KR101675853B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR101675853B1
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Abstract

본 발명은 광원어레이들간의 휘도 편차를 최소화 할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 다수의 광원들을 포함하는 n개(n은 2이상의 자연수)의 광원어레이들; n개의 광원어레이의 광원들에 공급되는 n개의 구동전류를 광원어레이별로 검출하고, 이 n개의 구동전류를 근거로 하여 n개의 광원어레이에 대응되는 n개의 피드백전압을 출력하며, 그리고 n개의 제어신호에 따라 상기 n개의 구동전류의 크기를 제어하는 전류감지/제어부; 및, 상기 n개의 제어신호를 생성하여 상기 전류감지/제어부로 공급하며, 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압에 근거하여 상기 n개의 제어신호의 듀티비(duty rate)를 조절하는 듀티비조절부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 광원어레이들간의 휘도 편차를 최소화 할 수 있는 백라이트 유닛에 대한 것이다.
　백라이트 유닛은 다수의 발광다이오드들을 포함한 다수의 광원어레이들을 갖는다. 이 광원어레이들은 그 제조공정에 따른 공정편차에 의해 서로 다른 구동특성을 나타낼 수 있다. 즉, 하나의 광원어레이에 구비된 광원들은 모두 하나의 공정에 의해 동일하게 제조되며 또한 서로 직렬로 연결되어 있기 때문에 한 광원어레이에 구비된 광원들에 공급되는 구동전류는 동일하다. 그러나, 서로 다른 광원어레이에 위치한 광원들은 그 제조공정의 특성상 서로 다른 특성을 가질 수 있으며, 또한 서로 직렬로 연결되어 있지 않기 때문에, 동일한 전압에도 불구하고 각 광원어레이간이 서로 다른 휘도의 광을 출사하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 각 광원어레이에 공급되는 구동전류들의 공급시간을 다르게 설정하여 각 광원어레이의 평균 휘도가 동일하도록 함으로써 광원어레이들간의 휘도차를 최소화할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 다수의 광원들을 포함하는 n개(n은 2이상의 자연수)의 광원어레이들; n개의 광원어레이의 광원들에 공급되는 n개의 구동전류를 광원어레이별로 검출하고, 이 n개의 구동전류를 근거로 하여 n개의 광원어레이에 대응되는 n개의 피드백전압을 출력하며, 그리고 n개의 제어신호에 따라 상기 n개의 구동전류의 크기를 제어하는 전류감지/제어부; 및, 상기 n개의 제어신호를 생성하여 상기 전류감지/제어부로 공급하며, 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압에 근거하여 상기 n개의 제어신호의 듀티비(duty rate)를 조절하는 듀티비조절부를 포함함을 특징으로 한다.
전류감지/제어부는, 저전위전원라인에 병렬로 접속된 n개의 감지저항; 일측이 n개의 감지저항에 개별적으로 접속됨과 아울러 타측이 n개의 광원어레이의 일측에 개별적으로 접속된 n개의 스위칭소자를 포함하며; 상기 n개의 제어신호는 상기 n개의 스위칭소자의 게이트단자에 개별적으로 공급됨을 특징으로 한다.
상기 n개의 광원어레이의 타측은 고전위전원라인에 접속되며; 이 고전위전원라인으로부터 상기 n개의 광원어레이로 공급되는 고전위전압은 일정 값까지 선형적으로 증가함을 특징으로 한다.
상기 듀티비조절부는, 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력하는 최소값출력부; 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 주파수상수를 곱셈 연산하여 기준전압을 생성하는 기준값생성부; 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 각각을 개별적으로 적분하는 n개의 적분기; 해당 적분기로부터의 적분된 전압과 상기 기준값생성부로부터의 기준전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 n개의 제어신호를 개별적으로 출력하는 n개의 비교기; 및, 상기 n개의 적분기의 적분기 출력을 상기 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 리프레쉬부를 포함하며; 상기 기준시간은 상기 최소 피드백전압을 적분한 최소 적분값이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간을 의미하는 것을 특징으로 한다.
상기 리프레쉬부는, 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 적분하는 리프레쉬 적분기; 및, 상기 기준값생성부로부터의 기준전압과 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호를 생성하고, 이 리프레쉬 신호를 상기 리프레쉬 적분기 및 n개의 적분기들에 공급하는 리프레쉬 비교기를 포함함을 특징으로 한다.
