KR102561805B1 - 디스플레이를 위한 백라이트 장치 - Google Patents

디스플레이를 위한 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치를 개시하며, 상기 백라이트 장치는 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부, 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 구비하고, 상기 백라이트 구동 보드는 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 상기 컬럼 데이터를 출력한다.

Description

디스플레이를 위한 백라이트 장치{BACKLIGHT APPARATUS FOR DISPLAY}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 패널에 영상을 디스플레이하기 위한 백라이트를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치에 관한 것이다.
디스플레이 패널 중, 예시적으로 LCD 패널은 영상의 표시를 위하여 백라이트 장치를 필요로 한다.
백라이트 장치는 LCD 패널에 영상을 표시하기 위한 백라이트를 제공하며, LCD 패널은 화소 별로 광학적 셔터 동작을 수행함으로써 백라이트를 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
백라이트 장치는 백라이트 보드를 포함할 수 있고, 백라이트 보드는 LED를 광원으로 이용하는 발광 다이오드 채널들을 구비하며, 발광 다이오드 채널들은 백라이트를 제공하기 위하여 발광될 수 있다.
백라이트 보드는 LCD 패널의 영상과 다른 해상도의 백라이트를 구현하도록 발광 다이오드 채널들을 구비하며, 발광 다이오드 채널들의 발광은 컬럼 신호들과 로오 신호들에 의해 제어될 수 있다.
디밍 제어를 수행하는 종래의 백라이트 장치는 한 프레임 동안 발광 다이오드 채널들의 발광을 유지하기 어렵다. 발광 다이오드 채널이 발광을 충분히 유지하지 못하면, 플리커가 발생될 수 있다. 그러므로, 백라이트 장치는 플리커를 저감 또는 해소하기 위한 설계를 채용할 필요가 있다.
그리고, 백라이트 장치는 백라이트의 구현을 위한 효율적인 제어 구조를 갖도록 설계될 필요가 있다.
또한, 백라이트 장치는 많은 수의 발광 다이오드 채널을 이용하도록 구성된다. 발광 다이오드 채널들은 발광 입력 전압에 대한 전류 편차를 갖는다. 상기한 전류 편차는 발광 입력 전압에 작용하는 입력 오프셋 전압에 의해 발생하는 것으로 이해될 수 있으며, 발광 다이오드 채널들은 상기한 전류 편차에 의해 동일한 컬럼 신호에도 다른 밝기로 발광될 수 있다.
상기한 전류 편차는 1mV 내지 100mV의 저전압의 입력값에 대해서 제어되는20uA 내지 200uA의 저전류에서 크게 나타날 수 있다.
왜냐하면 디밍 제어를 위한 발광 입력 전압에 대한 입력 오프셋 전압의 편차의 영향은 발광 구동 전압이 낮을수록 그 영향이 커지므로, 입력 오프셋 전압에 의한 전류 편차는 발광 구동 전압이 높은 고전류 대역보다 상기한 발광 구동 전압이 낮은 저전류 대역에서 상대적으로 크게 나타날 수 있다.
백라이트 장치의 화질의 균일도는 그레이 균일도(Gray Uniformity)와 그 보다 더 어두운 다크 균일도(Dark Uniformity)로써 평가될 수 있다.
그레이 균일도 및 다크 균일도는 저전류 대역에서 평가된다. 그러므로, 입력 오프셋 전압에 의한 전류 편차는 그레이 균일도와 다크 균일도를 악화시키는 원인으로 작용될 수 있다.
본 발명의 목적은 플리커를 저감 또는 해소하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 백라이트를 제공하기 위한 각 발광 다이오드 채널의 발광이 한 프레임 동안 유지될 수 있는 디스플레이를 위한 백라이트 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 백라이트 보드의 발광 다이오드 채널들을 복수의 제어 단위들로 구분하고, 제어 단위 별로 발광 다이오드 채널들의 구동 전류들을 제어할 수 있는 디스플레이를 위한 백라이트 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 발광 다이오드 채널에 대한 전류 편차를 개선한 디스플레이를 위한 백라이트 장치, 상기 백라이트 장치의 전류 편차 보상 방법 및 보상 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 저전류 대역에서 상대적으로 크게 작용하는 발광 다이오드 채널에 대한 입력 오프셋 전압에 의한 전류 편차를 해소한 디스플레이를 위한 백라이트 장치, 상기 백라이트 장치의 전류 편차 보상 방법 및 보상 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 편차 보상 방법은, 백라이트 보드의 전체 발광 블록들을 모두 소광하고, 전체 누설 전류를 측정하는 제1 단계; 상기 전체 누설 전류를 이용하여 하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들에 대한 부분 누설 전류를 계산하는 제2 단계; 하나의 발광 블록의 발광을 위한 발광 입력 전압을 제공하고, 발광된 발광 블록의 블록 발광 전류를 측정하는 제3 단계: 상기 블록 발광 전류에서 상기 부분 누설 전류를 차감한 순수 블록 발광 전류에 해당하는 순수 블록 발광 전압을 계산하고, 상기 순수 블록 발광 전압 값에 대응하는 등가적 입력 전압을 추정하는 제4 단계; 하나의 블록에 대한 발광 입력 전압과 상기 블록 발광 전류에 대응하는 상기 등가적 입력 전압의 차에 해당하는 전류 편차 보상 전압을 계산하는 제5 단계; 상기 전류 편차 보상 전압의 값에 해당하는 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 발광된 발광 블록에 대응하여 저장하는 제6 단계; 및 상기 전체 발광 블록들에 대하여 상기 제3 단계 내지 상기 제6 단계를 수행함으로써 전체 발광 블록들의 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성 및 저장하는 제7 단계;를 구비함을 특징으로 한다.
본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 편차 보상 회로는, 복수 개의 발광 블록들에 공급되는 전류를 센싱하고, 상기 전류에 해당하는 전압에 대한 디지털 값을 제공하는 센싱 회로; 상기 전류의 센싱을 제어하고, 상기 디지털 값을 이용하여 발광 블록 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 컨트롤러; 및 상기 컨트롤러에서 생성된 상기 발광 블록 별 상기 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부;를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 전체 발광 블록들이 모두 소광된 상태에서, 상기 센싱 회로가 상기 전체 발광 블록들에 대한 전체 누설 전류를 측정하도록 제어하는 제1 단계; 상기 전체 누설 전류를 이용하여 하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들에 대한 부분 누설 전류를 계산하는 제2 단계; 발광 입력 전압이 제공되어서 상기 하나의 발광 블록이 발광된 상태에서, 상기 센싱 회로가 발광된 상기 발광 블록의 블록 발광 전류를 측정하도록 제어하는 제3 단계: 상기 블록 발광 전류에서 상기 부분 누설 전류를 차감한 순수 블록 발광 전류에 해당하는 순수 블록 발광 전압을 계산하고, 상기 순수 블록 발광 전압 값에 대응하는 등가적 입력 전압을 추정하는 제4 단계; 하나의 블록에 대한 발광 입력 전압과 상기 블록 발광 전류에 대응하는 상기 등가적 입력 전압의 차에 해당하는 전류 편차 보상 전압을 계산하는 제5 단계; 상기 전류 편차 보상 전압의 값에 해당하는 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 발광된 발광 블록에 대응하여 상기 저장부에 저장하는 제6 단계; 및 상기 전체 발광 블록들에 대하여 상기 제3 단계 내지 상기 제6 단계를 수행함으로써 전체 발광 블록들의 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하고 상기 저장부에 저장하는 제7 단계;를 수행함을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는, 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부를 구비하고, 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 포함하고, 상기 전류 편차 보상 데이터는 상기 발광 블록 별로 설정된 전류 편차를 보상하기 위한 값을 포함하며, 상기 백라이트 구동 보드는 상기 전류 편차 보상 데이터로써 상기 발광 블록 별로 보상한 상기 컬럼 데이터를 출력하고, 각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하며 상기 전류 편차가 보상된 상기 컬럼 데이터에 해당하는 발광 입력 전압들을 순차적으로 수신하고, 상기 발광 입력 전압들로써 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 순차적인 발광을 제어함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는, 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부, 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 포함하고, 상기 전류 편차 보상 데이터는 상기 발광 블록 별로 설정된 전류 편차를 보상하기 위한 값을 포함하며, 상기 백라이트 구동 보드는 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 상기 컬럼 데이터를 출력하고, 각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하며 상기 전류 편차가 보상된 상기 컬럼 데이터에 해당하는 발광 입력 전압들을 순차적으로 수신하고, 상기 발광 입력 전압들로써 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 순차적인 발광을 제어함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는, 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부, 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 포함하고, 상기 백라이트 보드는 상기 컬럼 데이터를 수신하고, 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터로써 상기 컬럼 데이터를 보상하고, 보상된 상기 컬럼 데이터에 해당하는 발광 입력 전압을 제공하며, 각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 입력 전압들을 순차적으로 수신하고, 상기 발광 입력 전압들로써 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 순차적인 발광을 제어함을 특징으로 한다.
