KR101970547B1 - 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 백라이트가 안정적으로 구동될 수 있도록 함으로써 LED 백라이트의 구동회로들을 보호하고, 백라이트 유닛과 이를 이용하는 액정 표시장치의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 안정화 회로는 복수의 LED 어레이의 복수의 출력 전류를 안정화시키고 안정화된 복수의 출력 전류에 각각 상응하는 복수의 출력을 백라이트 제어부로 공급하고, 백라이트 제어부는 복수의 디밍 제어신호에 따른 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 기준값과 비교하고 비교 결과에 따라 과전류 발생이 검출되면 구동 전원을 차단하고, 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 적어도 한 프레임 기간마다 평균하고 그 평균값으로 기준값을 업데이트한다.

Description

백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 백 라이트가 안정적으로 구동될 수 있도록 함으로써 LED 백 라이트의 구동회로들을 보호하고, 백 라이트 유닛과 이를 이용하는 액정 표시장치의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.
이 중, 액정 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액정 셀을 구비한 액정패널에 의해 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로부터 공급된 광의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표시하게 된다.
종래에는 백 라이트 유닛의 광원으로써 형광램프들을 주로 사용하였지만, 최근에는 백 라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 따라 형광 램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 백 라이트 유닛이 이용되고 있다.
LED를 이용한 백 라이트 유닛은 적색, 녹색, 청색이나 백색 등의 LED가 조합된 백 라이트를 구비하여, 상기 각 LED들에 구동전류들을 공급함으로써 광을 발생시킨다. 이렇게 백 라이트 유닛은 백 라이트의 LED들에 공급되는 구동 전류량을 조절하여 백 라이트의 밝기를 제어하게 된다.
하지만, 최근에는 액정 표시장치들이 대형화되는 추세 따라 백 라이트 유닛 또한, 대형화되고 있어 대형화된 백 라이트 유닛의 안정성이나 신뢰성이 저하되고 있는 실정이다. 구체적으로, LED 백 라이트 유닛은 복수의 LED 구동 집적회로(IC; Integrated Circuit)들을 통해 복수의 LED군 즉, LED 어레이들에 공급되는 구동 전류를 제어하게 되는데, LED 백 라이트의 대형화에 따라 LED 구동 IC들과 그에 대응되는 LED 어레이들의 수가 크게 증가하였다. 이에, 서로 인접하게 배열된 복수의 LED들이나 LED 어레이들 단락되는 경우들이 발생하게 되었으며, 이 경우 과전류나 과전압 또는 과열 현상에 의해 구동 IC 등을 포함한 구동 회로들의 파손되어 백 라이트 유닛의 안정성이나 신뢰성이 저하되기도 하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED 백 라이트가 안정적으로 구동될 수 있도록 함으로써 LED 백 라이트의 구동회로들을 보호하고, 백 라이트 유닛과 이를 이용하는 액정 표시장치의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시장치에서, 백라이트 유닛은 백라이트, 안정화 회로 및 백라이트 제어부를 구비한다. 백라이트는 광을 발생하는 복수의 LED 어레이와, 그 복수의 LED 어레이의 출력단과 그라운드 사이에 어레이별로 접속된 복수의 스위칭 소자를 구비한다. 안정화 회로는 복수의 LED 어레이의 출력단과 접속된 상기 복수의 스위칭 소자의 입력단들과 접속되고, 복수의 LED 어레이의 출력단으로부터 어레이별로 출력되는 복수의 전류 각각의 전류량을 안정화시킨다. 백라이트 제어부는 복수의 LED 어레이의 입력단에 구동 전원을 공급하고, 외부로부터 공급받은 복수의 디밍 제어신호에 따른 복수의 LED 제어 전류를 생성하여 복수의 스위칭 소자에 개별적으로 출력하되, 각 LED 어레이로부터 각 스위칭 소자를 경유하여 피드백되는 전류에 따라 각 LED 제어 전류를 보상하여 출력한다. 안정화 회로는 복수의 LED 어레이의 복수의 출력 전류를 안정화시키고 안정화된 복수의 출력 전류에 각각 상응하는 복수의 출력을 백라이트 제어부로 공급한다. 백라이트 제어부는 복수의 디밍 제어 신호에 각각 대응하여 각 프레임 기간마다 각 LED 어레이의 점등 기간과 소등 기간을 제어하는 각 펄스폭 변조 신호를 생성한다. 백라이트 제어부는 각 펄스폭 변조 신호에 응답하여 각 프레임 기간 중 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 기준값과 비교하고 비교 결과에 따라 과전류 발생이 검출되면 구동 전원을 차단한다. 백라이트 제어부는 백라이트 제어부는 각 펄스폭 변조 신호에 응답하여 각 프레임 기간 중 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 적어도 한 프레임 기간마다 평균하고 그 평균값으로 기준값을 업데이트한다.
