KR101977240B1 - Ｌｅｄ의 정전류 제어 장치와 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED의 정전류 제어 장치와 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 그 LED의 정전류 제어 장치는 트랜지스터의 드레인에 접속된 LED, 상기 트랜지스터의 소스에 접속된 저항, 상기 저항과 기저 전압원 사이에 접속된 가변 전압원, 및 상기 트랜지스터의 드레인과 상기 가변 전압원 사이에 연결되어 상기 가변 전압원의 출력 전압을 가변하는 기저전압 제어부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ의 정전류 제어 장치와 이를 이용한 액정표시장치{APPARATUS FOR CONTROLLING CONSTANT CURRENT FOR LIGHT EMITTING DIODE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)의 정전류 제어 장치와 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

LED는 전류 구동 소자이므로 그 휘도를 일정하게 유지하기 위하여 정전류로 구동된다. 액정표시장치에 이용되는 백라이트 광원으로서 복수의 LED를 포함할 수 있다. 백라이트 광원은 복수의 LED 채널들로 구성될 수 있고, LED 채널들 각각은 도 1과 같이 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다.

도 1은 하나의 LED 채널에 연결된 정전류 제어 회로를 보여 준다.

도 1을 참조하면, 정전류 제어 회로는 트랜지스터(T), 저항(Z) 및 비교기(12)를 포함한다. 비교기(12)는 연산 증폭기(operational amplifier)를 포함한 차동 증폭기로 구현될 수 있다. 저항(Z)은 트랜지스터(T)의 소스와 기저 전압원(GND) 사이에 연결된다.

'Vd'를 트랜지스터(T)가 포화(saturation) 영역에서 동작하기 위하여 필요한 트랜지스터의 드레인-소스 간 전압, 'Vb'를 저항(Z)에 인가되는 전압이라 할 때 Vc = Vd + Vb이다. 트랜지스터(T)의 드레인 전류를 'id'라면 id = Vb/Z이다. 비교기(12)의 비반전 단자에 인가되는 전압 'Va'는 Vb와 같다. id는 Va에 의해 조절될 수 있다. 비교기(12)는 트랜지스터(T)의 소스 전압과 자신의 비반전 입력단자에 인가되는 기준 전압(Va)을 비교하여 그 차 전압을 트랜지스터(T)의 게이트에 인가하여 id의 변동을 억제하다.

LED들 간의 특성 편차로 인하여 LED 채널들 간에 LED 구동 전압 즉, 순방향 전압(Forward voltage)이 모든 LED 채널들에서 동일하지 않다.

도 2에서, 'V1a'는 제1 LED 채널(10a)에 연결된 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전압이고, 'Vf1'은 제1 LED 채널(10a)에 인가되는 순방향 전압(Forward voltage)이다. 'V1b'는 제2 LED 채널(10b)에 연결된 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전압이고, 'Vf2'는 제2 LED 채널(10b)에 인가되는 순방향 전압이다. 'Vout'은 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)의 출력전압(Vout)으로서 LED 채널들(10a, 10b) 각각의 첫번째 LED의 애노드에 인가된다. 제1 트랜지스터(T1)의 드레인 전압(Vd)은 V1a = Vout - Vf1 이다. 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전압(Ve)는 V1b = Vout - Vf2 이다. Vout이 10V이고, LED들 간의 특성 편차로 인하여 Vf1 = 9V인데 비하여 Vf2= 8V 라면, V1a = Vout - Vf1 = 10 - 9 = 1V 이고, V1b = Vout - Vf2 = 10 - 8 = 2V 이다.

정전류 제어에 필요한 트랜지스터(T1, T2)의 드레인 전압(Vd, Ve)이 1 V라면, 제1 LED 채널(10a)을 정전류 제어하기 위하여 V1a는 모두 소비된다. V1b는 제2 LED 채널(10b)을 정전류 제어하기 위하여 Vd 만큼 즉, 1V 소비되고, 나머지 1V는 트랜지스터(T2)를 통해 발열로 소비된다. 이 경우에, 트랜지스터(T1, T2)의 드레인 전류(id)가 100 mA이고 열저항(Thermal resistance)가 100℃/W 라면 제2 트랜지스터(T2)의 온도는 제1 트랜지스터(T1)의 그 것 보다 대략 10℃ 정도 높아진다.

