KR102555059B1 - 광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치에 관한 것으로, 주 광원을 구동하는 주 광원 구동부, 및 감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 보조 광원의 밝기를 높이는 보조 광원 구동부를 구비한다.

Description

광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치{DEVICE FOR DRIVING LIGHT SOURCE AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 표시장치의 광원에 관한 것으로 특히, 광원의 밝기가 저하될 때 광원의 광량을 자동으로 보상하는 광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 디스플레이, 차량용 디스플레이 등 다양한 분야의 표시장치로 이용되고 있다. 액정표시장치는 반사형, 반투과형, 투과형 등으로 나뉘어질 수 있다. 반투과형 또는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)으로부터 입사되는 빛을 데이터전압에 따라 조절하여 화상을 표시한다.
백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)와 같은 형광 램프가 사용되어 왔으나 최근에는 기존 형광 램프에 비하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode : 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
차량용 디스플레이는 사이즈가 커지고 차량 한 대 당 탑재되는 수량도 늘고 있다. 차량용 디스플레이는 내비게이션 이외에도 운전 지원 인터페이스로 적용되고 있다. 차량용 디스플레이는 인스트루먼트 패널(instrument panel)의 계기나 운전자 경고, 운전 보조를 위한 표시 수단으로 적용범위를 넓혀가고 있다. 이와 함께 차량 속도, 연료 잔량, 내비게이션 길안내 정보 등을 운전자 바로 앞 유리창에 그래픽 이미지로 투영해 주는 헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 장치에도 액정표시장치가 적용되고 있다. 차량의 뒷좌석에서 DVD 영화나 게임을 즐기기 위한 리어시트 엔터테인먼트(Rear-Seat Entertainment, RSE) 시스템용으로 액정표시장치가 적용되고 있다.
차량용 디스플레이는 태양광에서도 시인성이 요구되고 있기 때문에 다른 용도의 디스플레이에 비하여 고휘도가 요구되고 있고, 차량용 온도 조건에서의 신뢰성이 요구되고 있다.
차량용 디스플레이로 이용되는 액정표시장치의 경우에 백라이트 유닛의 광원은 기존 CCFL에서 LED로 대체되고 있다. LED는 도 1과 같이 직렬로 연결된다. 도시하지 않은 광원 구동부는 도 1과 같이 직렬로 연결된 LED 체인(chain)을 점등하기 위해 필요한 구동 전압(Vout)을 출력하여 LED 체인을 구동한다.
LED 체인에서 어느 한 위치에 단선이 발생되면, LED 체인에 전류가 흐르지 않기 때문에 LED 체인의 모든 LED가 점등될 수 없다. 차량용 디스플레이는 차량의 진동으로 인하여 다른 용도의 디스플레이에 비하여 LED 체인의 전기적, 기계적 파괴에 취약하다. 종래 기술은 LED 체인의 전기적 파괴, 기계적 파괴 시에 또는 휘도 저하시에 LED 체인의 밝기를 복원할 수 없다.
따라서, 본 발명은 광원의 밝기 변화를 자동으로 보상할 수 있는 광원 구동장치와 이를 이용한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 광원 구동장치는 주 광원을 구동하는 주 광원 구동부, 및 감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 보조 광원의 밝기를 높이는 보조 광원 구동부를 구비한다.
상기 주 광원과 상기 보조 광원 각각은 하나 이상의 LED를 포함한다.
상기 광원 구동장치는 상기 주 광원의 LED와 상기 보조 광원의 LED 사이에 배치되어 스위치 제어신호에 응답하여 상기 주 광원과 상기 보조 광원 사이의 전류 패스를 절환하는 트랜지스터를 더 구비한다.
상기 보조 광원 구동부는 상기 감광 저항을 포함한 분압 회로를 이용하여 상기 스위치 제어신호를 출력한다. 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 상기 트랜지스터가 턴-온된다.
상기 분압 회로는 전압이 공급되는 감광 저항, 상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항, 및 상기 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함한다.
상기 주 광원은 LED들이 직렬로 연결된 LED 체인을 포함한다. 상기 보조 광원은 상기 주광원의 LED들 각각에 연결되는 LED들을 포함한다. 상기 보조 광원 구동부는 상기 LED 체인에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함한다. 상기 광원 구동장치는 상기 주 광원의 LED들과 상기 보조 광원의 LED들 사이에 배치된 다수의 트랜지스터들을 더 구비한다. 상기 분압 회로들 각각은 전압이 공급되는 감광 저항, 상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항, 및 상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함한다.