상기 n개의 광원어레이의 타측은 고전위전원라인에 접속되며; 이 고전위전원라인으로부터 상기 n개의 광원어레이로 공급되는 고전위전압은 고정된 직류전압인 것을 특징으로 한다.
상기 듀티비조절부는, 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력하는 최소값출력부; 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 제 1 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 1 기준전압을 생성하는 제 1 기준값생성부; 상기 제 1 기준값생성부로부터의 제 1 기준전압과 미리 설정된 제 2 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 2 기준전압을 생성하는 제 2 기준값생성부; 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 각각을 개별적으로 적분하는 n개의 적분기; 해당 적분기로부터의 적분된 전압과 상기 제 2 기준값생성부로부터의 기준전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 제 2 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 n개의 제어신호를 개별적으로 출력하는 n개의 비교기; 및, 상기 n개의 적분기의 적분기 출력을 상기 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 리프레쉬부를 포함하며; 상기 기준시간은 상기 최소 피드백전압을 적분한 최소 적분값이 상기 제 2 기준전압과 같아질 때까지의 시간을 의미하며; 상기 제 2 주파수상수는 미리 설정된 목표 구동전류에 대응되는 목표 구동전압을 상기 최소 피드백전압으로 나눈 값이며; 상기 목표 구동전류는 n개의 각 광원어레이의 광원들에 공급하고자 하는 구동전류인 것을 특징으로 한다.
상기 리프레쉬부는, 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 적분하는 리프레쉬 적분기; 및, 상기 제 1 기준값생성부로부터의 제 1 기준전압과 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 제 1 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호를 생성하고, 이 리프레쉬 신호를 상기 리프레쉬 적분기 및 n개의 적분기들에 공급하는 리프레쉬 비교기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 각 광원어레이에 공급되는 구동전류들의 공급시간을 다르게 설정하여 각 광원어레이의 평균 휘도가 동일하도록 함으로써 광원어레이들간의 휘도차를 최소화할 수 있다. 즉, 발광다이오드의 전류와 휘도는 거의 비례하며, 또한 인간은 빠른 밝기 변화를 평균으로 인지하므로, 각 광원어레이간의 평균전류를 동일하게 설정하면 마치 각 광원어레이로부터 동일한 휘도의 광이 출력되는 것으로 나타난다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 듀티비조절부에 대한 제 1 실시예를 나타낸 도면
도 3은 도 2에서의 각 적분기로부터의 출력파형 및 각 제어신호의 파형을 나타낸 도면
도 4는 도 3의 제 1 내지 제 3 제어신호의 다수의 주기동안의 파형을 나타낸 도면
도 5는 제 1 내지 제 3 구동전류를 나타낸 도면
도 6은 도 1의 듀티비조절부에 대한 제 2 실시예를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 대한 시뮬레이션 회로
도 8 내지 도 11은 도 7에 도시된 시뮬레이션 회로를 동작시켰을 때 발생되는 각종 파형을 나타낸 도면
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 1에 도시된 바와 같이, n개(n은 2이상의 자연수)의 광원어레이들(AL1, AL2, AL3), 전류감지/제어부(SS) 및 듀티비조절부(DC)를 포함한다.
각 광원어레이(AL1, AL2, AL3)는 다수의 광원(L)들을 포함한다. 이 광원은, 예를 들면 발광다이오드(Light Emitting Diode)가 될 수 있다.
한 광원어레이 내의 광원(L)들은 고전위전원라인(HL)과 저전위전원라인(LL) 사이에 직렬로 접속된다. 그리고, n개의 광원어레이들(AL1, AL2, AL3)은 고전위전원라인(HL)과 저전위전원라인(LL) 사이에 병렬로 접속된다.
고전위전원라인(HL)은 외부 전원부로부터의 고전위전압(VDD)을 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3) 각각에 구비된 광원(L)들로 전송하며, 저전위전원라인(LL)은 외부 전원부로부터의 저전위전압(VFBS)을 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3) 각각에 구비된 광원들로 전송한다. 저전위전압(VFBS)은 접지로 대신할 수 있다.