본 발명은 디스플레이 패널에 백라이트를 제공할 수 있으며, 컬럼 신호의 샘플링 전압에 의해 한 프레임동안 발광을 유지하도록 발광 다이오드 채널들의 구동 전류가 제어될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 백라이트를 위한 발광 다이오드 채널들의 발광을 충분히 유지할 수 있어서 플리커를 저감 또는 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 백라이트 보드의 발광 다이오드 채널들을 복수의 제어 단위로 구분하고, 제어 단위 별로 전류 제어 회로를 구비한다. 그러므로, 본 발명은 제어 단위 별로 발광을 위한 구동 전류들이 제어될 수 있고, 전류 제어 회로의 적용에 의해 발광 다이오드 채널들의 구동 전류들을 제어하기 위한 백라이트 보드의 설계 및 제작이 쉬워질 수 있다.
또한, 본 발명은 저전류 대역에서 상대적으로 크게 작용할 수 있는 입력 오프셋 전압에 의한 발광 다이오드 채널의 전류 편차를 해소함으로써 저전류 대역에서 평가되는 그레이 균일도 및 다크 균일도를 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 저장부에 전류 편차 보상 데이터를 저장하고, 전류 편차 보상 데이터로써 컬럼 데이터를 보상함으로써 백라이트 장치의 발광 다이오드 채널들을 입력 오프셋 전압에 의한 전류 편차를 보상하여 발광시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 실시예에 포함되는 백라이트 보드의 일부 구성을 예시한 블록도.
도 2는 도 1의 전류 제어 회로를 예시한 블록도.
도 3은 전류 제어 회로와 발광 다이오드 채널들 간의 전기적 연결 관계를 예시한 블록도.
도 4는 발광 다이오드 채널들의 배치와 제어 단위들을 예시한 도면.
도 5는 발광 다이오드 채널들에 적용되는 컬럼 신호의 밝기를 예시한 도면.
도 6은 전류 제어 회로의 동작의 일예를 설명하기 위한 파형도.
도 7은 전류 제어 회로의 일 예를 나타내는 상세 블록도.
도 8은 전류 편차를 설명하기 위한 회로도.
도 9는 전류 편차를 보상하는 방법을 설명하기 위한 회로도.
도 10은 보상 회로를 이용한 전류 편차 보상 데이터의 생성 방법을 설명하기 위한 회로도.
도 11은 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 편차 보상 방법을 설명하는 흐름도.
도 12는 전체 누설 전압을 측정하는 것을 설명하는 회로도.
도 13은 블록 발광 전압을 측정하는 것을 설명하는 회로도.
도 14는 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 실시예를 나타내는 블록도.
도 15는 도 12의 디스플레이 보드, 백라이트 구동 보드 및 백라이트 보드의 상세 블록도.
도 16은 도 15의 컬럼 드라이버의 일예를 예시한 상세 블록도.
도 17은 도 15의 로오 드라이버의 일예를 예시한 상세 블록도.
도 18은 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는 영상의 표시를 위한 디스플레이 패널에 백라이트를 제공하며, 백라이트의 제공을 위한 백라이트 보드를 구비하도록 실시된다.
본 발명의 백라이트 보드는 백라이트에 의한 플리커를 저감 또는 해소하기 하여 전류 제어 회로들을 구비하도록 실시된다.
상기한 본 발명의 백라이트 장치의 실시예는 후술하는 도 14를 참조하여 이해할 수 있다. 도 14를 참조하면, 영상의 표시를 위한 디스플레이 장치는 디스플레이 보드(2), 디스플레이 패널(4), 백라이트구동 보드(6) 및 백라이트 보드(40)를 구비하는 것으로 예시될 수 있다.
본 발명의 백라이트 장치의 실시예는 디스플레이 패널(4)에 백라이트를 제공하기 위한 구성을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 본 발명의 백라이트 장치는 백라이트 보드(40)를 기본적으로 포함하는 것으로 이해될 수 있고, 부가적으로 백라이트구동 보드(6) 및 디스플레이 보드(2) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 이해를 위하여, 상기한 본 발명의 디스플레이 장치에 구성되는 부품들 중 백라이트 장치에 기본적으로 포함되는 백라이트 보드(40)의 구성을 먼저 살펴본다.
백라이트 보드(40)는 도 1과 같이 실시될 수 있으며, 컬럼 드라이버(10), 로오 드라이버(20), 발광 다이오드 채널들 및 전류 제어 회로들을 구비할 수 있다.
여기에서, 발광 다이오드 채널들과 전류 제어 회로들이 형성된 영역은 백라이트 영역(30)으로 정의할 수 있으며, 컬럼 드라이버(10) 및 로오 드라이버(20)는 백라이트 영역(30)의 외부에 형성될 수 있다.
그리고, 도 1에서 발광 다이오드 채널들은 "CH11~CH93"으로 표시되고, 전류 제어 회로들은 "T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33"으로 표시된다.
도 1의 백라이트 보드(40)는 영상의 표시를 위한 백라이트를 디스플레이 패널(4)에 제공하기 위한 것이며, 도 1에서 백라이트 영역(30)은 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)의 발광에 의해 백라이트를 제공하는 영역으로 이해될 수 있다.
상기한 구성에 의해, 백라이트 보드(40)는 광원들의 집합에 의해 면 광원으로 작용하도록 구성된다.
도 1의 실시예는 광원들로서 LED를 광원으로 이용하는 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)을 구비한다. 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)은 컬럼(Column)과 로오(Row)를 갖는 매트릭스 구조로 배치될 수 있다. 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93) 각각은 직렬로 연결된 복수의 LED를 각각 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하여 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)은 복수의 제어 단위로 분할되며, 실시예에서 제어 단위는 동일 컬럼 상에 연속 배치된 소정 수의 발광 다이오드 채널들을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
일례로, 전체 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)을 동일 컬럼 상에 연속 배치된 4 개의 발광 다이오드 채널들 단위로 구분하고, 제어 단위는 구분된 4 개의 발광 다이오드 채널들을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
즉, 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41), 발광 다이오드 채널들(CH51, CH61, CH71, CH81), 발광 다이오드 채널들(CH12, CH22, CH32, CH42), 발광 다이오드 채널들(CH52, CH62, CH72, CH82), 발광 다이오드 채널들(CH13, CH23, CH33, CH43) 및 발광 다이오드 채널들(CH53, CH63, CH73, CH83)이 각각 하나의 제어 단위로 구분된다.
그리고, 본 발명의 실시예는 제어 단위 별로 하나씩 대응하는 전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)을 포함한다. 즉, 도 1의 전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)이 전체 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)의 제어 단위들 별로 하나씩 대응하도록 백라이트 보드(40)에 구성된다. 그리고, 전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 집적 회로로 구성됨이 바람직하다.
보다 구체적으로, 전류 제어 회로(T11)가 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 회로(T21)가 발광 다이오드 채널들(CH51, CH61, CH71, CH81)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되고, 전류 제어 회로(T12)가 발광 다이오드 채널들(CH12, CH22, CH32, CH42)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 회로(T22)가 발광 다이오드 채널들(CH52, CH62, CH72, CH82)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되고, 전류 제어 회로(T13)가 발광 다이오드 채널들(CH13, CH23, CH33, CH43)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 회로(T23)가 발광 다이오드 채널들(CH53, CH63, CH73, CH83)의 구동 전류들을 제어하도록 구성된다.
전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 컬럼 드라이버(10)로부터 컬럼 신호들을 수신하고 로오 드라이버(20)로부터 로오 신호들을 수신하도록 구성된다. 컬럼 신호들은 D1, D2, D3 ...로 표시되며, 로오 신호들은 G1, G2, G3 ...로 표시된다.
하나의 백라이트 보드(40)는 전체 발광 다이오드 채널들(CH11~CH93)에 의해 결정되는 해상도를 갖는 백라이트를 제공하며, 백라이트의 한 프레임에 대응하는 데이터에 의하여 밝기가 제어되도록 구성되며, 백라이트의 한 프레임의 데이터는 복수의 수평 주기의 데이터를 포함한다.
컬럼 드라이버(10)는 백라이트의 매 수평 주기에 대응하는 컬럼 신호들을 제공하도록 구성된다. 예시적으로, 컬럼 드라이버(10)는 수평 주기 단위로 발광 다이오드 채널들의 컬럼들에 대응하는 컬럼 신호들 D1, D2, D3을 제공한다. 컬럼 신호들 D1, D2, D3가 인가되는 신호선들은 컬럼 라인들로 호칭할 수 있다.
컬럼 드라이버(10)는 밝기를 표현하기 위한 값을 갖는 컬럼 데이터를 수신하며, 컬럼 데이터에 해당하는 전압 레벨의 컬럼 신호들 D1, D2, D3을 제공한다.