하나의 상기 주 광원에 다수의 상기 보조 광원이 연결된다. 상기 보조 광원 구동부는 상기 주 광원에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함한다. 상기 광원 구동장치는 상기 주 광원과 상기 보조 광원들 사이에 다수의 트랜지스터들을 더 구비한다. 상기 분압 회로들 각각은 전압이 공급되는 감광 저항, 상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항, 및 상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함한다.
상기 주 광원의 LED 애노드는 상기 보조 광원의 LED 애노드가 연결된다. 상기 주 광원의 LED 캐소드와 상기 보조 광원의 LED 캐소드 사이에 상기 감광 저항을 포함한 저항 회로가 연결된다.
상기 저항 회로는 상기 감광 저항에 병렬 연결된 고정 저항을 포함한다.
본 발명의 표시장치는 입력 영상을 표시하는 표시패널, 상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛의 광원을 구동하는 광원 구동부를 구비한다. 상기 광원은 하나 이상의 주 광원과, 하나 이상의 보조 광원을 포함한다. 상기 광원 구동부는 상기 주 광원을 구동하는 주 광원 구동부, 및 감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 상기 보조 광원의 밝기를 높이는 보조 광원 구동부를 포함한다.
본 발명의 광원 구동장치는 감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 보조 광원의 밝기를 높임으로써 광원의 광량을 자동으로 보상할 수 있다.
본 발명의 표시장치는 상기 광원 구동장치를 이용하여 광원의 전기적, 기계적 파괴시에 원하는 밝기로 광원을 구동할 수 있으므로 신뢰성을 높이고 휘도 저하를 자동으로 보상하여 가혹한 사용 환경에서도 안정된 화질을 제공할 수 있다.
도 1은 LED 체인을 간략히 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동장치를 보여 주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
도 5는 감광 저항의 특성을 보여 주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
도 7은 도 6에서 점 광원이 소등될 때 보조 광원이 점등되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
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 2를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(10)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(20), 백라이트 유닛(20)의 광원을 구동하기 위한 광원 구동부(21), 및 표시패널(10)을 구동하는 표시패널 구동회로를 포함한다. 표시패널 구동회로는 입력 영상의 데이터를 표시패널(10)의 픽셀들에 기입한다. 표시패널 구동회로는 표시패널(10)의 데이터라인들(14)을 구동하기 위한 데이터 구동부(12), 표시패널(10)의 게이트라인들(15)을 구동하기 위한 게이트 구동부(13), 및 타이밍 콘트롤러(11)를 구비한다.
표시패널(10)은 액정층을 사이에 두고 밀봉된 두 장의 기판을 포함한다. 표시패널(10)의 픽셀 어레이는 입력 영상을 표시한다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색, 녹색 및 청색의 서브 픽셀로 나뉘어진다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 액정셀(Clc)을 포함한다. 표시패널(10)의 TFT(thin film transistor) 어레이 기판은 데이터라인들(14), 데이터라인들(14)과 교차되는 게이트라인들(15), 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 액정셀(Clc)의 픽셀 전극(PIX), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.
표시패널(10)의 컬러 필터(Color filter) 어레이 기판은 블랙 매트릭스(black matrix), 컬러 필터 등이 형성된다. 공통 전극(COM)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동방식에서 컬러 필터 기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 구동방식에서 픽셀 전극(COM)과 함께 TFT 어레이 기판 상에 형성된다. 표시패널(10)의 기판들 각각에는 편광판이 부착되고 액정층과 접하는 기판 내면에 액정 분자들의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. COT(Color filter on TFT) 또는 TOC(TFT on color filter) 구조의 경우에, 하나의 기판 상에 TFT 어레이와 컬러 필터 어레이가 적층된다.
백라이트 유닛(20)은 광원 구동부(21)에 의해 점등되는 광원들로부터의 빛을 표시패널(10)에 조사한다. 백라이트 유닛(20)은 광원들이 도광판의 측면과 대향하게 배치되는 에지형 백라이트 유닛 또는, 광원들이 확산판 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛으로 구현될 수도 있다. 에지형 백라이트 유닛은 광원들로부터 발생된 빛을 도광판과 그 위에 적층된 다수의 광학시트를 이용하여 균일한 면광원으로 변환하여 표시패널(10)에 빛을 조사한다. 직하형 백라이트 유닛(20)은 광원들로부터 발생된 빛을 확산판과 그 위에 적층된 다수의 광학시트를 통해 균일한 면광원으로 변환하여 표시패널(10)에 빛을 조사한다.