백라이트 제어부는 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 평균값으로 변환하기 이전에 복수의 디지털 코드로 변환하고, 기준값을 아날로그 신호로 변환하여 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력과 비교한다.
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상기와 같은 특징들을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치는 LED 백 라이트가 안정적으로 구동될 수 있도록 함으로써 LED 백 라이트의 구동회로들을 과전류나 과전압 또는 발열 현상 등으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. 따라서, 백 라이트 유닛과 이를 이용하는 액정 표시장치의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛을 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 안정화 IC의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 도 2에 도시된 안정화 IC의 구동 타이밍을 나타낸 시뮬레이션 도면.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 나타낸 구성도이다.
먼저, 도 1에 도시된 액정 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널(2); 액정패널(2)의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들을 구동하는 데이터 드라이버(4); 액정패널(2)의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들을 구동하는 게이트 드라이버(6); 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급함과 아울러 디밍 제어신호(Dim)와 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버(4,6)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 디밍 제어신호(Dim)에 따라 상기 백 라이트(14)의 점등 및 소등 기간을 제어함과 아울러, 백 라이트(14)로부터 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 검출하여 상기 백 라이트(14)의 과전류나 과전압 또는 발열 유/무를 모니터링하는 백 라이트 유닛(12)을 구비한다.
액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소 전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.
데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 보상 변환된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 정렬된 영상 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상 신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 정렬 입력된 영상 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔 펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔 펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.
타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터(Data)를 적어도 한 수평라인 단위로 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다. 아울러, 타이밍 컨트롤러(8)는 정렬된 영상 데이터(Data)의 밝기나 휘도 정보 등에 따라 상기의 동기신호들 중 적어도 하나를 이용하여 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고, 이를 백 라이트 유닛(12)에 공급함으로써 백 라이트 유닛(12)을 제어한다.
도 2는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 백 라이트 유닛(12)은 광을 발생하는 복수의 LED 어레이(32)와 복수의 LED 어레이(32)로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부(미도시)를 구비한 백 라이트(14); 각 LED 어레이(32)별로 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 안정화시키는 적어도 하나의 안정화 회로(24); 및 외부로부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 제어 전류(Ion)를 발생하여 각 LED 어레이(32)의 점등 및 소등 기간을 제어함과 아울러, LED 어레이(32)로부터 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 검출하여 각 LED 어레이(32)의 과전류나 과전압 또는 발열 유/무를 제어하는 백 라이트 제어부(16)를 구비한다.
백 라이트(14)는 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 LED 어레이(32)를 구비하고, 각 LED 어레이(32)로 공급되는 구동 전원(Vled)에 의해 동시 또는 순차적으로 각 LED들을 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다. 이러한 복수의 LED 어레이(32)들은 구동 전원(Vled)에 의해 광을 발생하되, 그 출력단의 스위칭 소자(Tr1 내지 Trn)의 제어 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어된다. 이때, 각 LED 어레이(32)의 내부에 흐르는 각각의 구동 전류(V_FB1 내지 V_FBn)는 각 LED 어레이(32)의 출력단을 통해 다시 백 라이트 제어부(16)로 출력된다. 한편, 광학부는 각 LED 어레이(32)로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다. 각각의 LED 어레이(32)는 백색의 LED들로만 구성되어 백색광을 발생할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 LED들이 조합되도록 하여 백색의 광을 발생할 수도 있다.
적어도 하나의 안정화 회로(24)는 직/병렬 상태로 연결된 적어도 하나의 다이오드(D1)와 저항 소자(R1)을 구비하여, 해당 LED 어레이(32)로부터 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 미리 설정된 전류량 이내로 안정화시키게 된다. 적어도 하나의 안정화 회로(24)는 백 라이트 제어부(16)에 구비된 적어도 하나의 제어 IC나 회로들의 파손을 방지하기 위해 형성되지만, 그 효과는 구비된 다이오드(D1)와 저항 소자(R1)의 용량에 의해 한정적일 수밖에 없다.