복수의 LED 채널들을 함께 정전류 제어하기 위한 정전류 제어 회로들을 하나의 집직회로(Integrated Circuit, 이하 "IC"라 함) 내에 집적할 수 있다. 그런데 IC에 내장된 트랜지스터들(T1, T2)이 전술한 바와 같이 발열되면 IC의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다. IC 내에 집적되는 정전류 제어회로들이 많아질수록 IC의 발열특성과 신뢰성이 더 저하된다.

본 발명은 IC 내에 LED의 정전류 제어회로들이 집적될 때 정전류 제어회로들의 트랜지스터 발열을 줄여 IC의 신뢰성을 높이도록 한 LED의 정전류 제어 장치와 이를 이용한 액정표시장치를 제공한다.

본 발명의 일 양상으로서, LED 정전류 제어 장치는 트랜지스터의 드레인에 접속된 LED, 상기 트랜지스터의 소스에 접속된 저항, 상기 저항과 기저 전압원 사이에 접속된 가변 전압원, 및 상기 트랜지스터의 드레인과 상기 가변 전압원 사이에 연결되어 상기 가변 전압원의 출력 전압을 가변하는 기저전압 제어부를 포함한다.
상기 기저전압 제어부는 상기 트랜지스터의 드레인 전압과 상기 가변 전압원의 출력 전압 사이의 전압차와, 상기 트랜지스터의 드레인 전압 중 어느 하나의 감지하여 얻어진 감지 결과가 제1 기준전압 보다 높을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 높게 조절하고, 상기 감지 결과가 상기 제1 기준전압 보다 낮을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 낮게 조절한다.

본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널, LED로부터 발산되는 빛을 상기 액정표시패널에 조사하는 백라이트 유닛, 및 상기 LED의 정전류 제어 회로를 내장한 LED 드라이브 IC를 포함한다.

본 발명은 트랜지스터의 드레인 전압이나, 그 트랜지스터의 드레인 전압과 가변 기저전압 간의 전압차(Vx)를 감지하여 그 감지 결과에 따라 저항에 인가되는 기저전압을 조절하여 Vx를 적정 수준으로 제어한다. 그 결과, 본 발명은 LED 드라이브 IC 내에 LED의 정전류 제어회로들이 집적할 때 트랜지스터의 발열을 줄여 IC의 신뢰성을 높일 수 있다.

나아가, 본 발명은 LED의 정전류 제어 회로에 내장된 트랜지스터의 동작을 안정화하고 소비전력을 최소화할 수 있다.

도 1은 LED의 정전류 제어 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 2는 복수의 LED 채널들에 연결된 정전류 제어 회로를 보여 주는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED의 정전류 제어 장치를 보여 주는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 기저전압 제어부의 제1 실시예를 보여 주는 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 가변 전압원을 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 6 내지 도 9는 도 4에 도시된 기저전압 제어부의 상세한 회로 구성과 그 동작 예를 보여 주는 회로도들이다.
도 10은 도 3에 도시된 기저전압 제어부의 제2 실시예를 보여 주는 회로도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED의 정전류 제어장치는 복수의 LED 채널들(10a~10n)에 연결된 정전류 제어 회로들을 포함한다. 정전류 제어 회로들은 LED 드라이버 IC(100) 내에 집적될 수 있다.

정전류 제어 회로들 각각은 LED 채널(10a~10b)에 연결된 트랜지스터(T), 트랜지스터(T)의 소스와 기저 전압원 사이에 접속된 저항(Z) 및 가변 전압원(30), 트랜지스터(T)의 드레인과 가변 전압원(30)의 제어 단자 사이에 접속된 기저전압 제어부(20), 트랜지스터(T)의 게이트 전압을 제어하기 위한 비교기(26) 등을 포함한다.

트랜지스터(T)는 BJT(bipolar junction transistor) 또는 FET(Field Effect Transistor) 등의 트랜지스터 소자로 구현될 수 있다. 트랜지스터(T)의 드레인은 LED 채널(10a~10n)에서 마지막 LED의 캐소드에 접속된다. 트랜지스터(T)의 소스는 저항(Z)에 접속된다. 트랜지스터(T)의 게이트는 비교기(26)의 출력 단자에 접속된다. 트랜지스터(T)의 게이트 전압은 기준 전압원(28)으로부터 출력되는 기준 전압(Vref)에 따라 제어된다.