로오 드라이버(20)는 로오 데이터를 수신하며, 로오 데이터에 대응하여 백라이트의 한 프레임 단위로 발광 다이오드 채널들의 로오들에 대응하는 로오 신호들 G1, G2, ... G9을 제공하도록 구성된다. 로오 신호들 G1, G2, ... G9는 미리 설정된 펄스 폭을 가지며 백라이트의 수평 주기에 따라 순차적으로 제공된다. 로오 신호들 G1, G2, ... G9가 인가되는 신호선들은 로오 라인들로 호칭할 수 있다.
전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33) 각각은 자신에 해당하는 제어 단위의 컬럼 신호와 로오 신호들을 수신한다.
이를 위하여, 전류 제어 회로들(T11, T21, T31)은 컬럼 신호 D1을 수신하도록 하나의 컬럼 라인을 공유하고, 전류 제어 회로들(T12, T22, T32)이 컬럼 신호 D2를 수신하도록 하나의 컬럼 라인을 공유하며, 전류 제어 회로들(T31, T23, T33)이 컬럼 신호 D3을 수신하도록 하나의 컬럼 라인을 공유한다.
그리고, 각 전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 제어 단위의 로오 신호들을 수신한다. 같은 로오 위치의 전류 제어 회로들(T11, T12, T13; T21, T22, T23; T31, T32, T33)은 동일한 로오 신호들을 수신하며 로오 라인들을 공유한다.
전류 제어 회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 제어 단위에 해당하는 컬럼 신호와 로오 신호들을 상기와 같이 수신하며 제어 단위의 발광 다이오드 채널들의 구동 전류들을 제어함으로써 발광 다이오드 채널들의 발광을 제어한다. 예시적으로, 전류 제어 회로(T11)는 상술한 바와 같이 컬럼 신호 D1을 수신하고 로오 신호들 G1~G4를 수신하며 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들을 제어함으로써 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 발광을 제어한다.
상기한 각 전류 제어 회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 로오 신호들로써 수평 주기 별 컬럼 신호를 순차적으로 샘플링한 샘플링 전압들을 생성하고, 샘플링 전압들에 의하여 제어 단위의 발광 다이오드 채널들의 발광과 밝기의 유지를 제어할 수 있다. 예시적으로, 전류 제어 회로(T11)는 순차적으로 제공되는 수평 주기 별 로오 신호들 G1~G4로써 수평 주기 별 컬럼 신호 D1을 샘플링한 샘플링 전압들을 생성하고, 샘플링 전압들에 의하여 동일한 제어 단위에 속하는 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 발광을 위한 구동 전류들을 제어한다.
그리고, 각각의 전류 제어 회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 구동 전류를 제어하기 위한 줌 제어 신호(CZ)를 수신할 수 있다. 줌 제어 신호 CZ의 설명은 후술한다.
상술한 도 1에 구성된 각각의 전류 제어 회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 도 2와 같이 구체적으로 예시될 수 있다. 도 2는 전류 제어 회로(T11)를 예시한 것이다.
전류 제어 회로(T11)는 도 2와 같이 집적 회로로 구성될 수 있다.
도 2의 전류 제어 회로(T11)는 컬럼 입력단(TD1), 로오 입력단들(TG1~TG4), 줌 입력단(TCZ), 모니터단(TMON), 접지단(TGND), 동작 전압단(TVCC), 피드백단(TFB), 및 제어단들(T01~T04)을 구비할 수 있다. 여기에서, 컬럼 입력단(TD1)은 컬럼 신호 D1을 수신하며, 로오 입력단들(TG1~TG4)은 로오 신호들 G1~G4을 수신하고, 줌 입력단(TCZ)은 줌 제어 신호 CZ를 수신하며, 모니터단(TMON)은 모니터 신호 MON을 출력하고, 접지단(TGND)은 접지(GND)에 연결되며, 동작 전압단(TVCC)은 동작 전압(VCC)을 제공받고, 피드백단(TFB)은 피드백 신호 FB를 출력하며, 제어단들(TO1~TO4)은 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들 O1~O4을 수신한다.
도 2의 전류 제어 회로(T11)와 제어 단위에 해당하는 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41) 간의 전기적 연결은 도 3을 참조하여 이해될 수 있다.
각 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)에는 발광 전압 VLED가 인가되며, 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함한다. 각 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 로우 사이드(Low Side)의 구동 전류들 O1~O4가 전류 제어 회로(T11)에 입력된다.
나머지 전류 제어 회로(T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)의 구성도 도 2 및 도 3을 참조하여 이해될 수 있다.
한편, 도 4는 발광 다이오드 채널들의 배치와 제어 단위들의 구분을 예시한 것이다. 도 4에는 발광 다이오드 채널들(CH11, CH21, CH31, CH41)을 포함하는 제어 단위(C11), 발광 다이오드 채널들(CH12, CH22, CH32, CH42)을 포함하는 제어 단위(C12), 발광 다이오드 채널들(CH13, CH24, CH34, CH44)을 포함하는 제어 단위(C13) 및 발광 다이오드 채널들(CH14, CH24, CH34, CH44)을 포함하는 제어 단위(C14)가 예시된다.
각 제어 단위들에는 하나의 컬럼 신호와 4 개의 로오 신호들이 입력된다. 그리고, 각 발광 다이오드 채널들에 적용되는 컬럼 신호들은 도 5와 같은 밝기를 위한 전압 레벨들을 갖도록 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5는 컬럼 신호들 D1, D2, D3, D4가 로오 신호 G1이 제공되는 첫째 수평 주기에 "4, 5, 1, 2"의 레벨로 제공되고, 로오 신호 G2가 제공되는 둘째 수평 주기에 "3, 1, 5, 5"의 레벨로 제공되는 것을 예시한다. 여기에서, 도 5의 레벨 값은 실제 전압 레벨이 아닌 진폭을 표현하기 위한 예시적인 수치로 이해될 수 있다. 그리고, 컬럼 신호의 값은 0과 7의 범위로 구분되는 8 레벨 사이로 표현된 것을 예시한다. 컬럼 신호의 값은 밝기를 표현하기 위한 해상도에 따라 다양한 레벨로 표현될 수 있으며, 예시적으로 16 레벨, 32 레벨 또는 64 레벨 등의 해상도로 표현될 수 있다.
본 발명의 실시예는 도 4 및 도 5와 같이 제공되는 컬럼 신호들과 로오 신호들에 의해 동작될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 컬럼 신호가 로오 신호들에 의해 샘플링되는 것은 도 6을 참조하여 이해할 수 있다.
도 6에서, FR1, FR2는 백라이트의 프레임 주기를 표시하고, HL1~HL4는 백라이트의 수평 주기를 표시하며, D1은 컬럼 신호를 표시하고, G1~G4는 로오 신호를 표시한다. 그리고, 컬럼 신호 D1의 "4, 3, 1, 5"는 도 5에서 표시된 컬럼 신호의 레벨 즉 진폭을 표시한 것이다.
이 경우, 본 발명의 실시예는 펄스인 컬럼 신호의 레벨 즉 진폭에 의해 구동 전류를 제어하며, 이는 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, 이하, "PAM"이라 함)에 의해 구동 전류가 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 6은 PAM에 따른 전류 제어 회로의 동작을 설명하기 위하여 예시된 파형도이다.
도 6을 참조하면, 프레임 FR1의 수평 주기 HL1에 컬럼 신호 D1이 레벨 "4"로 전류 제어 회로(T11)에 제공되며, 수평 주기 HL1에 로오 신호 G1이 샘플링을 위한 레벨(예시적으로 "하이")로 제공된다. 이 경우, 전류 제어 회로(T11)는 로오 신호 G1을 이용하여 레벨 "4"인 컬럼 신호를 샘플링한 샘플링 전압을 생성하며, 발광을 위하여 샘플링 전압의 레벨에 대응하는 레벨 "4"의 구동 전류 O1이 발광 다이오드 채널(CH11)에 흐르도록 제어한다. 전류 제어 회로(T11)의 샘플링 전압은 다음 프레임 FR2의 수평 주기 HL1까지 유지된다. 그러므로, 전류 제어 회로(T11)는 레벨 "4"의 발광 다이오드 채널(CH11)의 구동 전류 O1을 다음 프레임 FR2의 수평 주기 HL1까지 유지한다.
컬럼 신호 D1은 수평 주기 HL1에 이어서 순차적으로 진행되는 수평 주기 HL2, HL3, HL4에 대응하여 레벨 "3", "1", "5"로 변화된다. 전류 제어 회로(T11)는 수평 주기 별로 순차적으로 제공되는 로오 신호 G2, G3, G4를 이용하여 컬럼 신호를 샘플링한 샘플링 전압을 생성하며, 발광을 위하여 샘플링 전압의 레벨에 대응하는 구동 전류 O2, O3, O4가 흐르도록 제어한다.
전류 제어 회로(T11)의 각 로오 신호 G2, G3, G4를 이용하여 생성된 샘플링 전압은 다음 프레임 FR2의 수평 주기 HL2, HL3, HL4까지 유지된다. 그러므로, 전류 제어 회로(T11)는 각 수평 주기의 컬럼 신호 D1에 해당하는 레벨의 밝기를 다음 프레임 FR3까지 유지하도록 발광 다이오드 채널(CH11)의 구동 전류 O2, O3, O4의 레벨을 유지한다.
