KR101877776B1 - 백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 다수의 PWM 입력 단자를 통해 다수의 PWM 신호를 입력 받은 다수의 엘이디를 채널 별로 구동하기 위한 백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치{DRIVING INTEGRATED CIRCUIT FOR BACKLIGHT DRIVER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 백라이트 드라이버용 구동집적회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 PWM 신호를 입력 받아 다수의 엘이디를 채널 별로 구동하기 위한 백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전기발광표시장치(Electro Luminescent Display device) 등이 연구되고 있다.
이 중에서 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나이며, 화소전극과 공통전극 등이 형성되는 두 기판과, 두 기판 사이의 액정층을 포함한다.
이러한 액정표시장치는, 전극에 인가된 전압에 의해 생성된 전기장에 따라 액정층의 액정분자들의 배향을 결정하고, 입사광의 편광을 제어하여 영상을 표시한다.
그리고, 액정표시장치는 동화상 표시에 유리하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인하여 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 이동 단말기의 표시장치(노트북 모니터 등)뿐만 아니라 컴퓨터의 모니터, 텔레비전 등으로 다양하게 이용되고 있다.
액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못해서 별도의 광원을 갖추어야 하는데, 액정표시장치의 배면에는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 배치되고, 백라이트 유닛을 통해 광(light)이 액정패널 전면으로 조사됨에 따라 비로소 식별 가능한 휘도의 영상이 구현될 수 있다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluoresent Lamp), 외부전극형광램프(External Electrode Fluoresent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 사용된다.
이 중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 갖추고 있어서 표시용 광원으로 널리 이용되고 있다. 이하에서 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로를 도시한 도면이고, 도2는 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도1에 도시한 바와 같이, 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로는 하나의 PWM 단자(DIM) 및 4개의 OUT 단자(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4) 등의 포함하는 다수의 단자로 구성된다.
여기서, PWM 단자(DIM)는 백라이트 유닛의 휘도를 조정하기 위한 PWM 디밍 신호를 입력 받는 단자이며, 이러한 PWM 디밍 신호는 일반적으로 타이밍 제어부(미도시)로부터 전달 받는다.
그리고, 제 1 내지 제 4 OUT 단자(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)는 각각 제 1 내지 제 4 LED 스트링(미도시)의 일단과 연결되는 단자이며, 제 1 내지 제 4 LED 스트링을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위하여 내부적으로 트랜지스터와 연결된다.
이때, 제 1 내지 제 4 LED 스트링은 병렬 연결되며, 제 1 내지 제 4 LED 스트링 각각은 다수의 LED(Light Emitting Diode)가 직렬 연결된 형태일 수 있다.
이와 같은 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 동작을 살펴보면, 도2에 도시한 바와 같이, PWM 단자(DIM)로부터 입력되는 PWM 디밍 신호는 로직부(Logic)로 전달되고, 로직부(Logic)의 출력에 의해 두 개의 스위치가 턴 온될 수 있다.
한편, 트랜지스터(T)의 드레인은 각 OUT 단자(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4를 통해 제 1 내지 제 4 LED 스트링과 각각 연결되며, 트랜지스터(T)의 게이트는 비교기(52)의 출력단과 연결된다.
그리고, 트랜지스터(T)의 소스는 저항(R)에 연결되며, 저항(R)의 타단은 LEDGND 단자를 통해 그라운드와 연결된다.
비교기(52)는 제 1 내지 제 4 LED 스트링의 전류에 따른 저항(R) 일단의 샘플링 전압과 기준전압(Vref)을 비교하고, 트랜지스터(T)는 각각 비교기(52)의 출력전압에 따라 제 1 내지 제 4 LED 스트링 각각에 흐르는 전류를 조절한다
예를 들어, 제 1 내지 제 4 LED 스트링의 전류가 기준전류보다 낮으면, 저항(R)에서의 전압강하가 작아지고, 이에 따라 저항(R) 일단의 샘플링 전압이 낮아진다.
비교기(52)는 기준전압(Vref)과 저항(R) 일단의 낮아진 샘플링 전압을 비교하여, 더 큰 전류가 흐르도록 트랜지스터(T)를 제어함으로써, 제 1 내지 제 4 LED 스트링의 전류를 증가시킬 수 있다.