저항(Z)은 트랜지스터(T)의 소스와 가변 전압원(30) 사이에 접속된다. 가변 전압원(30)은 저항(Z)과 기저 전압원(GND) 사이에 접속되고, 기저전압 제어부(20)의 제어 하에 저항(Z)에 인가되는 기저전압을 가변한다. 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)은 저항(Z)에 인가되는 가변 기저전압이다.

기저전압 제어부(20)는 트랜지스터(T)의 드레인 전압(도 6의 V1)과 가변 기저전압(도 6의 VVG = V2) 간의 전압차(이하 "Vx"라 함)를 감지하여 그 Vx가 소정의 제1 기준전압(도 6의 Vy) 보다 높으면 가변 전압원(30)의 출력을 높여 가변 기저전압(VVG) 전압을 높인다. 반면, 기저전압 제어부(20)는 트랜지스터(T)의 Vx가 제1 기준전압(Vy) 보다 낮으면 가변 기저전압(VVG)을 낮춘다. 제1 기준전압(Vy)은 트랜지스터(T)이 포화 영역에서 동작하고 트랜지스터(T)의 발열이 최소화될 수 있는 적정 전압으로 설정된다. 제1 기준전압은 트랜지스터(T)의 특성에 따라 그 값이 결정되므로 특정 값으로 고정되지 않는다. 따라서, 기저전압 제어부(20)는 트랜지스터(T)의 Vx를 최적화하여 트랜지스터(T)의 발열과 불필요한 소비전력을 줄일 수 있다. 기저전압 제어부(20)는 도 4와 같은 디지털 회로로 구현되거나 도 10과 같은 아날로그 회로로 구현될 수 있다.

기저전압 제어부(20)는 도 10과 같이 트랜지스터(T)의 드레인 전압(V1)을 감지하여 트랜지스터(T)의 Vx가 적정 수준에 도달할 때까지 가변 전압원(30)의 출력(VVG)을 조절할 수도 있다.

LED 채널들(10a~10b)의 특성 편차에 따라 트랜지스터(T)의 Vx가 달라질 수 있다. 기저전압 제어부(20)는 트랜지스터(T)의 Vx를 감지하여 저항(Z)에 인가되는 가변 기저전압을 Vx에 비례하여 조절함으로써 트랜지스터(T)의 Vx를 제1 기준전압 수준으로 일정하게 제어한다. 따라서, 본 발명은 LED의 특성 편차로 인하여 트랜지스터(T)의 Vx가 달라져도 트랜지스터(T)의 Vx를 적정 수준으로 제어하여 모든 LED 채널들에서 트랜지스터(T)의 발열을 줄이고 불필요한 소비전력 낭비를 줄일 수 있다. 그 결과, 본 발명은 다수의 정전류 제어 회로들을 하나의 LED 드라이버 IC(100) 내에 집적하는 경우에 그 IC(100)의 발열을 줄일 수 있으므로 IC(100)의 신뢰성을 높일 수 있다.

제2 비교기(26)는 제2 기준 전압원(28)으로부터 제2 기준전압(Vref)이 공급되는 비반전 입력단자(+), 트랜지스터(T)의 소스에 연결된 반전 입력단자(-), 및 트랜지스터(T)의 게이트에 연결된 출력 단자를 포함하는 연산 증폭기로 구현된다. 비교기(26)는 제2 기준전압(Vref)과 트랜지스터(T)의 소스 전압의 차 만큼 트랜지스터(T)의 게이트 전압을 제어하여 LED 채널(10a~10n)과 트랜지스터(T)의 드레인-소스를 통해 흐르는 전류를 정전류로 제어한다.

본 발명의 실시예에 따른 LED의 정전류 제어장치는 직류-직류 변환기(14)와 피드백 제어부(16)를 더 포함한다.