백 라이트 제어부(16)는 외부 또는 타이밍 컨트롤러부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 매 프레임 기간 단위로 백 라이트(14) 즉, 각 LED 어레이(32)의 점등 및 소등 기간을 설정함으로써 각 LED 어레이(32)들의 발광량을 제어한다. 구체적으로, 백 라이트 제어부(16)는 적어도 하나의 제어 IC를 이용하여 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다. 여기서, PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비 정보에 따라 각 LED 어레이들의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된 신호이다. 따라서, 백 라이트 제어부(16)는 PWM 신호에 따라 백 라이트(14)의 LED 제어 전류 출력 시점을 조절함으로써, 각 LED 어레이들 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다.
아울러, 백 라이트 제어부(16)는 백 라이트(14)의 각 LED 어레이(32)별로 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량들을 검출한다. 각각의 LED 어레이(32)를 이루는 LED들 중 적어도 하나의 LED라도 쇼트(short)되는 경우, 쇼트된 LED의 개수에 따라 LED 어레이의 부하(load)는 감소되고, 구동 전류(V_FBn)의 전류량은 증가하게 된다. 피드백된 구동 전류(V_FBn)의 전류량은 1차적으로 안정화 회로(24)에서 안정화될 수 있지만, LED 쇼트에 의해 구동 전류(V_FBn)의 전류량이 지속적으로 증가되거나, 증가된 상태로 유지되면, 발열량이 높아지고 과전류나 과전압 상태에 의해 백 라이트 제어부(16)의 제어 IC들이 파손될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 백 라이트 제어부(16)는 각 LED 어레이(32)의 점등기간에 LED 어레이(32)로부터 피드백되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량(VCd)을 검출하여 검출된 전류량(VCd)을 구동 전류(V_FBn)의 평균 전류량이나 기준 전류량과 비교함으로써 그 비교 결과에 따라 각 LED 어레이(32)의 소등 시점을 제어한다. 구체적으로, 백 라이트 제어부(16)는 구동 전류(V_FBn)의 전류량과 평균 전류량의 비교를 위해, 각 LED 어레이(32)별로 검출된 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 디지털 코드로 변환한다. 그리고 상기의 피드백 코드를 평균하여 평균 코드를 생성하고, 평균 코드에 따른 기준 전압(Vref)이 생성되도록 한다. 여기서, 백 라이트 제어부(16)는 평균 코드에 대응하는 아날로그 전압을 기준 전압(Vref)으로 이용하나, 기준 전압 레벨이 미리 설정되어 기준 전압 레벨에 따른 기준 코드를 생성할 수도 있다. 이 후, 백 라이트 제어부(16)는 각 LED 어레이(32)의 점등 기간에 각 LED 어레이(32)별로 생성된 피드백 코드를 평균 코드나 기준 코드와 비교함으로써 그 비교 결과에 따라 차단 제어신호(C_VI)를 생성하여 각 LED 어레이들의 구동을 지속 또는 중단시킨다.
쇼트된 LED의 수가 증가하여 해당 LED 어레이로부터 출력되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량이 증가하면 피드백 코드의 코드값은 증가하게 된다. 이렇게 증가된 피드백 코드의 코드값이 평균 코드값이나 기준 코드값보다 미리 설정된 임계치 이상 높아지게 되면 백 라이트 제어부(16)의 구동 집적회로 파손을 방지하기 위해 각 LED 어레이들의 구동을 중단시킬 수 있다. 이러한 백 라이트 제어부(16)에 대해서는 이 후 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 백 라이트 제어부(16)는 디밍 제어신호(Dim)에 대응하는 PWM 신호를 생성하고 PWM 신호에 응답하여 각 LED 어레이(32)의 구동 전류량이 보상된 제어 전류(Io1 내지 Ion)를 출력하는 복수의 LED 구동 IC(28), 각 안정화 회로(24)를 통해 입력된 구동 전류(V_FBn)의 전류량을 평균 전류량이나 기준 전류량과 비교하여 비교 결과에 따른 차이 값이 미리 설정된 임계값 이상일 때 각 LED 어레이들의 구동을 중단시키기 위한 차단 제어신호를 생성하는 적어도 하나의 안정화 회로부 및 각 LED 어레이(32)로 구동 전원(Vled)을 공급하며 차단 제어신호(C_VI)가 입력되면 상기 구동 전원(Vled)을 공급을 중단하는 구동전원 생성부(22)를 구비한다.
