KR101979010B1

KR101979010B1 - 백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR101979010B1
Application number: KR1020120016126A
Authority: KR
Inventors: 양준혁
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2019-05-16
Also published as: KR20130094884A

Abstract

본 발명은 백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 바이패스 저항을 포함하는 스위칭부를 추가하여 트랜지스터로 흐르는 전류를 줄이거나 트래지스터의 소스 단자의 전압을 승압시켜 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로에서의 발열 및 소비전력 차이를 개선하는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치{BACKLIGHT DRIVER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로의 전압 편차를 줄여 정전류 회로에서의 발열 및 소비전력을 개선하기 위한 백라이트 드라이버 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.

도1은 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이고, 도2는 종래의 백라이트 유닛의 정전류 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이, 종래의 백라이트 드라이버(50)는 백라이트부(60)의 다수의 LED 스트링(S1~S3)에 흐르는 전류에 따라 백라이트 구동전압 및 구동전류를 제어하는 구동집적회로(미도시) 및 DC-DC 컨버터(미도시) 등을 포함한다.

이러한 백라이트 드라이버(50)는 백라이트부(60)를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 백라이트부(60)에 전달하고, 백라이트부(60)의 구동을 제어하는 역할을 한다.

그리고, 백라이트 드라이버(50)는 타이밍 제어부(미도시)로부터의 다수의 PWM 디밍 신호에 따라 0~100% 사이의 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성하며, 생성된 PWM 신호를 이용하여 다수의 LED 스트링(S1~S3)을 스트링 별로 구동할 수 있다.

한편, 백라이트 드라이버(50)는 복수 개의 PWM 단자 및 복수 개의 OUT 단자 등의 다수의 단자로 구성될 수 있다.

여기서, 복수 개의 PWM 단자는 백라이트 유닛의 휘도를 조절하기 위한 다수의 PWM 디밍 신호를 입력 받는 단자이고, 복수 개의 OUT 단자는 각각 다수의 LED 스트링(S1~S3)의 일단과 연결되는 단자이며 내부적으로 정전류 회로와 각각 연결될 수 있다.

이때, 정전류 회로는 다수의 LED 스트링(S1~S3)을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 회로이며, 트랜지스터와 비교기와 샘플링 저항 등으로 이루어질 수 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 정전류 회로(70)는 각각 트랜지스터(T1 내지 T3)와 비교기(OP1 내지 OP3)와 샘플링 저항(R1 내지 R3)을 포함한다.

좀 더 자세히 설명하면, 정전류 회로(70)의 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 드레인 단자는 각각 백라이트부(60)의 다수의 LED 스트링(S1~S3)의 일단과 연결되고, 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 소스 단자는 각각 제 1 내지 제 3 샘플링 저항(R1 내지 R3)과 연결된다.

그리고, 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 게이트 단자는 각각 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)의 출력단자와 연결된다.

여기서, 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)는 각각 백라이트부(60)의 제 1 내지 제 3 LED 스트링(S1~S3)의 전류(I)에 따른 제 1 내지 제 3 샘플링 저항(R1 내지 R3)에 걸리는 샘플링 전압과 기준전압(Vref)의 비교에 따라 출력을 제어하고, 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)는 각각 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)의 출력에 따라 백라이트 드라이버(50)의 제 1 내지 제 3 LED 스트링(S1~S3) 각각에 흐르는 전류(I)를 조절하는 역할을 한다.

예를 들어, 제 1 LED 스트링(S1)의 전류가 기준전류보다 낮을 경우에는, 제 1 샘플링 저항(R1)에서의 전압강하가 작아지고, 이에 따라 제 1 샘플링 저항(R1) 일단의 샘플링 전압이 낮아진다.

이때, 제1비교기(OP1)는 기준전압(Vref)과 샘플링 전압을 비교하여, 제 1 LED 스트링(S1)으로 흐르는 전류가 증가하도록 제 1 트랜지스터(T1)를 제어할 수 있다.