직류-직류 변환기(14)의 출력 단자는 LED 채널들(10a~10n) 각각에서 첫 번째 LED들의 애노드에 공통 접속되어 LED 채널들(10a~10n)의 애노드에 구동 전압(Vout)을 공급한다. 직류-직류 변환기(14)의 출력 전압(Vout)은 LED 채널들(10a~10n)의 순방향 전압들 중 가장 높은 전압 보다 높은 전압으로 발생된다. 도시하지 않은 디밍 제어회로는 액정표시장치의 입력 영상 데이터를 분석하여 글로벌/로컬 디밍값을 발생할 수 있다. 디밍 제어회로는 디밍값을 바탕으로 직류-직류 변환기(14)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하여 LED 채널들(10a~10n)에 인가되는 전압(Vout)의 듀티비를 디밍값에 비례하여 조절할 수 있다.

피드백 제어부(16)는 트랜지스터(T)의 드레인 전압을 피드백 전압(Vf)으로서 입력 받아, 그 피드백 전압(Vf)을 분석하여 제2 비교기(26)에 입력되는 제2 기준전압(Vref)을 조절할 수 있다. 피드백 제어부(16)는 트랜지스터(T)의 컬렉터 전압(Vf)이 높아지면 제2 비교기(26)에 입력되는 제2 기준전압(Vref)을 높일 수 있다.

도 4는 기저전압 제어부(20)의 제1 실시예를 보여 주는 회로도이다.

도 4를 참조하면, 기저전압 제어부(20)는 Vx 센싱부(22)와 전압 제어부(24)를 포함한다.

Vx 센싱부(22)는 트랜지스터(T)의 Vx를 입력 받아 그 Vx를 디지털 데이터로 변환한다. 전압 제어부(24)는 Vx 센싱부(22)로부터 입력된 디지털 데이터를 바탕으로 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)을 조절하기 위한 전압 제어 신호를 발생한다. 전압 제어부(24)는 트랜지스터(T)의 Vx가 소정의 제1 기준전압 보다 높으면 가변 전압원(30)의 출력 전압을 높이는 반면, 트랜지스터(T)의 Vx가 제1 기준전압 보다 낮으면 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)을 낮춘다. 따라서, 전압 제어부(24)는 트랜지스터(T)의 Vx에 비례하여 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)을 조절한다. 전압 제어부(24)로부터 발생된 전압 제어 신호는 도 5와 같이 가변 전압원(30)의 스위치 소자들을 제어한다.

도 5는 가변 전압원(30)의 제1 실시예를 보여 주는 회로도이다.

도 5를 참조하면, 가변 전압원(30)은 고전위 전원전압(Vh)을 분압하기 위한 분압회로와, 분압회로로부터 출력되는 전압들을 선택하는 다수의 스위치 소자들(S1~Si)을 포함한다. 분압회로는 고전위 전원전압원과 기저 전압원(GND) 사이에 직렬로 연결된 저항들(R)을 포함하여 고전위 전원전압을 분압한다. 분압회로는 고전위 전원전압(Vh)과 기저전압(GND) 사이의 전압을 가지면 그 전압이 서로 다른 다수의 전압들을 출력한다. 스위치 소자들(S1~Si)은 전압 제어부(24)로부터의 전압 제어 신호에 응답하여 턴-온되어 분압회로로부터 출력되는 전압들(VV1~VVi)을 선택한다. 스위치 소자들(S1~Si)에 의해 선택된 전압은 가변 기저전압으로서 저항(Z)에 공급된다.

가변 전압원(30)은 도 5에 한정되는 것이 아니라 전압 제어 신호에 응답하여 출력 전압을 가변할 수 있는 공지된 어떠한 가변 전압 회로로도 구현될 수 있다. 따라서, 가변 전압원(30)은 도 5에 한정되지 않는다.

도 6 내지 도 9는 도 4에 도시된 기저전압 제어부(20)의 상세한 회로 구성과 그 동작 예를 보여 주는 회로도들이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, Vx 센싱부(22)는 감산기(62), 제1 비교기(64), 및 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)(68)를 포함한다.

감산기(62)는 트랜지스터(T)의 드레인 전압과 소스 전압을 입력 받아 그 전압들의 차 전압을 출력한다. 제1 비교기(64)는 감산기(62)의 출력 전압이 입력되는 비반전 입력단자, 제1 기준전압원(66)으로부터 제1 기준전압(Vy)이 공급되는 반전 입력단자, 및 ADC(68)의 입력단자들에 접속된 출력단자를 포함한다. 제1 비교기(64)는 제1 기준전압(Vy)과 감산기(62)의 출력 전압을 비교하여 그 전압들의 차 전압을 출력한다. ADC(68)는 제1 비교기(64)의 출력 전압을 디지털 데이터로 변환하여 전압 제어부(24)에 공급한다. 전압 제어부(24)는 ADC(68)로부터 입력되는 디지털 데이터를 바탕으로 전압 제어 신호를 발생하여 트랜지스터(T)의 Vx에 따라 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)을 조절한다.