복수의 LED 구동 IC(28) 각각은 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)에 따라 PWM 신호를 각각 생성한다. 그리고 생성된 PWM 신호에 따라 각 LED군(32)들의 온/오프(on/off)를 제어하기 위한 LED 제어 전류(Io1 내지 Ion)를 출력한다. 이때, 복수의 구동 IC(28) 각각은 적어도 하나의 연산 증폭기(40)를 구비하여 상기의 LED 제어 전류(Io1 내지 Ion)를 출력함과 동시에 각 LED 어레이(32)의 구동 전류(V_FBn)를 피드백시켜 각 LED 어레이(32)의 구동 전류량이 보상된 LED 제어 전류(Io1 내지 Ion)를 출력한다.
구동전원 생성부(22)는 백 라이트(14)에 구비된 복수의 LED 어레이(32) 구동에 적합한 구동 전원(Vled)을 동시 또는 순차적으로 발생시켜서 복수의 LED 어레이(32)들 각각에 동시 또는 순차적으로 공급한다. 이러한 구동전원 생성부(22)는 각 LED 어레이(32)들에 공급되는 구동 전원(Vled) 특성 즉, 각 구동 전원(Vled)의 전류량 및 전압 크기 특성에 관한 데이터를 저장할 수 있도록 적어도 하나의 레지스터를 더 구비하기도 한다. 만일, 각 LED 어레이(32)들에 포함된 LED들의 색상이나 특성 차이로 인해 그 구동 전류량이나 전압 레벨이 각각 다를 경우, 각 LED 어레이(32)들의 구동 특성에 알맞게 구동 전원(Vled)이 발생되어 각 LED 어레이(32)들에 공급될 수 있다. 그리고 차단 제어신호(C_VI)가 공급되면 구동 전원(Vled)을 공급을 중단한다.
적어도 하나의 안정화 회로부(26)는 상기 PWM 신호에 응답하여 각 LED 어레이의 점등 기간에 각 안정화 회로(24)를 통해 입력된 구동 전류(VCd)의 전류량을 평균 전류량이나 기준 전류량과 비교한다. 그리고,그 비교 결과에 따라 각 LED 어레이(32)들의 구동을 중단시키기 위한 차단 제어신호(C_VI)를 생성한다. 이를 위해, 적어도 하나의 안정화 회로부(26)는 각 안정화 회로부(24)를 통해 입력된 구동 전류(VCd)의 전류량을 적어도 한 프레임 기간별로 디지털 코드인 피드백 코드(Cd)로 변환하는 ADC(30), 적어도 한 프레임별로 입력된 피드백 코드(Cd)를 평균하여 평균 코드를 갱신하고 피드백 코드(Cd)를 상기 평균 코드나 미리 설정된 기준 코드와 비교함으로써 그 비교결과에 따라 상기 각 LED 어레이(32)들의 구동을 중단시키기 위한 차단 제어신호(C_VI)를 생성하는 안정화 IC(38), 미리 설정된 기준 코드 또는 상기의 평균 코드를 아날로그 기준 전압(Vref) 또는 기준 전류량으로 변환 출력하는 DAC(34), 및 아날로그 기준 전압(Vref) 또는 기준 전류량으로 각 안정화 회로(24)를 통해 입력된 구동 전류(VCd)의 전류량을 보상하여 안정화 IC(38)에 공급하는 연산 증폭기(36)를 구비한다.
도 3과 도 4를 참조하여 상술한 바와 같이 구성된 안정화 회로부(24)의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
안정화 IC(38)는 PWM 신호에 따라 LED 어레이(32)들의 점등 기간에만 피드백 코드(Cd)를 입력받는다(ST1). 이에, ADC(30)는 LED 어레이(32)들의 점등 기간에 안정화 회로부(24)를 통해 입력된 구동 전류의 전류량(VCd)을 디지털 코드인 피드백 코드(Cd)로 변환한다. 이와 아울러, 안정화 IC(38)는 적어도 한 프레임 기간별로 입력되는 피드백 코드(Cd)를 입력된 횟수로 평균하여 평균 코드를 갱신한다(ST2). 이때, DAC(34)는 평균 코드 또는 기준 코드를 아날로그 기준 전압(Vref)으로 변환 출력함으로써 연산 증폭기(36)를 통해 기준 전압(Vref)으로 구동 전류의 전류량(VCd)이 보상되어 안정화 IC(38)에 공급되도록 한다(ST3). 도 4의 시뮬레이션 파형도로 도시된 바와 같이, 안정화 IC(38)는 PWM 신호의 하이 논리 레벨에 따른 LED 어레이(32)들의 점등 기간에만 피드백 코드(Cd)를 입력된 횟수로 평균하여 평균 코드를 갱신하고, DAC(34)는 갱신된 평균 코드를 아날로그 기준 전압(Vref)으로 변환 출력할 수 있다.