반면에, 제 1 내지 제 4 LED 스트링의 전류가 기준전류보다 높을 경우에는, 비교기(52)는 위와 반대로 동작하여 더 작은 전류가 흐르도록 트랜지스터(T)를 제어함으로써, 제 1 내지 제 4 LED 스트링의 전류를 감소시킬 수 있다.
결국, 비교기(52), 트랜지스터(T) 및 저항(R)은 제 1 내지 제 4 LED 스트링에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source) 역할을 수행할 수 있다.
도3은 종래의 액정표시장치의 백라이트를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 종래의 백라이트의 제 1 내지 제 4 LED 스트링 각각에 흐르는 전류를 도시한 도면이고, 도5는 종래의 백라이트의 제 1 내지 제 4 LED 스트링을 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도3에 도시한 바와 같이, 종래의 액정표시장치의 백라이트는, 각각이 다수의 LED가 직렬로 연결되는 제 1 내지 제 4 LED 스트링(L1 내지 L4)을 포함하며, 백라이트 드라이버는 각 스트링을 구동하기 위한 제 1 내지 제 4 채널로 구성된다.
여기서, 제 1 내지 제 4 LED 스트링(L1 내지 L4)은 액정패널(미도시) 하부에 나란히 배치될 수 있다.
종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로는 하나의 PWM 신호를 이용하여 제 1 내지 제 4 LED 스트링(L1 내지 L4)을 구동하기 때문에, 도4에 도시한 바와 같이, 제 1 내지 제 4 LED 스트링(L1 내지 L4) 각각에 흐르는 전류는 동일하다.
따라서, 제 1 내지 제 4 LED 스트링(L1 내지 L4)은 동일하게 구동되어, 도5에 도시한 바와 같이, 액정표시장치의 전 화면의 휘도는 동일하게 구현된다.
이와 같이, 종래의 백라이트 드라이버은 다수의 LED 스트링을 하나의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 동작하거나 설계 시 고정된 하나의 위상 쉬프트(Phase Shift)로만 제어 할 수 있었기 때문에 스캐닝(Scanning) 동작 및 로컬 디밍(Local Dimming) 구현이 어려웠다.
따라서, 모든 LED 스트링을 구동하기 위한 PWM의 듀티비와 지연시간이 모두 동일하기 때문에 모션 블러(motion blur) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
그리고, 영상 데이터의 부분 밝기와 무관하게 액정표시장치의 전화면의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍(Global dimming) 구현만 가능했기 때문에 콘트라스트 비(Contrast Ratio)가 감소하고, 소비전력이 증가하는 문제점이 있었다.
한편, 스캐닝(Scanning) 동작 및 로컬 디밍(Local Dimming) 기능을 구현하기 위해서는 구동집적회로를 여러 개 사용하거나 MCU(Micro Controller Unit) IC를 포함하며 I2C 및 SPI 통신이 가능한 백라이트 드라이버 구동집적회로가 필요했다.
따라서, 추가적인 부품 사용으로 인한 제조비용 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 PWM 입력 단자를 통해 다수의 PWM 신호를 입력 받은 다수의 엘이디를 채널 별로 구동하기 위한 백라이트 드라이버용 구동집적회로 및 그를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 드라이버의 구동집적회로는, 제 1 내지 제 N(N은 임의의 자연수) 발광다이오드 블록의 일단과 각각 연결되는 제 1 내지 제 N 출력단자와; 다수의 펄스폭 변조 신호를 입력 받기 위한 제 1 내지 제 M(M은 임의의 자연수) PWM 단자를 포함하며, 상기 다수의 펄스폭 변조 신호를 이용하여 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록을 채널 별로 구동하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 샘플링 전압과 기준전압을 비교하여 출력전압을 출력하는 제 1 내지 제 N 비교기와; 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력전압에 의해 제어되는 제 1 내지 제 N 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 게이트는 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력단과 각각 연결되고, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 내지 제 N 출력단자와 각각 연결되며, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 소스는 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단과 각각 연결될 수 있다.
여기서, 상기 샘플링 전압은, 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록 각각의 전류에 의해 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단에 생성되는 전압일 수 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 타단은 엘이디 그라운드 단자를 통해 그라운드와 연결되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는, 제 1 내지 제 N(N은 임의의 자연수) 발광다이오드 블록을 포함하는 백라이트와; 상기 백라이트를 구동하는 백라이트 드라이버를 포함하며, 상기 백라이트 드라이버는, 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록의 일단과 각각 연결되는 제 1 내지 제 N 출력단자와, 다수의 펄스폭 변조 신호를 입력 받기 위한 제 1 내지 제 M(M은 임의의 자연수) PWM 단자로 구성되며, 상기 다수의 펄스폭 변조 신호를 이용하여 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록을 채널 별로 구동하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 다수의 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 채널 별로 지연시간을 다르게 주어 스캐닝(Scanning) 동작을 구현할 수 있다.
