 제어부(250)는 상기 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 타단들에 연결된다. 상기 다채널 전류 제어부(250)는 상기 PWM 신호들에 동기를 맞춰 상기 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 전압 편차에 의해 상기 LED 스트링들 에 흐르는 피크 전류 편차를 스위칭 제어하여 상기 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 평균 전류(IAVG)를 일정하게 유지한다.
상기 전원 발생부(270)는 상기 광원 구동부(230)에 입력 전압(Vin)을 제공한다.
도 2는 도 1에 도시된 광원 장치의 상세한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광원 장치(290)는 광원 모듈(200), 광원 구동부(230), 다채널 전압 검출부(240) 및 다채널 전류 제어부(250)를 포함한다.
상기 광원 모듈(200)은 병렬로 연결된 복수의 LED 스트링들, 예컨대, 제1, 제2, 제3 및 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 포함한다. 각 LED 스트링(LS1)은 복수의 발광 다이오드(LED)들을 포함한다.
상기 광원 구동부(230)는 집적 회로(231), 부스팅 회로(233) 및 궤환 회로(235)를 포함한다. 상기 집적 회로(231)는 상기 부스팅 회로(233)와 전기적으로 연결된 게이트 단자(GATE)와 센싱 단자(CS)를 포함하고, 상기 궤환 회로(235)와 전기적으로 연결된 보호 단자(OVP)를 포함한다. 상기 집적 회로(231)는 상기 센싱 단자(CS)에 수신된 센싱 신호에 기초하여 상기 부스팅 회로(233)의 동작을 제어한다. 또한, 상기 집적 회로(231)는 상기 보호 단자(OVP)에 수신된 신호에 기초하여 상기 집적 회로(231)의 동작을 제어한다.
상기 부스팅 회로(233)는 인덕터(L), 부스팅 트랜지스터(FET1) 및 다이오드(D1)를 포함한다. 상기 인덕터(L)의 일단은 상기 입력 전압(Vin)을 수신하고 타 단은 상기 부스팅 트랜지스터(FET1)의 입력 전극과 연결된다. 상기 부스팅 트랜지스터(FET1)는 상기 게이트 단자(GATE)와 연결된 제어 전극과, 상기 인덕터(L)와 연결된 입력 전극 및 상기 센싱 단자(CS)와 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 다이오드(D1)는 상기 인덕터(L)의 타단과 직렬로 연결된 애노드와 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 제1 공통단(CM1)에 연결된 캐소드를 포함한다.
상기 부스팅 트랜지스터(FET1)가 턴-온 되면, 상기 인덕터(L)는 상기 입력 전압(Vin)을 에너지로 축적한다. 상기 부스팅 트랜지스터(FET1)가 턴-오프 되면, 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지는 상기 구동 전압(Vout)으로 부스팅 된다. 상기 구동 전압(Vout)은 상기 다이오드(D1)를 통해 상기 제1 공통단(CM1)에 인가된다.
한편, 상기 센싱 단자(CS)는 상기 부스팅 트랜지스터(FET1)의 출력 전극에 흐르는 출력 신호를 검출하고 상기 집적 회로(231)는 검출된 출력 신호에 따라서 상기 부스팅 회로(233)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 상기 집적 회로(231)는 상기 출력 신호가 기준 신호 보다 크면 상기 부스팅 트랜지스터(FET1)를 턴-오프 시킨다.
상기 궤환 회로(235)는 상기 제1 다이오드(D1)의 타단과 병렬로 연결된 저항 스트링을 포함하고, 상기 저항 스트링은 N 노드(N)를 통해 상기 집적 회로(231)의 보호 단자(OVP)에 연결된다. 상기 부스팅 회로(233)에서 출력된 상기 구동 전압(Vout)은 상기 저항 스트링을 통해 분배되고, 상기 분배된 전압은 상기 N 노드(N)를 통해 상기 보호 단자(OVP)에 제공한다. 즉, 상기 다채널 전압 검출부(240) 로부터 검출된 검출 전압이 상기 N 노드(N)의 전압 보다 크면, 상기 보호 단자(OVP)는 상기 검출 전압을 수신한다. 한편, 상기 검출 전압이 상기 N 노드(N)의 전압 보다 작으면, 상기 보호 단자(OVP)는 상기 N 노드(N)의 전압을 수신한다. 따라서, 상기 집적 회로(231)는 상기 보호 단자(OVP)에 상기 검출 전압이 수신되면 보호 모드로 동작하고, 상기 저항 스트링에 의해 분배된 상기 구동 전압(Vout)이 수신되면 정상 모드로 동작한다.