안정화 IC(38)는 LED 어레이(32)들의 점등 기간에만 피드백 코드(Cd)를 갱신된 평균 코드나 기준 코드와 비교한다(ST4). 그리고, 그 비교 결과에 따라 차단 제어신호(C_VI)를 생성하여 상기 각 LED 어레이들의 구동을 지속 또는 중단시킨다. 어느 한 LED 어레이의 LED 쇼트가 증가하여 해당 LED 어레이로부터 출력되는 구동 전류(V_FBn)의 전류량이 증가하면 피드백 코드(Cd)의 디지털 코드값은 증가하게 된다. 이렇게 증가된 코드값이 평균 코드값이나 기준 코드값보다 미리 설정된 임계치 이상 높아지게 되면 백 라이트 제어부(16)의 구동 집적회로 파손을 방지하기 위해 각 LED 어레이(32)들의 구동을 중단시킬 수 있다. 따라서, 안정화 IC(38)는 증가된 코드값이 평균 코드값이나 기준 코드값보다 미리 설정된 임계치 이상 높아지게 되면 각 LED 어레이(32)들의 구동을 중단시키기 위한 차단 제어신호(C_VI)를 생성하여 구동전원 생성부(22)로 공급한다. 구동전원 생성부(22)는 각 LED 어레이(32)로 구동 전원(Vled)을 공급하다가 차단 제어신호(C_VI)가 공급되면 구동 전원(Vled)을 공급을 중단한다(ST6).
이렇게 상기와 같은 특징들을 갖는 본 발명에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 LED 백 라이트(14)가 안정적으로 구동될 수 있도록 함으로써 LED 백 라이트(14)의 구동회로들을 과전류나 과전압 또는 발열 현상 등으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. 따라서, 백 라이트 유닛(12)과 이를 이용하는 액정 표시장치의 안정성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 광을 발생하는 복수의 LED 어레이와, 그 복수의 LED 어레이의 출력단과 그라운드 사이에 어레이별로 접속된 복수의 스위칭 소자를 구비한 백라이트와;
    상기 복수의 LED 어레이의 출력단과 접속된 상기 복수의 스위칭 소자의 입력단들과 접속되고, 상기 복수의 LED 어레이의 출력단으로부터 어레이별로 출력되는 복수의 전류 각각의 전류량을 안정화시키는 안정화 회로와;
    상기 복수의 LED 어레이의 입력단에 구동 전원을 공급하고, 외부로부터 공급받은 복수의 디밍 제어신호에 따른 복수의 LED 제어 전류를 생성하여 상기 복수의 스위칭 소자에 개별적으로 출력하되, 상기 각 LED 어레이로부터 상기 각 스위칭 소자를 경유하여 피드백되는 전류에 따라 상기 각 LED 제어 전류를 보상하여 출력하는 백라이트 제어부를 구비하고,
    상기 안정화 회로는 상기 복수의 LED 어레이의 복수의 출력 전류를 안정화시키고 안정화된 복수의 출력 전류에 각각 상응하는 복수의 출력을 상기 백라이트 제어부로 공급하고,
    상기 백라이트 제어부는
    상기 복수의 디밍 제어 신호에 각각 대응하여 각 프레임 기간에서 상기 각 LED 어레이의 점등 기간과 소등 기간을 제어하는 각 펄스폭 변조 신호를 생성하고,
    상기 각 펄스폭 변조 신호에 응답하여, 상기 각 프레임 기간 중 상기 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 상기 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 기준값과 비교하고 비교 결과에 따라 과전류 발생이 검출되면 상기 구동 전원을 차단하고,
    상기 각 펄스폭 변조 신호에 응답하여, 상기 각 프레임 기간 중 상기 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 상기 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 적어도 한 프레임 기간마다 평균하고 그 평균값으로 상기 기준값을 업데이트하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 제어부는
    상기 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 상기 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력을 상기 평균값으로 변환하기 이전에 복수의 디지털 코드로 변환하고,
    상기 기준값을 아날로그 신호로 변환하여 상기 복수의 LED 어레이 각각의 점등 기간에서만, 상기 안정화 회로로부터 공급받은 복수의 출력과 비교하는 백라이트 유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널;
    상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
    상기 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급받은 상기 복수의 디밍 제어신호에 따라 상기 액정패널에 광을 공급하는 청구항 1 및 2 중 어느 한 청구항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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