그리고, 상기 다수의 펄스폭 변조 신호에 의해 상기 채널 별로 PWM 듀티비를 다르게 주어 로컬 디밍(Local Dimming) 동작을 구현할 수도 있다.
여기서, 상기 백라이트 드라이버는, 샘플링 전압과 기준전압을 비교하여 출력전압을 출력하는 제 1 내지 제 N 비교기와; 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력전압에 의해 제어되는 제 1 내지 제 N 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 게이트는 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력단과 각각 연결되고, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 내지 제 N 출력단자와 각각 연결되며, 상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 소스는 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단과 각각 연결되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 타단은 엘이디 그라운드 단자를 통해 그라운드와 연결될 수 있다.
그리고, 상기 샘플링 전압은, 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록 각각의 전류에 의해 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단에 생성되는 전압일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 백라이트 드라이버 집적회로는, 다수의 LED 블록과 대응되도록 다수의 PWM 단자를 포함하여, 각 PWM 단자를 통해 다수의 LED 블록을 채널 별로 구동하기 위한 다수의 PWM 신호를 입력 받을 수 있다.
그 결과 채널 별로 지연시간을 다르게 주어 스캐닝(Scanning) 동작을 구현 할 수 있으며, 모션 블러(Motion Blur) 현상을 개선할 수 있다.
또한, 채널 별로 PWM 듀티비를 다르게 주어 로컬 디밍(Local Dimming) 동작을 구현할 수 있으며, 소비전력 및 콘트라스트 비(Contrast Ratio)를 개선시킬 수 있다.
한편, 하나의 백라이트 드라이버 집적회로만으로도 스캐닝(Scanning) 동작 및 로컬 디밍(Local Dimming) 동작을 구현할 수 있어 종래 대비 집적도가 향상되며, 제조비용을 절감시킬 수 있다.
도1은 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로를 도시한 도면이다.
도2는 종래의 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도3은 종래의 액정표시장치의 백라이트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 종래의 백라이트의 제 1 내지 제 4 LED 스트링 각각에 흐르는 전류를 도시한 도면이다.
도5는 종래의 백라이트의 제 1 내지 제 4 LED 스트링을 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 드라이버의 구동집적회로를 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 LED 블록을 구동하기 위한 PWM 신호의 지연시간을 개략적으로 도시한 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트의 스캐닝 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 LED 블록을 구동하기 위한 PWM 신호의 듀티비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도12는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트의 로컬 디밍 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도13 및 도14는 백라이트의 스캐닝 동작에 따른 모션 블러(Motion Blur) 현상 개선을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도15 및 도16은 백라이트의 로컬 디밍 동작에 따른 화질 향상을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과 데이터 드라이버(120), 게이트 드라이버(130), 데이터 드라이버(120) 및 게이트 드라이버(130) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(140)와, 백라이트(160)와 백라이트 드라이버(150)으로 이루어지는 백라이트 유닛 등을 포함할 수 있다.
액정패널(110)은, 다수의 게이트 배선(GL) 및 다수의 데이터 배선(DL)이 서로 교차하여 정의되는 다수의 부화소영역(SP)을 포함할 수 있으며, 다수의 부화소영역(SP)에는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결되는 박막트랜지스터(T), 박막트랜지스터(T)에 연결되는 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정셀(Clc)이 형성된다.
여기서, 다수의 부화소영역(SP)은, 예를 들어, 적, 녹, 청 부화소영역(SP)일 수 있으며, 가로방향(수평방향) 또는 세로방향(수직방향)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
그리고, 액정패널(110)에는 적, 녹, 청 부화소영역(SP)을 포함하는 화소영역이 M×N(M, N은 임의의 자연수)의 매트릭스형상으로 배열될 수 있다.
박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)을 통해 게이트 신호, 즉 게이트 하이 전압(VGH)을 공급 받으면, 턴-온(Turn-On)되어 데이터 배선(DL)을 통해 액정셀(Clc)에 데이터 신호를 공급하며, 게이트 배선(GL)을 통해 게이트 로우 전압(VGL)을 공급 받는 경우 턴-오프(Turn-Off)된다.