따라서, 정전류 회로(70)는 백라이트부(60)의 각 LED 스트링에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source) 역할을 수행한다.

이때, 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)는 각각 제 1 내지 제 3 PWM신호(PWM1 내지 PWM3)에 따라 활성화됨에 따라 출력이 제어된다.

백라이트 드라이버(50)의 DC-DC 컨버터(미도시)는 직류전압을 전달받아 백라이트부(60)를 구동하기 위한 LED 구동전압(Vin)을 생성하여 백라이트부(60)로 공급할 수 있다.

이때, DC-DC 컨버터는 직류전압을 감압하거나 승압하여 백라이트부(60)를 구동하기 위한 LED 구동전압(Vin)을 생성할 수 있으며, 예를 들어, Boost 컨버터, Buck 컨버터 등 다양한 DC/DC 컨버터일 수 있다.

백라이트부(60)는 다수의 LED가 묶여서 다수의 LED 스트링(S1~S3)으로 구성될 수 있는데, 이와 같은 다수의 LED 스트링(S1~S3)은 백라이트 드라이버(50)에서 생성된 PWM 신호에 의해 블록 별로 구동될 수 있다.

여기서, PWM신호는, LED 스트링(S1~S3)을 구성하는 다수의 LED의 온/오프 시간을 조절하기 위한 신호인데, PWM신호의 듀티비(Duty Ratio)에 의해 다수의 LED의 발광시간 및 다수의 LED로 흐르는 전류량을 제어할 수 있다.

그런데 백라이트부(60)의 다수의 LED 스트링(S1~S3)은 하나의 LED 구동전압(Vin)을 동시에 다수의 LED 스트링으로 공급할 경우에 LED 스트링에 걸리는 각각의 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3) 간에 편차가 발생할 수 있다.

즉, 제 1 내지 제 3 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3)은 각각 다른 크기의 전압일 수 있다.

그리고, 제 1 내지 제 3 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3)에 따라 각 트랜지스터에 걸리는 전압 즉, 제 1 내지 제 3 노드(N1 내지 N3)에 걸리는 노드 전압이 달라진다.

다시 말해서, LED 스트링을 흐르는 전류(I)는 모든 LED 스트링에서 동일하게 100mA이지만, 각 트랜지스터에 걸리는 전압(노드 전압)은 스트링 전압이 작은 만큼 많은 전압이 걸리게 된다.

그 결과 노드 전압에 따라 트랜지스터의 발열 손실 및 소비전력 손실이 달라지는 문제점이 있다.

도3a 내지 도3c는 종래의 백라이트 유닛의 스트링 전압 편차에 따른 노드 전압 편차를 비교하기 위해 참조되는 도면이다. 도2를 더욱 참조하여 설명한다.

도3a는 제 1 LED 스트링(S1)과 연결되는 제 1 노드(N1)의 노드 전압을 나타내고, 도3b는 제 2 LED 스트링(S2)과 연결되는 제 2 노드(N2)의 노드 전압을 나타내고, 도3c는 제 3 LED 스트링(S3)과 연결되는 제 3 노드(N3)의 노드 전압을 나타낸다.

도3a 내지 도3c에 도시한 바와 같이, 제 1 노드(N1)의 노드 전압은 4V이고, 제 2 노드(N2)의 노드 전압은 1V이고, 제 3 노드(N3)의 노드 전압은 7V이다.

이때, LED 구동전압(Vin)은 13V이고, 제 1 내지 제 3 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3)은 각각 9V, 12V, 6V이다.

