KR102276226B1 - 발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법 - Google Patents

발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드 구동회로가 개시된다. 본 발광 다이오드 구동회로는, 제1 LED 어레이, 제2 LED 어레이, 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 중 적어도 하나에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 상기 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 상기 제2 LED 어레이에 선택적으로 제공하는 리니어 회로부, 및, 동작 모드에 따라 선택적으로 상기 정전류가 제1 LED 어레이 또는 제2 LED 어레이에 제공되도록 하고, 상기 제1 LED 어레이에 정전류가 제공되는 경우에만 상기 제2 전류가 상기 제2 LED 어레이에 제공되도록 상기 LED 구동 회로부 및 상기 리니어 회로부를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

Description

발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법{LIGHT EMITTING DIODE DRIVER CIRCUIT AND METHOD FOR LIGHT EMITTING DIODE DRIVING}
본 발명은 발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Dual 백라이트 방식으로 동작하는 무안경 3D 디스플레이 장치에서 2D 영상을 표시하는 경우에도 3D 백라이트를 미세 전류로 안정적으로 점등시킬 수 있는 발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법에 관한 것이다.
전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 전자기기가 개발 및 보급되고 있다. 특히, TV, 스마트폰, 휴대폰, PDA, MP3 플레이어, 키오스크, 전자 액자, 전광판, 전자 책 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있다.
최근에는 입체 컨텐츠까지 시청할 수 있는 3D 디스플레이 시스템이 개발되어 보급되고 있다. 3D 디스플레이 시스템은 크게 안경 없이 시청 가능한 무안경식 시스템과, 안경을 착용하여 시청하여야 하는 안경식 시스템으로 나눌 수 있다.
안경식 시스템은 TV나 영화관과 같이 많은 사람이 볼 수 있는 장치에 적용하며, 무안경식 시스템은 태블릿이나 스마트폰과 같이 사용자 혼자 사용하는 장치에 적용한다.
무안경식 시스템에는 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식과 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 방식이 널리 사용되고 있다. 최근에는 재료비가 저렴하고, 설비 투자 비용이 저렴하여 듀얼 백라이트를 사용하는 방식이 널리 검토되고 있다.
이러한 듀얼 백라이트 방식은 LCD 패널 후면에 3D 동작시 이용하는 제1 백라이트와 2D 동작이 이용하는 제2 백라이트 두 개를 이용하는 것으로, 3D 동작시 이용하는 제1 백라이트는 액정의 픽셀 구조와 연관되는 간격으로 빛을 발하여 시청자의 좌안과 우안에 액정의 서로 다른 영상이 맺히도록 한다.
그런데 듀얼 백라이트 방식은 2D 동작시에 2D 동작시 이용하는 제2 백라이트에서 발산되는 빛이 제1 백라이트에 의해 부분적으로 방해를 받게 되어 화면의 일부 영역에 암부가 생성된다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 2D 동작시에도 3D 동작시 이용하는 제1 백라이트를 미세 전류로 점등시켜 암부를 없애야 하는데, 암부를 없애기 위한 미세 전류는 통상의 3D 모드에서의 정상적인 전류의 2~3% 수준이라, 기존의 LED 구동 회로로 안정적인 제어를 수행하는 것이 매우 어려웠다.
따라서, 본 발명의 목적은 Dual 백라이트 방식으로 동작하는 무안경 3D 디스플레이 장치에서 2D 영상을 표시하는 경우에도 3D 백라이트를 미세 전류로 안정적으로 점등시킬 수 있는 발광 다이오드 구동회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법을 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동회로는, 제1 LED 어레이, 제2 LED 어레이, 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 중 적어도 하나에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 상기 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 상기 제2 LED 어레이에 선택적으로 제공하는 리니어 회로부, 및, 동작 모드에 따라 선택적으로 상기 정전류가 제1 LED 어레이 또는 제2 LED 어레이에 제공되도록 하고, 상기 제1 LED 어레이에 정전류가 제공되는 경우에만 상기 제2 전류가 상기 제2 LED 어레이에 제공되도록 상기 LED 구동 회로부 및 상기 리니어 회로부를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 제1 LED 어레이는 직하 방식의 제1 백라이트 패널에 배치되고, 상기 제2 LED 어레이는 상기 제1 백라이트 패널 앞 단의 에지 방식의 제2 백라이트 패널에 배치되며, 상기 제2 백라이트 패널은, 액정의 픽셀 구조에 대응되는 기설정된 영역에서만 빛을 LCD에 발산할 수 있다.
한편, 상기 구동 제어부는, 동작 모드에 따라 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이에 다른 크기의 정전류가 제공되도록 상기 LED 구동 회로부를 제어할 수 있다.
한편, 상기 구동 제어부는, 2D 모드 시에 제1 디밍 주기에 대응하여 상기 LED 구동 회로부를 제어하고, 상기 리니어 회로부는, 상기 제1 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 상기 제2 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공할 수 있다.
한편, 상기 리니어 회로부는, 상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 스위치 소자, 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되는 저항, 상기 저항의 전압값과 기설정된 전압값을 비교하여 상기 스위치 소자를 제어하는 비교부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 저항의 전압값을 보상하여 상기 비교부에 제공하는 보상부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 저항의 저항값은 LED 구동 회로부 내의 저항의 저항값보다 20 내지 30배 클 수 있다.
한편, 상기 LED 구동 회로부는, 전원을 제공하는 전원부, 일 단이 상기 전원부와 연결되는 인덕터, 상기 구동 제어부의 제어 신호에 따라 선택적으로 상기 인덕터를 상기 전원부의 접지단에 연결하는 제1 스위치 소자, 애노드가 상기 스위치 소자의 일 단 및 상기 인덕터의 타 단에 공통 연결되며, 캐소드가 상기 제1 LED 어레이의 일 단과 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되는 다이오드, 일 단이 상기 다이오드의 캐소드, 상기 제1 LED 어레이의 일 단 및 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되며, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 커패시터, 상기 제1 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제2 스위치 소자, 일 단이 상기 제2 스위치 소자의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제1 저항, 상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제3 스위치 소자, 및, 일 단이 상기 제3 스위치 소자의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제2 저항을 포함할 수 있다.
