KR102462398B1

KR102462398B1 - 디스플레이장치, led 구동회로장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102462398B1
Application number: KR1020150095549A
Authority: KR
Inventors: 강정일
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US10109243B2; KR20170004765A; US20170004778A1

Abstract

본 발명은 디스플레이장치, LED 구동회로장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 디스플레이장치는, 영상 신호를 수신하는 신호수신부; 수신된 영상 신호를 처리하는 신호처리부; 상기 처리된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이패널 및 서로 직렬로 연결되는 복수의LED를 각각 포함하며, 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 상기 패널의 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함하는 디스플레이부; 상기 복수의 LED그룹을 구동하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 각 LED그룹에 마련되며, 상기 각 LED그룹에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위칭부; 및 상기 복수의 LED 그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 LED그룹들 중에서 구동할 LED그룹에 상기 구동전류가 흐르도록 상기 복수의 스위칭부를 제어하고, 상기 구동할 LED그룹의 개수 및 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 전류센싱부에 의해 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 인가되는 상기 구동전압의 레벨을 기 설정된 레벨이 되도록 상기 전압조절부를 제어할 수 있다.
이에 의하여, 디스플레이장치의 로컬 디밍이 하나의 제어부에 의해서 제어되어, 다수의 제어부에 의해 로컬 디밍 되는 경우에 비해 단순화된 회로 및 재료비가 절감된 디스플레이장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

디스플레이장치, LED 구동회로장치 및 그 제어방법{DISPLAY APPARATUS DRIVING CIRCUIT APPARATUS AND CONTROLL METHOD THEREOF}

본 발명은 로컬 디밍되는 백라이트를 구비한 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 로컬 디밍되는 다수의 백라이트 블럭을 하나의 제어부에서 구동 및 제어함으로써 회로의 복잡함과 재료비를 절감한 디스플레이장치, LED 구동회로장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

디스플레이장치는 영상을 표시하는 디스플레이 패널을 구비하여 방송신호 또는 다양한 포맷의 영상신호/영상데이터를 표시할 수 있는 장치로서, TV 또는 모니터 등으로 구현된다. 이러한 디스플레이 패널은 그 특성에 따라서 액정 패널, 플라즈마 패널 등과 같은 다양한 구성 형식으로 구현되어 각종 디스플레이장치에 적용되고 있다. 최근 LCD(Liquid Crystal Display)가 스마트폰의 화면부터 대형 LCD TV의 화면에 이르기까지 다양한 분야에서 디스플레이 패널을 구성하는 디스플레이소자로 사용되고 있다. 이 LCD는 자체가 비발광 소자기에, 반드시 광을 공급하는 백라이트(backlight)가 있어야 영상을 표시하는 기능을 할 수 있다.

LCD용 백라이트에 요구되는 성능은 백라이트 전체의 휘도가 균일해야 하며 휴대용 LCD의 경우 두께는 얇고 무게가 가벼워져야 하며 전력 소모가 작아야 한다. 현재 사용되고 있는 LCD 백라이트의 종류에는 LED(Light Emitting Diode), EL(Electro Luminescent Device), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), FL(Flat Lamp)등이 사용된다.

이중 LED는 CCFL보다 소비전력이 적고, 수명이 짧은 EL의 문제점을 해결하며 최근 문제가 되고 있는 형광램프에 주재료인 수은에 의한 환경오염을 방지할 수 있다는 이점에 힘입어 LCD 백라이트 광원으로 주목받고 있다.

또한, 액정에 표시되는 영상의 화질을 개선하기 위해 이런 백라이트를 복수의 블럭으로 나누어 개별적으로 디밍을 하는 로컬 디밍(Local Dimming)기술이 널리 사용되고 있다. 이는 백라이트를 다수의 영역으루 구분하여, 휘도를 영상 신호와 연계해 영상의 검은 색 부분에 해당되는 휘도를 줄이고, 밝은 부분은 휘도를 올려서 명암비를 대폭 개선함과 동시에 선명도를 높일 수 있다. 또한, 로컬 디밍을 통해 복수의 영역을 순차적으로 구동함으로써 동영상 끌림 현상을 개선할 수 있다.

이런 로컬 디밍을 구현하기 위해 입사되는 광을 디스플레이 패널에 균일하게 안내하는 도광판과 광을 조사하는 백라이트를 균일한 블럭으로 분할하며, 백라이트를 구동하기 위한 제어구동부가 각각의 블럭에 마련되어야 한다. 분할되는 블럭의 숫자가 많으면 많아질수록 각각의 블럭에 구비되는 제어구동부에 의해 회로가 복잡해지며, 재료비가 높아지고, 결국 디스플레이장치의 제작 단가가 높아지는 문제가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은, 분할된 백라이트 블럭 각각을 하나의 제어부에서 효율적으로 로컬 디밍함으로써, 회로를 단순화 하고, 재료비를 절감할 수 있는 디스플레이장치, LED 구동회로장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, 디스플레이장치에 있어서, 영상 신호를 수신하는 신호수신부; 수신된 영상 신호를 처리하는 신호처리부; 상기 처리된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이패널 및 서로 직렬로 연결되는 복수의LED를 각각 포함하며, 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 상기 패널의 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함하는 디스플레이부; 상기 복수의 LED그룹을 구동하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 각 LED그룹에 마련되며, 상기 각 LED그룹에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위칭부; 및 상기 복수의 LED그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 LED그룹들 중에서 구동할 LED그룹에 상기 구동전류가 흐르도록 상기 복수의 스위칭부를 제어하고, 상기 구동할 LED그룹의 개수 및 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 전류센싱부에 의해 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 인가되는 상기 구동전압의 레벨을 기 설정된 레벨이 되도록 상기 전압조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치에 의해 달성된다.

상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 기준전류의 레벨과, 상기 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 구동전압의 레벨을 조절하도록 상기 전압조절부를 제어함으로써, 구동할 LED그룹의 개수에 따라 바뀌는 기준전류의 레벨과 전체 구동전류의 레벨을 고려하여 구동전압의 레벨을 조절할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 기준전류의 기본레벨과, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 카운트 값의 조합에 따라 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 상기 기준전류의 레벨을 생성함으로써, 기준전류의 레벨이 구동할 LED그룹의 개수에 대응하여 생성됨을 알 수 있다.

상기 제어부는, 상기 카운트값에 대응하는 카운트 신호 및 상기 기준전류의 기본 레벨에 대응하는 기본 레벨 신호를 입력 받아, 상기 카운트신호 및 상기 상기 기준전류의 레벨에 대응하는 기준전류 레벨 신호를 출력하는 조합부를 포함함으로써, 입력된 기본 기준전류 레벨과 구동할 LED그룹의 개수인 카운트값에 대응하여 기준전류 레벨을 생성하고, 기준전류 레벨 신호를 출력하는 구성이 소개된다.

상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 상기 기준전류의 레벨 정보를 저장하는 메모리를 포함함으로써, 기본 기준전류 레벨의 입력 없이 카운트값에 따라 기준전류 레벨을 생성하는 구성이 소개된다.