즉, 스트링 전압이 9V, 12V, 6V로 상이하기 때문에 스트링 전압이 큰 경우에는 트랜지스터에 걸리는 전압이 작아서 손실이 작지만, 스트링 전압이 작은 경우에는 트랜지스터에 걸리는 전압이 커서 손실이 커지는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로의 전압 편차를 줄여 정전류 회로에서의 발열 및 소비전력을 개선하기 위한 백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 드라이버는, 다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부의 구동을 제어하는 구동집적회로와; 상기 백라이트부를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 전달하는 DC-DC 컨버터와; 상기 각 LED 스트링을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 정전류 회로를 포함하며, 상기 정전류 회로는 상기 LED 스트링과의 연결 노드에서의 전압을 센싱하여 센싱된 센싱 전압값에 따라 상기 다수의 LED 스트링을 통해 흐르는 전류의 경로를 변경하기 위한 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 정전류 회로는 트랜지스터와 비교기와 샘플링 저항을 포함하며, 상기 트랜지스터의 드레인 단자 및 게이트 단자는 각각 상기 다수의 LED 스트링의 일단 및 상기 비교기의 출력단과 연결되고, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 샘플링 저항의 일단과 연결될 수 있다.

그리고, 상기 스위칭부는 상기 트랜지스터의 드레인 단자 및 소스 단자 사이에 연결되며 바이패스 저항 및 스위치로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동집적회로는 상기 센싱 전압값에 따라 상기 스위치의 온 및 오프를 제어하는 PWM 신호를 상기 스위칭부로 전달할 수 있다.

그리고, 연결 제어 신호에 따라 상기 샘플링 저항의 일단과 그라운드 승압부의 출력단을 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 연결부의 일단은 상기 샘플링 저항의 일단과 연결되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 연결 제어 신호는 상기 센싱 전압과 기준 전압 중 큰 값일 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는, 영상을 표시하는 액정패널과; 다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부와; 상기 백라이트부를 구동하는 백라이트 드라이버를 포함하며, 상기 백라이트 드라이버는, 다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부의 구동을 제어하는 구동집적회로와,상기 백라이트부를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 전달하는 DC-DC 컨버터와, 상기 각 LED 스트링을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 정전류 회로를 포함하며, 상기 정전류 회로는 상기 LED 스트링과의 연결 노드에서의 전압을 센싱하여 센싱된 센싱 전압값에 따라 상기 다수의 LED 스트링을 통해 흐르는 전류의 경로를 변경하기 위한 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 드라이버 및 그를 포함하는 액정표시장치에서는, 바이패스 저항을 포함하는 스위칭부를 추가하여 트랜지스터로 흐르는 전류를 줄이거나 트래지스터의 소스 단자의 전압을 승압시켜 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로에서의 발열 및 소비전력 차이를 개선할 수 있다.

도1은 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 종래의 백라이트 유닛의 정전류 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도3a 내지 도3c는 종래의 백라이트 유닛의 스트링 전압 편차에 따른 노드 전압 편차를 비교하기 위해 참조되는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 정전류 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도6a 내지 도6c는 본 발명의 실시예에 백라이트 유닛의 정전류 회로에서 바이패스 전류에 의한 소비전력 감소를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도7a 내지 도7c는 본 발명의 실시예에 백라이트 유닛의 정전류 회로에서 그라운드 전압 상승에 의한 소비전력 감소를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 정전류 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.

도4에 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) 등의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(140)와, 백라이트 드라이버(150)와 백라이트부(160)로 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 액정커패시터(Clc)가 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 공급되는 게이트 신호, 즉 게이트 하이 전압(VGH)에 의해 턴-온(Turn-On)되어 데이터 배선(DL)을 통해 전달되는 데이터 신호를 액정커패시터(Clc)에 공급하며, 게이트 배선(GL)을 통해 게이트 로우 전압(VGL)을 공급 받는 경우 턴-오프(Turn-Off)된다.

액정커패시터(Clc)는 액정을 사이에 두고 대면하는 공통 전극(미도시)과 박막트랜지스터(T)에 접속된 화소전극(미도시)으로 구성된다.