또는, 상기 LED 구동 회로부는, 전원을 제공하는 전원부, 일 단이 상기 전원부와 연결되는 인덕터, 상기 구동 제어부의 제어 신호에 따라 선택적으로 상기 인덕터를 상기 전원부의 접지단에 연결하는 제1 스위치 소자, 애노드가 상기 스위치 소자의 일 단 및 상기 인덕터의 타 단에 공통 연결되며, 캐소드가 상기 제1 LED 어레이의 일 단과 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되는 다이오드, 일 단이 상기 다이오드의 캐소드, 상기 제1 LED 어레이의 일 단 및 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되며, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 커패시터, 상기 제1 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제2 스위치 소자, 상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제3 스위치 소자, 및, 일 단이 상기 제2 스위치 소자의 타 단 및 상기 제3 스위치 소자의 타 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제4 저항을 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 구동 제어부는, 동작 모드에 따라 상기 제2 스위치 소자와 상기 제3 스위치 소자를 교번적으로 동작시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부, 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이를 포함하고, 디스플레이 장치의 동작 모드에 대응하는 빛을 상기 LCD 패널부에 제공하는 백라이트부, 및, 동작 모드에 대응되는 영상 신호를 상기 LCD 패널부에 제공하고, 상기 영상 신호에 대응되는 디밍 신호를 상기 백라이트부에 제공하는 영상 신호 제공부를 포함하고, 상기 백라이트부는, 2D 모드 시에만 상기 제2 LED 어레이에 디밍 신호에 대응되는 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 제공하는 리니어 회로부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 LCD 패널부는, 좌안 영상 및 우안 영상을 격자로 섞어 동시에 표시할 수 있다.
한편, 상기 백라이트부는, 상기 제1 LED 어레이가 직하 방식으로 배치되는 제1 백라이트 패널, 상기 제1 백라이트 패널 및 상기 LCD 패널 사이에 상기 제2 LED 어레이가 에지 방식으로 배치되는 제2 백라이트 패널을 포함하고, 상기 제2 백라이트 패널은, 액정의 픽셀 구조에 대응되는 기설정된 영역에서만 빛을 LCD에 발산할 수 있다.
한편, 상기 백라이트부는, 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 중 적어도 하나에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 및, 동작 모드에 따라 선택적으로 상기 정전류가 제1 LED 어레이 또는 제2 LED 어레이에 제공되도록 하고, 상기 제1 LED 어레이에 정전류가 제공되는 경우에만 상기 제2 전류가 상기 제2 LED 어레이에 제공되도록 상기 LED 구동 회로부 및 상기 리니어 회로부를 제어하는 구동 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동방법은, 동작 모드에 대응하는 LED 어레이에 선택적으로 LED 구동 회로부에서 생성된 정전류를 제공하는 단계, 및, 상기 동작 모드가 2D 모드이면, 정전류가 제공되는 않는 LED 어레이에 상기 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 리니어 회로부를 이용하여 제공하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 정전류를 제공하는 단계는, 동작 모드에 따라 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이에 다른 크기의 정전류를 제공할 수 있다.
한편, 상기 정전류를 제공하는 단계는, 2D 모드 시에 제1 디밍 주기에 대응한 정전류를 상기 제1 LED 어레이에 제공하고, 상기 제2 전류를 제공하는 단계는, 상기 제1 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 상기 제2 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 백라이트 방식의 3D 패널의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 백라이트 방식을 이용한 무안경 3D 디스플레이 방식을 설명하기 위한 도면,
도 5는 2D 모드에서의 3D 백라이트에 의한 화면 암부 문제를 도시한 도면,
도 6은 도 5의 암부 문제를 해결하기 위한 백라이트 구동 방식을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 8은 도 7의 LED 구동 회로부 및 리니어 회로부의 회로도를 나타내는 도면,
도 9는 도 8의 회로도에 따른 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로의 회로도를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 12는 도 11의 제1 발광 다이오드 구동회로의 회로도를 나타내는 도면,
도 13은 도 11의 제2 발광 다이오드 구동회로의 회로도를 나타내는 도면, 그리고,
도 14는 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120) 및 백라이트부(200)로 구성될 수 있다.
LCD 패널부(110)는 영상 신호를 받고, 영상을 표시한다. 구체적으로, LCD 패널부(110)는 픽셀 전극과 공통 전극 간의 전위차에 의해 구동되는데, 이러한 전위차에 의하여 백라이트부(200)에서 발광된 빛을 LC를 통해 투과시키거나 투과 정도를 조절하여 계조를 표시할 수 있다. 즉, LCD 패널부(110)는 후술할 영상 신호 제공부(120)에서 제공되는 영상 신호에 따라 LC를 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
영상 신호 제공부(120)는 LCD 패널부(110)에 영상 신호를 제공한다. 구체적으로, 영상 신호 제공부(120)는 영상 데이터에 대응하여 영상 데이터 및/또는 영상 데이터를 표시하기 위한 다양한 영상 신호를 LCD 패널부(110)로 공급할 수 있다.
보다 구체적으로, 영상 신호 제공부(120)는 디스플레이 장치(100)가 2D 모드로 동작시에 2D 이미지의 영상 신호를 영상 신호 제공부(120)에 제공할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 디스플레이 장치(100)가 3D 모드로 동작시에 3D 이미지를 구성하는 좌안 이미지 및 우안 이미지를 격자로 섞어 동시에 LCD 패널부(110)에 제공할 수 있다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 영상 신호에 대응되는 밝기 정보 추출하고, 추출된 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호를 생성할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(120)에 제공할 수 있다. 이러한 디밍 신호는 PWM 신호일 수 있으며, 2D 모드 시와 3D 모드 시에 디밍 신호는 상호 다를 수 있다. 예를 들어, 2D 모드 시에 60% 듀티의 디밍 신호를 제공하다가 3D 모드로 전환되면 60% 듀티와 다른 70~80% 듀티의 디밍 신호를 백라이트부에 제공할 수 있다. 한편, 구현시에 영상 신호 제공부(120)는 하나의 라인을 통하여 디밍 신호가 전달될 수 있으며, 두 개의 라인을 통하여 즉, 2D 모드 시의 디밍 신호와 3D 모드 시의 디밍 신호를 개별적으로 전달할 수 있다.
백라이트부(200)는 LCD 패널부(110)에 빛을 발산한다. 구체적으로, 백라이트부(200)는 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이를 포함하고, 디스플레이 장치(100)의 동작 모드에 대응되는 빛을 LCD 패널부(110)에 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 백라이트부(200)는 3D 모드 시에는 3D 모드에 대응되는 제2 LED 어레이에 3D 디밍 신호에 대응되는 정전류를 제공하여, 3D 디밍 신호에 대응되는 빛을 LCD 패널부(110)에 제공할 수 있다. 이때, 제1 LED 어레이는 동작하지 않는다.
그리고 백라이트부(200)는 2D 모드 시에는 2D 모드에 대응되는 제1 LED 어레이에 2D 디밍 신호에 대응되는 정전류를 제공하여 2D 디밍 신호에 대응되는 빛을 LCD 패널부(100)에 제공할 수 있다. 이때, 백라이트부(200)는 정전류(최대 전류)의 2~3% 정도의 미세 전류를 제2 LED 어레이에 제공하여 3D 백라이트에 의한 암전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 후술한다. 이러한 백라이트부(200)는 LED 구동 장치 또는 LED 구동회로 등으로 지칭될 수 있다.
백라이트부(200)의 보다 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 후술한다.