광원 구동부(21)는 광원 구동 전압을 발생하여 광원들을 구동한다. 광원 구동부(21)는 도 3과 같이 주 광원(ML)을 구동하는 주 광원 구동부(31)와, 보조 광원을 구동하기 위한 보조 광원 구동부(32)를 포함한다. 광원 구동부(21)는 펄스폭 변조 신호(Pulse Width Modulation, 이하 "PWM"라 함)를 발생하여 주 광원(ML)의 점등과 소등 타이밍을 조절하고, 광원의 전류 변화에 따라 광원 구동 전압을 조정한다. 광원 구동부(21)는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 입력이나 조도 센서 신호에 응답하여 PWM 신호의 듀티비와 광원 구동 전압을 조정할 수 있다.
데이터 구동부(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 입력 영상의 디지털 데이터(RGB)를 샘플링(sampling)하여 래치(latch)한다. 그리고 데이터 구동부(12)는 디지털 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 전압은 데이터 라인들(14)을 통해 픽셀들에 인가된다.
게이트 구동부(13)는 시프트 레지스터를 이용하여 게이트 펄스를 발생하여 게이트 라인들(15)로 출력하고, 그 게이트 펄스를 순차적으로 시프트하여 데이터가 기입되는 라인의 픽셀들을 동시에 선택한다. 게이트 펄스는 데이터 전압에 동기하여 게이트 라인들(15)에 순차적으로 인가된다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 디지털 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 수신 받아 디지털 데이터(RGB)를 데이터 구동부(12)로 전송하고, 수신된 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)에 기초하여 데이터 구동부(12)와 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다.
호스트 시스템은 텔레비전 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system), 차량 제어 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 호스트 시스템은 타이밍 콘트롤러(11)에 연결되는 그래픽 처리 모듈, 외부 기기와 연결되는 외부 인터페이스, 방송 신호를 수신하는 튜너 모듈, 각종 센서, 카메라, 오디오 입/출력 장치, 사용자 입력을 받는 유저 인터페이스 등을 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광원 구동장치를 보여 주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 광원은 주 광원(ML)과 보조 광원(AL)으로 나뉘어진다. 광원 구동부(21)는 주 광원(ML)을 구동하기 위한 주 광원 구동부(31)와, 보조 광원(AL)을 구동하기 위한 보조 광원 구동부(32)를 포함한다. 보조 광원 구동부(32)는 주 광원 구동부(31)와 함께 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
주 광원 구동부(31)는 구동전압 발생부(22), 피드백 전압 검출부(23), 및 PWM 제어부(24), 주 광원의 전류 패스(current path)를 절환(switching)하기 위한 다수의 스위치소자(S1 내지 S6) 등을 포함한다.
주 광원(ML)은 하나 이상의 광원(ML1~ML6)을 포함한다. 도 3의 예에서 주 광원(LS)는 다수의 광원들(ML1~ML6)을 포함하고 있으나 이에 한정되지 않는다. 광원들(ML1~ML6) 각각은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 도 3에서, 광원들(ML1~ML6) 각각은 직렬로 연결된 다수의 LED를 포함한 LED 체인으로 예시되지만 이에 한정되지 않는다.
보조 광원(AL)은 주 광원(ML)이 전기적, 기계적 결함에 의해 점등되지 않거나 광량이 낮아질 때 점등되는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다.
구동전압 발생부(22)는 입력 전압(Vin)을 주 광원(ML)을 구동할 수 있는 전압으로 승압하기 위한 전원 부스트 회로와, 전원 부스트 회로의 출력 전압을 PWM 제어부(24)로부터의 PWM 듀티비 데이터(PWM%)에 따라 조정하는 LED 구동전압 조정회로를 포함한다. 구동전압 발생부(22)는 PWM 듀티비가 높을수록 광원 구동전압(Vout)을 높인다.
피드백 전압 검출부(23)는 광원 구동부(21)의 피드백단자들(FB1 내지 FB6)을 통해 입력되는 주 광원(ML)의 전류를 감지한다. PWM 제어부(24)는 주 광원(ML)의 광원들 각각의 점등 및 소등을 제어하기 위한 PWM 신호들(PWM1 내지 PWM6)을 발생한다. 스위치 소자들(S1~S6)은 PWM 신호들(PWM1 내지 PWM6)에 응답하여 주 광원(ML)의 광원들(ML1~ML6) 각각에서 흐르는 전류 패스를 절환한다. PWM 제어부(24)는 호스트 시스템 또는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 PWM 듀티비를 조정할 수 있다.