상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹에 대응하여 상기 복수의 스위칭부를 제어하기 위한 복수의 스위칭 제어 신호를 출력하는 제 1 제어신호출력부를 포함함으로써, 스위칭부의 선택적인 전류 경로 형성 동작을 효과적으로 제어하는 구성이 소개된다.

상기 제 1 제어신호출력부는 상기 생성된 레벨의 기준전류 레벨 신호를 더 출력함으로써, 구동할 LED그룹의 개수에 기초하여 기준전류 레벨을 생성하고 신호를 출력하는 조합부를 생략 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수를 검출하는 카운터를 더 포함함으로써 LED그룹의 개수를 검출할 수 있는 카운터가 소개된다.

상기 제어부는 상기 기준전류의 레벨과, 상기 센싱된 전체 구동전류의 레벨의 차이에 대응하는 레벨의 차이신호를 출력하는 증폭부; 및 상기 차이신호의 레벨에 기초하여 상기 구동전압의 레벨을 조절하도록 제어 신호를 상기 전압조절부로 출력하는 제 2 제어신호출력부를 포함함으로써, 기준전류의 레벨과 전체 구동전류의 레벨을 비교하고, 비교된 값에 기초하여 구동전압을 조절할 수 있는 구성들이 소개된다.

상기 제어 신호는 상기 차이신호의 레벨에 대응하는 듀티를 가지는 PWM(pulse width modulated)신호를 포함함으로써, 전압조절부는 PWM 신호의 듀티에 대응하여 구동전압을 조절할 수 있다.

상기 복수의 스위칭부의 스위치 개폐 타이밍을 소정의 시간 지연시키는 지연회로를 더 포함함으로써, 각 LED그룹의 전류 경로 형성 타이밍과 구동전류의 상승 또는 하강 타이밍을 동기화 할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

상기 복수의 스위칭부의 개방타이밍 및 폐쇄타이밍 중 적어도 하나를 소정 시간 지연시키는 지연회로를 더 포함함으로써, 각 LED그룹의 전류 경로 형성 타이밍과 구동전류의 상승 또는 하강 타이밍을 동기화 할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

상기 지연회로는, 상기 구동되는 LED의 개수가 감소되는 경우 상기 복수의 스위칭부의 개방타이밍 및 폐쇄타이밍 중 적어도 하나를 소정 시간 지연시킴으로써, 각 LED그룹에 전류가 갑자기 상승하는 스파크 효과를 제거할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 상기 목적은 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED 그룹들과, 상기 복수의 LED그룹을 구동하기 위한 구동회로장치를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법에 있어서, 상기 복수의 LED그룹에 구동전압을 인가하는 단계; 상기 복수의 LED그룹 중에서 구동할 LED그룹에 구동전류가 선택적으로 흐르도록, 상기 각 LED그룹에 마련된 복수의 스위칭부를 제어하는 단계; 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 단계; 및 상기 구동할LED그룹의 개수와 상기 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 인가되는 상기 구동전압의 레벨이 기 설정된 레벨이 되도록 제어하는 단계를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법에 의해 달성될 수 있다.

상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계는, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 기준전류의 레벨과, 상기 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계를 포함함으로써, 구동할 LED그룹의 개수에 따라 바뀌는 기준전류의 레벨과 전체 구동전류의 레벨을 고려하여 구동전압의 레벨을 조절할 수 있다.

상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계는, 상기 기준전류의 기본레벨과, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 카운트 값의 조합에 따라 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 상기 기준전류의 레벨을 생성하는 단계를 포함함으로써, 기준전류의 레벨이 구동할 LED그룹의 개수에 대응하여 생성됨을 알 수 있다.

상기 기준전류의 레벨을 생성하는 단계는, 상기 카운트값에 대응하는 카운트 신호 및 상기 기준전류의 기본 레벨에 대응하는 기본 레벨 신호를 입력 받는 단계; 및 상기 기준전류의 레벨에 대응하는 기준전류 레벨 신호를 출력하는 단계를 포함함으로써, 입력된 기본 기준전류 레벨과 구동할 LED그룹의 개수인 카운트값에 대응하여 기준전류 레벨을 생성하고, 기준전류 레벨 신호를 출력되는 동작이 소개된다.

상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계는, 상기 구동할 LED 그룹에 대응하여 상기 복수의 스위칭부를 제어하기 위한 복수의 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계를 포함함으로써, 스위칭부의 선택적인 전류 경로 형성 동작을 효과적으로 제어할 수 있다.

상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계는, 상기 생성된 레벨의 기준전류 레벨 신호를 더 출력하는 단계를 포함함으로써, 구동할 LED그룹의 개수에 기초하여 기준전류 레벨을 생성하고 신호를 출력하는 동작을 생략할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수를 검출하는 카운터를 더 포함함으로써 LED그루브이 개수를 검출할 수 있는 카운터가 소개된다.

상기 구동전압의 레벨을 제어하는 단계는, 상기 기준전류의 레벨과, 상기 센싱된 전체 구동전류의 레벨의 차이에 대응하는 레벨의 차이신호를 출력하는 단계; 및 상기 차이신호의 레벨에 기초하여 상기 구동전압의 레벨을 조절하도록 제어 신호를 상기 전압조절부로 출력하는 단계를 포함함으로써, 기준전류의 레벨과 전체 구동전류의 레벨을 비교하고, 비교된 값에 기초하여 구동전압을 조절할 수 있는 구성들이 소개된다.

상기 제어 신호는 상기 차이신호의 레벨에 대응하는 듀티를 가지는 PWM 신호를 포함함으로써, PWM신호의 듀티에 대응하여 구동전압의 레벨이 제어된다.

상기 복수의 스위칭부를 제어하는 단계는, 상기 복수의 스위칭부의 스위치 개폐 타이밍을 소정의 시간 지연시키는 단계를 더 포함함으로써, 각 LED그룹의 전류 경로 형성 타이밍과 상승 또는 하강 타이밍을 동기화 할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

상기 복수의 스위칭부를 제어하는 단계는, 상기 복수의 스위칭부의 개방타이밍 및 폐쇄타이밍 중 적어도 하나를 소정 시간 지연시키는 단계를 더 포함함으로써, 각 LED그룹의 전류 경로 형성 타이밍과 구동전류의 상승 또는 하강 타이밍을 동기화 할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