이러한 액정커패시터(Clc)는 박막트랜지스터(T)를 통해 데이터 신호를 전달 받아 충전하고 충전되는 화소전압에 따라 액정의 배열 상태를 가변하여 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현하게 된다.

그리고, 스토리지 캐패시터(Cst)는, 액정커패시터(Clc)에 충전된 화소전압을 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 샘플링 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 제어신호와 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위한 데이터 제어신호를 생성할 수 있다.

여기서, 게이트 제어신호는, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate 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 또는 백라이트부(160)의 휘도를 제어하기 위한 PWM 디밍 신호를 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 게이트 신호를 생성하고, 생성된 게이트 신호를 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 고전위 전압과 저전위 전압을 분압하여 다수의 감마전압을 생성하고, 이를 데이터 드라이버(120)에 공급할 수 있다.

그리고, 전원공급회로는, 외부로부터 전달 받은 전원전압을 이용하여 액정표시장치(100)의 구성요소들을 구동하기 위한 구동전압을 생성하여 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 드라이버(150)는 백라이트부(160)의 다수의 LED 스트링(S1~S3) 각각에 흐르는 전류에 따라 백라이트 구동전압 및 구동전류를 제어하는 구동집적회로(Driving Integrated Circuit) 및 DC-DC 컨버터(미도시) 등을 포함할 수 있다.

이러한 백라이트 드라이버(150)는 백라이트부(160)를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 백라이트부(160)에 공급하는 역할을 한다.

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 스트링(S1~S3)을 스트링 별로 구동할 수 있다.

또한, 백라이트 드라이버(150)는 각 PWM 신호의 듀티비에 따라 다수의 LED 스트링을 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 드라이버(150)는 복수 개의 PWM 단자 및 복수 개의 OUT 단자 등의 다수의 단자로 구성될 수 있다.

여기서, 복수 개의 PWM 단자는 백라이트 유닛의 휘도를 조정하기 위한 다수의 PWM 디밍 신호를 입력 받는 단자이며, 이러한 다수의 PWM 디밍 신호는 일반적으로 타이밍 제어부(140)로부터 전달 받을 수 있다.

그리고, 복수 개의 OUT 단자는 각각 다수의 LED 스트링(S1~S3)의 일단과 연결되는 단자이며, 내부적으로 정전류 회로와 각각 연결될 수 있다.

도5에 도시한 바와 같이, 정전류 회로(170)는 각각 트랜지스터(T1 내지 T3)와 비교기(OP1 내지 OP3)와 샘플링 저항(R1 내지 R3)을 포함한다.

이때, 샘플링 저항(R1 내지 R3)은 3일 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면, 정전류 회로(170)의 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 드레인 단자는 각각 백라이트부(160)의 다수의 LED 스트링(S1~S3)의 일단과 연결되고, 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 소스 단자는 각각 제 1 내지 제 3 샘플링 저항(R1 내지 R3)과 연결된다.

여기서, 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)는 각각 백라이트부(160)의 제 1 내지 제 3 LED 스트링(S1~S3)의 전류(I)에 따른 제 1 내지 제 3 샘플링 저항(R1 내지 R3)에 걸리는 샘플링 전압과 기준전압(Vref)의 비교에 따라 출력을 제어할 수 있다.

여기서, 기준전압(Vref)은 예를 들어, 0.3V일 수 있다.

즉, 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)는 각각 제 1 내지 제 3 비교기(OP1 내지 OP3)의 출력에 따라 백라이트 드라이버(50)의 제 1 내지 제 3 LED 스트링(S1~S3) 각각에 흐르는 전류(I)를 조절하는 역할을 한다.

따라서, 정전류 회로(170)는 백라이트부(160)의 각 LED 스트링에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source) 역할을 수행한다.

백라이트 드라이버(150)의 DC-DC 컨버터(미도시)는 직류전압을 전달받아 백라이트부(160)를 구동하기 위한 LED 구동전압(Vin)을 생성하여 백라이트부(160)로 공급할 수 있다.