그리고, 전류 제어 회로(T11)의 각 로오 신호 G2, G3, G4에 의해 샘플링되는 샘플링 전압들은 상술한 바와 같이 하나의 프레임 주기 동안 유지되며 프레임 주기 단위로 현재 컬럼 신호에 대응하는 레벨을 갖도록 재설정 되는 것으로 이해될 수 있다.
즉, 전류 제어 회로(T11)는 컬럼 신호 D1과 로오 신호들 G1~G4에 대응하여 각 발광 다이오드 채널(CH11, CH21, CH31, CH41)에 대한 샘플링 전압들을 생성하고, 샘플링 전압들을 이용하여 각 발광 다이오드 채널(CH11, CH21, CH31, CH41)의 로우 사이드(Low Side)에 해당하는 제어단들(TO1~TO4)과 접지(GND) 사이의 구동 전류를 제어한다.
상술한 동작을 위하여, 전류 제어 회로(T11)는 도 7과 같이 실시될 수 있다.
도 7을 참조하면, 전류 제어 회로(T11)는 버퍼(BF), 구동 전류 제어부들(101~104), 피드백 신호 제공부(300), 모니터 신호 제공부(400) 및 온도 검출부(500)를 포함하도록 구성된다.
버퍼(BF)는 컬럼 입력단(TD1)을 통하여 컬럼 신호 D1을 수신하며, 수신된 컬럼 신호 D1을 구동 전류 제어부들(101~104)에 공통으로 제공하도록 구성된다. 버퍼(BF)는 구동 전류 제어부들(101~104)에 공통으로 구성되는 것으로 예시되고 있으나, 구동 전류 제어부들(101~104) 각각의 내부에 실장되도록 설계될 수 있다.
구동 전류 제어부(101~104) 각각은 해당하는 발광 다이오드 채널의 로오 신호 G1~G4로써 컬럼 신호 D1을 샘플링한 샘플링 전압 VC를 생성하며, 샘플링 전압 VC를 이용하여 제어단(TO1~TO4)에 연결된 발광 다이오드 채널(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류 O1~O4를 제어하도록 구성된다.
구동 전류 제어부(101)를 대표하여 참조함으로써, 구동 전류 제어부들(101~104)의 구성 및 동작을 살펴본다. 구동 전류 제어부들(102~104)의 구성은 구동 전류 제어부(101)와 동일한 것으로 이해될 수 있다.
먼저, 구동 전류 제어부(101)는 컬럼 신호 D1, 로오 신호 G1, 온도 검출 신호 TP 및 줌 제어 신호 CZ를 수신하며 구동 전류 O1를 제어하도록 구성된다.
구동 전류 제어부(101)는 내부 회로(200)와 채널 디텍터(210)를 구비한다.
도 7의 경우, 내부 회로(200)는 홀딩 회로(202) 및 채널 전류 제어부(204)를 포함한다.
홀딩 회로(202)는 로오 신호 G1으로써 컬럼 신호 D1을 샘플링한 샘플링 전압 VC를 생성하고, 샘플링 전압 VC를 유지하도록 구성된다. 이를 위하여, 홀딩 회로(202)는 컬럼 신호 D1의 전달을 로오 신호 G1에 의해 스위칭하는 스위치(SW) 및 스위치(SW)를 통해 전달된 컬럼 신호 D1을 샘플링한 샘플링 전압 VC를 생성하는 캐패시터(C)를 포함한다. 캐패시터(C)는 로오 신호 G1이 인에이블되는 동안 스위치(SW)를 통하여 전달된 컬럼 신호 D1을 충전하는 샘플링을 수행하고 샘플링 결과에 해당하는 샘플링 전압 VC를 저장 및 생성한다. 그리고, 캐패시터(C)는 샘플링 전압 VC를 유지하면서 채널 전류 제어부(204)에 샘플링 전압 VC를 제공할 수 있다.
채널 전류 제어부(204)는 캐패시터(C)의 샘플링 전압 VC를 이용하여 제어단(TO1)에 연결된 발광 다이오드 채널(CH11)의 발광을 위한 구동 전류 O1의 양을 제어하도록 구성된다. 채널 전류 제어부(204)는 샘플링 전압 VC의 레벨로 제어하는 양을 갖도록 구동 전류 O1의 흐름을 제어하는 종속 전류원(gm)을 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 종속 전류원(gm)은 온도 검출 신호 TP 및 줌 제어 신호 CZ를 수신할 수 있고, 온도 검출 신호 TP에 의해 구동 전류의 흐름이 차단되거나 줌 제어 신호 CZ의 레벨에 따라 증폭된 구동 전류가 흐르도록 구성될 수 있다.
한편, 채널 디텍터(210)는 제어단(TO1)과 접지(GND) 사이의 전압을 검출하여서 제1 검출 신호 CD1과 제2 검출 신호 CD2를 제공하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 제1 검출 신호 CD1은 제어단(TO1)과 접지(GND) 사이의 전압이 제1 레벨 이하인지 판단한 것이고, 제2 검출 신호 CD2는 제어단(TO1)과 접지(GND) 사이의 전압이 제1 레벨보다 낮은 제2 레벨 이하인지 판단한 것이다. 제1 검출 신호 CD1과 제2 검출 신호 CD2는 조건에 해당하는 경우 하이 레벨을 갖도록 제공될 수 있다.
구동 전류 O1은 발광 다이오드 채널(CH11)에 인가되는 발광 전압 VLED가 최저 발광 전압보다 낮은 경우에는 감소될 수 있다. 그러므로, 발광 전압 VLED가 최저 발광 전압 이상으로 레귤레이션되면, 구동 전류 O1도 레귤레이션되며, 그 결과 발광 다이오드 채널(CH11)의 밝기가 일정하게 유지될 수 있다. 검출 신호 CD1은 상기한 구동 전류 O1의 레귤레이션을 위한 것이며, 제어단(TO1)과 접지(GND) 사이의 전압이 미리 설정된 레벨(예시적으로, 0.5V) 이하로 낮아지면, 하이 레벨로 활성화되어서 제공될 수 있다. 상기 제1 검출 신호 CD1은 피드백 신호 제공부(300)에 제공될 수 있다.
구동 전류 O1은 발광 다이오드 채널(CH11)에 오픈(Open) 또는 쇼트(Short)가 발생되는 경우 차단되거나 비정상적으로 많이 흐를 수 있다. 이 경우, 제2 검출 신호 CD2는 제어단(TO1)과 접지(GND) 사이의 전압이 제1 레벨 보다 낮은 미리 설정된 레벨(예시적으로 0.2V) 이하로 낮아지면, 하이 레벨로 활성화되어서 제공될 수 있다. 상기 제2 검출 신호 CD2는 모니터 신호 제공부(400)에 제공될 수 있다.
한편, 피드백 신호 제공부(300)는 구동 전류 제어부들(101~104)의 제1 검출 신호들 CD1 각각에 대응하여 피드백단(TFP)과 접지(GND) 간의 전류를 제어함으로써 피드백 신호 FB를 제어하도록 구성된다.
이를 위하여, 피드백 신호 제공부(300)는 오아 게이트와 전류 구동 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 오아 게이트는 구동 전류 제어부들(101~104)의 제1 검출 신호들 CD1 중 적어도 하나에 대응하여 전류 구동 트랜지스터의 게이트를 제어하기 위한 것이며, 전류 구동 트랜지스터는 오아 게이트의 하이 레벨 출력에 대응하여 피드백 신호 FB를 로우 레벨로 제어하고 오아 게이트의 로우 레벨 출력에 대응하여 피드백 신호 FB를 하이 레벨로 제어할 수 있다.
즉, 피드백 신호 제공부(300)는 구동 전류 제어부들(101~104) 중 적어도 하나의 구동 전류가 미리 설정된 수준 보다 낮아지면 피드백 신호 FB를 로우 레벨로 제어할 수 있다.
그리고, 온도 검출부(500)는 칩으로 구성되는 전류 제어 집적 회로(T11)의 온도를 센싱한 온도 검출 신호 TP를 제공하도록 구성된다. 예시적으로, 온도 검출부(500)는 전류 제어 집적 회로(T11)가 미리 설정된 이상의 온도로 상승하면 하이 레벨로 활성화된 온도 검출 신호 TP를 제공할 수 있다.
온도 검출부(500)가 미리 설정된 이상의 온도를 검출함으로써 온도 검출 신호 TP가 활성화된 경우, 종속 전류원(gm)의 전류 흐름은 활성화된 온도 검출 신호 TP에 의해 차단된다. 이와 반대로, 온도 검출부(500)가 미리 설정된 미만의 온도를 검출함으로써 온도 검출 신호 TP가 비활성화된 경우, 종속 전류원(gm)의 전류 흐름은 온도 검출 신호 TP에 영향을 받지 않는다. 상기한 온도 검출부(500)는 발광 다이오드 채널에 흐르는 구동 전류를 차단 또는 해제하도록 제어함으로써 과열로부터 집적회로 및 백라이트 장치를 보호하기 위한 것이다.