이상에서는 디스플레이 장치(100)의 간략한 구성만을 설명하였으나, 디스플레이 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(100)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는, LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120), 방송 수신부(130), 신호 분리부(135), A/V 처리부(140), 오디오 출력부(145), 저장부(150), 통신 인터페이스부(155), 조작부(160), 제어부(170) 및 백라이트부(200)를 포함한다. 이러한 디스플레이 장치(100)는 3D 영상을 표시할 수 있는 3D 디스플레이 장치일 수 있으며, 특히 안경 없이 3D 영상을 표시할 수 있는 무안경 3D 디스플레이 장치일 수 있다.
LCD 패널부(110), 백라이트부(200)의 동작은 도 1과 동일한바, 중복 설명은 생략한다.
방송 수신부(130)는 방송국 또는 위성으로부터 유선 또는 무선으로 방송을 수신하여 복조한다.
신호 분리부(135)는 수신된 방송 신호를 영상 신호, 오디오 신호, 부가정보 신호로 분리한다. 그리고 신호 분리부(135)는 분리된 영상 신호 및 오디오 신호를 A/V 처리부(140)로 전송한다.
A/V 처리부(140)는 방송 수신부(130) 및 저장부(150)로부터 입력된 영상 신호 및 오디오 신호에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, 오디오 디코딩 등의 신호처리를 수행한다. 그리고 A/V 처리부(140)는 영상 신호를 영상 신호 제공부(120)로 출력하고, 오디오 신호를 오디오 출력부(145)로 출력한다.
반면, 수신된 영상 및 오디오 신호를 저장부(150)에 저장하는 경우, A/V 처리부(140)는 영상과 오디오를 압축된 형태로 저장부(150)에 출력할 수 있다.
오디오 출력부(145)는 A/V 처리부(140)에서 출력되는 오디오 신호를 사운드로 변환하여 스피커(미도시)를 통해 출력시키거나, 외부 출력단자(미도시)를 통해 연결된 외부기기로 출력한다.
영상 신호 제공부(120)는 사용자에게 제공하기 위한 GUI(Graphic User Interface)를 생성한다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 A/V 처리부(140)에서 출력된 영상에 GUI를 부가할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 GUI가 부가된 영상에 대응되는 영상 신호를 LCD 패널부(110)에 제공한다. 이에 따라, LCD 패널부(110)는 디스플레이 장치(100)에서 제공하는 각종 정보 및 영상 신호 제공부(120)에서 전달된 영상을 표시한다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 LCD 패널부(110)에 제공되는 영상 신호에 대응되는 밝기 정보를 생성하고, 생성된 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호를 생성할 수 있다. 이러한 디밍 신호는 기설정된 주파수를 가지고 밝기값에 따라 듀티비가 가변되는 PWM 신호일 수 있다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(200)에 제공할 수 있다. 한편, 이상에서는 영상 신호 제공부(120)가 백라이트부에 대한 디밍 신호를 생성하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 LCD 패널부(110)에서 디밍 신호를 생성하고, LCD 패널부(110)가 디밍 신호를 백라이트부(200)에 제공할 수도 있다.
그리고 저장부(150)는 영상 컨텐츠를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(150)는 A/V 처리부(140)로부터 영상과 오디오가 압축된 영상 컨텐츠를 제공받아 저장할 수 있으며, 제어부(170)의 제어에 따라 저장된 영상 컨텐츠를 A/V 처리부(140)에 출력할 수 있다. 한편, 저장부(150)는 하드디스크, 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.
통신 인터페이스부(155)는 디스플레이 장치(100)를 외부 장치(미도시)와 연결하기 위해 형성되며, 외부 장치와 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 접속되는 형태뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus) 포트를 통하여 접속되는 형태도 가능하다. 이러한 통신 인터페이스부(155)를 통하여 영상 컨텐츠를 송수신할 수 있으면, 디스플레이 장치(100)의 제어를 위한 제어 명령을 수신할 수도 있다.
조작부(160)는 터치 스크린, 터치패드, 키 버튼, 키패드 등으로 구현되어, 디스플레이 장치(100)의 사용자 조작을 제공한다. 본 실시 예에서는 디스플레이 장치(100)에 구비된 조작부(160)를 통하여 제어 명령을 입력받는 예를 설명하였지만, 조작부(160)는 외부 제어 장치(예를 들어, 리모컨)로부터 사용자 조작을 입력받을 수도 있다. 즉, 상술한 통신 인터페이스부(155)를 통하여 제어 명령을 수신할 수도 있다.
제어부(170)는 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(170)는 조작부(160)를 통하여 입력받은 제어 명령에 따른 영상이 표시되도록 LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120), 백라이트부(200)를 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 듀얼 백라이트의 구조에 의하여 발생할 수 있는 2D 모드에서의 암부를 3D 백라이트에 미세 전류로 점등시켜 화면 저하를 방지할 수 있다. 그리고 기존의 LED 구동 회로가 아닌 별도의 리니어 회로부를 이용하여 3D 백라이트에 미세전류를 제공하는바, 안정적인 제어가 가능하다.
한편, 도 2를 설명함에 있어서, 방송을 수신하여 표시하는 디스플레이 장치에만 상술한 바와 같은 기능이 적용되는 것으로 설명하였으나, 후술하는 바와 같은 발광 다이오드 구동회로는 듀얼 백라이트 방식으로 동작하는 어떠한 전자 장치에도 적용될 수 있다.
한편, 이상에서는 백라이트부(200)가 디스플레이 장치(100)에 포함되는 구성인 것으로 설명하였지만, 백라이트부(200)의 기능은 별도의 장치로 구현될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 백라이트 방식의 3D 패널의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 무안경으로 3D 영상을 표시할 수 있는 패널부는, LCD 패널부(110) 및 두 개의 백라이트 패널(210, 220)로 구성된다.
LCD 패널부(110)는 백라이트부(200)에서 발광된 빛을 LC를 통해 투과시키거나 투과 정도를 조절하여 계조를 표시할 수 있다.
제1 백라이트 패널(210)(또는 2D 백라이트 패널)은 LCD 패널부(110)의 후방에 배치되어 직하 방식으로 LCD 패널부(110)에 빛을 발산하는 백라이트 패널이다. 이러한 제1 백라이트 패널(210)은 디스플레이 장치(100)가 2D 모드로 동작시에 구동되며, 면 전체에서 모든 방향으로 균일한 빛을 발산할 수 있다. 이러한 제1 백라이트 패널(210)에는 제1 LED 어레이가 배치된다. 구체적으로, 제1 백라이트 패널은 제1 LED 어레이와 직하 방식의 구조물을 합해진 것을 지칭하나, 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위하여 제1 LED 어레이를 제1 백라이트 패널을 지칭하는 것으로 설명한다.