이때, DC-DC 컨버터는 직류전압을 감압하거나 승압하여 백라이트부(160)를 구동하기 위한 LED 구동전압(Vin)을 생성할 수 있으며, 예를 들어, Boost 컨버터, Buck 컨버터 등 다양한 DC/DC 컨버터일 수 있다.

이때, LED 구동전압(Vin)은 예를 들어, 13V일 수 있다.

백라이트부(160)는 다수의 LED가 묶여서 다수의 LED 스트링(S1~S3)으로 구성될 수 있는데, 이와 같은 다수의 LED 스트링(S1~S3)은 백라이트 드라이버(150)에서 생성된 PWM 신호에 의해 블록 별로 구동될 수 있다.

그런데 백라이트부(160)의 다수의 LED 스트링(S1~S3)은 하나의 LED 구동전압(Vin)을 동시에 다수의 LED 스트링으로 공급할 경우에 LED 스트링에 걸리는 각각의 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3) 간에 편차가 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 드라이버(150)의 정전류 회로(170)는 스트링 전압(Vf1 내지 Vf3) 간에 편차에 따른 정전류 회로에서의 소비전력 차이를 개선하기 위하여 스위칭부(172)를 더 포함할 수 있다.

이때, 스위칭부(172)는 제 1 내지 제 3 트랜지스터(T1 내지 T3)의 드레인 단자 및 소스 단자 사이에 연결될 수 있다.

스위칭부(172)는 각 트랜지스터(T1 내지 T3)의 드레인 단자에 걸리는 전압 즉, 제 1 내지 제 3 노드(N1 내지 N3)에 걸리는 전압을 센싱하여 센싱된 센싱 전압값에 따라 스위칭부(172)의 스위치의 온(On)/오프(Off)할 수 있다.

이때, 스위치는 PWM 신호에 의해 온/오프가 제어될 수 있으며, PWM 신호는 센싱 전압값을 전달 받은 구동집적회로에 의해 온(On) 시킬 스위치로 선택적으로 전달될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 백라이트 드라이버(150)는 제 1 내지 제 3 노드(N1 내지 N3)에서의 센싱 전압에 따라 제 1 내지 제 3 샘플링 저항(R1 내지 R3)의 일단을 그라운드 승압부(180)와 연결하기 위한 다수의 연결부(SW1 내지 SW3)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 스위칭부(172)는 센싱 전압값이 1V이면 스위치를 오프(Off)시키고, 센싱 전압값이 4V이상이면 스위치를 온(On)시킬 수 있다.

좀 더 바람직하게 센싱 전압값이 7V이상이면 스위칭부(172)의 스위치는 오프되고, 연결부(SW1 내지 SW3)에 의해 그라운드 승압부(180)와 연결되어 해당 LED 스트링의 샘플링 저항의 일단에 걸리는 전압인 그라운드 전압을 승압시킬 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면, 그라운드 비교기(미도시)는 제 1 내지 제 3 노드(N1 내지 N3)에서의 센싱 전압을 전달 받아 센싱 전압과 기준 전압을 비교하여 그 결과값인 연결 제어 신호를 연결부(SW1 내지 SW3)로 전달할 수 있다.

그리고, 연결부(SW1 내지 SW3)는 연결 제어 신호에 따라 해당 샘플링 저항과 그라운드 승압부(180)의 출력단 또는 그라운드와 연결하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 기준 전압이 7V인 경우에 센싱 전압이 기준 전압 보다 크면, 그라운드 비교기의 출력인 연결 제어 신호는 센싱 전압이 되고, 해당 연결부는 연결 제어 신호(센싱 전압)에 의해 해당 샘플링 저항과 그라운드 승압부(180)의 출력단과 연결할 수 있다.