그리고, 모니터 신호 제공부(400)는 구동 전류 제어부들(101~104)의 제2 검출 신호들 CD2와 로오 신호들 G1~G4를 수신하고, 적어도 하나의 구동 전류 제어부(104)의 로오 신호와 제2 검출 신호 CD2가 하이 레벨의 활성화 상태이면 모니터단(TMON)과 접지(GND) 간의 전류를 제어함으로써 모니터 신호 MON을 제어하도록 구성된다.
또한, 모니터 신호 제공부(400)는 온도 검출 신호 TP에 따라 모니터단(TMON)과 접지(GND) 간의 전류를 제어함으로써 모니터 신호 MON을 제어하도록 구성된다.
이를 위하여, 모니터 신호 제공부(400)는 오아 게이트 회로와 전류 구동 트랜지스터를 구비할 수 있다. 여기에서, 오아 게이트 회로는 적어도 하나의 구동 전류 제어부의 로오 신호와 제2 검출 신호 CD2가 하이 레벨의 활성화 상태이거나 온도 검출 신호 TP가 하이 레벨의 활성화 상태이면 전류 구동 트랜지스터를 턴온시키도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 오아 게이트 회로는 각 구동 전류 제어부(101~104)의 로오 신호와 제2 검출 신호 CD2를 비교하는 제1 낸드 게이트들, 제1 낸드 게이트들의 출력을 비교하는 제2 낸드 게이트 및 제2 낸드 게이트의 출력과 온도 검출 신호 TP를 오아 조합하는 오아 게이트를 구비할 수 있다. 상기한 오아 게이트 회로는 제작자에 의해 다양하게 실시될 수 있으므로 구체적인 도면의 구성 설명 및 동작은 생략한다. 그리고, 전류 구동 트랜지스터는 NMOS 트랜지스터를 이용하여 구성될 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 모니터 신호 제공부(400)는 구동 전류 제어부들(101~104) 중 적어도 하나의 로오 신호(G1~G4)가 하이 레벨로 인에이블될 때 해당 구동 전류 제어부(101~104)의 제2 검출 신호 CD2가 하이 레벨로 활성화되면 전류 구동 트랜지스터의 턴온에 의해 모니터 신호 MON을 로우 레벨로 제어할 수 있다. 또한, 모니터 신호 제공부(400)는 온도 검출 신호 TP가 하이 레벨로 활성화되면 전류 구동 트랜지스터의 턴온에 의해 모니터 신호 MON을 로우 레벨로 제어할 수 있다.
상기한 모니터 신호 MON은 타이밍 컨트롤러(도시되지 않음)나 별도의 어플리케이션에 제공됨으로써 백라이트 장치의 비정상 동작시의 제어에 이용될 수 있다.
한편, 줌 제어 신호 CZ는 샘플링 전압 VC에 의해 제어되는 발광 다이오드 채널의 낮은 구동 전류 영역대의 해상도를 제어하기 위한 것이다. 줌 제어 신호 CZ에 의해 구동 전류의 해상도가 증가하면, 구동 전류에 의해 표현될 수 있는 밝기의 해상도는 상승되는 것으로 이해될 수 있다.
줌 제어 신호 CZ는 전류 제어 회로(T11)의 외부에서 제공될 수 있다.
줌 제어 신호 CZ는 백라이트 보드(40)의 전체 발광 다이오드 채널들 또는 제어 단위의 발광 다이오드 채널들에 대하여 동일한 값으로 제공될 수 있다.
또한, 줌 제어 신호 CZ는 발광 다이오드 채널 별로 발광을 위한 데이터 즉 컬럼 신호에 대응하는 값을 갖도록 발광 다이오드 채널 별로 제공될 수 있다.
또한, 컬럼 신호로 표현되는 밝기 범위가 소정 기준 밝기 보다 밝은 높은 전류 영역대와 상기 기준 밝기보다 낮은 전류 영역대로 구분될 수 있으며, 줌 제어 신호 CZ는 높은 전류 영역대와 낮은 전류 영역대에 대하여 다른 값으로 제공될 수 있다.
즉, 줌 제어 신호 CZ는 낮은 전류 영역대가 높은 전류 영역대 보다 높은 해상도를 갖도록 구동 전류를 제어하기 위한 값을 갖도록 제공될 수 있다.
예시적으로, 밝기 레벨이 높은 10mA 이상의 구동 전류에 대하여 줌 제어 신호 CZ는 0V로 제공되고, 밝기 레벨이 낮은 10mA 미만의 구동 전류에 대하여 줌 제어 신호 CZ는 5V로 제공될 수 있다. 줌 제어 신호 CZ가 0V로 제공되는 경우, 컬럼 신호 D의 기본 전압 범위에 대응하여 구동 전류는 기본 전류 범위로 제어될 수 있다. 그리고, 줌 제어 신호 CZ가 5V로 제공되는 경우, 컬럼 신호 D의 기본 전압 범위보다 넓은 전압 범위에서 구동 전류는 0mA 내지 10mA 범위의 구동 전류로 미세하게 제어될 수 있다. 즉, 줌 제어 신호 CZ가 5V로 제공되면, 낮은 밝기의 구동 전류의 양은 높은 해상도를 갖도록 보다 미세하게 제어될 수 있다.
상기한 바와 같이, 줌 제어 신호 CZ는 소정 기준 이상의 전류 영역에 해당하는 구동 전류에 대해서 제1 해상도를 갖도록 제어하는 값을 가지며, 기준 미만의 전류 영역에 해당하는 구동 전류에 대해서 제1 해상도보다 높은 제2 해상도를 갖도록 제어하는 값을 갖도록 제공될 수 있다.
즉, 줌 제어 정보 CZ에 의해 특정한 구동 전류의 밝기의 표현 범위의 해상도가 상승될 수 있다.
상술한 도 1 내지 도 7로 예시된 실시예는 발광 다이오드 채널의 밝기 레벨이 컬럼 신호의 레벨 즉 진폭에 의해 발광 다이오드 채널의 구동 전류를 제어할 수 있다.
상술한 도 1 내지 도 7의 설명에 의하여, 본 발명의 백라이트 장치 중 백라이트 보드(40)의 동작이 이해될 수 있다.
본 발명의 백라이트 장치는 백라이트를 제공하기 위한 복수 개의 백라이트 보드(40)를 구비할 수 있으며, 각 백라이트 보드(40)는 복수 개의 전류 제어 회로와 복수의 발광 다이오드 채널을 구비한다.
그리고, 컬럼 신호가 백라이트 보드(40)의 전류 제어 회로에 입력되며, 발광 다이오드 채널은 컬럼 신호에 대응한 전류 제어 회로의 전류 제어에 따른 밝기를 갖도록 발광한다.
모든 발광 다이오드 채널들은 동일한 컬럼 데이터에 대해 동일한 밝기를 갖도록 발광되어야 한다. 그러나, 발광 다이오드 채널들은 전류 편차에 의해 동일한 컬럼 데이터에 대해 밝기가 달라질 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 컬럼 데이터에 대응하는 컬럼 신호는 발광 구동 전압 VD로 이해될 수 있으며, 궁극적으로 발광 입력 전압 Dout이 백라이트 보드(40)의 전류 제어 회로에 입력되는 것으로 설명될 수 있다.
전류 편차는 백라이트 보드(40)의 발광 입력 전압 Dout이 전달되는 경로 상의 입력 오프셋 전압을 발생하는 등가적 구성이나 버퍼(BF)를 포함하는 전류 제어 회로(T11) 내부의 입력 오프셋 전압을 발생하는 등가적 구성 등에 의해 발생하는 것으로 이해될 수 있다.
상기한 입력 오프셋 전압은 발광 다이오드 채널들 별로 다르게 형성될 수 있고, 백라이트 보드(40)의 발광 다이오드 채널들의 발광을 위한 전류에 대한 전류 편차를 유발하는 원인으로 작용한다. 그 결과, 발광 다이오드 채널들은 동일한 컬럼 데이터에 대응하여 다른 밝기로 발광할 수 있다.
상기한 이유로 발생한 발광 다이오드 채널 별 전류 편차는 저전류 대역의 전류에 의해 발광 다이오드 채널의 구동이 제어될 때 고전류 대역보다 상대적으로 크게 영향을 미칠 수 있다. 즉, 상기한 전류 편차는 고전류 대역의 전류에 비하여 저전류 대역의 전류에 대한 발광 다이오드 채널의 밝기에 더 크게 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 상기한 전류 편차를 보상하기 위한 실시예를 개시한다.