상기 복수의 스위칭부를 제어하는 단계는,

상기 구동되는 LED의 개수가 감소되는 경우 상기 복수의 스위칭부의 개방타이밍 및 폐쇄타이밍 중 적어도 하나를 소정 시간 지연시키는 단계를 포함함으로써, 각 LED그룹에 전류가 갑자기 상승하는 스파크 효과를 제거할 수 있으며, 이를 통해 LED의 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 상기 목적은 디스플레이장치의 광원으로서, 서로 직렬로 연결되는 복수의 LED를 각각 포함하며, 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 상기 디스플레이장치의 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 구동하기 위한 LED 구동회로장치로서, 상기 각 LED그룹에 마련되며, 상기 각 LED그룹에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위칭부; 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 전류센싱부; 상기 복수의 LED 그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부; 및 상기 복수의 LED그룹들 중에서 구동할 LED그룹에 상기 구동전류가 흐르도록 상기 복수의 스위칭부를 제어하고, 상기 구동할 LED그룹의 개수 및 상기 전류센싱부에 의해 센싱된 전체 구동전류의 레벨에 기초하여 상기 인가되는 상기 구동전압의 레벨을 기 설정된 레벨이 되도록 상기 전압조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 LED 구동회로장치에 의해 달성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 분할된 백라이트 블럭 각각을 하나의 제어부에서 효율적으로 로컬 디밍함으로써, 회로가 단순화되며 재료비가 절감될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트유닛의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로장치의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로장치의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로장치의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍 신호, 전체 구동전류, 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 이상적인 변화를 도시한 파형도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전류와 전체 구동전류의 레벨의 변화에 따라 신호출력부가 출력하는 PWM 신호의 변화를 도시한 파형도이다.
도 9는 비교예에 따른 LED 구동회로장치의 회로도이다.
도 10은 비교예에 따른 디밍 신호 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 변화를 도시한 파형도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리를 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리를 포함하는 LED 구동회로장치의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍 신호, 전체 구동전류 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 실질적인 변화를 도시한 파형도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연회로를 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 지연회로를 포함하는 LED 구동회로장치의 회로도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연회로의 회로도이다.
도 17은 디밍 신호, 전체 구동전류 및 지연회로를 포함함으로써 변한 각 LED그룹에 흐르는 전류의 실질적인 변화를 도시한 파형도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리부를 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호처리부를 포함하는 LED 구동회로장치의 회로도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치에서 백라이트유닛의 로컬 디밍을 위해 각 LED그룹이 제어되는 동작의 흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분할된 백라이트 블럭 각각을 하나의 제어부에서 효율적으로 로컬 디밍할 수 있는 디스플레이장치, LED 구동회로장치 및 그 제어 방법에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치(1)를 분해시킨 모습을 나타내는 사시도이다. 본 실시예는 디스플레이 패널(30)이 자체적으로 발광하지 않는 경우에 관한 것인 바, 예를 들면 디스플레이 패널(30)이 액정 구조인 디스플레이장치(1)에 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(1)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리되는 영상을 자체적으로 표시할 수 있는 장치이다. 디스플레이장치(1)는 TV로 구현될 수 있으며, 그 외에도 모니터, 휴대용 멀티미디어 재생기, 모바일 폰 등 다양한 방식의 장치로 구현될 수 있는 바, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 패널(30)을 포함하는 구성이라면 그 구현 방식이 한정되지 않는다.

디스플레이장치(1)는 디스플레이장치(1) 내부의 수용공간을 형성하는 커버부(10, 20)와, 커버부(10, 20)에 의한 수용 공간에 수용되며 영상이 표시되는 디스플레이 패널(30)과, 상기한 수용 공간에 수용되며 디스플레이 패널(30)에 영상이 표시되도록 디스플레이 패널(30)에 광을 공급하는 백라이트유닛(40)을 포함한다.

도 1에 나타난 각 방향에 대해 설명한다. X, Y, Z 방향은 기본적으로 각각 가로, 세로 및 높이 방향을 나타낸다. 디스플레이 패널(30)은 X-Y 평면 상에 배치되며, 백라이트유닛(40) 및 디스플레이 패널(30)이 Z 방향을 따라서 적층되게 배치된다. 이하 도 1을 포함한 각 도면 및 실시예에서는 이러한 방향 정의를 기초로 하여 설명한다. 여기서 X, Y, Z 방향의 반대 방향은 각각 -X, -Y, -Z 방향으로 나타내고, X-Y평면은 X방향의 축 및 Y방향의 축에 의해 형성되는 평면을 의미한다.

커버부(10, 20)는 디스플레이장치(1)의 외형을 형성하며, 디스플레이 패널(30) 및 백라이트유닛(40)을 수용한다. 커버부(10, 20)는 디스플레이 패널(30) 및 백라이트유닛(40)의 상하를 각각 커버하는 상측 커버(10) 및 하측 커버(20)를 포함한다.

상측 커버(10) 및 하측 커버(20)는 함께 수용 공간을 형성하며, 이 수용 공간 내에 디스플레이 패널(30) 및 백라이트유닛(40)을 수용한다. 상측 커버(10)의 X-Y 평면에 평행한 판면은 디스플레이 패널(30)의 디스플레이 영역이 노출되도록 개구부를 형성한다.

하측 커버(20)는 백라이트유닛(40)을 수용 가능하도록 Z 방향 상측이 개방된다. 하측 커버(20)는 Z 방향을 향한 하판면(21) 상에 백라이트유닛(40)이 적층 되며, 하판면(21)으로부터 Z 방향으로 직립한 측벽(23)에 백라이트유닛(40)을 지지한다.

디스플레이 패널(30)은 본 실시예에 따르면 액정 패널로 구현된다. 디스플레이 패널(30)은 두 개의 기판 사이에 액정층이 충진되며, 구동신호가 인가되어 이 액정층의 배열을 조정함으로써 영상을 표시한다. 디스플레이 패널(30)은 독자적으로 발광하지 않으면, 디스플레이 영역에 영상을 표시하기 위하여 백라이트유닛(40)으로부터 광을 제공받는다. 여기서, 디스플레이 영역은 디스플레이 패널(30)에서 X-Y 평면과 평행하고 영상이 표시되는 영역을 의미한다.

디스플레이 패널(30)은 도시되지 않은 구동회로기판을 가지며, 이 구동회로기판으로부터 구동신호가 인가되면 디스플레이 패널(30)의 액정이 소정각도로 회전한다. 이에 의하여 디스플레이 패널(30)의 디스플레이 영역을 구성하는 각 셀 단위로 광의 투과 특성이 상이하게 되므로 디스플레이 영역에 영상이 표시될 수 있다.

백라이트유닛(40)은 디스플레이 패널(30)에 광을 공급하도록 디스플레이 패널(30)의 배면 또는 저면에 배치된다. 백라이트유닛(40)은 디스플레이 패널(30)의 디스플레이 영역에 광을 출사하는 도광판(100)과, 디스플레이장치(1)의 에지영역에 배치되며 광을 생성하여 도광판(100) 측면에 조사하는 광원 모듈(101)과, 도광판(100) 저면에 적층되어 광을 디스플레이 패널(30) 방향으로 반사하는 반사플레이트(111)와, 도광판(100)으로부터 출사되는 광의 특성을 조정하는 광학시트류(103)와, 광원 모듈 및 하측 커버(20)사이에 개재되는 중간브래킷(109)을 포함한다.

도광판(100)은 아크릴 사출물 등으로 구현된 플라스틱 성형 렌즈로서, 광원 모듈(101)로부터 입사되는 광을 디스플레이 패널(30)의 전체 디스플레이 영역에 균일하게 전달한다.