반면에, 센싱 전압이 기준 전압 보다 작으면, 그라운드 비교기의 출력인 연결 제어 신호는 기준 전압이 되고, 해당 연결부는 연결 제어 신호(기준 전압)에 의해 해당 샘플링 저항과 그라운드와 연결할 수 있다.

즉, 센싱 전압값이 기준 전압을 초과하면 연결부(SW1 내지 SW3)에 의해 해당 LED 스트링의 샘플링 저항의 일단과 그라운드 승압부(180)의 출력단이 연결될 수 있다.

이때, 그라운드 승압부(180)는 LED 구동전압(Vin)을 입력받아 감압된 출력전압을 출력하는 역할을 하며, 예를 들어 Buck 컨버터일 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 정전류 회로(170)는 센싱 전압값이 4V이상이면 스위치를 온(On)시켜 트랜지스터로 흐르는 전류를 줄여 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로에서의 소비전력 차이를 개선할 수 있다. 이에 대해서는 도6a 내지 도6c를 참조하여 이하에서 자세히 설명하기로 한다.

그리고, 스위칭부(172)는 센싱 전압값이 7V이상이면 스위치를 오프시키고, 해당 LED 스트링의 샘플링 저항의 일단을 그라운드 승압부(180)의 출력단과 연결시켜 그라운드 전압을 승압시킬 수 있다.

그 결과 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전위차가 감소하여 스트링 전압 편차에 따른 정전류 회로에서의 소비전력 차이를 개선할 수 있다. 이에 대해서는 도7a 내지 도7c를 참조하여 이하에서 자세히 설명하기로 한다.

도6a 내지 도6c는 본 발명의 실시예에 백라이트 유닛의 정전류 회로에서 바이패스 전류에 의한 소비전력 감소를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도6a는 제 1 트랜지스터(T1)의 드레인 단자에 걸리는 전압 즉, 제 1 노드(N1)에 걸리는 전압(센싱 전압값)이 4V인 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.

도6a에 도시한 바와 같이, 센싱 전압값에 따른 스위칭부(172)의 제어에 의해 바이패스 전류(Ib)가 흐르도록 스위치(Sb)를 온시키고 있다.

이때, 제 1 LED 스트링(S1)을 흐르는 전류(I)는 Ia와 Ib로 나뉘게 되며, Ia와 Ib의 크기는 바이패스 저항(Rb)의 크기에 따라 달라질 수 있다. (I=Ia+Ib)

여기서, 바이패스 저항(Rb)은 100일 수 있다.

그리고, 센싱 전압이 4V인 경우이므로, 연결 제어 신호에 의해 제 1 연결부(SW1)는 제 1 샘플링 저항(R1)은 그라운드와 연결된다.

도6b에 도시한 바와 같이, 제 1 노드(N1)에 걸리는 전압(센싱 전압값)은 4V이며 제 1 트랜지스터(T1)의 턴-온여부에 따라 크게 변동이 없다.

도6c에 도시한 바와 같이, 바이패스 저항(Rb) 방향으로 흐르는 전류(Ib)는 40mA이고, 제 1 트랜지스터(T1)로 흐르는 전류(Ia)는 60mA이다.

결과적으로 제 1 LED 스트링(S1)을 흐르는 전류(I)는 100mA이 되어 다른 LED 스트링을 흐르는 전류와 동일하게 유지된다.

하지만, 제 1 트랜지스터(T1)로 흐르는 전류(Ia)는 종래 100mA에서 60mA로 감소됨에 따라 제 1 트랜지스터(T1)에서의 소비전력이 종래대비 감소한다.

즉, 제 1 노드(N1)에 걸리는 전압(센싱 전압값)은 4V로서 종래와 변동이 없으나, 제 1 트랜지스터(T1)로 흐르는 전류(Ia)가 60mA로 감소됨에 따라 제 1 트랜지스터(T1)에서의 소비전력이 종래대비 감소하게 된다.