제2 백라이트 패널(220)(또는 3D 백라이트 패널)은 LCD 패널부(110)와 제1 백라이트 패널(210) 사이에 배치되어 에지 방식으로 LCD 패널부(110)에 빛을 발산하는 백라이트 패널이다. 이러한 제2 백라이트 패널(220)은 디스플레이 장치(100)가 3D 모드로 동작시에 구동되며, 액정의 픽셀 구조에 대응되는 기설정된 영역에서만 빛을 LCD에 발산한다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 보다 자세히 설명한다. 이러한 제2 백라이트 패널(220)에는 제2 LED 어레이가 배치된다. 구체적으로, 제2 백라이트 패널은 제2 LED 어레이와 에지 방식의 구조물을 합해진 것을 지칭하나, 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위하여 제2 LED 어레이를 제2 백라이트 패널을 지칭하는 것으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 백라이트 방식을 이용한 무안경 3D 디스플레이 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, LCD 패널부(110)에는 좌안 영상과 우안 영상이 교차적으로 배치되고, 제2 백라이트 패널(220)은 LCD 패널부(110)와 기설정된 간격을 갖게 배치된다. 그리고 제2 백라이트 패널(220)은 앞서 설명한 바와 같이 모든 영역에서 빛을 발산하는 것이 아니라, 특정 영역에서만 빛을 발산한다. 따라서, 특정 영역에서 발산된 빛 중 좌안 영상에 대응되는 액정을 투과한 빛은 시청자의 좌안에만 맺히며, 특정 영역에서 발산된 빛 중 우안 영상에 대응되는 액정을 투과한 빛은 시청자의 우안에만 맺히게 된다. 이와 같은 원리로 사용자는 별도의 안경을 쓰지 않고서도 3D 영상을 시청할 수 있게 된다.
그러나 2D 영상을 시청하는 경우에 제1 백라이트 패널(210)과 LCD 패널부(110) 사이에 위치한 제2 백라이트 패널(220)에 의해 제1 백라이트 패널(210)에서 발광되는 빛은 부분적으로 방해를 받게 되어, 도 5에 도시된 바와 같이 화면의 일부 영역에 암부가 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 백라이트부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 구동되는 것이 요구된다. 구체적으로, 도 6a에서와 같이 3D 모드에서는 종래와 같이 제2 백라이트 패널(220)만을 디밍 신호에 대응되는 정전류가 흐르도록 제어하면 되나, 2D 모드에서는 도 6b와 같이 제1 백라이트 패널(210)에 디밍 신호에 대응되는 정전류가 흐르도록 제어하면서 제2 백라이트 패널(220)에 정상 전류의 2~3% 수준의 전류가 흐르도록 제어해야 한다.
한편, 이와 같은 미세 전류의 공급을 기존의 LED 구동 회로부를 이용한다면, 기존의 사용하단 기준 전류보다 2~3% 크기를 갖는 전류로 기준전류를 낮춰야 하고, 이 경우, 입력되는 기준 전류와 검출되는 전류가 너무 낮아 안정적인 제어를 수행하는 것이 어렵게 된다.
이에 따라, 본 실시 예에서는 3D 모드 시에 동작하는 LED 어레이에 2D 모드 시에만 미세 전류를 제공하는 전용의 리니어 회로를 추가하여 안정적인 제어가 가능하도록 구현하였다. 또한, 종래에 복수의 LED 어레이를 복수의 구동 회로로 동작하였는데, 하나의 구동 회로를 이용하여 복수의 LED 어레이를 구동하도록 통합하였다. 이러한 동작을 수행하는 발광 다이오드 구동회로에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 발광 다이오드 구동회로(200)는 제1 LED 어레이(210), 제2 LED 어레이(220), LED 구동 회로(230), 구동 제어부(240) 및 리니어 회로부(250)로 구성될 수 있다. 이러한 발광 다이오드 구동 회로(200)는 디스플레이 장치(100)에 장착되는 경우, 도 1의 백라이트부(200)와 같이 동작할 수 있다. 그리고 발광 다이오드 구동 회로는 상술한 구성 중에 LED 어레이(210, 200)를 제외한 LED 구동 회로부(230), 구동 제어부(240) 및 리니어 회로부(250)의 구성만을 포함할 수도 있다.
제1 LED 어레이(210)는 빛을 발광한다. 구체적으로, 제1 LED 어레이(210)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, 2D 모드 시에 LED 구동 회로부(230)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 LED 어레이로 구성된 것으로 도시하였지만, 제1 LED 어레이(210)는 복수의 LED 어레이가 병렬 연결될 수도 있다.
이러한 제1 LED 어레이(210)는 직하 방식의 제1 백라이트 패널에 배치될 수 있다.
제2 LED 어레이(220)는 빛을 발광한다. 구체적으로, 제2 LED 어레이(220)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, 3D 모드 시에 LED 구동 회로부(230)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 LED 어레이로 구성된 것으로 도시하였지만, 제2 LED 어레이(220)는 복수의 LED 어레이가 병렬 연결될 수도 있다.
이러한 제2 LED 어레이(220)는 에지 방식의 제2 백라이트 패널에 배치될 수 있다.
그리고 제2 LED 어레이(220)는 2D 모드 시에 리니어 회로부(250)에서 제공되는 미세 전류에 대응되는 밝기의 빛을 발광할 수 있다.
LED 구동 회로부(230)는 제1 LED 어레이(210) 및 제2 LED 어레이(220) 중 적어도 하나에 정전류를 제공한다. 구체적으로, LED 구동 회로부(230)는 동작 모드에 따라 선택적으로 2D 모드 시에는 제1 LED 어레이(210)에 정전류를 제공하고, 3D 모드 시에는 제2 LED 어레이(220)에 정전류를 제공할 수 있다.LED 구동 회로부(230)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.
구동 제어부(300)는 동작 모드 및 디밍 신호에 대응되는 전류가 LED 어레이에 제공되도록 LED 구동 회로부(230) 및 리니어 회로부(250)를 제어한다. 구체적으로, 구동 제어부(300)는 동작 모드에 따라 선택적으로 정전류가 제1 LED 어레이(210) 또는 제2 LED 어레이(220)에 제공되도록 하고, 제1 LED 어레이(210)에 정전류가 제공되는 경우에만 리니어 회로부(250)에서 생성되는 제2 전류가 제2 LED 어레이(220)에 제공되도록 LED 구동 회로부(230) 및 리니어 회로부(250)를 제어할 수 있다.
이때, 구동 제어부(240)는, 동작 모드에 따라 제1 LED 어레이(210)와 제2 LED 어레이(220)에 다른 크기의 정전류가 제공되도록 LED 구동 회로부(230)를 제어할 수 있다.
또한, 구동 제어부(240)는, 2D 모드 시의 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 미세 전류인 제2 전류가 제2 LED 어레이에 제공되도록 리니어 회로부(250)를 제어할 수 있다.
리니어 제어부(250)는 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 제2 LED 어레이(220)에 선택적으로 제공한다. 구체적으로, 리니어 제어부(250)는 정전류의 2~3% 크기인 미세 전류를 2D 모드 시에 제2 LED 어레이(220)에 제공할 수 있다. 이러한 리니어 제어부(250)의 구체적인 구성에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.