보조 광원 구동부(32)는 주 광원의 광량이 낮아질 때 보조 광원의 밝기를 높여 광량을 보상한다. 보조 광원 구동부(32)는 광 검출 소자 예를 들어, 감광저항(Photoresistor)를 이용하여 광원의 밝기를 검출함과 동시에, 광원의 밝기가 낮아질 때 스위치 소자를 턴-온시켜 보조 광원(AL)을 점등한다. 따라서, 보조 광원 구동부(32)는 주 광원(ML)의 밝기 변화를 바탕으로 주 광원의 전기적, 기계적 파괴(또는 불량)을 검출하고 주광원(ML)의 밝기 저하를 보조 광원(AL)의 밝기로 보상한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 광원 구동부(32)를 보여 주는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 보조 광원 구동부(32)는 광량 검출기를 포함한다. 광량 검출기는 광량에 따라 트랜지스터(MO)를 제어한다.
트랜지스터(M0)는 주 광원(ML)과 보조 광원(AL) 사이에 연결되어 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 주 광원(ML)과 보조 광원(AL) 사이의 전류 패스를 절환(switching)한다. 트랜지스터(M0)는 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 주 광원(ML)의 광량이 낮아질 때 또는 소등될 때 턴-온(turn-on)되어 보조 광원(AL)을 점등하거나 보조 광원(AL)으로 흐르는 전류량을 높여 보조 광원(AL)의 밝기를 높인다. 트랜지스터(MO)는 n 타입 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-effect Transistor)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 트랜지스터(M0)는 스위치 제어신호(S1)가 인가되는 게이트, 주 광원(ML)의 애노드에 연결된 드레인, 및 보조 광원(AL)의 애노드에 연결된 소스를 포함한다. 주 광원(ML)의 애노드와 트랜지스터(M0)의 드레인에 구동 전압(Vout)이 인가된다.
주 광원(ML)과 보조 광원(AL) 각각은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 주광원(ML)의 LED는 구동 전압(Vout)이 인가되는 애노드와 기저 전압원(GND)에 연결된 캐소드를 포함한다. 보조 광원(AL)의 LED는 트랜지스터(M0)의 소스에 연결된 애노드와, 기저 전압원(GND)에 연결된 캐소드를 포함한다.
광량 검출기는 주 광원의 광량에 따라 트랜지스터(M0)의 온/오프를 제어하는 제1 및 제2 저항(R1, R2)을 포함한다. 제1 저항(R1)은 도 5와 같이 광원의 광량이 높을수록 저항값이 작아지는 감광 저항이다. 제2 저항(R2)은 광량에 관계 없이 저항값이 고정된 저항이다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 분압 회로를 형성한다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 직렬로 연결되고 그 저항들(R1, R2) 사이의 분압 노드를 통해 스위치 제어신호(S1)가 출력된다. 제1 저항(R1)에 입력 전압이 공급되고, 제2 저항(R2)이 기저 전압원(GND)에 연결된다. 광량 검출기는 광량이 소정 광량 이상 떨어질 때 트랜지스터(M0)를 턴-온시켜 보조 광원(AL)을 점등한다. 광량 검출기는 주 광원의 광량이 소정 기준값 이하로 낮아지거나 전기적 단선, 단락(short circuit) 등에 의해 주 광원이 의도하지 않는 상황에서 광량이 낮아지거나 소등될 때 보조 광원(AL)을 점등한다. 기준값은 트랜지스터(M0)의 문턱 전압, 제2 저항(R2)으로 조정될 수 있다.
본 발명은 광량 검출기에 전압 분배 법칙과 감광 저항의 특성을 고려하여 제2 저항(R)을 제1 저항(R)에 직렬로 연결하고, 사이의 노드를 통해 출력되는 전압(VS1)을 스위치 제어신호(S1)로 출력한다.
트랜지스터(M0)의 턴-온 전압(Turn-on voltage)이 1.6V이고. LED 밝기가 10 lm 일 때 감광 저항의 저항값이 10 kΩ. LED 밝기가 0 lm 일 때 1 MΩ인 경우, 도 4와 같이 감광 저항에 5V의 전압이 인가되는 예를 가정한다. 이 때 제1 및 제2 저항(R1, R2) 사이의 노드를 통해 출력되는 분압 전압(VS1)은
Figure 112016085169819-pat00001
이다. 주 광원(ML)의 밝기가 정상 수준인 정상 구동 상태에서 보조 광원(AL)이 점등되지 않도록 VS1 < 1.6V 이다. 따라서, R2는
Figure 112016085169819-pat00002
로 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다. 도 7은 도 6에서 점 광원이 소등될 때 보조 광원이 점등되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 보조 광원 구동부(32)는 n(n은 2 이상의 양의 정수) 개의 보조 광원들(AL11~AL14)을 개별 구동하기 위한 광량 검출기들을 포함한다. 보조 광원들(AL11~AL14)은 도면과 같이 주 광원들(ML11~ML14)에 1:1로 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 8과 같이 주 광원들 각각에 n 개의 보조 광원이 연결될 수도 있다.