상기 다채널 전압 검출부(240)는 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 타단들에 연결되고, 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 PWM 신호들에 동기되어 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)에 걸린 전압을 검출하는 복수의 검출 회로들을 포함한다.
예를 들면, 제1 검출 회로(241)는 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단에 연결된다. 상기 제1 검출 회로(241)는 상기 제1 LED 스트링(LS2)의 타단에 연결된 저항(R) 및 상기 저항(R)에 연결된 애노드와 제2 공통단(CM2)에 연결된 캐소드로 이루어진 다이오드(D2)를 포함한다. 상기 제1 검출 회로(241)는 상기 제1 LED 스트링(LS)에 해당하는 PWM 신호(PWM1)를 수신하는 입력부(241a)를 더 포함한다. 상기 입력부(241a)는 상기 저항(R)과 다이오드(D2) 사이에 연결된다. 상기 입력부(241a)에 하이 레벨이 수신되면 상기 제1 검출 회로(241)에 의해 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 전압이 검출되고, 상기 입력부(241a)에 로우 레벨이 수신되면 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 전압이 검출되지 않는다.
같은 방식으로 제2 내지 제4 LED 스트링들(LS2, LS3, LS4)의 타단들에 연결 된 검출 회로들은 상기 제2 공통단(CM2)에 연결된다. 상기 제2 공통단(CM2)은 다이오드(D3)를 통해 상기 N 노드(N)에 연결된다. 상기 다이오드(D3)는 상기 제2 공통단(CM2)에 연결된 애노드와 상기 N 노드(N)에 연결된 캐소드로 이루어진다.
상기 다채널 전류 제어부(250)는 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 타단들에 연결된다. 상기 다채널 전류 제어부(250)는 복수의 전류 제어 회로들을 포함하고, 상기 전류 제어 회로들은 상기 PWM 신호들에 동기되어 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)에 흐르는 피크 전류들을 검출하고, 검출된 피크 전류들에 따라서 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4)에 흐르는 피크 전류들을 스위칭 제어한다. 결과적으로, 상기 다채널 전류 제어부(250)는 상기 제1 내지 제4 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3, LS4) 각각의 평균 전류를 일정하게 유지한다.
예를 들면, 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단에는 제1 전류 제어 회로(251)가 연결된다. 상기 전류 제어 회로(251)는 입력부(251a), 제어 트랜지스터(FET2)와, 필터(251b) 및 비교기(251c)를 포함한다.
상기 입력부(251a)는 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 제어 전극에 연결된 애노드와 상기 PWM 신호를 수신하는 캐소드를 포함하는 다이오드(D4)를 포함한다. 상기 입력부(251a)에 하이 레벨이 수신되면 상기 제1 전류 제어 회로(251)는 동작하고, 상기 입력부(251a)의 로우 레벨이 수신되면 상기 제1 전류 제어 회로(251)는 동작하지 않는다.
상기 제어 트랜지스터(FET2)는 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단에 연결된 입력 전극과 상기 필터(251b)에 연결된 출력 전극 및 상기 비교기(251c)에 연결된 제어 전극을 포함한다. 상기 제어 트랜지스터(FET2)는 임계 전압(Vth) 보다 크면 턴-온 되고, 상기 임계 전압(Vth) 보다 작으면 턴-오프 된다.
상기 필터(251b)는 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단에 연결되어, 상기 제1 LED 스트링(LS1)에 흐르는 피크 전류의 주파수를 결정한다. 예컨대, 상기 필터(251b)는 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 출력 전극에 연결된 저항(R)과 상기 저항(R)에 병렬로 연결된 커패시터(C)를 포함한다. 상기 필터(251b)는 전압 편차가 가장 높은 상태를 예측해 저항(R)과 커패시터(C)의 값을 설정함으로써 상기 LED 스트링들의 전압 편차에 따라서 주파수가 다를 수 있다. 또한, 시정수(RC) 값을 설정할 때 상기 PWM 신호의 주파수 보다 높게 설정할 수 있다.
상기 필터(251b)는 상기 제1 LED 스트링(LS1)에 흐르는 피크 전류에 대응하는 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 출력 신호의 주파수를 결정한다. 상기 필터(251b)는 상기 주파수가 결정된 비교 신호(VFED)를 상기 비교기(251c)에 입력된다.
상기 비교기(251c)는 기준 신호(VREF)를 수신하는 기준단(+)과 상기 비교 신호(VFED)를 수신하는 비교단(-)을 포함한다. 상기 비교기(251c)는 기준 신호(VREF)와 상기 비교 신호(VFED)의 비교 결과에 따라서 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 출력 신호를 출력한다. 예컨대, 상기 비교기(251c)는 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF) 보다 작으면 로우 레벨의 신호를 출력하고, 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF) 보다 하이 레벨의 신호를 출력한다.