도 8은 도 7의 LED 구동 회로부 및 리니어 회로부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, LED 구동 회로부(230)는 전원부(231), 인덕터(232), 제1 스위치 소자(233), 제1 다이오드(234), 제1 커패시터(235), 제2 스위치 소자(236), 제1 저항(237), 제3 스위치 소자(238), 제2 저항(239)으로 구성된다.
전원부(231)는 LED 구동 회로부(230)에 전원을 공급한다.
인덕터(232)는 일 단이 전원부(231)의 일단과 연결되고, 타 단이 스위치 소자(233)의 일 단과 제1 다이오드(234)의 애노드에 공통 연결된다.
제1 스위치 소자(233)는 구동 제어부(300)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 스위치 소자(233)는 일 단이 인덕터(232)의 타 단과 다이오드(335)의 애노드에 공통 연결될 수 있으며, 타 단이 전원부(231)의 접지단에 연결될 수 있다. 이러한 스위치 소자(233)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(234)는 애노드가 인덕터(232)의 타 단과 스위칭 소자(233)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 제1 커패시터(235)의 일 단, 제1 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드), 및 제2 LED 어레이(220)의 일 단에 공통 연결된다.
제1 커패시터(235)는 일 단이 제1 다이오드(234)의 캐소드와 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드)과 제2 LED 어레이(220)의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다.
제2 스위치 소자(236)는 제1 LED 어레이(210)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제1 저항(237)의 일 단에 연결된다. 그리고 제2 스위치 소자(236)는 구동 제어부(240)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(236)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 저항(237)은 일 단이 제2 스위치 소자(236)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제1 저항(224)은 제1 LED 어레이(210)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
제3 스위치 소자(238)는 제2 LED 어레이(220)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제2 저항(239)의 일 단에 연결된다. 그리고 제3 스위치 소자(238)는 구동 제어부(240)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(236)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제2 저항(239)은 일 단이 제3 스위치 소자(238)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제2 저항(224)은 제2 LED 어레이(220)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
리니어 회로부(250)는 2D 모드 시에 제2 LED 어레이(220)에 미소 전류를 흐르게 한다. 구체적으로, 리니어 회로부(250)는 제4 스위치 소자(251), 비교기(252), 제3 저항(253)을 포함할 수 있다.
제4 스위치 소자(251)는 제2 LED 어레이(220)의 캐소드와 제3 스위치 소자(238)의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 제3 저항(253)의 일 단에 연결된다. 그리고 제4 스위치 소자(251)는 후술할 비교기(252)의 출력 신호에 의하여 스위칭 동작한다.
비교기(252)는 저항의 전압값과 기설정된 전압값을 비교하여 제4 스위치 소자(251)를 제어한다. 이러한 비교기(252)는 OP-AMP로 구현될 수 있으며, 제3 저항(253)의 저항값을 음의 단자로 입력받고, 기설정된 제2 전류의 크기에 대응되는 전압값을 양의 단자로 입력받아, 그 차이를 출력할 수 있다. 한편, 구현시에는 제3 저항(253)의 전압값을 전류 값으로 보상하여 기설정된 제2 전류 크기와 직접 비교할 수도 있다.
제3 저항(253)은 제4 스위치 소자(251)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제3 저항(253)의 저항값은 제1 저항(237) 또는 제2 저항(239)의 저항값보다 20배 내지 30배를 가질 수 있으며, 그에 따라 3D 모드 시에 제2 LED 어레이에서 흐르는 정전류의 2~3% 수준의 낮은 전류를 안정적으로 감지할 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 구동 제어부(240)는 3D 모드 시에 제2 스위치 소자(236)는 동작하지 않도록 하고, 제3 스위치 소자(238)가 3D 디밍 모드에 따른 정전류 제공이 가능하도록 각종 스위치 상태(241, 242, 243, 244)를 3D 모드로 전환한다. 그리고 2D 모드 시에는 제3 스위치 소자(238)는 동작하지 않고, 제2 스위치 소자(236)가 2D 디밍 모드에 대응되는 정전류 제공이 가능하게 하고, 리니어 회로부가 미세 전류를 제2 LED 어레이(220)에 제공 가능하도록 각종 스위치 상태(241, 242, 243, 244)를 3D 모드로 전환한다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로는 듀얼 백라이트의 구조에 의하여 발생할 수 있는 2D 모드에서의 암부를 3D 백라이트에 미세 전류로 점등시켜 화면 저하를 방지할 수 있다. 그리고 기존의 LED 구동 회로가 아닌 별도의 리니어 회로부를 이용하여 3D 백라이트에 미세전류를 제공하는바, 안정적인 제어가 가능하다.
도 9는 도 8의 회로도에 따른 시뮬레이션 결과를 나타내는 파형도이다.
도 9를 참조하면, 2D 모드 시에 제1 LED 어레이(210)에는 1A 정도의 정전류에 제공되고, 제2 LED 어레이(220)에는 50mA 정도의 미세 전류가 제공되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 3D 모드 시에는 제2 LED 어레이(220)에만 1.5A 정도의 정전류가 제공되고 제1 LED 어레이(210)는 동작하지 않음을 확인할 수 있다.
한편, 이상에서 보았듯이 제2 스위치 소자와 제3 스위치 소자는 동시에 동작하지 않는바, 제1 LED 어레이에 흐르는 전류 및 제2 LED 어레이에 흐르는 전류를 감지하기 위한 저항 구성을 개별적으로 이용하지 않고 하나로 이용하는 것이 가능하다. 이와 같은 예에 대해서는 도 10을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, LED 구동 회로부(230')는 전원부(231), 인덕터(232), 제1 스위치 소자(233), 제1 다이오드(234), 제1 커패시터(235), 제2 스위치 소자(236), 제4 저항(237) 및 제3 스위치 소자(238)로 구성된다.
전원부(231)는 LED 구동 회로부(230)에 전원을 공급한다.
인덕터(232)는 일 단이 전원부(231)의 일단과 연결되고, 타 단이 스위치 소자(233)의 일 단과 제1 다이오드(234)의 애노드에 공통 연결된다.
제1 스위치 소자(233)는 구동 제어부(300)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 스위치 소자(233)는 일 단이 인덕터(232)의 타 단과 다이오드(335)의 애노드에 공통 연결될 수 있으며, 타 단이 전원부(231)의 접지단에 연결될 수 있다. 이러한 스위치 소자(233)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(234)는 애노드가 인덕터(232)의 타 단과 스위칭 소자(233)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 제1 커패시터(235)의 일 단, 제1 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드), 및 제2 LED 어레이(220)의 일 단에 공통 연결된다.
제1 커패시터(235)는 일 단이 제1 다이오드(234)의 캐소드와 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드)과 제2 LED 어레이(220)의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다.