본 발명의 설명을 위하여 발광 블록이 정의될 수 있다. 발광 블록은 디밍을 제어하기 위한 기본 단위이며, 백라이트 보드(40) 상의 미리 설정된 영역(Zone)에 포함된 적어도 하나의 발광 다이오드 채널을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명의 실시예는 설명의 편의를 위하여 하나의 발광 다이오드 채널이 하나의 발광 블록을 형성하는 것으로 예시한다. 상기 예시에 의해, 발광 다이오드 채널은 블광 블록으로 설명한다. 그리고, 발광 블록들이 상기한 전류 편차를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
상기한 전류 편차는 발광 블록 별 발광 전류에 영향을 미치는 입력 오프셋 전압을 산출하고 입력 오프셋 전압에 대응하는 값을 갖는 전류 편차 보상 데이터로써 발광 블록에 제공할 컬럼 데이터, 즉 발광 입력 전압 Dout을보상함으로써 해소할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 상기한 전류 편차의 보상 방법을 구체적으로 설명한다.
도 8 및 도 9에는, 발광 블록(CH11), 전류 제어 회로(T11) 및 디밍 전압 제어부(DVT)가 예시된다.
디밍 전압 제어부(DVT)는 컬럼 신호와 로오 신호를 제공하는 구성에 해당하며, 컬럼 신호는 발광 구동 전압 VD에 의한 발광 입력 전압 "Dout"으로 표시하고, 로오 신호는 "G1"로 표시한다. 예시적으로 도 1의 컬럼 드라이버(10), 도 15 및 도 18의 컬럼 드라이버(10), 통신 모듈(42) 및 컨트롤러(60) 중 하나에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
디밍 전압 제어부(DVT)는 전류 편차와 그의 보상 방법의 설명을 위하여 발광 구동 전압 VD를 포함하는 것으로 간략히 등가적으로 도시한다.
전류 제어 회로(T11)는 버퍼(BF)와 구동 전류 제어부(101)를 포함하며, 구동 전류 제어부(101)는 홀딩 회로(202) 및 채널 전류 회로(204)를 포함하고, 채널 전류 회로(204)는 종속 전류원 gm을 포함하는 것으로 도시된다. 상기한, 전류 제어 회로(T11), 구동 전류 제어부(101), 홀딩 회로(202) 및 채널 전류 회로(204)는 등가적으로 간략히 도시된 것이며, 구체적인 구성 및 동작은 도 7을 참조하여 이해될 수 있다.
버퍼(BF)는 네가티브 입력단(-)에 소광 등을 목적으로 하는 내부 오프셋 전압 DTH가 형성되고 포지티브 입력단(+)에 입력 오프셋 전압 Voffset이 형성된 것으로 예시된다.
그러므로, 버퍼(BF)의 포지티브 입력단(+)에 인가되는 전압은 등가적 입력 전압 DCH로 표현할 수 있다. 도 8에서, 등가적 입력 전압 DCH는 발광 입력 전압 Dout에 입력 오프셋 전압 Voffset만큼 차감된 값에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
블록 발광 전류 iLED는 누설 전류를 포함하며, 발광 블록(CH11)의 발광에 이용되는 순수 블록 발광 전류 iLED_CH는 누설 전류의 영향을 제거한 것으로 볼 수 있다.
그리고, 상기한 순수 블록 발광 전류 iLED_CH와 등가적 입력 전압 DCH의 관계는 하기 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
수학식 1에서, Dmax는 발광 입력 전압 Dout의 최대치이고, iLEDmax는 블록 발광 전류 iLED의 최대치이다. 여기에서, 발광 입력 전압 DOUT의 최대치 Dmax, 블록 발광 전류 iLED의 최대치 iLEDmax 및 내부 오프셋 전압 DTH는 알고 있는 값이다.
그리고, 등가적 입력 전압 DCH를 구하기 위한 식은 상기한 수학식 1을 이용하여 하기 수학식 2와 같이 유도될 수 있다.
구동 전류 제어부(101) 내의 홀딩 회로(202) 및 채널 전류 회로(204)에 포함된 부품들의 내부 특성 차이(예시적으로 게인 차이)에 의한 발광 블록 별 전류 편차도 발생할 수 있다. 순수 블록 발광 전류 iLED_CH는 구동 전류 제어부(101)에 의해 제어된 전류량을 갖는다. 그러므로, 구동 전류 제어부(101)의 내부 특성 차이에 의한 전류 편차는 순수 블록 발광 전류 iLED_CH에 반영된 것으로 이해될 수 있다.
입력 오프셋 전압 Voffset은 발광 블록 별로 달라질 수 있다. 즉, 발광 블록 별로 입력 오프셋 전압 Voffset의 편차를 가지며, 동일한 발광 입력 전압 Dout에 대하여 입력 오프셋 전압 Voffset의 편차에 의한 전류 편차를 갖게 된다.
상기한 발광 블록 별 전류 편차는 발광 블록 별 입력 오프셋 전압 Voffset을 제거함으로써 해소할 수 있다.
즉, 도 9와 같이, 디밍 전압 제어부(DVT)가 입력 오프셋 전압 Voffset과 동일한 레벨의 전류 편차 보상 전압 Doffset을 갖도록 구성하는 경우, 전류 제어 회로(T11)의 입력 오프셋 전압 Voffset은 디밍 전압 제어부(DVT)에 의해 제거될 수 있다. 그 결과 발광 블록 별 전류 편차가 해소될 수 있다.
전류 편차 보상 전압 Doffset은 입력 오프셋 전압 Voffset을 추정함으로써 설정될 수 있으며, 입력 오프셋 전압 Voffset은 발광 블록 별로 흐르는 전류를 측정함으로써 추정될 수 있다. 추정된 입력 오프셋 전압 Voffset은 전류 편차 보상 전압 Doffset과 동일한 값을 갖도록 설정될 수 있다.
발광 블록 별 입력 오프셋 전압 Voffset의 측정은 도 10을 이용하여 설명될 수 있다.
도 10은 입력 오프셋 전압 Voffset을 추정하기 위한 보상 회로(700)를 예시한다.
도 10에서 발광 블록들(CH11, CH12, CH13, CH14)은 하나의 제어 단위에 속하며 전류 제어 회로(T11)에 연결되는 것을 예시한 것이며, 전체 발광 블록을 대표하는 것으로 이해될 수 있다. VLED는 전체 발광 블록에 인가되는 발광 전압을 표시한 것이며 측정을 위하여 미리 설정될 레벨의 측정 기준 전압으로 이해될 수 있다.
보상 회로(700)는 센싱 회로(710)와 컨트롤러(720)를 구비한다.
센싱 회로(710)는 저항(R)과 버퍼(SB), 스위치(SWC) 및 아날로그디지털 컨버터(이하, ADC라 함)(712)를 포함한다.
저항(R)은 전체 발광 블록들에 전류를 공급하는 전류 경로 상에 구성된다.
버퍼(SB)는 제1 입력단과 제2 입력단이 저항(R)의 양단에 연결되며, 저항(R) 양단 간의 전위차 즉 저항(R)에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 출력하기 위한 전류-전압 변환회로이다.
스위치(SWC)는 저항(R)에 대한 바이패스 경로를 선택적으로 형성하기 위하여 구성된다. 스위치(SWC)는 센싱이 불필요한 경우 턴온되어 저항(R)을 바이패스하는 전류 경로를 제공하고, 센싱이 필요한 경우 턴오프되어 저항(R)을 통하는 전류 경로를 형성한다.
ADC(712)는 버퍼(SB)에서 출력되는 전압의 레벨을 디지털 값으로 변환하기 위한 것이다.
컨트롤러(720)는 전류 센싱의 제어를 위하여 스위치(SWC)에 스위칭 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 제공하도록 구성된다.
그리고, 컨트롤러(720)는 ADC(712)에서 제공되는 디지털 값을 수신하고, 이를 이용하여 전류 편차 해소를 위한 전류 편차 보상 데이터를 추정하는 프로세스를 진행하며, 프로세스 결과 생성된 전류 편차 보상 데이터를 출력하도록 구성된다.
저장부(DCM)는 컨트롤러(720)에서 제공되는 전류 편차 보상 데이터를 저장하기 위한 것이다.
상기한 구성에서, 보상 회로(700)는 백라이트 보드(40)를 제조한 후 테스트를 위하여 사용되는 테스트 설비에 구성될 수 있고, 저장부(DCM)는 테스트 설비의 메모리로 이해될 수 있다.
이 경우, 저장부(DCM)는 각 발광 블록 별 전류 편차 보상 데이터를 룩업 테이블(Look-up Table) 형태로 저장할 수 있다. 그리고, 저장부(DCM)의 룩업 테이블은 테스트 이전에는 초기화 되어 있다가 테스트가 완료된 후 백라이트 보드(40)나 백라이트 구동 보드(6)에 실장되는 별도의 저장부(도 15 또는 도 18의 DCM)에 저장될 수 있다.
또한, 상기한 보상 회로(700) 일부 또는 전체와 저장부(DCM)는 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치에 구성되는 백라이트 보드(40)나 백라이트 구동 보드(6)에 실장될 수 있다.