도 3은 도 2에 도시된 광원 장치의 구동을 설명하기 위한 회로도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 광원 장치의 신호들에 대한 파형도들이다.
도 2 내지 도 4a를 참조하면, 상기 광원 장치는 제1 LED 스트링(LS1) 및 상기 LED 스트링(LS)에 흐르는 피크 전류를 제어하는 전류 제어 회로(251)를 포함한다. 상기 전류 제어 회로(251)는 입력부(251a), 제어 트랜지스터(FET2), 필터(251b) 및 비교기(251c)를 포함한다.
상기 제1 LED 스트링(LS1)의 일단은 상기 구동 전압(Vout)을 수신한다. 상기 입력부(251a)는 상기 PWM 신호(PWM1)를 수신한다. 상기 PWM 신호(PWM1)가 하이 레벨이면 상기 전류 제어 회로(251)는 동작하고, 상기 PWM 신호(PWM1)가 로우 레벨이면 동작하지 않는다.
상기 LED 스트링들은 설계 편차에 의해 저항 편차가 발생하고 이에 따른 전압 편차가 발생할 수 있다. 상대적으로 전압 편차가 큰 LED 스트링에는 상대적으로 큰 전류가 흐른다. 따라서, 상기 제1 LED 스트링(LS1)에 전압 편차(Vf)가 존재하는 경우, 상기 제1 LED 스트링(LS1)에는 상기 전압 편차(Vf)에 대응하는 높은 피크 전류(ILS)가 흐른다.
상기 제1 LED 스트링(LS1)에 흐른 피크 전류(ILS)는 상기 제어 트랜지스터(FET2)를 경유하여 상기 필터(251b)에 입력된다. 상기 필터(251b)는 저항(R) 및 커패시터(C)에 의해 상기 피크 전류(ILS)의 주파수를 결정한다. 상기 주파수가 결정된 피크 전류(ILS)는 비교 신호(VFED)는 상기 비교기(251c)의 비교단(-)에 수신된다. 상기 비교 신호(VFED)의 주파수는 상기 PWM 신호의 주파수 보다 현저하게 큰 주파수를 가진다. 예를 들면, 상기 비교 신호(VFED)의 주파수는 상기 PWM 신호의 주파수 보다 약 20 배 빠른 약 30Hz 정도 일 수 있다. 따라서 상기 PWM 신호에 의해 상기 LED 스트링이 디밍 구동될 때 상기 비교 신호는 해상도에 영향을 미치지 않는다.
상기 비교기(251c)는 기준 신호(VREF)와 상기 비교 신호(VFED)를 비교한다. 상기 비교기(251c)는 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF) 보다 크면 로우 레벨의 신호를 출력하고, 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF) 보다 작으면 하이 레벨의 신호를 출력한다.
이하에서는 상기 입력부(251a)에 하이 레벨의 PWM 신호(PWM1)가 수신되는 경우 상기 전류 제어 회로(251)의 동작을 설명하다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF) 보다 큰 레벨에 도달하는 시점(T1)에 상기 비교기(251)는 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF)보다 크므로 로우 레벨의 신호를 출력한다. 상기 비교기(251c)의 출력단(B 노드)은 로우 전압으로 떨어지고, 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 제어 전극에는 임계 전압(Vth) 보다 낮은 전압이 인가된다. 이에 따라서, 상기 제어 트랜 지스터(FET2)는 턴-오프 된다.
상기 제어 트랜지스터(FET2)가 턴 오프 되면, 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 입력 전극과 연결된 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단(A 노드)에는 하이 전압이 인가되고 피크 전류(ILS)는 거의 흐르지 않게 된다. 상기 제어 트랜지스터(FET2)가 턴-오프 되는 제1 구간(TI1) 동안 상기 제1 LED 스트링(LS1)에는 거의 피크 전류(ILS)가 흐르지 않는다.
이후, 상기 비교 신호(VFED)는 결정된 주파수에 의해 로우 레벨로 떨어진다. 상기 비교기(251c)는 상기 비교 신호(VFED)가 상기 기준 신호(VREF)보다 작으므로 하이 레벨의 신호를 출력한다. 일정 시간 이후, 상기 비교기(251c)의 출력단, 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 제어 전극에 임계 전압(Vth) 보다 큰 전압이 인가되는 시점(T2)이 되면, 상기 제어 트랜지스터(FET2)는 턴-온 된다. 상기 제어 트랜지스터(FET2)가 턴-온 되면, 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 타단(A 노드)에는 로우 전압이 인가되고 피크 전류(ILS)가 흐른다.