액정셀(Clc)은 등가적으로 캐패시터로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극(미도시)과 박막트랜지스터(T)에 접속된 화소전극(미도시)으로 구성된다.
이러한 액정셀(Clc)은 박막트랜지스터(T)를 통해 충전되는 데이터 신호에 따라 액정의 배열 상태가 가변하여 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다.
그리고, 스토리지 캐패시터(Cst)는, 액정셀(Clc)에 충전된 데이터 신호를 다음 프레임까지 유지시키는 역할을 한다.
데이터 드라이버(120)는 액정패널(110)로 데이터 신호를 공급하는 적어도 하나의 드라이버 IC(미도시)를 포함할 수 있다.
데이터 드라이버(120)는 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받은 변환된 영상 신호(R/G/B)와 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 출력 인에이블(SOE) 등과 같은 드라이버 IC 제어 신호를 이용하여 데이터 신호를 생성하고, 생성한 데이터 신호를 다수의 데이터 배선(DL)을 통해 액정패널(110)로 공급한다.
타이밍 제어부(140)는 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스를 통해 그래픽 카드와 같은 시스템(System)으로부터 다수의 영상 신호 및 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE) 등과 같은 다수의 제어신호를 전달 받을 수 있다.
그리고, 타이밍 제어부(140)는, 다수의 제어신호를 이용하여 게이트 드라이버(130)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.
여기서, 게이트 제어신호(GCS)는, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있으며, 데이터제어신호(DCS)는, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable) 등을 포함할 수 있다.
이때, LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스는, 시스템(System)으로부터 전달 받은 다수의 영상 신호 및 다수의 제어 신호를 LVDS 신호로 변환하여 전달하는 LVDS 송신부(미도시)와, LVDS 송신부로부터 LVDS 신호로 변환된 다수의 N 비트 영상 신호 및 다수의 제어 신호를 전달 받는 LVDS 수신부(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, LVDS 송신부는 시스템(System)에 내장되고, LVDS 수신부는 타이밍 제어부(140)에 내장될 수 있다.
한편, 타이밍 제어부(140)는, 백라이트 드라이버(150)를 제어하기 위한 백라이트 제어신호(BCS) 또는 백라이트(160)의 휘도를 제어하기 위한 PWM 디밍 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 타이밍 제어부(140)는, 그래픽 카드와 같은 시스템(System)으로부터 글로벌 디밍값을 전달 받아 입력 영상을 백라이트 유닛의 LED 블록 크기에 대응하는 영상의 블록 단위로 영상을 분석하여 그 분석 결과에 따라 로컬 디밍값을 생성할 수 있다.
게이트 드라이버(130)는 GIP(Gate In Panel)방식 등으로 형성될 수 있으며, 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받은 다수의 게이트 제어신호를 이용하여 게이트신호를 생성하고, 생성된 게이트신호를 다수의 게이트 배선(GL)을 통해 액정패널(110)로 공급하도록 제어할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 감마전압생성회로(미도시) 및 전원공급회로(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 감마전압생성회로는 고전위전압과 저전위전압을 분압하여 다수의 감마전압을 생성하고, 이를 데이터 드라이버(140)에 공급할 수 있다.
그리고, 전원공급회로는, 외부로부터 전달 받은 전원전압을 이용하여 액정표시장치(100)의 구성요소들을 구동하기 위한 구동전압을 생성하여 공급할 수 있다.
백라이트 드라이버(150)는 구동전압 및 구동전류를 생성하여 백라이트(160)에 공급하며, 백라이트(160)의 다수의 LED 블록 각각에 흐르는 전류에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 구동집적회로를 포함할 수 있다.
그리고, 백라이트 드라이버(150)는 타이밍 제어부(140)로부터의 다수의 PWM 디밍 신호에 따라 0~100% 사이의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성하며, 생성된 PWM 신호를 이용하여 LED 블록(채널)을 채널 별로 구동할 수 있다.
또한, 백라이트 드라이버(150)는 각 PWM 신호의 듀티비에 따라 다수의 LED 블록을 제어하기 위한 다수의 PWM 신호의 지연시간(Delay Time)을 다양하게 변경할 수 있다.