제1 광 검출기(R11, R21)는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제1 스위치 제어신호(S1)를 출력하는 분압 회로를 포함한다. 제1 노드(n1)는 제1 LED(ML11)의 애노드에 연결된다. 구동 전압(Vout)은 제1 노드(n1)를 통해 제1 LED(ML11)의 애노드에 인가된다. 제2 광 검출기(R12, R22)는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제2 스위치 제어신호(S2)를 출력하는 분압 회로를 포함한다. 제3 광 검출기(R13, R23)는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제3 스위치 제어신호(S3)를 출력하는 분압 회로를 포함한다. 제4 광 검출기(R14, R24)는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제4 스위치 제어신호(S4)를 출력하는 분압 회로를 포함한다. R11~R14은 감광 저항이다. R21~R24는 고정 저항이다. 스위치 제어 신호(S1~S4)는 감광 저항(R11~R14)으로 인하여 광량이 낮을 때 그 전압 레벨이 트랜지스터(M1~M4)의 턴-온 전압 보다 높아져 트랜지스터(M1~M4)를 턴-온시킨다.
주광원(ML)은 n 개의 LED들(ML11~ML14)이 직렬 연결된 LED 체인일 수 있다. 제1 광 검출기(R11, R21)는 LED 체인의 제1 LED(ML11)에 근접 배치될 수 있다. 제2 광 검출기(R12, R22)는 LED 체인의 제2 LED(ML12)에 근접 배치될 수 있다. 제3 광 검출기(R13, R23)는 LED 체인의 제3 LED(ML13)에 근접 배치될 수 있다. 제4 광 검출기(R14, R24)는 LED 체인의 제4 LED(ML14)에 근접 배치될 수 있다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 스위치 제어신호(S1)에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 LED 체인의 제1 LED(ML11)의 광량이 낮아 지거나 소등될 때 턴-온(turn-on)되어 보조 광원의 제1 LED(AL11)를 점등한다. 제1 트랜지스터(M1)는 제1 스위치 제어신호(S1)가 인가되는 게이트, 구동 전압(Vout)이 인가되는 제1 노드(n1)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제1 LED(AL11)에 연결된 소스를 포함한다. 제1 LED(AL11)는 주 광원의 제1 LED(ML11)에 근접 배치될 수 있다. 제1 LED(AL11)는 제1 트랜지스터(M1)의 소스에 연결된 애노드와, 주 광원의 제1 LED(ML11)와 제2 LED(ML12) 사이의 제2 노드(n2)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제1 트랜지스터(M1)는 주 광원의 제1 LED(ML11)의 광량이 소정 기준값 이하로 낮아지거나 도 7의 예와 같이 제1 LED(ML11)가 소등될 때(OFF) 보조 광원의 제1 LED(AL11)를 점등하여 광량 저하를 보상한다. 도 7에서 “i”는 제1 트랜지스터(M1)가 턴-온될 때의 전류이다.