상기 제어 트랜지스터(FET2)가 턴-온 되는 제2 구간(TI2) 동안 상기 제1 LED 스트링(LS1)에는 피크 전류(ILS)가 흐른다.
결과적으로 전압 편차에 따른 상기 LED 스트링들의 피크 전류 편차를 이용하여 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 턴-온 및 턴-오프를 제어함으로써 상기 LED 스트링들의 평균 전류(IAVG)를 일정하게 유지시킨다. 예를 들면, 상기 LED 스트링에 흐 르는 피크 전류(ILS)가 크면 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 턴-오프 시간을 증가시키고, 상기 피크 전류(ILS)가 작으면 상기 제어 트랜지스터(FET2)의 턴-오프 시간을 감소시키는 방식으로 상기 평균 전류(IAVG)를 일정하게 유지시킨다.
도 5는 도 2에 도시된 광원 스트링들의 전압 편차에 따른 전류 파형도들이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 LED 스트링(LS1)의 양단 전압이 28.2V 이고, 상기 제2 LED 스트링(LS2)의 양단 전압(Vf2)이 27.1V 이고, 상기 제3 LED 스트링(LS3)의 양단 전압(Vf3)이 26.0V 인 경우를 상기 제1, 제2 및 제3 LED 스트링들(LS1, LS2, LS3)에 흐르는 전류들을 측정하였다.
상기 제1 LED 스트링(LS1)은 제1 피크 전류(PI1)와 제1 폭(W1)을 가지는 제1 주파수의 전류(I1)가 흘렀다. 예컨대, 상기 제1 피크 전류(PI1)는 약 75mA 이었다. 상기 제2 LED 스트링(LS2)은 상기 제1 피크 전류(PI1) 보다 큰 제2 피크 전류(PI2)와 상기 제1 폭(W1) 보다 작은 제2 폭(W2)을 가지는 제2 주파수의 전류(I2)가 흘렀다. 예컨대, 상기 제2 피크 전류(PI2)는 약 150mA 이었다. 상기 제3 LED 스트링(LS3)은 상기 제2 피크 전류(PI2) 보다 큰 제3 피크 전류(PI3)와 상기 제2 폭(W2) 보다 작은 제3 폭(W3)을 가지는 제3 주파수의 전류(I3)가 흘렀다. 예컨대, 상기 제3 피크 전류(PI3)는 약 230mA 이었다.
한편, 상기 제1 내지 제3 전류(I3)들은 동일한 평균 전류(IAVG)를 가졌다. 예 컨대, 상기 평균 전류(IAVG)는 약 65 mA 이었다.
따라서, 상기 LED 스트링들의 전압 편차에 따라서 상기 LED 스트링들에는 서로 다른 피크 전류들이 흘렀으나 스위칭 형태로 상기 피크 전류들이 제어됨으로써 상기 LED 스트링들에는 동일한 평균 전류가 흘렀다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광원 스트링들의 전압 편차에 따라서 광원 스트링들에 흐르는 피크 전류를 스위칭 제어함으로써 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해 전압 편차를 전력으로 소모하지 않으므로 발열에 의해 소자 손상을 막을 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원 장치의 상세한 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 광원 장치의 구동을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 광원 장치의 신호들에 대한 파형도들이다.