예를 들어, PWM 제어부(미도시)는 다수의 PWM 디밍 신호를 이용하여 0~100% 사이의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성하고, 각 PWM 신호의 듀티비에 따라 다수의 PWM 신호의 지연시간을 다양하게 변경할 수 있다.
백라이트(160)는 액정패널(110)에 빛을 공급하는 역할을 하는데, 예를 들어, 액정패널(110) 하부에 배치되어 빛을 공급하는 직하형 백라이트일 수 있다.
백라이트(160)는 다수의 LED가 묶여서 LED 블록(미도시)으로 구성될 수 있는데, 예를 들어 다수의 LED가 직렬로 연결되는 다수의 LED 스트링(도3의 L1~L4)으로 구성될 수 있다. 이와 같은 LED 블록은 백라이트 드라이버(150)에서 생성된 PWM 신호에 의해 채널 별로 구동될 수 있다.
여기서, PWM신호는, LED 블록을 구성하는 다수의 LED의 온/오프 시간을 조절하기 위한 신호인데, PWM신호의 듀티비(Duty Ratio)에 따라 다수의 LED의 발광시간 및 다수의 LED로 흐르는 전류량이 조절될 수 있다.
예를 들어, 듀티비가 큰 PWM 신호에 의해 구동되는 다수의 LED의 발광시간은 길고, 듀티비가 큰 PWM 신호에 의해 구동되는 다수의 LED의 발광시간은 짧을 수 있다.
이러한 PWM신호의 듀티비는 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받은 PWM 디밍 신호에 의해 결정될 수 있다.
이러한 백라이트 드라이버의 구동집적회로에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 드라이버의 구동집적회로를 도시한 도면이고, 도8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 구동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. PWM 단자의 개수는 예를 들어 8개로 설명하고 있지만 이에 한정되지 아니하고 다양하게 조절 가능하며, PWM 단자와 OUT 단자의 개수는 상이할 수도 있다.
도7에 도시한 바와 같이, 백라이트 드라이버의 구동집적회로는 복수 개의 PWM 단자(PWM1 내지 PWM8) 및 복수 개의 OUT 단자(LED1 내지 LED8) 등의 포함하는 다수의 단자로 구성된다.
여기서, 복수 개의 PWM 단자(PWM1 내지 PWM8)는 백라이트 유닛의 휘도를 조정하기 위한 다수의 PWM 디밍 신호를 입력 받는 단자이며, 이러한 다수의 PWM 디밍 신호는 일반적으로 타이밍 제어부(도6의 140)로부터 전달 받을 수 있다.
그리고, 복수 개의 OUT 단자(LED1 내지 LED8)는 각각 다수의 LED 블록(미도시)의 일단과 연결되는 단자이며, 다수의 LED 블록을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위하여 내부적으로 다수의 트랜지스터(T1~ T6) 각각과 연결된다.
여기서, 다수의 LED 블록은, 예를 들어 다수의 LED가 직렬로 연결되는 다수의 LED 스트링(도3의 L1~L4) 형태일 수 있다.
이와 같은 백라이트 드라이버의 구동집적회로의 동작을 살펴보면, 도8에 도시한 바와 같이, 복수 개의 PWM 단자(PWM1 내지 PWM6)을 통해 입력되는 PWM 디밍 신호는 PWM 제어부(미도시)로 전달되고, PWM 제어부(미도시)의 출력(다수의 PWM 신호)은 각 비교기를 제어할 수 있다.
한편, 다수의 트랜지스터(T1~ T6)의 드레인은 다수의 OUT 단자(LED1 내지 LED6)를 통해 다수의 LED 블록과 연결되며, 다수의 트랜지스터(T1~ T6)의 게이트는 다수의 비교기(OP1~OP6)의 출력단과 각각 연결된다.
그리고, 다수의 트랜지스터(T1~ T6)의 소스 각각은 다수의 저항(R1~R6)의 일단에 각각 연결되며, 다수의 저항(R1~R6)의 타단은 LEDGND 단자를 통해 그라운드와 연결된다.
각 비교기는 다수의 LED 블록에 흐르는 전류에 따른 다수의 저항(R1~R6) 일단의 샘플링 전압과 기준전압(Vref)을 비교하고, 다수의 트랜지스터(T1~ T6)는 비교기의 출력전압에 따라 다수의 LED 블록 각각에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
예를 들어, 다수의 LED 블록에 흐르는 전류가 기준전류보다 낮으면, 제 1 저항(R1)에서의 전압강하가 작아지고, 이에 따라 제 1 저항(R1) 일단의 샘플링 전압이 낮아진다.