도광판(100)은 반사플레이트(111)와 마주하는 하판면 상에 광을 산란시키는 도광판 패턴, 또는 광학 패턴이 형성됨으로써, 도광판(100)으로부터 출사되는 광의 균일성을 향상시키고 출사 광량을 조절할 수 있다. 즉, 광학 패턴을 어떻게 형성하는가에 따라서, 디스플레이 영역에서의 휘도가 상이할 수 있다.

본 실시예에서 도광판(100)은 디스플레이 패널(30)에 대응하는 크기 및 형상을 가지며, 로컬 디밍(local dimming)을 위해 복수 개의 영역으로 분할된다. 또한, 상기 도광판(100)의 복수 개의 영역들 사이에는 도광 차단막이 형성될 수 있다. 도광판(100) 내에 도광 차단막이 형성됨으로써, 도광판(100)이 다수의 영역들로 구분되고, 구분된 각각의 영역들 측면에 위치한 광원 모듈(101)로부터 광을 조명하여 화면 로컬 디밍을 수행하게 된다.

광원 모듈(101)은 디스플레이 패널(30)에 제공하기 위한 광을 생성한다. 광원 모듈(101)은 도광판의 측면을 따라서 백라이트유닛(40)의 에지 영역에 배치된다. 이 때, 광원 모듈(101)은 분할된 도광판(100)의 영역마다 일정한 숫자가 분할되어 할당되며, 생성한 광이 도광판(100)의 측면에 입사되도록 직립하여 배치된다.

광원 모듈(101)은 도 1을 참조하면, 도광판(100)의 Y 방향 및 -Y 방향 에지에 각 분할 영역당 3개씩 배치되는 것으로 표현하나, 이는 실시예에 불과한 것으로서, 광원 모듈(100)의 수량 또는 배치 위치 등이 본 발명의 사상을 한정하지 않는다.

광원 모듈(101)로부터 생성된 광은 Y방향 또는 -Y 방향으로 도광판(100)에 조사된 후, 도광판(100)으로부터 Z방향으로 출사되어 디스플레이 패널(30)에 입사된다. 이에 의하여 디스플레이 패널(30)은 X-Y평면에 평행한 디스플레이 영역상에 영상을 형성할 수 있다.

본 실시예에서의 광원 모듈(101)은 그 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용할 수 있다.

반사플레이트(111)는 빛을 액정에 집중시켜주고, 빛의 손실을 막는 역할을 한다. 그 재질로는 PE(Poly Ethylene) 또는 PET(Poly Ethylene terephtaltae resin) 등의 필름이 사용된다.

광학시트류(103)는 디스플레이 패널(30)에 평행하게 디스플레이 패널(30)의 배면에 적어도 1매 이상이 적층된다. 광학시트류(103)는 프리즘(prism) 시트, 확산 시트, 보호 필름 등을 포함하며, 확산플레이트에 의해 확산되는 광의 특성을 조절하여 디스플레이 패널(30)에 전달한다.

중간브래킷(109)은 광원 모듈(101)에 접촉하는 상태에서 하측 커버(20)의 에지 영역에 설치된다. 중간브래킷(109)은 열전도성이 높은 금속 재질을 포함함으로써, 광원 모듈(101)에서 발생하는 열을 효율적으로 방사시킨다.

이하, 디스플레이장치(1)의 내부를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 디스플레이장치(1)의 블럭도를 도시한다. 디스플레이장치는 외부 신호를 수신하여 출력하는 신호수신부(200), 수신된 외부 신호를 처리하여 출력하는 신호처리부(201), 제어부(207) 및 신호처리부(201)에서 처리된 외부 신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부(203)를 포함한다.

신호수신부(200)는, 튜너(tuner)를 구비하여 영상신호 등 외부로부터 제공되는 신호를 수신한다. 튜너는 제어부(207)의 제어에 따라 복수의 채널 중 선택된 어느 하나의 채널의 영상신호를 튜닝하여 수신할 수 있다. 신호수신부(200)는 다른 실시예로서, 셋탑박스, DVD, PC 등과 같은 영상기기로부터 영상신호를 수신하거나, 스마트폰과 같은 주변기기로부터 영상신호를 수신하거나, 인터넷과 같은 네트워크를 통하여 서버로부터 영상신호를 수신할 수도 있다.

신호처리부(201)는, 수신되는 영상신호를 처리하여 디스플레이부(203)에 영상이 표시되도록 한다. 신호처리부(201)는 수신되는 영상신호에 대하여, 예컨대, 모듈레이션, 디모듈레이션, 멀티플렉싱, 디멀티플렉싱, 아날로그-디지털변환, 디지털-아날로그변환, 디코딩, 인코딩, 이미지인핸스먼트, 스케일링 등의 영상처리를 수행할 수 있다.

디스플레이부(203)는, 신호처리부(201)에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시한다. 본 실시예에서의 디스플레이부(203)는 상술한 바와 같이, 처리된 영상신호에 기초하여 영상이 표시되는 디스플레이 패널(30)과 디스플레이 패널(30)에 광을 공급하는 백라이트유닛(40)을 포함한다.

제어부(207)는, 디스플레이장치(1)의 다양한 구성에 대한 제어동작을 수행한다. 예를 들면, 제어부(207)는 신호수신부(200)를 통해 수신되는 영상 신호를 처리하여, 처리된 영상을 디스플레이부(203)에 표시하도록, 신호수신부(200), 신호처리부(201) 및 디스플레이부(203)를 제어할 수 있다. 제어부(207)는 또한 백라이트유닛(40)이 로컬 디밍을 수행하도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서 백라이트유닛(40)은 상술한 바와 같이 로컬 디밍을 위해 복수 개의 영역으로 분할되는 도광판(100)과, 도광판(100)의 각 분할 영역 에지에 배치되는 광원 모듈(101)을 포함할 수 있다. 제어부(207)는 디스플레이 패널(30)을 통해 표시되는 영상의 밝은 부분의 휘도를 올리고, 어두운 부분의 휘도를 낮추는 등, 각 영역을 분할 구동함으로써 명암비를 대폭 개선하고 선명도를 높일 수 있다.

도 3은 디스플레이부 패널(30)에 광을 공급하는 백라이트유닛(40)의 분해도를 도시한다. 백라이트유닛(40)은 디스플레이 패널(30)의 저면으로 빛을 조사하기 위한 도광판(100) 및 광원 모듈(101)을 포함한다. 백라이트유닛(40)은 광원 모듈(101)을 구동하기 위한 LED 구동회로장치(300)를 더 포함할 수 있다.

광원 모듈(101)은 도광판(100)의 각 분할 영역의 에지에 배치되는 LED그룹들(301)을 포함한다. 광원 모듈(101)의 광원은 발광 다이오드 소자(light-emitting diode, LED)로 구현되며, 도광판(100)의 분할된 각 영역에 대응하도록 직렬로 연결된 복수개의 LED로 이루어진 LED그룹들(301)이 기판에 장착된다. 각 LED그룹들(301)은 서로 병렬로 연결되며, 같은 숫자의 LED를 포함하거나, 그룹 내 모든 LED의 구동을 위해 인가되는 순방향전압(forward-bias voltage)이 동일하도록 구성된다.