도 6 내지 도 7에서, 직류-직류 변환기(14), 피드백 제어부(16) 등은 생략되어 있다.

도 7 내지 도 9를 결부하여 도 4에 도시된 기저전압 제어부(20)의 동작을 설명하기로 한다.

도 7 내지 도 9에서, 'V1'은 트랜지스터(T)의 드레인 전압, 'V2'는 저항(Z)과 가변 전압원(30) 사이에서 측정되는 가변 기저전압(VVG), 그리고 'V3'은 감산기(62)의 출력 전압을 V3라 할 때, V3 = Vx = V1 - V2이고, V2 = VVG 이다. 트랜지스터(T)가 포화 영역에서 동작하고 발열이 최소화될 수 있는 Vx 가 1V로 가정할 때, 도 7과 같이, V1 = 2V, V2 = VVG =1V, Vy = 1V 일 때, V3 = Vx = 1V이므로 Vx는 적정 전압(Vx = Vy = 1V)으로 최적화되어 있다. 이 때, 기저전압 제어부(20)의 ADC(68)와 전압 제어부(24)는 기준값을 출력하여 가변 전압원(30)의 출력 전압(VVG)을 1V로 유지한다.

LED의 특성 편차에 의해 트랜지스터(T)의 드레인에 연결된 LED 채널(10)의 순방향 전압이 달라지면 V1이 적정 수준 보다 높아지거나 낮아진다. 이 경우에, 기저전압 제어부(20)는 Vx가 적정 전압으로 최적화될 때까지 가변 전압원(30)의 출력(VVG = V2)을 조절한다.

도 8과 같이, V1이 3V로 높아지면 V3 = Vx = V1 - V2 = 2V로 상승하여 제1 비교기(64)의 출력을 상승시킨다. 기저전압 제어부(20)는 제1 비교기(64)의 출력이 상승할 때 가변 전압원(30)의 출력(VVG =V2)을 높인다. 따라서, V1이 2V로부터 3V로 상승하면, VVG(= V2)는 1V로부터 2V로 상승한다. 그 결과, V1이 3V로 상승하더라도, 트랜지스터(T)의 Vx는 기저전압 제어부(20)에 의해 즉시 적정 수준(Vx = Vy)으로 조절된다.

도 9와 같이, V1이 1.5V로 낮아지면 V3 = Vx = V1 - V2 = 0.5V로 낮아져 제1 비교기(64)의 출력을 낮춘다. 기저전압 제어부(20)는 제1 비교기(64)의 출력이 낮아질 때 가변 전압원(30)의 출력(VVG =V2)을 낮춘다. 따라서, V1이 2V로부터 1.5V로 낮아지면, VVG(= V2)는 1V로부터 0.5VV로 낮아진다. 그 결과, V1이 1.5V로 낮아지더라도, 트랜지스터(T)의 Vx는 기저전압 제어부(20)에 의해 즉시 적정 수준(Vx = Vy = 1V)으로 조절된다.

도 10은 기저전압 제어부(20)의 제2 실시예를 보여 주는 회로도이다.

도 10을 참조하면, 기저전압 제어부(20)는 차등 증폭기(50)와, 트랜지스터(VT)를 포함한다.

차동 증폭기(50)의 비반전 입력단자는 트랜지스터(T)의 드레인에 접속되고, 그 반전 입력단자에는 제1 기준전압(Vy)이 공급된다. 차동 증폭기(50)의 출력단자는 트랜지스터(VT)의 게이트에 접속된다. 트랜지스터(VVT)의 드레인은 저항(Z)에 접속되고, 그 소스는 저항(R)을 경유하여 기저 전압원(GND)에 접속된다.