제2 트랜지스터(M2)는 제2 스위치 제어신호(S2)에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 LED 체인의 제2 LED(ML12)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제2 LED(AL12)를 점등한다. 제2 트랜지스터(M2)는 제2 스위치 제어신호(S2)가 인가되는 게이트, 제2 노드(n2)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제2 LED(AL12)에 연결된 소스를 포함한다. 제2 LED(AL12)는 주 광원의 제2 LED(ML12)에 근접 배치될 수 있다. 제2 LED(AL12)는 제2 트랜지스터(M2)의 소스에 연결된 애노드와, 주 광원의 제2 LED(ML12)와 제3 LED(ML13) 사이의 제3 노드(n3)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제2 트랜지스터(M2)는 주 광원의 제2 LED(ML12)의 광량이 소정 기준값 이하로 낮아지거나 제2 LED(ML12)가 소등될 때 보조 광원의 제2 LED(AL12)를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
제3 트랜지스터(M3)는 제3 스위치 제어신호(S3)에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 LED 체인의 제3 LED(ML13)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제3 LED(AL13)를 점등한다. 제3 트랜지스터(M3)는 제3 스위치 제어신호(S3)가 인가되는 게이트, 제3 노드(n3)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제3 LED(AL13)에 연결된 소스를 포함한다. 제3 LED(AL13)는 주 광원의 제3 LED(ML13)에 근접 배치될 수 있다. 제3 LED(AL13)는 제3 트랜지스터(M3)의 소스에 연결된 애노드와, 주 광원의 제3 LED(ML13)와 제4 LED(ML14) 사이의 제4 노드(n4)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제3 트랜지스터(M3)는 주 광원의 제3 LED(ML13)의 광량이 소정 기준값 이하로 낮아지거나 제3 LED(ML13)가 소등될 때 보조 광원의 제3 LED(AL13)를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
제4 트랜지스터(M4)는 제4 스위치 제어신호(S4)에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 LED 체인의 제4 LED(ML14)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제4 LED(AL14)를 점등한다. 제4 트랜지스터(M4)는 제4 스위치 제어신호(S4)가 인가되는 게이트, 제4 노드(n4)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제4 LED(AL14)에 연결된 소스를 포함한다. 제4 LED(AL14)는 주 광원의 제4 LED(ML14)에 근접 배치될 수 있다. 제4 LED(AL14)는 제4 트랜지스터(M4)의 소스에 연결된 애노드와, 기저 전압원(GND)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제4 트랜지스터(M4)는 주 광원의 제4 LED(ML14)의 광량이 소정 기준값 이하로 낮아지거나 제4 LED(ML14)가 소등될 때 보조 광원의 제4 LED(AL14)를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
도 6에 도시된 실시예는 주 광원의 LED들(ML11~ML14) 각각에 보조 광원의 LED들(AL11~AL14)이 1:1로 연결된다. 분압 회로는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 다수의 분압 회로들이 병렬 연결된다. 분압 회로 각각은 감광 저항을 포함한다. 분압 회로들은 보조 광원의 LED 개수만큼 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
도 8을 참조하면, 하나의 주 광원(ML11)에 다수의 보조 광원들(AL1(1)~AL1(n))이 연결된다. 도면에서 일부 생략되었지만, 주 광원들(ML11, ML12) 각각에 n 개의 보조 광원들이 연결될 수도 있다. 광원 구동부는 보조 광원들(AL1(1)~AL(n))을 개별 구동하기 위한 광량 검출기들을 포함한다.
제1 광 검출기(R1(1), R2(1))는 구동 전압(Vout)이 인가되는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제1 스위치 제어신호(S1(1))를 출력하는 분압 회로를 포함한다. 제1 노드(n1)는 제1 LED(ML11)의 애노드에 연결된다. 구동 전압(Vout)은 제1 노드(n1)를 통해 제1 LED(ML11)의 애노드에 인가된다. 제2 광 검출기(R1(2), R2(2))는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제2 스위치 제어신호(S1(2))를 출력하는 분압 회로를 포함한다. 제n 광 검출기(R1(n), R2(n))는 제1 노드(n1)와 기저 전압원(GND) 사이에 직렬 연결되어 제n 스위치 제어신호(S1(n))를 출력하는 분압 회로를 포함한다.
제1 트랜지스터(M1(1))는 제1 스위치 제어신호(S1(1))에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 제1 LED(ML11)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제1 LED(AL1(1))를 점등한다. 제1 트랜지스터(M1(1))는 제1 스위치 제어신호(S1(1))가 인가되는 게이트, 제1 노드(n1)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제1 LED(AL11)에 연결된 소스를 포함한다. 제1 노드(n1)는 제1 LED(ML11)의 애노드에 연결된다. 구동 전압(Vout)은 제1 노드(n1)를 통해 제1 LED(ML11)의 애노드에 인가된다. 제1 LED(AL1(1))는 제1 트랜지스터(M1(1))의 소스에 연결된 애노드와, 제2 노드(n2)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제2 노드(n2)는 제1 LED(ML11)와 제2 LED(ML12) 사이에서 제1 LED(ML11)의 캐소드에 연결되고 제2 LED(ML12)의 애노드에 연결된다. 제1 트랜지스터(M1(1))는 제1 저항(R1(1))에 조사되는 광량이 소정 기준값 이하로 낮아질 때 제1 LED(AL1(1))를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
제2 트랜지스터(M1(2))는 제2 스위치 제어신호(S1(2))에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 제1 LED(ML11)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제2 LED(AL1(2))를 점등한다. 제2 트랜지스터(M1(2))는 제2 스위치 제어신호(S1(2))가 인가되는 게이트, 제1 노드(n1)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제2 LED(AL1(2))에 연결된 소스를 포함한다. 제2 LED(AL1(2))는 제2 트랜지스터(M1(2))의 소스에 연결된 애노드와, 제2 노드(n2)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제2 트랜지스터(M1(2))는 제1 저항(R1(2))에 조사되는 광량이 소정 기준값 이하로 낮아질 때 보조 광원의 제2 LED(AL1(2))를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
제n 트랜지스터(M1(n))는 제n 스위치 제어신호(S1(n))에 응답하여 의도하지 않는 상황에서 제1 LED(ML11)의 광량이 낮아지거나 소등될 때 턴-온되어 보조 광원의 제n LED(AL1(n))를 점등한다. 제n 트랜지스터(M1(n))는 제n 스위치 제어신호(S1(n))가 인가되는 게이트, 제1 노드(n1)에 연결된 드레인, 및 보조 광원의 제n LED(AL1(n))에 연결된 소스를 포함한다. 제n LED(AL1(n))는 제n 트랜지스터(M1(n))의 소스에 연결된 애노드와, 제2 노드(n2)에 연결된 캐소드를 포함한다. 제n 트랜지스터(M1(n))는 제n 저항(R1(n))에 조사되는 광량이 소정 기준값 이하로 낮아질 때 보조 광원의 제n LED(AL1(n))를 점등하여 광량 저하를 보상한다.