LED그룹들(301)이 디스플레이 패널의 가장자리를 따라서 각 분할 영역마다 배치되어 있다. 본 발명에서 도광판(100)의 분할 개수는 전체 LED 의 개수에 의해 결정되며, 복수 개의 영역으로 분할된 도광판(100)의 구간별로 적어도 하나 이상의 LED가 측면에 위치하여 빛을 조사한다. 이때 도광판(100)은 복수개의 영역으로 일정한 두께로 홈을 내어 분할하거나 일정한 간격으로 도광판(100)의 영역들 사이가 이격되도록 한다.

LED 구동회로장치(300)는 LED그룹들(301)의 로컬 디밍을 제어하도록 구성된다. LED 구동회로장치(300)는 LED그룹들(301)에 구동 전원 및 디밍 제어 신호를 공급하는 역할을 수행한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED그룹들(301)의 로컬 디밍을 제어하기 위한 LED 구동회로장치(300)의 구성, 효과, 및 제어 방법 등에 대해서 설명하도록 한다.

도 4, 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로장치 및 복수의 LED그룹들의 블럭도 및 회로도를 도시한다.

LED 구동회로장치(300)는 LED그룹들(301)을 로컬 디밍 구동하기 위한 장치이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로장치(300)는 상기 각 LED그룹(301)에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위칭부(401), 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 전류센싱부(402), 상기 복수의 LED그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부(400) 및 제어부(404)를 포함한다.

각 LED그룹(301)에 구비되는 스위칭부(401)는 인가되는 디밍 신호에 따라서, 구동할 LED그룹(301)에 구동전류가 흐르도록 전류 경로를 선택적으로 형성하는 스위칭 동작을 수행한다. 스위칭부(401)는 인가되는 전압의 레벨에 따라 빠르게 전류 경로를 형성하거나 차단할 수 있는 모스펫(MOSFET)으로 구성될 수 있다.

전류센싱부(402)는 복수의 LED그룹들(301) 모두에 흐르는 전체 구동전류(Itot)의 레벨을 센싱하는 역할을 수행한다. 전류센싱부(402)는 LED그룹들(301)의 전류 경로가 모이는 지점에 위치하는 저항(Ro)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)의 레벨을 검출하여, 검출된 전체 구동전류(Itot)의 레벨에 대응하는 전체 구동전류(Itot)레벨 신호를 제어부(504)에 제공한다. 본 실시예에서, 전류센싱부(402)가 별도의 구성을 갖는 것처럼 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것 일뿐, 제어부(404)가 전류센싱부(402)의 역할을 포함하여 수행할 수 있다.

전압조절부(400)는 제어부(404)의 제어에 따라 복수의 LED그룹에 기 설정된 레벨의 구동전압을 인가하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 전압조절부(400)는 모스펫(MOSFET)으로 구성될 수 있으며, 제어부(404)에서 전달된 PWM(pulse width modulated) 신호의 듀티에 기초하여 구동전압의 레벨이 기 설정된 레벨이 되도록 구동전압의 레벨을 조절할 수 있다.

본 실시예에 따른 제어부(404)는 LED 구동회로장치(300)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(404)는 복수의 스위칭부(401)의 스위칭 동작을 제어하며, 구동할 LED그룹(301)의 개수와 센싱된 전체 구동전류(Itot)의 레벨에 기초하여 구동전압의 레벨을 조절하도록 전압조절부(400)를 제어한다.

도 5를 참조하면, 제어부(504)는 구동할 LED그룹들(301)의 개수를 검출하는 카운터(511), 검출된 개수에 따른 기준전류(Iref)의 레벨을 생성하는 조합부(510), 생성된 기준전류(Iref)의 레벨과 전체 구동전류(Itot)의 레벨을 비교하는 증폭부(513) 및 비교된 결과에 기초하여 전압조절부(400)로 하여금 구동전압의 레벨을 조절하도록 제어 신호를 출력하는 신호출력부(512)를 포함할 수 있다.

카운터(511)는 디밍 신호에 기초하여 구동할 LED그룹들(301)의 개수를 검출하며, 구동할 LED그룹(301)의 개수인 카운트 값에 대응하는 카운트 신호를 출력한다.

조합부(510)는 카운터(511)로부터 입력된 카운트 신호와 외부로부터 입력된 기본 기준전류(IRef)에 기초하여 기준전류(Iref)의 레벨을 생성하고, 생성된 기준전류(Iref)의 레벨에 대응하는 기준전류(Iref) 레벨 신호를 출력한다. 본 실시예에서 기본 기준전류(Iref)의 레벨은 하나의 LED그룹(301)을 구동하기에 요구되는 레벨로서, 조합부(510)는 구동할 LED그룹(301)의 개수와 기본 기준전류(Iref)의 레벨을 곱한 만큼의 기준전류(Iref) 레벨을 생성하며 대응하는 기준전류(Iref) 레벨 신호를 출력하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구현예 따라서 다양한 실시예가 가능 할 것이다.

증폭부(513)는 조합부(510)로부터 입력된 기준전류(Iref) 레벨 신호와 전류센싱부(402)로부터 입력된 전체 구동전류(Itot)의 레벨 신호에 기초하여 기준전류(Iref)의 레벨과 전체 구동전류(Itot)의 레벨의 차이에 대응하는 차이신호를 생성하여 출력한다. 증폭부(513)는 서로 다른 단자로부터 입력되는 신호의 차이를 증폭하여 출력하도록 구성되는 차동 증폭기(differential amplifer)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 기준전류(Iref) 레벨이 전체 구동전류(Itot)의 레벨 보다 큰 경우, 증폭부(513)는 양(positive)의 차이 신호를 출력 하며, 기준전류(Iref) 레벨이 전체 구동전류(Itot)의 레벨 보다 작은 경우, 음(negative)의 차이 신호가 출력 하는 것으로 설명하고 있으나 이에 한정 되는 것은 아니다.

신호출력부(512)는 증폭부(513)로부터 입력된 차이신호에 기초하여 전압조절부(400)에 구동전압의 레벨을 조절하도록 제어 신호를 출력한다. 신호출력부(512)는 청구항에서 제 1 제어신호출력부 또는 제 2 제어신호출력부에 해당할 수 있다. 이때 제어 신호는 차이신호의 레벨에 대응하는 듀티를 가지는 PWM(pulse width modulated)신호일 수 있다. 보다 구체적으로, 신호출력부(512)는 양(positive)의 차이 신호가 입력 되면, 차이 신호에 대응하는 레벨만큼 PWM 신호의 듀티를 넓게 하며, 음(negative)의 차이 신호가 입력되면, 차이 신호에 대응하는 레벨만큼 PWM 신호의 듀티를 좁게 하여 전압조절부(400)로 출력한다.

전압조절부(400)는 신호출력부(512)에서 출력된 PWM 신호의 듀티의 넓이에 따라서 구동전압의 레벨을 더 높이거나, 낮추는 역할을 수행한다. 본 실시예에서, 전압조절부(400)는 전체 구동전류(Itot)의 레벨이 증폭부(513)로 입력된 기준전류(Iref)의 레벨과 같아지도록 구동전압을 조절한다.