제2 스위치 소자(236)는 제1 LED 어레이(210)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제1 저항(237)의 일 단과 제3 스위치 소자(238)의 타 단에 공통 연결된다. 그리고 제2 스위치 소자(236)는 구동 제어부(240)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(236)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제4 저항(237)은 일 단이 제2 스위치 소자(236)의 타 단 및 제3 스위치 소자(238)의 타 단에 공통에 연결되고, 타 단이 전원부(231)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제4 저항(224)은 제1 LED 어레이(210) 또는 제2 LED 어레이(220)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다. 구체적으로, 2D 모드로 동작시에 제3 스위치 소자(238)는 단락되는바, 제4 저항(237)은 제1 LED 어레이(210)에 흐르는 전류만을 감지한다. 반대로, 3D 모드로 동작시에 제2 스위치 소자(236)는 단락되는바, 제4 저항(237)은 제2 LED 어레이(220)에 흐르는 전류만을 감지한다.
제3 스위치 소자(238)는 제2 LED 어레이(220)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제2 저항(239)의 일 단과 제2 스위치 소자(236)에 공통 연결된다. 그리고 제3 스위치 소자(238)는 구동 제어부(240)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(236)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
리니어 회로부(250)의 구성은 도 8의 구성과 동일한바 중복 설명은 생략한다.
한편, 이상에서는 하나의 LED 구동 회로부를 이용하여 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이를 정전류를 제공하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 복수의 회로부를 이용하여 개별적으로 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이를 정전류를 제공할 수도 있다. 이와 같은 실시 예에 대해서는 도 11을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로(400)는 2D 발광 다이오드 구동회로(500) 및 3D 발광 다이오드 구동회로(600)로 구성된다.
2D 발광 다이오드 구동회로(500)는 제1 LED 어레이(510), 제1 LED 구동 회로부(520) 및 제1 구동 제어부(530)로 구성된다.
제1 LED 어레이(510)는 빛을 발광한다. 구체적으로, 제1 LED 어레이(510)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, 2D 모드 시에 제1 LED 구동 회로부(520)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 LED 어레이로 구성된 것으로 도시하였지만, 제1 LED 어레이(510)는 복수의 LED 어레이가 병렬 연결될 수도 있다.
이러한 제1 LED 어레이(210)는 직하 방식의 제1 백라이트 패널에 배치될 수 있다.
제1 LED 구동 회로부(520)는 제1 LED 어레이(510)에 정전류를 제공한다. 구체적으로, 제1 LED 구동 회로부(520)는 2D 모드 시에는 제1 LED 어레이(510)에 정전류를 제공하고, 3D 모드 시에는 정전류를 제공하지 않는다. 제1 LED 구동 회로부(520)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 12를 참조하여 후술한다.
제1 구동 제어부(530)는 2D 모드 시에 디밍 신호에 대응되는 전류가 제1 LED 어레이(510)에 제공되도록 LED 구동 회로부(520)를 제어한다. 그리고 제1 구동 제어부(530)는 3D 모드 시에 정전류가 제1 LED 어레이(510)에 제공되지 않도록 LED 구동 회로부(520)를 제어할 수 있다.
그리고 제1 구동 제어부(530)는, 3D 모드 시에 기설정된 미세 전류가 제공되도록 리니어 회로부(640)를 제어할 수 있다. 이때, 제1 구동 제어부(530)는, 2D 모드 시의 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 미세 전류인 제2 전류가 제2 LED 어레이(610)에 제공되도록 리니어 회로부(640)를 제어할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 제1 구동 제어부(530)가 리니어 회로부(640)를 제어하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 제2 구동 제어부(530)가 리니어 회로부(640)를 제어하는 형태로도 구현될 수 있다.
3D 발광 다이오드 구동회로(700)는 제2 LED 어레이(610), 제2 LED 구동 회로부(620), 제2 구동 제어부(630) 및 리니어 회로부(640)로 구성된다.
제2 LED 어레이(610)는 빛을 발광한다. 구체적으로, 제2 LED 어레이(610)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, 3D 모드 시에 제2 LED 구동 회로부(620)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 LED 어레이로 구성된 것으로 도시하였지만, 제2 LED 어레이(610)는 복수의 LED 어레이가 병렬 연결될 수도 있다.
이러한 제2 LED 어레이(610)는 에지 방식의 제2 백라이트 패널에 배치될 수 있다.
그리고 제2 LED 어레이(610)는 2D 모드 시에 리니어 회로부(640)에서 제공되는 미세 전류에 대응되는 밝기의 빛을 발광할 수 있다.
제2 LED 구동 회로부(620)는 제2 LED 어레이(610)에 정전류를 제공한다. 구체적으로, 제2 LED 구동 회로부(620)는 3D 모드 시에는 제2 LED 어레이(610)에 정전류를 제공하고, 2D 모드 시에는 정전류를 제공하지 않는다. 제2 LED 구동 회로부(620)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 13을 참조하여 후술한다.
제2 구동 제어부(630)는 3D 모드 시에 디밍 신호에 대응되는 전류가 제2 LED 어레이(610)에 제공되도록 LED 구동 회로부(620)를 제어한다. 그리고 제2 구동 제어부(630)는 2D 모드 시에 정전류가 제2 LED 어레이(610)에 제공되지 않도록 제2 LED 구동 회로부(620)를 제어할 수 있다.
리니어 제어부(640)는 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 제2 LED 어레이(610)에 선택적으로 제공한다. 구체적으로, 리니어 제어부(640)는 정전류의 2~3% 크기인 미세 전류를 2D 모드 시에 제2 LED 어레이(610)에 제공할 수 있다.
도 12는 도 11의 제1 백라이트부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 제1 LED 구동 회로부(510)는 전원부(521), 인덕터(522), 제1 스위치 소자(523), 다이오드(524), 커패시터(525), 제2 스위치 소자(526), 및 제1 저항(527)으로 구성된다.
전원부(521) 제1 LED 구동 회로부(510)에 전원을 공급한다.
인덕터(522)는 일 단이 전원부(521)의 일단과 연결되고, 타 단이 제1 스위치 소자(523)의 일 단과 다이오드(524)의 애노드에 공통 연결된다.
제1 스위치 소자(523)는 제1 구동 제어부(530)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 스위치 소자(523)는 일 단이 인덕터(522)의 타 단과 다이오드(524)의 애노드에 공통 연결될 수 있으며, 타 단이 전원부(521)의 접지단에 연결될 수 있다. 이러한 스위치 소자(523)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(524)는 애노드가 인덕터(522)의 타 단과 스위칭 소자(523)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 커패시터(525)의 일 단, 제1 LED 어레이(510)의 일 단(구체적으로, 제1 LED 어레이(510) 내의 애노드)에 공통 연결된다.
커패시터(525)는 일 단이 다이오드(524)의 캐소드와 제1 LED 어레이(510)의 일 단(구체적으로, 제1 LED 어레이(510) 내의 애노드)에 공통 연결되고, 타 단이 전원부(521)의 접지 단에 연결된다.