도 8에 도시된 실시예는 주 광원 하나마다 다수의 보조 광원들이 배치되기 때문에 주 광원에 공통으로 연결된 보조 광원들 중 일부가 전기적, 기계적으로 파괴되더라도 보조 광원을 점등할 수 있다. 도 6 및 도 8에 도시된 실시예들은 함께 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보조 광원 구동부를 보여 주는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 주 광원(ML11, ML12))과 보조 광원(AL1, AL2) 사이에 저항 회로(R101, R102)가 연결된다. 저항 회로(R101, R102)는 감광 저항인 제1 저항(R102)와, 제1 저항(R102)에 병렬 연결된 제2 저항(R101)을 포함한다. 제2 저항(R101)은 고정 저항이다.
주 광원들(ML11, ML12)은 직렬로 연결된 다수의 LED들을 포함할 수 있다. 주 광원들(ML11, ML12)) 각각에 저항과 보조 광원이 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED(ML11)에 보조 광원의 제1 LED(AL1)와 저항(R101, R102)이 연결되고, 제2 LED(ML12)에 보조 광원의 제2 LED(AL2)와 저항(R201, R202)이 연결될 수 있다.
제1 LED(ML11)의 애노드는 보조 광원의 제1 LED(AL1)의 애노드에 연결된다. 제1 LED(ML11)의 캐소드는 저항(R101, R102)을 사이에 두고 보조 광원의 제1 LED(AL1)의 캐소드에 연결된다. 제2 LED(ML12)의 애노드는 보조 광원의 제2 LED(AL2)의 애노드에 연결된다. 제2 LED(ML12)의 캐소드는 저항(R201, R202)을 사이에 두고 보조 광원의 제2 LED(AL2)의 캐소드에 연결된다.
이 실시예는 주 광원과 보조 광원에 감광 저항을 포함한 저항(R101, R102)을 연결하면 원하는 수준으로 광량을 일하게 유지하는 광원 구조를 보여 준다.
주 광원의 밝기가 20 lm일 때 감광 저항의 저항값이 100Ω이고, 주 광원의 밝기가 10 lm 일 때 저항값이 10kΩ으로 가정한다. 주광원 밝기가 20 lm 일 때 저항(R101//R102)는 약 9 kΩ이고, 주 광원의 밝기가 10 lm 일 때 저항(R101//R102)은 5 kΩ 이다. 따라서, 주 광원의 밝기가 낮아지면 보조 광원에 흐르는 전류가 증가하여 보조 광원이 더 밝아져 감광 저항(R102, R202)에 조사되는 총 광량이 일정하게 유지된다.
한편, 본 발명의 광원 구동 장치는 표시장치의 백라이트 유닛 뿐만 아니라 각종 조명 장치에도 적용될 수 있으므로 표시장치에 한정되지 않는다.
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.