정리하여 설명하면, 우선 LED그룹들(301) 중 적어도 하나 이상이 전압조절부(400)에서 인가된 구동전압에 의해 구동 되며, 전체 LED그룹들(301)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)는 전류센싱부(402)에 의해 센싱 된다. 외부로부터 디밍 신호가 인가되면, 카운터(511)는 구동할 LED그룹들(301)의 개수를 검출하며 대응하는 카운트신호를 조합부로 출력한다. 조합부(510)는 외부에서 입력되는 기본 기준전류(Iref) 레벨 신호와 카운트신호에 기초하여 기준전류(Iref)의 레벨을 생성하며, 대응하는 기준전류(Iref) 레벨 신호를 출력한다. 증폭부(513)는 조합부(510)로부터 입력된 기준전류(Iref) 레벨 신호와 전류센싱부(402)로부터 입력된 전체 구동전류(Itot)의 레벨 신호에 기초하여 기준전류(Iref) 레벨과 전체 구동전류(Itot)레벨을 비교하고, 레벨 차이에 대응하는 차이 신호를 신호출력부(512)로 출력한다. 신호출력부(512)는 전압조절부(400)로 하여금 전체 구동전류(Itot)의 레벨이 기준전류(Iref)의 레벨과 같아질 수 있도록 구동전압을 조절한다.

예를 들면, 구동 중인 LED그룹들(301)의 개수가 2개인 경우, 전체 구동전류(Itot)의 레벨은 2*IRef가 되도록 전압조절부(400)는 구동전압을 구동 중인 LED그룹들(301)에 인가 중이다. 전류분배법칙에 의해 전체 구동전류(Itot)는 분배되어 각 LED그룹(301)에 흐르는 구동전류의 레벨은 IRef가 된다. 이후, LED그룹들(301) 중 3개를 구동하도록 디밍 신호가 입력되면, 카운터(511)는 3에 대응하는 카운트신호를 출력하며, 조합부(510)는 3과 기본 기준전류(Iref)의 레벨에 기초하여 기준전류(Iref)의 레벨을 3*IRef로 생성하여 출력한다. 증폭부(513)는 기준전류(Iref)의 레벨 3*IRef와 전체 구동전류(Itot)의 레벨 2*IRef를 비교하여 차이 레벨인 +IRef에 대응하는 차이 신호를 신호출력부(512)로 출력한다. 신호출력부(512)는 PWM 신호의 듀티를 IRef에 대응하는 만큼 넓게 하여 전압조절부(400)에 출력하며, 전압조절부(400)는 입력된 PWM 신호에 기초하여 구동전압의 레벨을 전체 구동전류(Itot)의 레벨이 3*IRef가 되도록 조절할 것이다. 스위칭부(401)는 디밍 신호가 입력됨에 따라서 구동할 LED그룹들(301) 중 3개가 구동되도록 전류 경로를 형성한다. 전체 구동전류(Itot)는 분배되어 각 LED그룹(301)에 흐르는 구동전류의 레벨은 IRef가 된다.

이하, 도 7을 참조하여, 디밍 신호에 따라서 복수의 LED그룹들(301)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)와 각 LED그룹에 흐르는 전류의 레벨의 변화를 살펴보겠다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디밍 신호, 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 이상적인 변화를 파형도로서 도시한다.

도 7을 참조하면, 디밍 신호(800)가 각 스위칭부(401)에 t0~t1구간과 t5~t6 구간에서는 하나의 LED그룹(301)을 구동하고, t1~t2구간과 t4~t5 구간에서는 두 LED그룹들(301)을 구동하며, t2~t4 구간에서는 세 LED그룹들(301)이 구동하기 위해 인가된다.

이에 대응하여, 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨이 t0~t1구간과 t5~t6 구간에서는 Iref크기를 갖고, t1~t2구간과 t4~t5 구간에서는 2Iref크기를 가지며, t2~t4 구간에서는 3Iref크기를 갖는다.

또한, 각 LED그룹(301)에 흐르는 전류(803) 역시 각 스위칭부(401)에 인가되는 디밍 신호(800)의 변화와 동일하게 변화한다. t0~t3구간에서, DIM1이 하나의 LED그룹(301)을 구동하기 위해 인가되고 제거되면, 해당 LED그룹(301)에 흐르는 전류 i1의 레벨이 같은 구간 동안 상승하고 하강한다. 마찬가지로 DIM2~DIM4가 인가되고 제거되는 구간과 i2~i4가 상승하고 하강하는 구간이 일치한다. 다만, 도 7은 전류의 이상적인 흐름을 나타내는 것으로, 전류의 실질적인 흐름에 대해서는 후술한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 구동전류(Itot) 레벨과 기준전류(Iref)레벨의 변화에 의해 변화하는 제어 신호의 파형도를 도시한다. 본 실시예에서, 신호출력부(512)가 출력하는 제어 신호는 상술한 바와 같이, 1 주기에서 기준전류(Iref)의 레벨과 구동전류(Itot)의 레벨의 차이에 대응하는 듀티를 갖는 PWM신호일 수 있다.

t0~t1구간은, 하나의 LED그룹(301)을 구동하기 위한 디밍 신호가 들어온 후, LED그룹(301) 중 어느 하나도 아직 구동되기 전의 구간이다. LED그룹(301)이 아직 구동 중에 있지 않아 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨이 0의 크기를 나타내고 있다. 디밍 신호에 따라서 카운터(511)와 조합부(510)에 의해 생성된 기준전류(Iref)(800)의 레벨은 IRef이며, 증폭부(513)가 기준전류(Iref)(800)의 레벨과 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨의 차이를 비교하게 된다. 기준전류(Iref)(800)의 레벨이 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨 보다 IRef만큼 더 크기 때문에, 증폭부(513)는 +IRef의 레벨에 대응하는 차이 신호를 출력한다. 신호출력부(512)는 차이 신호에 기초하여 +IRef만큼 듀티를 넓게 한 PWM 신호(803)를 전압조절부(400)로 출력한다. 전압조절부(400)는 PWM 신호(803)가 입력되면, LED그룹들(301)에 인가되는 구동전압의 레벨을 올린다. 구동전압의 레벨이 상승함에 따라 LED그룹(301)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨이 0에서 IRef로 상승하게 된다. 상승된 전체 구동전류(Itot)(801)는 스위칭부(401)의 스위칭 동작에 따라 전류 경로가 형성된 하나의 LED그룹(301)에 흐르게 된다. 이에 따라서, 전류가 흐르는 LED그룹(301)은 빛을 출력한다.