전류감지/제어부(SS)는 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3)의 광원(L)들에 공급되는 n개의 구동전류를 광원어레이별로 검출하고, 이 n개의 구동전류를 근거로 하여 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3)에 대응되는 n개의 피드백전압(VFB1, VFB2, VFB3)을 출력한다. 또한, 이 전류감지/제어부(SS)는 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)에 따라 상기 n개의 구동전류의 크기를 제어한다. 이를 위해 이 전류감지/제어부(SS)는, 저전위전원라인(LL)에 병렬로 접속된 n개의 감지저항(Rs1, Rs2, Rs3)과, 일측이 n개의 감지저항(Rs1, Rs2, Rs3)에 개별적으로 접속됨과 아울러 타측이 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3)의 일측에 개별적으로 접속된 n개의 스위칭소자(SW1, SW2, SW3)를 포함한다. n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)는 상기 n개의 스위칭소자(SW1, SW2, SW3)의 게이트단자에 개별적으로 공급된다.
듀티비조절부(DC)는 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)를 생성하여 이들을 전류감지/제어부(SS)로 공급하며, 이때 전류감지/제어부(SS)로부터의 n개의 피드백전압(VFB1, VFB2, VFB3)에 근거하여 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)의 듀티비(duty rate)를 조절한다. 즉, 이 듀티비조절부(DC)는 n개의 광원어레이(AL1, AL2, AL3)에 공급되는 구동전류가 모두 동일한 목표 값으로 동일하게 유지될 수 있도록, n개의 피드백전압(VFB1, VFB2, VFB3)의 크기를 고려하여 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)의 듀티비를 서로 다르게 설정한다. 구체적으로, 이 듀티비조절부(DC)는 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)의 듀티비를 서로 다르게 조절함으로써 n개의 구동전류가 서로 다른 크기를 갖더라도 일정 기간동안 평균적으로 모두 동일한 크기를 갖도록 상술된 n개의 제어신호(Vs1, Vs2, Vs3)의 듀티비를 다르게 설정한다. 이렇게 함으로써 서로 다른 구동 특성을 갖는 광원어레이들간의 전류 편차를 최소화할 수 있다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 듀티비조절부(DC)에 대한 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.
제 1 실시예에 따른 듀티비조절부(DC)는, 최소값출력부(MS), 기준값생성부(RO), n개의 적분기(ITG1, ITG2, ITG3), n개의 비교기(COMP1, COMP2, COMP3) 및 리프레쉬부(RG)를 포함한다.
최소값출력부(MS)는 전류감지/제어부(SS)로부터의 n개의 피드백전압들(VFB1, VFB2, VFB3) 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력한다.
기준값생성부(RO)는 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 주파수상수를 곱셈 연산하여 기준전압(VR)을 생성한다.
n개의 적분기(ITG1, ITG2, ITG3)는 전류감지/제어부(SS)로부터의 n개의 피드백전압들(VFB1, VFB2, VFB3) 각각을 개별적으로 적분한다.
상기 리프레쉬부(RG)는 n개의 적분기의 적분기 출력을 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 것으로, 이를 위히 리프레쉬 적분기(ITGR) 및 리프레쉬 비교기(COMPR)를 포함한다.
리프레쉬 적분기(ITGR)는 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압을 적분한다.
리프레쉬 비교기(ITGR)는 기준값생성부(RO)로부터의 기준전압(VR)과 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 기준전압(VR)과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호(RF)를 생성하고, 이 리프레쉬 신호(RF)를 상기 리프레쉬 적분기(ITGR) 및 n개의 적분기들(ITG1 내지 ITG3)에 공급한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀티비제어부를 갖는 백라이트의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에서의 각 적분기로부터의 출력파형 및 각 제어신호의 파형을 나타낸 도면이다.
먼저, 설명의 편의상 n을 3으로 정의하기로 한다. 즉, 광원어레이들, 스위칭소자들, 감지저항들, 제어신호들, 피드백전압들, 적분기들 및 비교기들이 모두 3개씩 구비된 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)는 그 제조공정에 따른 공정편차에 의해 서로 다른 구동특성을 나타낼 수 있다. 즉, 하나의 광원어레이에 구비된 광원들은 모두 하나의 공정에 의해 동일하게 제조되므로, 한 광원어레이에 구비된 광원들간의 특성은 거의 유사하다. 예를 들어 한 광원어레이에 구비된 광원들이 모두 발광다이오드들이라면, 이들 발광다이오드들의 문턱전압이 거의 유사한값을 갖는다. 그러나, 서로 다른 광원어레이에 위치한 광원들은 그 제조공정의 특성상 서로 다른 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원어레이(AL1)의 어느 하나의 광원과 제 2 광원어레이(AL2)의 어느 하나의 광원은 서로 다른 문턱전압을 가질 수 있다. 이로 인해, 각 광원 어레이에 동일한 크기의 고전위전압(VDD) 및 저전위전압(VFBS)이 공급되더라도 각 광원어레이에 공급되는 구동전류는 서로 달라질 수 있다. 이로 인해 각 광원어레이간에 휘도 편차가 발생되는 문제점이 발생된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 전류감지/제어부(SS) 및 듀티비조절부(DC)는 각 광원어레이에 공급되는 구동전류들이 서로 크기는 다르더라도 동일한 시간동안에 이들 각 광원어레이에 흐른 구동전류의 평균 크기가 동일하게 되도록 함으로써 결국 각 광원어레이가 동일한 휘도로 발광하는 것처럼 보이게 할 수 있다.