비교기는 기준전압(Vref)과 저항(R) 일단의 낮아진 샘플링 전압을 비교하여, 더 큰 전류가 흐르도록 다수의 트랜지스터(T1~ T6)를 제어함으로써, 다수의 LED 블록에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있다.
반면에, 다수의 LED 블록에 흐르는 전류가 기준전류보다 높을 경우에는, 비교기는 위와 반대로 동작하여 더 작은 전류가 흐르도록 다수의 트랜지스터(T1~ T6)를 제어함으로써, 다수의 LED 블록에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다.
결국, 다수의 비교기와 다수의 트랜지스터(T1~ T6) 및 다수의 저항(R1~R6)은 다수의 LED 블록에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source) 역할을 수행할 수 있다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 LED 블록을 구동하기 위한 PWM 신호의 지연시간을 개략적으로 도시한 도면이고, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트의 스캐닝 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도9에 도시한 바와 같이, 다수의 LED 블록(채널)을 채널 별로 구동하기 위한 다수의 PWM 신호는 각각 상이한 지연시간(DT1 내지 DT4)을 가지고 입력될 수 있다.
즉, 다수의 PWM 신호는, 수직동기신호(Vsync)이 인가되는 시점을 기준으로 제 1 지연시간 내지 제 4 지연시간(DT1 내지 DT4)만큼 순차적으로 지연된 후 입력될 수 있다.
그 결과 백라이트 유닛의 다수의 LED 블록(채널)은 채널 별로 제 1 지연시간 내지 제 4 지연시간(DT1 내지 DT4)만큼 순차적으로 지연되면서 발광되어서, 도10에 도시한 바와 같이, LED 블록(채널) 별로 발광되는 시점을 달라지도록 구동하는 스캐닝 동작을 구현할 수 있다. 그리고, 도시하지는 않았지만 LED 블록이 동시에 발광할 수도 있다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 LED 블록을 구동하기 위한 PWM 신호의 듀티비를 개략적으로 도시한 도면이고, 도12는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트의 로컬 디밍 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 여기서는, 4구간을 예로 도시하고 있지만 이에 한정하지 아니하고, 좌우로도 분할하여 4구간 이상의 구간으로 나누어 로컬 디밍 동작을 구현할 수 있다.
도11에 도시한 바와 같이, 다수의 LED 블록을 채널 별로 구동하기 위한 PWM 신호는 제 1 내지 제 4 듀티비(DR1~DR4)을 가질 수 있다.
그리고, 이러한 PWM 신호의 제 1 내지 제 4 듀티비(DR1~DR4)에 의해 다수의 LED 블록의 LED의 발광시간이 조절될 수 있다.
즉, PWM 신호의 듀티비에 따라 다수의 LED의 발광시간은 조절될 수 있으며 예를 들어, 제 1 내지 제 4 듀티비(DR1~DR4)를 각각 40%, 99%, 50%, 20%라고 하면, 도12에 도시한 바와 같이, LED 블록(채널) 별로 LED 발광시간 차이에 의해 휘도가 달라질 수 있다.
다시 말해서, 듀티비가 99%, 50%, 40%, 20% 순으로 LED 블록(채널) 별로 LED 발광시간이 짧아지기 때문에 휘도가 낮아진다.
그 결과 LED 블록(채널) 별로 휘도를 달리하는 로컬 디밍(Local Dimming) 동작을 구현할 수 있다.
도13 및 도14는 백라이트의 스캐닝 동작에 따른 모션 블러(Motion Blur) 현상 개선을 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도15 및 도16은 백라이트의 로컬 디밍 동작에 따른 화질 향상을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도13 및 도14을 살펴보면, LED 블록(채널) 별로 발광되는 시점을 달라지도록 하는 스캐닝 동작을 구현함에 따라 모션 블러(Motion Blur) 현상이 개선됨을 알 수 있다.
그리고, 도15 및 도16을 살펴보면, 입력 영상을 부분적으로 어두운 구간과 밝은 구간으로 나누어 각 구간을 상이한 듀티비를 갖는 PWM 신호에 의해 구동되도록 제어함에 따라 콘트라스트 비(Contrast Ratio)를 개선할 수 있다.