t4~t5구간은, 두 개의 LED그룹들(301)이 구동 중에, 하나의 LED그룹(301)만을 구동하기 위한 디밍 신호가 들어온 후, 아직 두 개의 LED그룹들(301)이 구동되는 구간이다. 디밍 신호에 따라서 카운터(511)와 조합부(510)에 의해 생성된 기준전류(Iref)(800)의 레벨은 IRef이며, 증폭부(513)가 기준전류(Iref)(800)의 레벨과 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨의 차이를 비교하게 된다. 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨이 기준전류(Iref)(800)의 레벨 보다 IRef만큼 더 크기 때문에, 증폭부(513)는 -IRef의 레벨에 대응하는 차이 신호를 출력한다. 신호출력부(512)는 차이 신호에 기초하여 -IRef만큼 듀티를 좁게 한 PWM 신호(805)를 전압조절부(400)로 출력한다. 전압조절부(400)는 PWM 신호(805)가 입력되면, LED그룹들(301)에 인가되는 구동전압의 레벨을 낮춘다. 구동전압의 레벨이 낮아짐에 따라 LED그룹(301)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)(801)의 레벨이 2*IRef에서 IRef로 낮아진다. 낮아진 전체 구동전류(Itot)(801)는 스위칭부(401)의 스위칭 동작에 따라 전류 경로가 형성된 하나의 LED그룹(301)에만 흐르게 되고, 전류 경로가 차단된 LED그룹(301)에는 흐르지 않게 된다. 이에 따라서, 전류가 흐르는 하나의 LED그룹(301)만 빛을 출력한다.

도 9 과 도 10은 비교예에 따른 각 블럭마다 제어부가 있는 LED 구동회로장치의 회로도와 그 동작의 파형도를 도시한다.

비교예에 따른 LED 구동회로장치(300)역시 LED그룹들(301)을 로컬 디밍 구동하기 위한 장치이다. 도 9를 참조하면, LED 구동회로장치(300)에는 복수의 LED그룹들(301) 각각을 제어하기 위한 제어부(901)가 구비되어 있다. 각각의 제어부(901)는 디밍 신호를 입력 받아, 해당 LED그룹(301)을 선택적으로 구동하도록 구성된다.

도 10을 보면, 비교예에 따른 LED 구동회로장치(300)에 입력되는 디밍 신호와, 디밍 신호에 따라 각 LED그룹(301)에 흐르는 구동전류가 일치한다. 각 LED그룹(301) 마다 제어부(901)가 구비되어, 디밍 신호가 입력되면 기본 기준전류(Iref)의 레벨에 대응하는 구동전류(i1, i2, i3, i4)가 각 LED그룹(301)에 흐르고, 디밍 신호가 제거되면 구동전류(i1, i2, i3, i4)의 흐름이 차단된다.

도 7의 파형도와 도 10의 파형도를 비교하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 하나의 제어부(901)를 통해 복수의 LED그룹들(301)의 디밍 제어를 하더라도, 비교예에 따라 각 LED그룹(301)에 제어부(901)가 구비되도록 구성하는 것과 각 LED그룹(301)에 흐르는 전류의 차이는 없는 것을 볼 수 있다.

하지만, 각 LED그룹(301)이 제어부(901)를 구비하도록 구현하면, LED그룹들(301)의 숫자가 많아질 수록, 회로를 복잡하게 할 뿐 아니라 부품 수가 많아지며, 재료비가 기하급수적으로 늘어나게 되는 단점을 초래한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전류레벨을 기 저장하고 있는 메모리를 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도 및 회로도를 도시한다.

본 실시예에서의 LED 구동회로장치(300)의 제어부(1104) 역시 구동할 LED그룹(301)의 개수와 센싱된 전체 구동전류(Itot)의 레벨에 기초하여 구동전압의 레벨을 조절하도록 전압조절부(400)를 제어한다.

본 실시예에서의 제어부(1104)는 카운터(1111), 증폭부(1113) 및 신호출력부(1112)를 포함하며, 기본 기준전류(Iref) 레벨 신호의 입력 없이도 기준전류(Iref) 레벨 정보를 저장하는 메모리(1110)를 더 포함한다.

메모리(1110)는 기본 기준전류(Iref) 레벨 신호의 입력을 받지 않으며, 카운트값과 대응하는 기준전류(Iref) 레벨을 저장한다. 메모리(1110)는 카운터(1111)로부터 카운트값에 대응하는 카운트신호가 입력되면, 카운트값에 대응하는 기준전류(Iref) 레벨을 생성하고, 기준전류(Iref) 레벨 신호를 증폭부(1113)에 출력한다.

도 13은 LED 구동회로장치의 LED 구동회로장치의 디밍 신호, 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 실질적인 변화를 파형도로서 도시한다.

스위칭부(401)는 디밍 신호(1300)가 입력됨에 따라서 딜레이가 거의 없이 전류 경로를 형성하거나 차단한다. 하지만, 구동전류(Itot)(1301)는, 구동할 LED그룹들(301)의 개수가 변경되면, 새로 기준전류(Iref)의 레벨을 생성하고, 생성된 레벨과 구동전류(Itot)를 비교한 후, 구동전압을 조절함으로써 변하게 되어 스위칭 타이밍에 비해 소정 시간 지연된다.

t0, t1, t2에서, 전체 구동전류(Itot)(1301)의 상승이 지연됨에 따라 각 LED그룹(301)에 흐르는 전류(1303)의 크기 역시 약간의 지연 시간을 갖고 천천히 상승되며, 이는 큰 문제를 초래하지 않는다.

하지만, t4, t5, 에서, 디밍 신호(1300)가 제거되어 스위칭부(401)가 먼저 LED그룹(301)의 전류 경로를 차단하고, 전체 구동전류(Itot)(1301)의 하강이 지연됨에 따라 구동 중인 LED그룹(301)에 필요한 전류의 레벨보다 많은 전류가 갑작스레 인가된다. 이런 전류의 스파크가 발생하면, 전기 소자인 LED에 무리가 올 수 있으며, 이는 LED의 고장을 야기할 수도 있어 문제다.

도 14와 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 상술한 문제점을 해결하기 위해 지연회로(1414)를 더 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도 및 회로도를 도시한다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연회로(1414)의 회로도를 도시한다.

본 실시예에서 LED 구동회로장치(300)는 스위칭부(401)의 스위치 개폐 타이밍을 소정의 시간 지연시키는 지연회로(1414)를 더 포함할 수 있다. 스위칭부(401)는 스위치를 열거나 닫음으로써 LED그룹(301)의 전류 경로를 형성하거나 폐쇄할 수 있다. 구동할 LED그룹(301)의 개수가 감소되는 때, 전체 구동전류(Itot)의 레벨이 완전히 낮아지고 나서 스위칭부(401)가 더 이상 구동하지 않을 LED그룹(301)의 전류 경로를 폐쇄한다면, 스위칭이 먼저 일어남으로써 구동 중인 LED그룹(301)에 전류 스파크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 지연회로(1414)는 스위칭부(401)에 디밍 신호가 들어오는 중에, 디밍 신호가 더 이상 입력되지 않더라도 스위칭부(401)의 개폐 동작이 소정의 시간 늦어지도록 구성될 수 있으며, 이를 위해 RC(resistor-capacitor) 회로를 포함할 수 있다.