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부
20 : 백라이트 유닛 21 : 광원 구동부
31 : 주 광원 구동부 32 : 보조 광원 구동부
ML, ML1~ML6, ML11~ML14 : 주 광원
M0, M1~M4, M1(1)~M1(n) : 트랜지스터
AL, AL11~AL14, AL1(1)~AL1(n) : 보조 광원
R1, R11~R14, R1(1)~R1(n), R102, R202 : 감광 저항
R2, R21~R24, R2(1)~R2(n), R101, R201 : 고정 저항

Claims (14)

  1. 주 광원을 구동하는 주 광원 구동부; 및
    감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 보조 광원의 밝기를 높이는 보조 광원 구동부를 구비하며,
    상기 주 광원과 상기 보조 광원 각각은 하나 이상의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며,
    상기 주 광원의 LED와 상기 보조 광원의 LED 사이에 배치되어 스위치 제어신호에 응답하여 상기 주 광원과 상기 보조 광원 사이의 전류 패스를 절환하는 트랜지스터를 구비하는 광원 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 광원 구동부가 상기 감광 저항을 포함한 분압 회로를 이용하여 상기 스위치 제어신호를 출력하고,
    상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 상기 트랜지스터가 턴-온되는 광원 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분압 회로는,
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 광원 구동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 광원은 LED들이 직렬로 연결된 LED 체인을 포함하고,
    상기 보조 광원은 상기 주광원의 LED들 각각에 연결되는 LED들을 포함하고,
    상기 보조 광원 구동부는 상기 LED 체인에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함하고,
    상기 주 광원의 LED들과 상기 보조 광원의 LED들 사이에 배치된 다수의 트랜지스터들을 더 구비하고,
    상기 분압 회로들 각각은
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 광원 구동장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    하나의 상기 주 광원에 다수의 상기 보조 광원이 연결되고,
    상기 보조 광원 구동부는 상기 주 광원에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함하고,
    상기 주 광원과 상기 보조 광원들 사이에 다수의 트랜지스터들을 더 구비하고,
    상기 분압 회로들 각각은
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 광원 구동장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 광원의 LED 애노드와 상기 보조 광원의 LED 애노드가 연결되고,
    상기 주 광원의 LED 캐소드와 상기 보조 광원의 LED 캐소드 사이에 상기 감광 저항을 포함한 저항 회로가 연결되고,
    상기 저항 회로는,
    상기 감광 저항에 병렬 연결된 고정 저항을 포함하는 광원 구동장치.
  8. 입력 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 광원을 구동하는 광원 구동부를 구비하고,
    상기 광원은 하나 이상의 주 광원과, 하나 이상의 보조 광원을 포함하고,
    상기 광원 구동부는,
    상기 주 광원을 구동하는 주 광원 구동부; 및
    감광 저항을 이용하여 상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 상기 보조 광원의 밝기를 높이는 보조 광원 구동부를 포함하며,
    상기 주 광원과 상기 보조 광원 각각은 하나 이상의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며,
    상기 주 광원의 LED와 상기 보조 광원의 LED 사이에 배치되어 스위치 제어신호에 응답하여 상기 주 광원과 상기 보조 광원 사이의 전류 패스를 절환하는 트랜지스터를 구비하는 표시장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 광원 구동부가 상기 감광 저항을 포함한 분압 회로를 이용하여 상기 스위치 제어신호를 출력하고,
    상기 주 광원의 광량이 낮아질 때 상기 트랜지스터가 턴-온되는 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분압 회로는,
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 표시장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 주 광원은 LED들이 직렬로 연결된 LED 체인을 포함하고,
    상기 보조 광원은 상기 주광원의 LED들 각각에 연결되는 LED들을 포함하고,
    상기 보조 광원 구동부는 상기 LED 체인에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함하고,
    상기 주 광원의 LED들과 상기 보조 광원의 LED들 사이에 배치된 다수의 트랜지스터들을 더 구비하고,
    상기 분압 회로들 각각은
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 표시장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    하나의 상기 주 광원에 다수의 상기 보조 광원이 연결되고,
    상기 보조 광원 구동부는 상기 주 광원에 구동 전압이 인가되는 노드와 기저 전압원 사이에 병렬 연결된 다수의 분압 회로를 포함하고,
    상기 주 광원과 상기 보조 광원들 사이에 다수의 트랜지스터들을 더 구비하고,
    상기 분압 회로들 각각은
    전압이 공급되는 감광 저항;
    상기 감광 저항과 기저 전압원 사이에 연결된 고정 저항; 및
    상기 트랜지스터들 각각을 개별 제어하는 스위치 제어신호가 출력되는 분압 노드를 포함하는 표시장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 주 광원의 LED 애노드와 상기 보조 광원의 LED 애노드가 연결되고,
    상기 주 광원의 LED 캐소드와 상기 보조 광원의 LED 캐소드 사이에 상기 감광 저항을 포함한 저항 회로가 연결되고,
    상기 저항 회로는,
    상기 감광 저항에 병렬 연결된 고정 저항을 포함하는 표시장치.
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