이 경우, 보상 회로(700)의 컨트롤러(720)는 미리 설정된 시점에 발광 블록 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에 업데이트할 수 있다. 상기한 미리 설정된 시점은 예시적으로 디스플레이의 파워 온 시스템 초기화 시점으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기한 보상 회로(700)의 컨트롤러(720)는 후술하는 도 15 또는 도 18의 컨트롤러(60)에 해당하는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 보상 회로(700)의 센싱 회로(710)만 백라이트 보드(40)나 백라이트 구동 보드(6)에 실장되고, 도 15 또는 도 18의 컨트롤러(60)에 의하여 전류 편차 보상 데이터가 전류 편차 보상 데이터 저장부(DCM)에 업데이트될 수 있다.
그리고, 컨트롤러(720)는 제작자의 의도에 따라 도 15 및 도 18의 컨트롤러(60)와 별도로 구성될 수 있다.
상술한 보상 회로(700)를 이용하여 발광 블록 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 방법은 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명할 수 있다.
전류 편차 보상 데이터 저장부(DCM)의 룩업 테이블 데이터는 최초로 전류 편차 보상 과정을 거쳐서 업데이트 하기 이전에는 전류 편차 보상 전압 Doffset이 0 V의 상태인 초기화 상태로 되어 있다.
도 11의 흐름도는 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 방법을 단계적으로 설명한 것이다.
발광한 발광 블록(CH11)에 공급되는 블록 발광 전류 iLED는 누설 전류를 포함한다. 그러므로, 발광 블록(CH11)에 대한 정확한 전류 편차 보상을 위해서는 블록 발광 전류 iLED에 포함된 누설 전류가 제거되어야 한다. 이때 누설 전류는 발광 블록(CH11) 이외의 발광 블록들(CH12~CH14)로 제공되는 전류에 해당한다.
이를 위하여, 전체 누설 전류 iLEDOFF를 측정하는 단계 S10과 측정된 전체 누설 전류 iLEDOFF를 이용하여 발광 블록(CH11) 이외의 발광 블록들(CH12~ CH14)의 부분 누설 전류 iLEDOFFm를 생성하는 단계 S12가 수행될 수 있다.
도 12는 단계 S10의 전체 누설 전류 iLEDOFF를 측정하는 것을 예시한 회로도이다.
컨트롤러(720)는 노멀한 상태에서 턴온을 유지하도록 스위치(SWC)를 제어하며, 단계 S10을 수행하기 위하여 전체 누설 전류 iLEDOFF를 센싱하는 기간 동안 턴오프되도록 스위치(SW)를 제어한다.
그리고, 단계 S10를 수행하기 위하여, 전체 발광 블록들(CH11~CH14)은 모두 소광되며, 이때, 디밍 전압 제어부(DVT)가 제공하는 발광 구동 전압 VD에 의한 발광 입력 전압 Dout과 로오 신호들 G1~G4는 모두 비활성 상태인 것으로 이해할 수 있다.
소광된 전체 발광 블록들(CH11~CH14)에 발광 전압 VLED가 인가되면, 전체 발광 블록들(CH11~CH14)을 통하여 전체 누설 전류 iLEDOFF가 흐를 수 있다.
상기한 전체 누설 전류 iLEDOFF는 저항(R)을 통하여 흐르고, 버퍼(SB)는 저항(R)에 인가되는 전압을 센싱하여 출력한다. 즉, 버퍼(SB)는 전체 누설 전류 iLEDOFF에 대응하는 전체 누설 전압 VLEDOFF를 출력한다.
ADC(712)는 측정된 전체 누설 전압 VLEDOFF에 대응하는 디지털 값을 갖는 전체 누설 데이터를 생성하고, 컨트롤러(720)는 ADC(712)의 전체 누설 데이터를 임시 저장한다.
그 후, 부분 누설 전압 VLEDOFFm이 컨트롤러(720)에 의해 단계 S10에서 생성된 전체 누설 전압 VLEDOFF를 이용하여 단계 S12에서 생성될 수 있다.
부분 누설 전압 VLEDOFFm은 하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들로 흐르는 부분 누설 전류 iLEDOFFm에 대응하는 것이다.
전체 누설 전류 iLEDOFF는 전체 발광 블록들(CH11~CH14)에 흐르는 누설 전류들을 합한 값에 해당한다.
하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들로 흐르는 부분 누설 전류 iLEDOFFm는 하기 수학식 3에 의해 생성될 수 있다.
상기 수학식 3에서, N은 전체 발광 블록들의 개수이다.
부분 누설 전압 VLEDOFFm는 상기한 전체 누설 전류 iLEDOFF와 부분 누설 전류 iLEDOFFm의 관계를 이용하여 하기 수학식 4와 같이 생성될 수 있다.
컨트롤러(720)는 상기 수학식 4의 관계를 이용하여 임시 저장된 전체 누설 데이터를 이용하여 부분 누설 전압 VLEDOFFm에 해당하는 부분 누설 전압 데이터를 생성 및 저장할 수 있다.
하나의 발광 블록이 발광하는 경우의 블록 발광 전류 iLED에 포함되는 누설 전류가 상기한 단계 S10 및 단계 S12에 의해 계산될 수 있다.
컨트롤러(720)는 상기와 같이 부분 누설 전압 VLEDOFFm에 해당하는 부분 누설 전압 데이터를 생성 및 저장한 후 발광된 하나의 발광 블록의 블록 발광 전압 VS을 측정하는 단계 S14를 수행될 수 있다.
단계 S14는 발광 입력 전압 Dout을 제공하여서 하나의 발광 블록을 발광하고, 발광된 발광 블록의 블록 발광 전압 VS을 측정하는 것이다.
도 13은 단계 S14의 하나의 발광 블록의 블록 발광 전압 VS를 측정하는 것을 예시한 회로도이다. 도 13은 발광 블록(CH11)만 발광하고, 나머지 발광 블록들(CH12, CH13, CH14)은 소광된 것으로 예시한다.
컨트롤러(720)는 단계 S14를 수행하기 위하여 하나의 발광 블록의 블록 발광 전류 iLED를 센싱하는 기간 동안 스위치(SWC)를 턴오프한다.
이때, 발광 블록들(CH11, CH12, CH13, CH14)의 발광 또는 소광은 각각에 해당하는 로오 신호와 발광 입력 전압 Dout에 의해 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 발광 입력 전압 Dout은 테스트를 위하여 미리 설정된 레벨을 갖도록 활성화된 것으로 이해될 수 있다. 전류 편차 보상 데이터 저장부(DCM)의 룩업 테이블 데이터는 최초로 전류 편차 과정을 거쳐서 업데이트 하기 이전에는 전류 편차 보상 전압 Doffset이 0 V의 상태인 초기화 상태로 되어 있다. 그러므로, 발광 입력 전압 Dout은 발광 구동 전압 VD가 된다.
로오 신호 G1도 스위치(SWC)가 턴온되는 시간에 대응하도록 활성화될 수 있다. 나머지 로오 신호들 G2~G4는 모두 비활성 상태인 것으로 이해할 수 있다.
발광 블록(CH11)만 발광하는 경우, 블록 발광 전류 iLED는 하기 수학식 5와 같이 순수 블록 발광 전류 iLED_CH와 부분 누설 전류 iLEDOFFm를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
상기한 수학식 5를 이용하여, 순수 블록 발광 전류 iLED_CH는 하기 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.
발광 블록(CH11)만 발광된 경우, 저항(R)에 블록 발광 전류 iLED가 흐르고, 버퍼(SB)는 저항(R)에 인가되는 전압을 센싱하여 출력한다. 즉, 버퍼(SB)는 블록 발광 전류 iLED에 대응하는 블록 발광 전압 VS을 출력한다.
버퍼(SB)에서 출력되는 블록 발광 전압 VS는 하기 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.
상기 수학식 7에서, RS는 저항(R)의 저항값이며, K는 버퍼(SB)의 게인이다.
ADC(712)는 상기와 같이 측정된 블록 발광 전압 VS에 대응하는 디지털 값을 갖는 블록 발광 전압 데이터를 생성하고, 컨트롤러(720)는 ADC(712)의 블록 발광 전압 데이터를 임시 저장한다.
상기와 같이 블록 발광 전압 VS가 측정되면, 단계 S16이 수행될 수 있다.
단계 S16은 블록 발광 전압 VS에서 부분 누설 전압 VLEDOFFm의 영향을 제거한 순수 블록 발광 전압 VCH을 생성하는 것이다.
블록 발광 전압 VS은 상기 수학식 5를 참조하여 순수 블록 발광 전압 VCH와 부분 누설 전압 VLEDOFFm을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 하기 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.
상기한 수학식 8을 이용하여, 순수 블록 발광 전압 VCH는 하기 수학식 9와 같이 정의될 수 있다.
컨트롤러(720)는 상기 수학식 9에 따라 블록 발광 전압 VS에 해당하는 블록 발광 전압 데이터와 부분 누설 전압 VLEDOFFm에 해당하는 부분 누설 전압 데이터를 이용하여 순수 블록 발광 전압 VCH에 해당하는 순수 블록 발광 전압 데이터를 생성하고 임시 저장할 수 있다.