차동 증폭기(50)는 트랜지스터(T)의 드레인 전압(V1)과 제1 기준전압(Vy)의 자신의 게인(gain) 만큼 증폭하여 트랜지스터(VT)의 게이트에 공급한다. 트랜지스터(T)는 게이트전압에 비하여 드레인-소스간 전류를 조절하여 V2를 조절한다. V1이 높아지면 그에 비례하여 차동 증폭기(50)의 출력이 상승하고 그 결과, V2가 상승하여 Vx가 적정 수준으로 조절될 수 있다. 반대로, V1이 낮아지면 그에 비례하여 차동 증폭기(50)의 출력이 하강하고 그 결과, V2가 낮아져 Vx가 적정 수준으로 조절될 수 있다.

이상의 실시예들에서 설명된 LED의 정전류 제어 장치는 도 11과 같이 액정표시장치의 LED 드라이브 IC(100)로 적용될 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널(200), 액정표시패널(200)의 데이터라인들(201)을 구동하기 위한 소스 구동부(210), 액정표시패널(200)의 게이트라인들(202)을 구동하기 위한 게이트 구동부(220), 소스 구동부(210)와 게이트 구동부(220)의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러(230), 액정표시패널(200)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(300), 백라이트 유닛(300)의 광원들을 구동하기 위한 LED 드라이브 IC(100) 등을 포함한다.

액정표시패널(200)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(200)에는 데이터라인들(201)과 게이트라인들(202)의 교차 구조에 의해 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(200)의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함) 어레이 기판에는 데이터라인들(201), 게이트라인들(202), TFT들, TFT들에 접속된 액정셀의 화소전극, 및 스토리지 커패시터 등이 형성된다. 액정표시패널(200)의 컬러필터 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 이 액정표시패널(200)의 액정 모드는 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식이나 IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식, 또는 공지의 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(230)는 외부의 호스트 시스템으로부터 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력받아 디지털 비디오 데이터(RGB)를 소스 구동부(210)에 공급한다. 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭신호(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(230)는 호스트 시스템으로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 소스 구동부(210)와 게이트 구동부(220)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(230)는 호스트 시스템으로부터 수신한 디지털 비디오 데이터(RGB)를 로컬 디밍에 따른 화질 보상 알고리즘으로 변조하고 변조된 디지털 비디오 데이터들(R'G'B')를 소스 구동부(210)에 공급한다.

호스트 시스템은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현된다. 호스트 시스템은 스케일러(scaler)가 내장된 SoC(System on chip)를 포함하여 입력 영상 데이터와 함께 타이밍 신호들을 타이밍 콘트롤러(230)로 전송한다.

소스 구동부(210)는 타이밍 콘트롤러(230)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 래치한다. 소스 구동부(210)는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(201)에 공급한다. 게이트 구동부(220)는 데이터라인들(201) 상의 데이터전압과 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)을 게이트라인들순차적으로 공급한다.

백라이트 유닛(300)은 액정표시패널(200)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛(300)은 LED 드라이브 IC(100)에 의해 구동되는 광원들 즉, 복수의 LED 채널들을 포함하여 액정표시패널(200)에 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(300)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

LED 드라이브 IC(100)는 전술한 바와 같이 LED 채널들에 흐르는 정전류를 제어하고 트랜지스터(T)의 Vx를 최적화하여 그 트랜지스터(T)가 포화영역에서 동작할 수 있도록 하여 트랜지스터의 동작을 안정화하고 발열과 소비전력을 최소화할 수 있다. LED 드라이브 IC(100)는 로컬 디밍부 또는, 로컬 디밍부가 내장된 타이밍 콘트롤러(230)로부터 디밍(Dimming) 값을 입력 받아, 그 디밍값(DIM)에 따라 직류-직류 변환기(14)를 PWM으로 제어하여 백라이트 유닛의 휘도를 조절할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

T : 트랜지스터 Z, R : 저항
12, 26, 64 : 비교기 14 : 직류-직류 변환기
16 : 피드백 제어부 20 : 접속된 기저전압 제어부
22 : Vx 센싱부 24 : 전압 제어부
28, 66 : 기준 전압원 30 : 가변 전압원
62 : 감산기 68 : ADC

Claims (12)