여기서, 제 1 광원어레이(AL1)의 광원들에 공급되는 제 1 구동전류는 턴-온된 제 1 스위칭소자(SW1)를 통해 흐르는 전류이며, 제 2 광원어레이(AL2)의 광원들에 공급되는 제 2 구동전류는 제 2 스위칭소자(SW2)를 통해 흐르는 전류이며, 그리고 제 3 광원어레이(AL3)의 광원들에 공급되는 제 3 구동전류는 제 3 스위칭소자(SW3)를 통해 흐르는 전류이다.
이때, 제 1 감지저항(Rs1) 양단의 전압이 제 1 피드백전압(VFB1)이고, 제 2 감지저항(Rs2) 양단의 전압이 제 2 피드백전압(VFB2)이며, 그리고 제 3 감지저항(Rs3) 양단의 전압이 제 3 피드백전압(VFB3)이다.
여기서, 제 1 내지 제 3 구동전류들 중 제 1 구동전류가 가장 작고, 제 3 구동전류가 가장 크고, 그리고 제 2 구동전류는 제 1 구동전류와 제 3 구동전류의 사이의 값을 갖는다고 가정하자. 이때, 고전위전압(VDD)을 선형적으로 증가하여 목표치에 도달되면 되면 이 제 1 내지 제 3 구동전류들 각각도 선형적으로 증가하다가, 이들 중 가장 작은 값을 갖는 제 1 구동전류가 목표 전류값에 도달하게 되면, 나머지 제 2 및 제 3 구동전류는 이 목표 전류값을 초과하게 된다. 이때, 제 3 구동전류가 제 2 구동전류보다 그 초과된 전류값이 더 크다.
그렇다면, 이들 제 1 내지 제 3 구동전류들 중 제 1 구동전류만이 실제로 정상적인 목표치를 갖고 있으며, 나머지 제 2 및 제 3 구동전류는 이를 초과하는 전류값을 나타내므로, 제 2 및 제 3 구동전류의 값을 알맞게 변화시켜야 한다.
이를 위해, 이 제 1 구동전류는 제 1 감지저항(Rs1)을 통해 제 1 피드백전압(VFB1)으로 변환되고, 제 2 구동전류는 제 2 감지저항(Rs2)을 통해 제 2 피드백전압(VFB2)으로 변환되고, 그리고 제 3 구동전류는 제 3 감지저항(Rs3)을 통해 제 3 피드백전압(VFB3)으로 변환된다.
이 제 1 내지 제 3 피드백전압(VFB1 내지 VFB3)의 크기는 제 1 내지 제 3 구동전류의 크기에 비례한다.
제 1 피드백전압(VFB1)은 제 1 적분기(ITG1)를 통해 제 1 비교기(COMP1)의 반전단자로 공급되고, 제 2 피드백전압(VFB2)은 제 2 적분기(ITG2)를 통해 제 2 비교기(COMP2)의 반전단자로 공급되며, 그리고 제 3 피드백전압(VFB3)은 제 3 적분기(ITG3)를 통해 제 3 비교기(COMP3)의 반전단자로 공급된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 적분기(ITG1)는 제 1 피드백전압(VFB1)을 적분하여 A직선과 같은 제 1 출력을 발생시키고, 제 2 적분기(ITG2)는 제 2 피드백전압(VFB2)을 적분하여 B직선과 같은 제 2 출력을 발생시키고, 그리고 제 3 적분기(ITG3)는 제 3 피드백전압(VFB3)을 적분하여 C직선과 같은 제 3 출력을 발생시킨다. 도 3에서 알 수 있듯이, 가장 작은 값을 갖는 제 1 피드백전압(VFB1)을 적분한 결과를 나타낸 A직선이 가장 작은 기울기를 가지며, 가장 큰 값을 갖는 제 3 피드백전압(VFB3)을 적분한 결과를 나타낸 C직선이 가장 큰 기울기를 가지며, 그리고 제 2 피드백전압(VFB2)을 적분한 결과를 나타낸 B직선의 기울기기 A직선의 기울기와 C직선의 기울기의 사이 값을 가진다.