도 5는 도 2에 도시된 광원 스트링들의 전압 편차에 따른 전류 파형도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 표시 패널 110 : 타이밍 제어부
130 : 데이터 구동부 140 : 게이트 구동부
150 : 패널 구동부 300 : 광원 장치
210 : 로컬 디밍 제어부 230 : 광원 구동부
240 : 다채널 전압 검출부 250 : 다채널 전류 제어부
LS1 : 제1 LED 스트링 251 : 전류 제어 회로
251a : 입력부 251b : 필터
251c : 비교기 FET2 : 제어 트랜지스터

Claims (18)

  1. 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된 일단에 구동 전압을 인가하여 상기 광원 스트링들을 구동하는 단계; 및
    각 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 하는 단계를 포함하고,
    상기 피크 전류를 스위칭 제어하는데 있어서, 상기 광원 스트링에 흐르는 상기 피크 전류의 주파수를 결정하고, 상기 주파수가 결정된 비교 신호를 출력하며, 기준 신호와 상기 비교 신호의 비교 결과에 따라서 제어 트랜지스터의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 출력 신호를 상기 제어 트랜지스터의 제어 전극에 출력하는 광원 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원 스트링들을 구동하는 단계는
    상기 광원 스트링들 각각의 휘도를 제어하는 디밍 신호들에 동기되어 구동되는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스위칭 제어된 피크 전류들의 주파수는 상기 디밍 신호들의 주파수 보다 큰 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평균 전류를 일정하게 하는 단계는
    상기 광원 스트링의 피크 전류가 크면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 감소시키고, 상기 광원 스트링의 피크 전류가 작으면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  5. 일단에 구동 전압을 수신하고 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된 광원 모듈; 및
    각 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 하는 다채널 전류 제어부를 포함하고,
    상기 다채널 전류 제어부는 상기 광원 스트링들에 연결된 복수의 전류 제어 회로들을 포함하고, 각 전류 제어 회로는,
    상기 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링에 흐르는 상기 피크 전류의 주파수를 결정하고 상기 주파수가 결정된 비교 신호를 출력하는 필터;
    상기 광원 스트링의 타단에 연결된 입력 전극 및 상기 필터에 연결된 출력 전극을 포함하는 제어 트랜지스터; 및
    기준 신호와 상기 비교 신호의 비교 결과에 따라서 상기 제어 트랜지스터의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 출력 신호를 상기 제어 트랜지스터의 제어 전극에 출력하는 비교기를 포함하는 광원 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각 전류 제어 회로는
    각 광원 스트링의 피크 전류가 크면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 감소시키고, 각 광원 스트링의 피크 전류가 작으면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 상기 전류 제어 회로는 상기 비교기의 출력단과 상기 제어 트랜지스터의 제어 전극 사이에 연결되어, 상기 광원 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호를 수신하는 제1 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 피크 전류의 주파수는 상기 디밍 신호의 주파수 보다 큰 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광원 스트링들의 타단들에 연결되어 상기 광원 스트링들로부터 검출 전압을 검출하는 다채널 전압 검출부; 및
    상기 검출 전압에 따라서 상기 구동 전압의 생성 여부를 제어하는 광원 구동부를 더 포함하는 광원 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다채널 전압 검출부는 상기 광원 스트링들의 타단들에 연결된 복수의 검출 회로들을 포함하고, 각 검출 회로는
    각 광원 스트링의 타단에 연결된 저항과, 상기 저항에 연결된 다이오드, 및 상기 저항과 다이오드 사이에 연결되어 상기 디밍 신호를 수신하는 제2 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  12. 영상을 표시하는 표시 패널;
    일단에 구동 전압을 수신하고 복수의 광원 스트링들이 병렬로 연결된 광원 모듈; 및
    각 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링의 전압 차이에 의한 피크 전류를 스위칭 제어하여 상기 광원 스트링들의 평균 전류를 일정하게 하는 다채널 전류 제어부를 포함하고,
    상기 다채널 전류 제어부는 상기 광원 스트링들에 연결된 복수의 전류 제어 회로들을 포함하고, 각 전류 제어 회로는,
    상기 광원 스트링의 타단에 연결되어, 상기 광원 스트링에 흐르는 상기 피크 전류의 주파수를 결정하고 상기 주파수가 결정된 비교 신호를 출력하는 필터;
    상기 광원 스트링의 타단에 연결된 입력 전극 및 상기 필터에 연결된 출력 전극을 포함하는 제어 트랜지스터; 및
    기준 신호와 상기 비교 신호의 비교 결과에 따라서 상기 제어 트랜지스터의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 출력 신호를 상기 제어 트랜지스터의 제어 전극에 출력하는 비교기를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 각 전류 제어 회로는
    각 광원 스트링의 피크 전류가 크면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 감소시키고, 각 광원 스트링의 피크 전류가 작으면 상기 피크 전류가 흐르는 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 상기 전류 제어 회로는 상기 비교기의 출력단과 상기 제어 트랜지스터의 제어 전극 사이에 연결되어, 상기 광원 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호를 수신하는 제1 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 피크 전류의 주파수는 상기 디밍 신호의 주파수 보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 광원 스트링들의 타단들에 연결되어 상기 광원 스트링들로부터 검출 전압을 검출하는 다채널 전압 검출부; 및
    상기 검출 전압에 따라서 상기 구동 전압의 생성 여부를 제어하는 광원 구동부를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 다채널 전압 검출부는 상기 광원 스트링들의 타단들에 연결된 복수의 검출 회로들을 포함하고, 각 검출 회로는
    각 광원 스트링의 타단에 연결된 저항과, 상기 저항에 연결된 다이오드, 및 상기 저항과 다이오드 사이에 연결되어 상기 디밍 신호를 수신하는 제2 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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