도 15를 참조하면, 지연회로(1414)의 회로도가 도시되어 있다. 디밍 신호가 인가될 때에는 신호가 저항에 병렬로 연결된 다이오드를 통해 스위칭부(401)에 바로 전달될 것이다. 디밍 신호가 제거되면, 충전된 커패시터에서 소정의 시간 전하를 제공함으로써, 스위칭부(401)는 커패시터가 방전될 때까지 전류 경로를 차단하지 않을 것이다.

도 17은 지연회로를 더 포함함으로써 변한 디밍 신호, 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류 및 각 LED그룹에 흐르는 전류의 실질적인 변화를 파형도로서 도시한다.

t3, t4, t5, t6에서, 스위칭부(401)는 전류 경로를 디밍 신호가 제거됨과 동시에 바로 차단하지 않고, 소정의 시간이 지나 전체 구동전류(Itot)의 레벨이 한단계 낮아지고 나서야 차단한다. 이에 따라서, 도 13에서 볼 수 있었던 스파크가 제거되었다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호발생부를 더 포함하는 LED 구동회로장치의 블럭도 및 회로도를 도시한다.

LED 구동회로장치(300)는 디밍 신호 및 기준전류(Iref) 레벨 신호를 제공하는 신호발생부(1815)를 더 포함할 수 있으며, 신호발생부(1815)는 청구항에서의 제 1 제어신호출력부 또는 제 2 제어신호출력부에 해당할 수 있다.

본 실시예에서의 신호발생부(1815)는 디밍 신호 및 기본 기준전류(Iref)레벨 신호를 제공할 수 있다. 스위칭부(401)는 신호발생부(1815)로부터 입력된 디밍 신호에 따라서 개폐 동작을 수행하여 구동전류의 경로를 선택적으로 형성한다. 증폭부(1813)는 신호발생부(1815)로부터 입력된 기준전류(Iref) 레벨 신호과 전류센싱부(402)로부터 입력된 구동전류(Itot) 레벨 신호를 비교하여 차이 신호를 신호출력부(1812)로 출력하며, 신호출력부(1812)는 차이 신호에 기초하여 제어 신호를 전압조절부(400)에 제공한다. 전압조절부(400)는 제어 신호에 기초하여 LED그룹들(301)에 인가되는 구동전압을 조절한다.

즉, 본 실시예에서 신호발생부(1815)는 디밍 신호를 제공할 뿐 아니라, 구동할 LED그룹들(301)의 개수에 기초한 기준전류(Iref) 레벨 신호도 제공하는 역할을 수행한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 로컬 디밍을 위해 각 LED그룹이 제어되는 동작을 흐름도로서 도시한다.

먼저, 동작 S2000에서, 복수의 LED그룹(301)에 구동전압을 인가한다. 다음, 동작 S2001에서, 복수의 LED그룹(301) 중에서 구동할 LED그룹(301)에 구동전류가 선택적으로 흐르도록, 각 LED그룹(301)에 마련된 복수의 스위칭부(401)를 제어한다. 이후, 동작 S2003에서, 복수의 LED그룹(301)에 흐르는 전체 구동전류(Itot)를 센싱한다. 마지막으로, 동작 S2005에서, 구동할 LED그룹(301)의 개수와 센싱된 전체 구동전류(Itot)의 레벨에 기초하여 구동전압의 레벨이 기 설정된 레벨이 되도록 제어한다.

1 - 디스플레이장치
300 - LED 구동회로장치
301 - LED 그룹
400 - 전압조절부
401 - 스위치
404 - 제어부

Claims

디스플레이장치에 있어서,
영상 신호를 수신하는 신호수신부;
수신된 영상 신호를 처리하는 신호처리부;
상기 처리된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이패널 및 서로 직렬로 연결되는 복수의LED를 각각 포함하며, 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 상기 패널의 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함하는 디스플레이부;
상기 각 LED그룹에 마련되며, 상기 각 LED그룹에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위치;
상기 복수의 LED 그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부; 및
상기 복수의 LED그룹들 중에서 구동할 LED그룹에 상기 구동전류가 흐르도록 상기 복수의 스위치를 제어하고,
상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 기준전류와 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류 사이의 차이를 식별하고,
상기 식별된 차이에 기초하여 상기 인가되는 상기 구동전압을 조절하도록 상기 전압조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
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제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 기준전류의 기본레벨과, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 카운트 값의 조합에 따라 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 상기 기준전류의 레벨을 생성하는 디스플레이장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 카운트값에 대응하는 카운트 신호 및 상기 기준전류의 기본 레벨에 대응하는 기본 레벨 신호를 입력 받아, 상기 카운트신호 및 상기 상기 기준전류의 레벨에 대응하는 기준전류 레벨 신호를 출력하는 조합부를 포함하는 디스플레이장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 상기 기준전류의 레벨 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 디스플레이장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹에 대응하여 상기 복수의 스위칭부를 제어하기 위한 복수의 스위칭 제어 신호를 출력하는 제 1 제어신호출력부를 포함하는 디스플레이장치.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 제어신호출력부는 상기 생성된 레벨의 기준전류 레벨 신호를 더 출력하는 디스플레이장치.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 구동할 LED그룹의 개수를 검출하는 카운터를 더 포함하는 디스플레이장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 기준전류의 레벨과, 상기 식별된 기준전류와 전체 구동전류 사이의 레벨의 차이에 대응하는 레벨의 차이신호를 출력하는 증폭부; 및
상기 차이신호의 레벨에 기초하여 상기 구동전압의 레벨을 조절하도록 제어 신호를 상기 전압조절부로 출력하는 제 2 제어신호출력부를 포함하는 디스플레이장치.
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서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED 그룹들과, 상기 복수의 LED그룹을 구동하기 위한 구동회로장치를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법에 있어서,
상기 복수의 LED그룹에 구동전압을 인가하는 단계;
상기 복수의 LED그룹 중에서 구동할 LED그룹에 구동전류가 선택적으로 흐르도록, 상기 각 LED그룹에 마련된 복수의 스위치를 제어하는 단계;
상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 기준전류를 식별하는 단계;
상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류를 센싱하는 단계;
상기 식별된 기준전류와 상기 센싱된 전체 구동전류 사이의 차이를 식별하는 단계; 및
상기 식별된 차이에 기초하여 상기 인가되는 구동전압을 제어하는 단계를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법.
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디스플레이장치의 광원으로서, 서로 직렬로 연결되는 복수의 LED를 각각 포함하며, 서로 병렬 연결되어 구동전류에 따라 상기 디스플레이장치의 영상 표시를 위한 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 구동하기 위한 LED 구동회로장치로서,
상기 각 LED그룹에 마련되며, 상기 각 LED그룹에서의 구동전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 복수의 스위치;
상기 복수의 LED 그룹에 구동전압을 인가하는 전압조절부; 및
상기 복수의 LED그룹들 중에서 구동할 LED그룹에 상기 구동전류가 흐르도록 상기 복수의 스위치를 제어하고, 상기 구동할 LED그룹의 개수에 대응하는 기준전류와 상기 복수의 LED그룹에 흐르는 전체 구동전류 사이의 차이를 식별하고, 상기 식별된 차이에 기초하여 상기 인가되는 구동전압을 조절하도록 상기 전압조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 LED 구동회로장치.
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