한편, 최소값출력부(MS)로부터 출력된 최소 피드백전압, 즉 제 1 피드백전압(VFB1)은 기준값생성부(RO)에 공급된다. 이 기준값생성부(RO)는 미리 설정된 주파수상수와 이 제 1 피드백전압(VFB1)을 곱셈하여 기준전압(VR)을 생성한다. 이 주파수상수는 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 주파수를 결정하는 상수로서, 1을 기본값으로 가진다. 이 주파수상수가 1보다 작으면 기준전압(VR)의 크기가 감소하여 이 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 주파수가 증가하며, 반대로 이 주파수가 1보다 크면 기준전압(VR)의 크기가 증가하여 이 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 주파수가 감소한다.
여기서, 주파수상수가 1이라고 가정하자. 그러면, 기준값은 제 1 피드백전압(VFB1)과 동일한 크기를 갖는다. 이 기준값은 제 1 내지 제 3 비교기(COMP1 내지 COMP3)의 각 비반전단자에 공통으로 인가된다.
제 1 비교기(COMP1)는 기준시간(TR) 중 제 1 적분기(ITG1)의 출력이 기준값과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태의 출력을 내보내고, 나머지 시간동안은 로우상태의 출력을 내보낸다. 즉, 이 제 1 비교기(COMP1)는 0부터 도 3의 A직선과 기준값이 만나는 교점 Pa까지의 시간동안 하이상태를 유지하는 제 1 제어신호(Vs1)를 출력한다. 이 기준시간(TR)은 최소 피드백전압, 즉 제 1 피드백전압(VFB1)을 적분한 최소 적분값이 기준전압(VR)과 같아질 때까지의 시간을 의미하는 바, 이로 인해 이 제 1 비교기(COMP1)는 이 기준시간(TR)동안 계속적으로 하이상태를 유지하는, 즉 100%의 듀티비를 갖는 제 1 제어신호(Vs1)를 출력한다.
제 2 비교기(COMP2)는 기준시간(TR) 중 제 2 적분기(ITG2)의 출력이 기준값과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태의 출력을 내보내고, 나머지 시간동안은 로우상태의 출력을 내보낸다. 즉, 이 제 2 비교기(COMP2)는 0부터 도 3의 B직선과 기준값이 만나는 교점 Pb까지의 시간동안 하이상태를 유지하는 제 2 제어신호(Vs2)를 출력한다. 이 제 2 제어신호(Vs2)는 교점 Pb에서부터 로우상태로 유지되는 바, 이 제 2 제어신호(Vs2)는 제 1 제어신호(Vs1)보다 그 듀티비이 낮음을 알 수 있다.
제 3 비교기(COMP3)는 기준시간(TR) 중 제 3 적분기(ITG3)의 출력이 기준값과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태의 출력을 내보내고, 나머지 시간동안은 로우상태의 출력을 내보낸다. 즉, 이 제 3 비교기(COMP3)는 0부터 도 3의 C직선과 기준값이 만나는 교점 Pc까지의 시간동안 하이상태를 유지하는 제 3 제어신호(Vs3)를 출력한다. 이 제 3 제어신호(Vs3)는 교점 Pc에서부터 로우상태로 유지되는 바, 이 제 3 제어신호(Vs3)는 제 2 제어신호(Vs2)보다 그 듀티비가 낮음을 알 수 있다.
도 3에 도시된 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)는 한 기준시간(TR), 즉 한 주기 동안의 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)로서, 이러한 파형은 매 주기마다 반복된다.
도 4는 도 3의 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 다수의 주기동안의 파형을 나타낸 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 매 주기마다 그 파형이 반복됨을 알 수 있다.