더불어 어두운 구간과 밝은 구간으로 나누어 다수의 LED의 발광시간을 다르게 제어함에 따라 소비전력도 개선할 수 있다.
다시 말해서, 입력 영상을 부분적으로 어두운 구간과 밝은 구간으로 나누어 밝은 부분은 더 밝게 구동하고 어두운 부분은 더 어둡게 구동함에 따라 콘트라스트 비(Contrast Ratio) 및 소비전력을 개선할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 액정표시장치 110: 액정패널
120: 데이터 드라이버 130: 게이트 드라이버
140: 타이밍 제어부 150: 백라이트 드라이버
160: 백라이트

Claims (12)

  1. 제 1 내지 제 N(N은 2 이상의 자연수) 발광다이오드 블록의 일단과 각각 연결되는 제 1 내지 제 N 출력단자와;
    타이밍 제어부에서 생성된 제 1 내지 제 N 펄스폭 변조(PWM) 디밍 신호 각각을 직접 입력 받기 위한 제 1 내지 제 N PWM 단자와;
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호를 전달받아 제 1 내지 제 N PWM 신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어부와;
    상기 제 1 내지 제 N PWM 신호 각각에 의해 제어되며, 샘플링 전압과 기준전압을 비교하여 출력전압을 출력하는 제 1 내지 제 N 비교기와;
    상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력전압에 의해 제어되는 제 1 내지 제 N 스위칭 소자
    를 포함하며,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 게이트는 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력단과 각각 연결되고,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 내지 제 N 출력단자 각각에 직접 연결되며,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 소스는 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단과 각각 연결되고,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호 각각을 이용하여 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록을 채널 별로 구동하며,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호 각각은, 상기 타이밍 제어부에서 글로벌 디밍값을 전달받아 입력 영상을 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록에 대응하는 영상의 블록 단위로 분석하여 이 분석 결과에 따라 생성된 해당 로컬 디밍값을 갖는
    백라이트 드라이버용 구동집적회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 전압은,
    상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록 각각의 전류에 의해 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단에 생성되는 전압인 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버용 구동집적회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 타단은 엘이디 그라운드 단자를 통해 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버용 구동집적회로.
  6. 제 1 내지 제 N(N은 2 이상의 자연수) 발광다이오드 블록을 포함하는 백라이트와;
    상기 백라이트를 구동하는 백라이트 드라이버와;
    제 1 내지 제 N 펄스폭 변조(PWM) 디밍 신호를 생성하는 타이밍제어부를 포함하며,
    상기 백라이트 드라이버는,
    상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록의 일단과 각각 연결되는 제 1 내지 제 N 출력단자와, 상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호 각각을 직접 입력 받기 위한 제 1 내지 제 N PWM 단자와, 상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호를 전달받아 제 1 내지 제 N PWM 신호를 생성하여 출력하는 PWM 제어부와, 상기 제 1 내지 제 N PWM 신호 각각에 의해 제어되며 샘플링 전압과 기준전압을 비교하여 출력전압을 출력하는 제 1 내지 제 N 비교기와, 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력전압에 의해 제어되는 제 1 내지 제 N 스위칭 소자로 구성되며,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 게이트는 상기 제 1 내지 제 N 비교기의 출력단과 각각 연결되고,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 드레인은 상기 제 1 내지 제 N 출력단자 각각에 직접 연결되며,
    상기 제 1 내지 제 N 스위칭 소자의 소스는 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단과 각각 연결되고,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호 각각을 이용하여 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록을 채널 별로 구동하며,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호 각각은, 상기 타이밍 제어부에서 글로벌 디밍값을 전달받아 입력 영상을 상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록에 대응하는 영상의 블록 단위로 분석하여 이 분석 결과에 따라 생성된 해당 로컬 디밍값을 갖는
    액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호에 의해
    상기 채널 별로 지연시간을 다르게 주어 스캐닝(Scanning) 동작을 구현하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 N PWM 디밍 신호에 의해
    상기 채널 별로 PWM 듀티비를 다르게 주어 로컬 디밍(Local Dimming) 동작을 구현하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 타단은 엘이디 그라운드 단자를 통해 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 샘플링 전압은,
    상기 제 1 내지 제 N 발광다이오드 블록 각각의 전류에 의해 상기 제 1 내지 제 N 샘플링 저항의 일단에 생성되는 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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