도7a 내지 도7c는 본 발명의 실시예에 백라이트 유닛의 정전류 회로에서 그라운드 전압 상승에 의한 소비전력 감소를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도7a는 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 단자에 걸리는 전압 즉, 제 3 노드(N3)에 걸리는 전압(센싱 전압값)이 7V인 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.

도7a에 도시한 바와 같이, 제 3 트랜지스터(T3)의 소스 단자에 걸리는 전압 즉, 제 4 노드(N4)에 걸리는 전압을 승압시키기 위하여 제 3 연결부(SW3)에 의해 제 3 LED 스트링(S3)의 샘플링 저항(R3)의 일단과 그라운드 승압부(180)의 출력단을 연결시킬 수 있다.

이때, 스위칭부(172)의 스위치(Sb)는 오프상태이다.

그라운드 승압부(180)는 다이오드(D)와 제 4 트랜지스터(T4)와 인덕터(L)와 커패시터(C)를 포함하며, LED 구동전압(Vin)을 입력받아 감압된 출력전압을 출력하는 역할을 한다.

이러한 그라운드 승압부(180)는 예를 들어 Buck 컨버터일 수 있다.

도7b에 도시한 바와 같이, 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 단자에 걸리는 전압 즉, 제 3 노드(N3)에 걸리는 전압(Va)은 7V이며, 그라운드 승압부(180)에 의해 제 3 트랜지스터(T3)의 소스 단자에 걸리는 전압 즉, 제 4 노드(N4)에 걸리는 전압(Vb)은 승압되어 약 6V이다.

그리하여 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 단자 및 소스 단자 사이에 걸리는 전압(Va-Vb)은 약 1V가 된다.

도7c에 도시한 바와 같이, 결과적으로 제 3 LED 스트링(S3)을 흐르는 전류(I)는 100mA로 동일하며 다른 LED 스트링을 흐르는 전류와 동일하다.

결과적으로 제 3 LED 스트링(S3)을 흐르는 전류(I)는 100mA로 종래와 동일하나 제 3 트랜지스터(T3)의 드레인 단자 및 소스 단자 사이에 걸리는 전압이 종래 7V에서 약 1V로 감소됨에 따라 제 3 트랜지스터(T3)에서의 소비전력이 종래대비 감소한다.