한편, 도 4와 같은 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 파형에서 상술된 주파수상수를 1보다 작게 할 경우 기준전압(VR)이 감소하므로 이 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 각각의 듀티비는 그대로 유지되면서 주파수는 증가하게 되며, 반대로 상술된 주파수상수를 1보다 크게 할 경우 기준전압(VR)이 증가하므로 이 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 각각의 듀티비는 그대로 유지되면서 주파수는 감소하게 된다.
제 1 비교기(COMP1)로부터 출력된 제 1 제어신호(Vs1)는 제 1 스위칭소자(SW1)의 게이트단자에 공급되며, 제 2 비교기(COMP2)로부터 출력된 제 2 제어신호(Vs2)는 제 2 스위칭소자(SW2)의 게이트단자에 공급되며, 그리고 제 3 비교기(COMP3)로부터 출력된 제 3 제어신호(Vs3)는 제 3 스위칭소자(SW3)의 게이트단자에 공급된다.
이 제 1 내지 제 3 제어신호(Vs1 내지 Vs3)의 진폭은 모두 동일하며, 그 듀티비만이 다르므로, 제 1 내지 제 3 스위칭소자(SW1 내지 SW3)의 턴-온 및 턴-오프 시간도 서로 다르게 된다.
즉, 100% 듀티비의 제 1 제어신호(Vs1)를 공급받는 제 1 스위칭소자(SW1)는 항상 턴-온 상태를 유지하는 반면, 이 보다 작은 듀티비를 갖는 제 2 및 제 3 제어신호(Vs3)를 공급받는 제 2 및 제 3 스위칭소자(SW3)는 그 듀티비에 따라 주기적으로 턴-온 및 턴-오프를 반복하게 된다. 이에 따라, 제 1 광원어레이(AL1)에 위치한 광원들은 항상 발광 상태를 유지하는 반면, 제 2 및 제 3 광원어레이(AL3)에 위치한 광원들은 그 듀티비에 따라 주기적으로 점등 및 소등을 반복한다. 이때, 상술된 바와 같이, 제 1 광원어레이(AL1)에 공급되는 제 1 구동전류가 가장 작고, 제 3 광원어레이(AL3)에 공급되는 구동전류가 가장 크고, 그리고 제 2 광원어레이(AL2)에 공급되는 제 2 구동전류가 제 1 구동전류와 제 3 구동전류의 사이 값을 가지므로, 동일한 시간동안 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)에 공급되는 구동전류의 크기는 서로 다름에도 불구하고 그 구동전류가 공급되는 기간의 길이가 다르므로 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)로부터의 휘도는 거의 동일하게 유지된다. 이때, 제 2 및 제 3 광원어레이(AL3)에 공급되는 제 2 및 제 3 제어신호(Vs3)는 기준이 되는 제 1 광원어레이(AL1)에 공급되는 제 1 제어신호(Vs1)에 의해 설정되므로, 제 2 및 제 3 광원어레이(AL3)의 광원들은 제 1 광원어레이(AL1)에 위치한 광원들과 거의 동일한 휘도의 광을 출사하게 된다.
도 4에서의 P_RF는 리프레쉬 신호(RF)에 의한 리프레쉬 시점을 의미하는 것으로, 이 시점에 각 시점에 A직선, B직선 및 C직선이 모두 초기값으로 초기화된다.
도 5는 제 1 내지 제 3 구동전류를 나타낸 도면으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 동일한 시간동안 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)에 공급되는 구동전류(Id1, Id2, Id3)의 크기는 서로 다름에도 불구하고 그 구동전류가 공급되는 기간의 길이가 다르므로 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)로부터의 휘도는 거의 동일하게 유지된다. 제 1 구동전류(Id1)는 제 1 광원어레이(AL1)에 공급되는 구동전류이고, 제 2 구동전류(Id2)는 제 2 광원어레이(AL2)에 공급되는 구동전류이고, 그리고 제 3 구동전류(Id3)는 제 3 광원어레이(AL3)에 공급되는 구동전류이다.
도 6은 도 1의 듀티비조절부(DC)에 대한 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
제 2 실시예에 따른 듀티비조절부(DC)는, 제 1 기준값생성부(RO1), 제 2 기준값생성부(RO2), n개의 적분기(ITG1, ITG2, ITG3), n개의 비교기(COMP1, COMP2, COMP3) 및 리프레쉬부(RG)를 포함한다.
최소값출력부(MS)는 전류감지/제어부(SS)로부터의 n개의 피드백전압들(VFB1, VFB2, VFB3) 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력한다.