1. 트랜지스터;
   상기 트랜지스터의 드레인에 접속된 LED;
   상기 트랜지스터의 소스에 접속된 저항;
   상기 저항과 기저 전압원 사이에 접속된 가변 전압원; 및
   상기 트랜지스터의 드레인과 상기 가변 전압원 사이에 연결되어 상기 가변 전압원의 출력 전압을 가변하는 기저전압 제어부를 포함하고,
   상기 기저전압 제어부는,
   상기 트랜지스터의 드레인 전압과 상기 가변 전압원의 출력 전압 사이의 전압차와, 상기 트랜지스터의 드레인 전압 중 어느 하나의 감지하여 얻어진 감지 결과가 제1 기준전압 보다 높을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 높게 조절하고, 상기 감지 결과가 상기 제1 기준전압 보다 낮을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 낮게 조절하는 것을 특징으로 하는 LED의 정전류 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기저전압 제어부는,
   상기 전압차를 센싱하고 센싱 결과를 디지털 데이터로 변환하는 전압 센싱부;
   상기 센싱부로부터 입력되는 디지털 데이터를 바탕으로 상기 전압차에 비례하여 상기 가변 전압원의 출력 전압을 조절하는 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED의 정전류 제어 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전압 센싱부는,
   상기 트랜지스터의 드레인 전압과 소스 전압의 차 전압을 검출하는 감산기;
   상기 감산기의 출력과 상기 제1 기준전압을 비교하여 그 차 전압을 출력하는 제1 비교기; 및
   상기 제1 비교기의 출력 전압을 상기 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED의 정전류 제어 장치.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   제2 기준전압과 상기 트랜지스터의 소스 전압을 비교하여 그 차 전압을 상기 트랜지스터의 게이트에 공급하는 제2 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED의 정전류 제어 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기저전압 제어부는,
   상기 트랜지스터의 드레인 전압을 제1 기준전압과 비교하는 차동 증폭기; 및
   상기 저항과 상기 기저 전압원 사이에 설치되어 상기 차동 증폭기의 출력에 따라 상기 전압차를 조절하는 제2 트랜지스터를 포함하고,
   상기 제2 트랜지스터는 상기 저항에 접속된 드레인, 제2 저항을 경유하여 상기 기저 전압원에 접속된 소스 및 상기 차동 증폭기의 출력 단자에 접속된 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED의 정전류 제어 장치.
7. 삭제
8. 액정표시패널;
   LED로부터 발산되는 빛을 상기 액정표시패널에 조사하는 백라이트 유닛;
   상기 LED의 정전류 제어 회로를 내장한 LED 드라이브 IC를 포함하고,
   상기 LED 드라이브 IC는,
   트랜지스터;
   상기 트랜지스터의 드레인에 접속된 LED;
   상기 트랜지스터의 소스에 접속된 저항;
   상기 저항과 기저 전압원 사이에 접속된 가변 전압원; 및
   상기 트랜지스터의 드레인과 상기 가변 전압원 사이에 연결되어 상기 가변 전압원의 출력 전압을 가변하는 기저전압 제어부를 포함하고,
   상기 기저전압 제어부는,
   상기 트랜지스터의 드레인 전압과 상기 가변 전압원의 출력 전압 사이의 전압차와, 상기 트랜지스터의 드레인 전압 중 어느 하나의 감지하여 얻어진 감지 결과가 제1 기준전압 보다 높을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 높게 조절하고, 상기 감지 결과가 상기 제1 기준전압 보다 낮을 때 상기 가변 전압원의 출력 전압을 상기 제1 기준전압 보다 낮게 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 기저전압 제어부는,
   상기 전압차를 센싱하고 센싱 결과를 디지털 데이터로 변환하는 전압 센싱부; 및
   상기 센싱부로부터 입력되는 디지털 데이터를 바탕으로 상기 전압차에 비례하여 상기 가변 전압원의 출력 전압을 조절하는 전압 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 삭제
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기저전압 제어부는,
    상기 트랜지스터의 드레인 전압을 제1 기준전압과 비교하는 차동 증폭기; 및
    상기 저항과 상기 기저 전압원 사이에 설치되어 상기 차동 증폭기의 출력에 따라 상기 전압차를 조절하는 제2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 트랜지스터는 상기 저항에 접속된 드레인, 제2 저항을 경유하여 상기 기저 전압원에 접속된 소스 및 상기 차동 증폭기의 출력 단자에 접속된 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
    
12. 삭제

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