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: 백라이트부 170: 정전류 회로

Claims

다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부의 구동을 제어하는 구동집적회로와;
상기 백라이트부를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 전달하는 DC-DC 컨버터와;
상기 각 LED 스트링을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 정전류 회로와;
상기 정전류 회로에 연결되는 연결부를 포함하며,
상기 정전류 회로는 트랜지스터, 비교기, 샘플링 저항 및 스위칭부를 포함하고,
상기 트랜지스터는, 상기 샘플링 저항의 샘플링 전압과 제1기준전압의 비교결과에 대응되는 상기 비교기의 출력에 따라 온/오프 되고,
상기 스위칭부는, 상기 다수의 LED 스트링 각각과의 연결 노드에서의 전압을 센싱하여 센싱된 센싱 전압값에 따라 상기 다수의 LED 스트링을 통해 흐르는 전류의 경로를 변경하기 위하여, 상기 트랜지스터의 드레인 단자에 일단이 연결되는 바이패스 저항과, 상기 바이패스 저항의 타단과 상기 트랜지스터의 소스 단자 사이에 연결되는 스위치로 이루어지고,
상기 연결부는, 상기 샘플링 저항의 일단과 연결되어, 연결 제어 신호에 따라 상기 샘플링 저항의 일단을 그라운드 또는 그라운드 승압부의 출력단에 연결하고,
상기 그라운드 승압부는, 상기 백라이트 구동전압을 입력 받아 상기 그라운드보다 높은 출력전압을 출력하고,
상기 센싱 전압값이 제2기준전압보다 작으면, 상기 스위치는 오프 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드에 연결하고,
상기 센싱 전압값이 상기 제2기준전압보다 크고 제3기준전압보다 작으면, 상기 스위치는 온 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드에 연결하고,
상기 센싱 전압값이 상기 제3기준전압보다 크면, 상기 스위치는 오프 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드보다 높은 상기 그라운드 승압부의 상기 출력전압에 연결하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
제1항에 있어서,
상기 트랜지스터의 드레인 단자 및 게이트 단자는 각각 상기 다수의 LED 스트링의 일단 및 상기 비교기의 출력단과 연결되고, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 샘플링 저항의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
삭제
제1항에 있어서,
상기 구동집적회로는 상기 센싱 전압값에 따라 상기 스위치의 온 및 오프를 제어하는 PWM 신호를 상기 스위칭부로 전달하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연결 제어 신호는 상기 센싱 전압값과 상기 제3기준전압 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
영상을 표시하는 액정패널과;
다수의 LED 스트링영상을 표시하는 액정패널과;
다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부와;
상기 백라이트부를 구동하는 백라이트 드라이버를 포함하며,
상기 백라이트 드라이버는,
다수의 LED 스트링을 포함하는 백라이트부의 구동을 제어하는 구동집적회로와, 상기 백라이트부를 구동하기 위한 백라이트 구동전압을 생성하여 전달하는 DC-DC 컨버터와, 상기 각 LED 스트링을 통해 흐르는 전류를 제어하기 위한 정전류 회로와, 상기 정전류 회로에 연결되는 연결부를 포함하며,
상기 정전류 회로는 트랜지스터, 비교기, 샘플링 저항 및 스위칭부를 포함하고,
상기 트랜지스터는, 상기 샘플링 저항의 샘플링 전압과 제1기준전압의 비교결과에 대응되는 상기 비교기의 출력에 따라 온/오프 되고,
상기 스위칭부는, 상기 다수의 LED 스트링 각각과의 연결 노드에서의 전압을 센싱하여 센싱된 센싱 전압값에 따라 상기 다수의 LED 스트링을 통해 흐르는 전류의 경로를 변경하기 위하여, 상기 트랜지스터의 드레인 단자에 일단이 연결되는 바이패스 저항과, 상기 바이패스 저항의 타단과 상기 트랜지스터의 소스 단자 사이에 연결되는 스위치로 이루어지고,
상기 연결부는, 상기 샘플링 저항의 일단과 연결되어, 연결 제어 신호에 따라 상기 샘플링 저항의 일단을 그라운드 또는 상기 그라운드보다 높은 그라운드 승압부의 출력단에 연결하고,
상기 그라운드 승압부는, 상기 백라이트 구동전압을 입력 받아 상기 그라운드보다 높은 출력전압을 출력하고,
상기 센싱 전압값이 제2기준전압보다 작으면, 상기 스위치는 오프 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드에 연결하고,
상기 센싱 전압값이 상기 제2기준전압보다 크고 제3기준전압보다 작으면, 상기 스위치는 온 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드에 연결하고,
상기 센싱 전압값이 상기 제3기준전압보다 크면, 상기 스위치는 오프 되고, 상기 연결부는 상기 샘플링 저항의 일단을 상기 그라운드보다 높은 상기 그라운드 승압부의 상기 출력전압에 연결하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제7항에 있어서,
상기 트랜지스터의 드레인 단자 및 게이트 단자는 각각 상기 다수의 LED 스트링의 일단 및 상기 비교기의 출력단과 연결되고, 상기 트랜지스터의 소스 단자는 상기 샘플링 저항의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
제7항에 있어서,
상기 구동집적회로는 상기 센싱 전압값에 따라 상기 스위치의 온 및 오프를 제어하는 PWM 신호를 상기 스위칭부로 전달하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
제7항에 있어서,
상기 연결 제어 신호는 상기 센싱 전압값과 상기 제3기준전압 중 큰 값인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제