제 1 기준값생성부(RO1)는 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 제 1 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 1 기준전압(VR1)을 생성한다. 이 제 1 기준값생성부(RO1)는 제 1 실시예에서의 기준값생성부(RO)에 대응된다.
제 2 기준값생성부(RO2)는 제 1 기준값생성부(RO1)로부터의 제 1 기준전압(VR1)과 미리 설정된 제 2 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 2 기준전압(VR2)을 생성한다. 이 제 2 주파수상수는 미리 설정된 목표 구동전류에 대응되는 목표 구동전압을 최소 피드백전압으로 나눈 값으로서, 이 목표 구동전류는 n개의 각 광원어레이의 광원들에 공급하고자 하는 구동전류이다. 이 제 2 주파수상수가 1인 경우 제 1 기준전압(VR1)과 제 2 기준전압(VR2)은 서로 동일하다. 이 제 2 기준값생성부는 제 1 기준값생성부로부터의 제 1 기준전압이 목표 구동전압의 크기를 초과하지 않도록 조절한다.
n개의 적분기(ITG1, ITG2, ITG3)는 전류감지/제어부(SS)로부터의 n개의 피드백전압들(VFB1, VFB2, VFB3) 각각을 개별적으로 적분한다.
리프레쉬부는 n개의 적분기의 적분기 출력을 상기 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 것으로, 이를 위해 리프레쉬 적분기(ITGR) 및 리프레쉬 비교기(COMPR)를 포함한다.
리프레쉬 적분기는 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압을 적분한다.
리프레쉬 비교기는 제 1 기준값생성부(RO1)로부터의 제 1 기준전압(VR1)과 상기 최소값출력부(MS)로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 제 1 기준전압(VR1)과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호(RF)를 생성하고, 이 리프레쉬 신호(RF)를 상기 리프레쉬 적분기(ITGR) 및 n개의 적분기들(ITG1 내지 ITG3)에 공급한다.
이 제 2 실시예는 고전위전압(VDD)을 외부에서 조절할 수 없는 경우에 사용된다. 이때, 이 고전위전압(VDD)은 상당히 큰 전압으로 유지시키는 것이 좋다. 예를 들어, 이 고전위전압(VDD)은 가장 큰 피드백 전압보다 더 커야한다.
이 제 2 실시예는 제 1 내지 제 3 광원어레이(AL1 내지 AL3)가 상기 고정된 고전위전압(VDD)에 대하여 모두 목표치보다 높은 구동전류를 발생할 때 사용된다. 즉, 제 1 내지 제 3 구동전류가 모두 목표치를 초과한 전류값을 가질 경우 제 1 내지 제 3 피드백전압(VFB1 내지 VFB3)들 중 어떠한 피드백전압으로도 기준전압(VR)을 생성할 수 없으므로, 이때에는 제 2 기준값생성부(RO2)를 통해 이 제 1 기준전압(VR1)을 미리 적절한 크기로 감쇄시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 대한 시뮬레이션 회로이다.
도 7에는 두 개의 광원어레이가 나타나 있으며, 각 광원어레이의 발광다이오드는 저항으로 표시하였다. 그리고, 전류감지/제어부(SS)에서의 스위칭소자는 전계효과트랜지스터로 표시하였다.