제2 스위치 소자(526)는 제1 LED 어레이(510)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제1 저항(527)의 일 단에 연결된다. 그리고 제2 스위치 소자(526)는 제1 구동 제어부(530)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(526)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 저항(527)은 일 단이 제2 스위치 소자(526)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(521)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제1 저항(527)은 제1 LED 어레이(510)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
이와 같은 구성에 따라 제1 구동 제어부(530)는 3D 모드 시에 제2 스위치 소자(526)는 동작하지 않도록 하고, 2D 모드 시에 정전류 제공이 가능하도록 하는 제어 신호를 제1 스위치 소자(523) 및 제2 스위치 소자(526)에 제공할 수 있다.
도 13은 도 11의 제2 백라이트부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 제2 LED 구동 회로부(610)는 전원부(621), 인덕터(622), 제1 스위치 소자(623), 다이오드(624), 커패시터(625), 제2 스위치 소자(626), 및 제1 저항(627)으로 구성된다.
전원부(621) 제2 LED 구동 회로부(610)에 전원을 공급한다. 여기서 전원부(6210)의 전원 크기는 제1 LED 구동 회로부(610)의 전원부(521)의 크기와 다를 수 있다.
인덕터(622)는 일 단이 전원부(621)의 일단과 연결되고, 타 단이 제1 스위치 소자(623)의 일 단과 다이오드(624)의 애노드에 공통 연결된다.
제1 스위치 소자(623)는 제2 구동 제어부(630)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 스위치 소자(623)는 일 단이 인덕터(622)의 타 단과 다이오드(624)의 애노드에 공통 연결될 수 있으며, 타 단이 전원부(621)의 접지단에 연결될 수 있다. 이러한 스위치 소자(523)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(624)는 애노드가 인덕터(622)의 타 단과 스위칭 소자(623)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 커패시터(625)의 일 단, 제2 LED 어레이(610)의 일 단(구체적으로, 제2 LED 어레이(610) 내의 애노드)에 공통 연결된다.
커패시터(625)는 일 단이 다이오드(624)의 캐소드와 제2 LED 어레이(610)의 일 단(구체적으로, 제2 LED 어레이(610) 내의 애노드)에 공통 연결되고, 타 단이 전원부(621)의 접지 단에 연결된다.
제2 스위치 소자(626)는 제2 LED 어레이(610)의 캐소드에 연결되고, 타 단이 제1 저항(627)의 일 단에 연결된다. 그리고 제2 스위치 소자(626)는 제2 구동 제어부(630)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 이러한 제2 스위치 소자(626)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 저항(627)은 일 단이 제2 스위치 소자(626)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(621)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제1 저항(627)은 제2 LED 어레이(610)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
리니어 회로부(640)는 2D 모드 시에 제2 LED 어레이(620)에 미소 전류를 흐르게 한다. 구체적으로, 리니어 회로부(620)는 제4 스위치 소자(641), 비교기(642), 제3 저항(643)을 포함할 수 있다.
제4 스위치 소자(641)는 제2 LED 어레이(620)의 캐소드와 제2 스위치 소자(626)의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 제3 저항(643)의 일 단에 연결된다. 그리고 제4 스위치 소자(651)는 후술할 비교기(642)의 출력 신호에 의하여 스위칭 동작한다.
비교기(642)는 저항의 전압값과 기설정된 전압값을 비교하여 제4 스위치 소자(641)를 제어한다. 이러한 비교기(642)는 OP-AMP로 구현될 수 있으며, 제3 저항(643)의 저항값을 음의 단자로 입력받고, 기설정된 제2 전류의 크기에 대응되는 전압값을 양의 단자로 입력받아, 그 차이를 출력할 수 있다. 한편, 구현시에는 제3 저항(643)의 전압값을 전류 값으로 보상하여 기설정된 제2 전류 크기와 직접 비교할 수도 있다.
제3 저항(643)은 제4 스위치 소자(641)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(621)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제3 저항(643)의 저항값은 제1 저항(627)의 저항값보다 20배 내지 30배를 가질 수 있으며, 그에 따라 3D 모드 시에 제2 LED 어레이에서 흐르는 정전류의 2~3% 수준의 낮은 전류를 안정적으로 감지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 제2 발광 다이오드 구동회로는 듀얼 백라이트의 구조에 의하여 발생할 수 있는 2D 모드에서의 암부를 3D 백라이트에 미세 전류로 점등시켜 화면 저하를 방지할 수 있다. 그리고 기존의 LED 구동 회로가 아닌 별도의 리니어 회로부를 이용하여 3D 백라이트에 미세전류를 제공하는바, 안정적인 제어가 가능하다.
도 18은 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
동작 모드에 대응하는 LED 어레이에 선택적으로 LED 구동 회로부에서 생성된 정전류를 제공한다(S1410, S1420). 구체적으로, 2D 모드인 경우 2D에 대응되는 제1 LED 어레이에 LED 구동 회로부에서 생성된 정전류를 제공하고, 3D 모드인 경우 3D에 대응되는 제2 LED 어레이에 LED 구동 회로부에서 생성된 정전류를 제공할 수 있다. 이때, 동작 모드에 따라 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이에 다른 크기의 정전류를 제공할 수 있다. 예를 들어, 3D 모드 시에는 1.5A의 정전류를 제공하고, 2D 모드 시에는 1A의 정전류를 제공할 수 있다.
한편, 2D 모드로 전환되면, 정전류가 제공되는 않는 LED 어레이에 상기 정전류보다 작은 크기의 제2 전류를 리니어 회로부를 이용하여 제공한다(S1430). 구체적으로, 2D 모드 시에 동작하는 제1 LED 어레이에 정전류를 제공하기 위한 제1 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 제2 전류를 제2 LED 어레이에 제공할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법은, 듀얼 백라이트의 구조에 의하여 발생할 수 있는 2D 모드에서의 암부를 3D 백라이트에 미세 전류로 점등시켜 화면 저하를 방지할 수 있다. 그리고 기존의 LED 구동 회로가 아닌 별도의 리니어 회로부를 이용하여 3D 백라이트에 미세전류를 제공하는바, 안정적인 제어가 가능하다. 도 14과 같은 발광 다이오드 구동 방법은 도 1의 구성을 가지는 디스플레이 장치 또는 도 7 또는 11의 구성을 가지는 LED 구동회로 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖에 다른 구성을 가지는 디스플레이 장치, LED 구동 회로, 제어 IC상에서도 실행될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 발광 다이오드 구동 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램으로 구현될 수 있고, 상술한 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100: 디스플레이 장치 110: LCD 패널부
120: 영상 신호 제공부 130: 방송 수신부
135: 신호 분리부 140: A/V 처리부
145: 오디오 출력부 150: 저장부
155: 통신 인터페이스부 160: 조작부
170: 제어부 200: 백라이트부
210: 제1 LED 어레이 220: 제2 LED 어레이
230: LED 구동 회로부 240: 구동 제어부
250: 리니어 회로부

Claims (17)

  1. 발광 다이오드 구동회로에 있어서,
    제1 LED 어레이;
    제2 LED 어레이;
    상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 중 적어도 하나에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부;
    상기 정전류보다 작은 크기의 전류를 상기 제2 LED 어레이에 선택적으로 제공하는 리니어 회로부; 및
    동작 모드가 2D 모드이면, 2D 디밍 신호에 대응되는 제1 정전류를 상기 제1 LED 어레이에 제공하고, 상기 동작 모드가 3D 모드이면, 3D 디밍 신호에 대응되는 제2 정전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공되도록 상기 LED 구동 회로부를 제어하는 구동 제어부;를 포함하며,
    상기 구동 제어부는,
    상기 동작 모드가 상기 2D 모드인 경우에만, 상기 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공하도록 상기 리니어 회로부를 제어하는 발광 다이오드 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 어레이는 직하 방식의 제1 백라이트 패널에 배치되고,
    상기 제2 LED 어레이는 상기 제1 백라이트 패널 앞 단의 에지 방식의 제2 백라이트 패널에 배치되며,
    상기 제2 백라이트 패널은, 액정의 픽셀 구조에 대응되는 기설정된 영역에서만 빛을 LCD에 발산하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 동작 모드에 따라 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이에 다른 크기의 정전류가 제공되도록 상기 LED 구동 회로부를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 동작 모드가 2D 모드이면, 상기 2D 디밍 신호의 디밍 주기에 대응하여 상기 LED 구동 회로부를 제어하고,
    상기 리니어 회로부는,
    상기 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 상기 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리니어 회로부는,
    상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 스위치 소자;
    상기 스위치 소자의 타 단에 연결되는 저항;
    상기 저항의 전압값과 기설정된 전압값을 비교하여 상기 스위치 소자를 제어하는 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저항의 전압값을 보상하여 상기 비교부에 제공하는 보상부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저항의 저항값은 LED 구동 회로부 내의 저항의 저항값보다 20 내지 30배 큰 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LED 구동 회로부는,
    전원을 제공하는 전원부;
    일 단이 상기 전원부와 연결되는 인덕터;
    상기 구동 제어부의 제어 신호에 따라 선택적으로 상기 인덕터를 상기 전원부의 접지단에 연결하는 제1 스위치 소자;
    애노드가 상기 스위치 소자의 일 단 및 상기 인덕터의 타 단에 공통 연결되며, 캐소드가 상기 제1 LED 어레이의 일 단과 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되는 다이오드;
    일 단이 상기 다이오드의 캐소드, 상기 제1 LED 어레이의 일 단 및 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되며, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 커패시터;
    상기 제1 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제2 스위치 소자;
    일 단이 상기 제2 스위치 소자의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제1 저항;
    상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제3 스위치 소자; 및
    일 단이 상기 제3 스위치 소자의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제2 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 LED 구동 회로부는,
    전원을 제공하는 전원부;
    일 단이 상기 전원부와 연결되는 인덕터;
    상기 구동 제어부의 제어 신호에 따라 선택적으로 상기 인덕터를 상기 전원부의 접지단에 연결하는 제1 스위치 소자;
    애노드가 상기 스위치 소자의 일 단 및 상기 인덕터의 타 단에 공통 연결되며, 캐소드가 상기 제1 LED 어레이의 일 단과 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되는 다이오드;
    일 단이 상기 다이오드의 캐소드, 상기 제1 LED 어레이의 일 단 및 상기 제2 LED 어레이의 일 단과 공통 연결되며, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 커패시터;
    상기 제1 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제2 스위치 소자;
    상기 제2 LED 어레이의 타 단에 연결되는 제3 스위치 소자; 및
    일 단이 상기 제2 스위치 소자의 타 단 및 상기 제3 스위치 소자의 타 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 접지단에 연결되는 제4 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 동작 모드에 따라 상기 제2 스위치 소자와 상기 제3 스위치 소자를 교번적으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  11. 디스플레이 장치에 있어서,
    영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부;
    제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이를 포함하고, 디스플레이 장치의 동작 모드에 대응하는 빛을 상기 LCD 패널부에 제공하는 백라이트부; 및
    동작 모드에 대응되는 영상 신호를 상기 LCD 패널부에 제공하고, 상기 영상 신호에 대응되는 디밍 신호를 상기 백라이트부에 제공하는 영상 신호 제공부;를 포함하고,
    상기 백라이트부는,
    상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이 중 적어도 하나에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부;
    상기 정전류보다 작은 크기의 전류를 상기 제2 LED 어레이에 선택적으로 제공하는 리니어 회로부; 및
    상기 동작 모드가 2D 모드이면, 2D 디밍 신호에 대응되는 제1 정전류를 상기 제1 LED 어레이에 제공하고, 상기 동작 모드가 3D 모드이면, 3D 디밍 신호에 대응되는 제2 정전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공되도록 상기 LED 구동 회로부를 제어하는 구동 제어부;를 포함하며,
    상기 구동 제어부는,
    상기 동작 모드가 상기 2D 모드인 경우에만, 상기 전류를 제2 LED 어레이에 제공하도록 상기 리니어 회로부;를 제어 하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 LCD 패널부는,
    좌안 영상 및 우안 영상을 격자로 섞어 동시에 표시하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 제1 LED 어레이가 직하 방식으로 배치되는 제1 백라이트 패널;
    상기 제1 백라이트 패널 및 상기 LCD 패널 사이에 상기 제2 LED 어레이가 에지 방식으로 배치되는 제2 백라이트 패널;을 포함하고,
    상기 제2 백라이트 패널은, 액정의 픽셀 구조에 대응되는 기설정된 영역에서만 빛을 LCD에 발산하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.

  14. 삭제
  15. 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이에 정전류를 제공하는 발광 다이오드 구동 회로의 발광 다이오드 구동방법에 있어서,
    상기 제1 LED 어레이 상기 및 제2 LED 어레이 중 동작 모드에 대응하는 LED 어레이에 선택적으로 정전류를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 LED 어레이 및 제2 LED 어레이 중 상기 정전류가 제공되는 않는 LED 어레이에 상기 정전류보다 작은 크기의 전류를 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 정전류를 제공하는 단계는,
    동작 모드가 2D 모드이면, 2D 디밍 신호에 대응되는 제1 정전류를 상기 제1 LED 어레이에 제공하고, 상기 동작 모드가 3D 모드이면, 3D 디밍 신호에 대응되는 제2 정전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공하고,
    상기 전류를 제공하는 단계는,
    상기 동작 모드가 상기 2D 모드인 경우에만, 상기 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공하는 발광 다이오드 구동방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 정전류를 제공하는 단계는,
    상기 동작 모드에 따라 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이에 다른 크기의 정전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 정전류를 제공하는 단계는,
    상기 동작 모드가 2D 모드이면, 상기 2D 디밍 신호의 디밍 주기에 대응한 정전류를 상기 제1 LED 어레이에 제공하고,
    상기 전류를 제공하는 단계는,
    상기 디밍 주기와 무관하게 지속적으로 상기 전류를 상기 제2 LED 어레이에 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동방법.
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