도 8 내지 도 11은 도 7에 도시된 시뮬레이션 회로를 동작시켰을 때 발생되는 각종 파형을 나타낸 것으로, 도 8은 각 광원어레이로부터의 구동전류를 나타낸 파형이며, 도 9는 각 광원어레이로부터의 평균 전류를 나타낸 파형이며, 도 10은 스위칭소자의 전력소모를 보여주기 위한 도면이며, 그리고 도 11은 고전위전압(VDD)이 높은 값으로 고정된 상태에서 각 광원어레이에 공급되는 구동전류의 듀티비를 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
DC: 듀티비조절부　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L: 광원
ALi: 제 i 광원어레이　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　SWi: 제 i 스위칭소자
Vsi: 제 i 제어신호　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Rsi: 제 i 감지저항
VFBi: 제 i 피드백전압　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　SS: 전류감지/제어부
VDD: 고전위전압　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　VFBS: 저전위전압　

Claims (8)

  1. 다수의 광원들을 포함하는 n개(n은 2이상의 자연수)의 광원어레이들;
    n개의 광원어레이의 광원들에 공급되는 n개의 구동전류를 광원어레이별로 검출하고, 이 n개의 구동전류를 근거로 하여 n개의 광원어레이에 대응되는 n개의 피드백전압을 출력하며, 그리고 n개의 제어신호에 따라 상기 n개의 구동전류의 크기를 제어하는 전류감지/제어부; 및,
    상기 n개의 제어신호를 생성하여 상기 전류감지/제어부로 공급하며, 상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압에 근거하여 상기 n개의 제어신호의 듀티비(duty rate)를 조절하는 듀티비조절부를 포함하고,
    상기 전류감지/제어부는,
    저전위전원라인에 병렬로 접속된 n개의 감지저항;
    일측이 n개의 감지저항에 개별적으로 접속됨과 아울러 타측이 n개의 광원어레이의 일측에 개별적으로 접속된 n개의 스위칭소자를 포함하며;
    상기 n개의 제어신호는 상기 n개의 스위칭소자의 게이트단자에 개별적으로 공급되고,
    상기 n개의 광원어레이의 타측은 고전위전원라인에 접속되며;
    이 고전위전원라인으로부터 상기 n개의 광원어레이로 공급되는 고전위전압은 일정 값까지 선형적으로 증가하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티비조절부는,
    상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력하는 최소값출력부;
    상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 주파수상수를 곱셈 연산하여 기준전압을 생성하는 기준값생성부;
    상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 각각을 개별적으로 적분하는 n개의 적분기;
    해당 적분기로부터의 적분된 전압과 상기 기준값생성부로부터의 기준전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 n개의 제어신호를 개별적으로 출력하는 n개의 비교기; 및,
    상기 n개의 적분기의 적분기 출력을 상기 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 리프레쉬부를 포함하며;
    상기 기준시간은 상기 최소 피드백전압을 적분한 최소 적분값이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간을 의미하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리프레쉬부는,
    상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 적분하는 리프레쉬 적분기; 및,
    상기 기준값생성부로부터의 기준전압과 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호를 생성하고, 이 리프레쉬 신호를 상기 리프레쉬 적분기 및 n개의 적분기들에 공급하는 리프레쉬 비교기를 포함하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 n개의 광원어레이의 타측은 고전위전원라인에 접속되며;
    이 고전위전원라인으로부터 상기 n개의 광원어레이로 공급되는 고전위전압은 고정된 직류전압인 백라이트 유닛.　
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 듀티비조절부는,
    상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 중 가장 작은 값을 갖는 최소 피드백전압을 선택하여 출력하는 최소값출력부;
    상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압과 미리 설정된 제 1 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 1 기준전압을 생성하는 제 1 기준값생성부;
    상기 제 1 기준값생성부로부터의 제 1 기준전압과 미리 설정된 제 2 주파수상수를 곱셈 연산하여 제 2 기준전압을 생성하는 제 2 기준값생성부;
    상기 전류감지/제어부로부터의 n개의 피드백전압들 각각을 개별적으로 적분하는 n개의 적분기;
    해당 적분기로부터의 적분된 전압과 상기 제 2 기준값생성부로부터의 기준전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 제 2 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 n개의 제어신호를 개별적으로 출력하는 n개의 비교기; 및,
    상기 n개의 적분기의 적분기 출력을 상기 기준시간에 맞추어 리프레쉬시키기 위한 리프레쉬부를 포함하며;
    상기 기준시간은 상기 최소 피드백전압을 적분한 최소 적분값이 상기 제 2 기준전압과 같아질 때까지의 시간을 의미하며;
    상기 제 2 주파수상수는 미리 설정된 목표 구동전류에 대응되는 목표 구동전압을 상기 최소 피드백전압으로 나눈 값이며;
    상기 목표 구동전류는 n개의 각 광원어레이의 광원들에 공급하고자 하는 구동전류인 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리프레쉬부는,
    상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 적분하는 리프레쉬 적분기; 및,
    상기 제 1 기준값생성부로부터의 제 1 기준전압과 상기 최소값출력부로부터의 최소 피드백전압을 서로 비교하여, 기준시간 중 상기 적분된 전압이 상기 제 1 기준전압과 같아질 때까지의 시간동안 하이상태를 유지하고, 나머지 시간동안 로우상태를 유지하는 리프레쉬 신호를 생성하고, 이 리프레쉬 신호를 상기 리프레쉬 적분기 및 n개의 적분기들에 공급하는 리프레쉬 비교기를 포함하는 백라이트 유닛.
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