컨트롤러(720)는 상기와 같이 순수 블록 발광 전압 VCH를 생성한 후 단계 S18을 수행할 수 있다.
단계 S18은 발광된 발광 블록(CH11)에 대하여 순수 블록 발광 전압 VCH에 대응하는 등가적 입력 전압 DCH를 생성하는 것이다.
이를 위하여, 컨트롤러(720)는 순수 블록 발광 전압 VCH에 해당하는 순수 블록 발광 전압 데이터를 이용하여 발광된 발광 블록(CH11)에 대한 등가적 입력 전압 DCH를 생성할 수 있다.
등가적 입력 전압 DCH는 입력 오프셋 전압 Voffset을 해소한 입력 전압에 해당된다.
먼저, 순수 블록 발광 전압 VCH는 하기 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.
순수 블록 발광 전류 iLED_CH는 상기 수학식 10을 변형하여 하기 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.
상기 수학식 11에서, 순수 블록 발광 전압 VCH는 상기 수학식 9에 의해 구해진 아는 값이다. 그러므로, 순수 블록 발광 전류 iLED_CH의 값도 알 수 있다.
등가적 입력 전압 DCH는 상기 수학식 2에서 정의된 바 있다.
수학식 2에서, 순수 블록 발광 전류 iLED_CH는 상기 수학식 11에서 구해지고, 발광 입력 전압 DOUT의 최대치 Dmax, 블록 발광 전류 iLED의 최대치 iLEDmax 및 내부 오프셋 전압 DTH는 이미 알려진 값이다.
그러므로, 등가적 입력 전압 DCH가 수학식 2에 의해서 생성될 수 있다.
즉, 컨트롤러(720)는 수학식 11에 의해 순수 블록 발광 전류 iLED_CH에 해당하는 순수 블록 발광 전류 데이터를 구한 후 임시 저장하고, 수학식 2에 의해 발광된 발광 블록(CH11)에 대하여 등가적 입력 전압 DCH에 해당하는 등가적 입력 전압 데이터를 생성하고 임시 저장할 수 있다.
그 후, 컨트롤러(720)는 단계 S20을 수행하여 전류 편차 보상 전압 Doffset을 생성할 수 있다.
전류 편차 보상 전압 Doffset은 입력 오프셋 전압 Voffset와 동일하게 설정되어야 한다.
그러므로, 전류 편차 보상 전압 Doffset을 정의하기 위하여 하기 수학식 12와 같이 발광 입력 전압 Dout에 대한 정의가 필요하다.
상기 수학식 12와 같이, 발광 입력 전압 Dout은 입력 오프셋 전압 Voffset과 블록의 등가적 입력 전압 DCH의 합으로 표현될 수 있다.
상기 수학식 12에 의해, 입력 오프셋 전압 Voffset은 하기 수학식 13과 같이 정의될 수 있다.
즉, 입력 오프셋 전압 Voffset은 하나의 블록의 발광 입력 전압 Dout과 등가적 입력 전압 DCH의 차로써 구해질 수 있다.
초기의 전류 편차 보상 이전에는, 전류 편차 보상 전압 Doffset이 0V 이므로 발광 입력 전압 Dout은 발광 구동 전압 VD와 동일하다.
그러므로, 초기의 전류 편차 보상 이전의 입력 오프셋 전압 Voffset은 하기 수학식 14와 같이 정의될 수 있다.
상기 수학식 14에서, 등가적 입력 전압 DCH은 수학식 2에 의해서 생성되고, 발광 구동 전압 VD는 알고 있는 값이다.
결국, 수학식 14에 의해 입력 오프셋 전압 Voffset이 구해질 수 있고, 전류 편차 보상 전압 Doffset은 입력 오프셋 전압 Voffset과 동일하게 설정되어야 한다. 그 결과 전류 편차 보상 전압 Doffset은 하기의 수학식 15와 같이 산출될 수 있다.
DCH그 후, 컨트롤러(720)는 단계 S22를 수행하여 전류 편차 보상 전압 Doffset에 해당하는 전류 편차 보상 데이터를 생성하여 전류 편차 보상 데이터 저장부(DCM)에 발광 블록에 대한 룩업 테이블 데이터 형태로 저장할 수 있다.
컨트롤러(720)는 후속하여 단계 S24를 수행할 수 있다. 즉, 컨트롤러(720)는 나머지 발광 블록들(CH12~CH14)을 하나씩 발광하면서 상기한 단계 S14 내지 S22를 수행함으로써 전체 발광 블록들에 대한 전류 편차 보상 데이터를 생성 및 저장할 수 있다.
이렇게 하여, 컨트롤러(720)는 전체 발광 블록들에 각각 대응하는 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에 저장하는 과정을 완료할 수 있다.
상술한 바와 같이 확보된 전체 발광 블록들에 대한 전류 편차 보상 데이터는 백라이트 보드(40)에 구성된 전체 발광 블록들에 작용하는 전류 편차를 해소하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이를 위한 백라이트 장치는 컬럼 데이터를 전류 편차 보상 데이터로써 보상하며, 보상된 컬럼 데이터에 대응한 컬럼 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 컬럼 신호는 전류 편차 보상 전압 Doffset에 해당하는 레벨만큼 보상된 레벨을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
보다 구체적으로, 컬럼 데이터는 전류 편차를 보상하기 위하여 전류 편차 보상 데이터와 합산될 수 있으며, 보상된 컬럼 데이터에 의하여 컬럼 신호는 원 컬럼 데이터로 표현되는 레벨보다 전류 편차 보상 전압 Doffset 만큼 더 높은 레벨로 제공될 수 있다.
보상된 컬럼 데이터에 의한 컬럼 신호가 예시적으로 전류 제어 회로(T11)의 버퍼(BF)에 입력되면, 컬럼 신호의 레벨은 입력 오프셋 전압 Voffset에 의해 차감된다.
결과적으로, 컬럼 신호에 작용하는 입력 오프셋 전압 Voffset은 전류 편차 보상 전압 Doffset에 의해 상쇄될 수 있다.
그러므로, 컬럼 신호는 입력 오프셋 전압 Voffset의 영향이 상쇄되어버퍼(BF)에 입력되므로, 발광 블록들은 컬럼 데이터에 충실하게 대응하는 전류에 의해 발광될 수 있다.
본 발명에서 도 10의 저장부(DCM)에 저장된 발광 블록 별 전류 편차 보상 데이터 즉 룩업 테이블(Look-up Table) 데이터는 백라이트 보드(40)나 백라이트 구동 보드(6)에 실장되는 메모리에 저장될 수 있다.
본 발명은 상기한 전류 편차 보상 데이터를 이용하여 컬럼 데이터를 보상함으로써 발광 다이오드 채널에 대한 전류 편차를 개선할 수 있으며, 이를 위한 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 실시예는 도 14 및 도 18과 같이 구성될 수 있다.
참고로, 도 14 내지 도 18의 설명에서, 발광 블록은 발광 다이오드 채널에 대응하는 것으로 이해될 수 있으며, 컬럼 신호는 상기한 발광 입력 전압 Dout에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
도 14 및 도 15는 백라이트 구동 보드(6)에 저장부(DCM)를 구성하는 실시예를 예시한 것이다.
도 14에는 디스플레이 보드(2), 디스플레이 패널(4), 백라이트 구동 보드(6) 및 백라이트 보드(40)가 구성된다. 본 발명의 백라이트 장치의 실시예는 백라이트 보드(40)를 기본적으로 포함하며, 백라이트 구동 보드(6) 및 디스플레이 보드(2)를 부가적으로 포함할 수 있다.
먼저, 디스플레이 패널(4)은 LCD 패널을 이용하여 구성될 수 있다.
디스플레이 패널(4)은 전송 라인(3)을 통하여 디스플레이 보드(2)와 인터페이스되며, 전송 라인(3)을 통하여 디스플레이 보드(2)의 디스플레이 데이터를 수신한다. 디스플레이 패널(4)은 미리 설계된 해상도를 구현하기 위한 화소들(도시되지 않음)을 구비하며, 디스플레이 데이터에 대응하여 각 화소가 광학적 셔터 동작을 수행함으로써 백라이트를 이용한 영상의 디스플레이를 수행할 수 있다.
상기한 디스플레이 패널(4)에 제공되는 디스플레이 데이터는 프레임 단위로 영상을 표시하기 위한 데이터를 포함하며, 예시적으로, 화소의 밝기를 표시하는 데이터, 수평 라인을 구분하는 수평 동기 신호, 프레임을 구분하는 수직 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 이 중, 수직 동기 신호는 후술하는 설명에서 "Vsync"로 표시될 수 있다.
한편, 디스플레이 보드(2)는 비디오 소스(도시되지 않음)로부터 전송된 디스플레이 데이터를 수신한다.
디스플레이 보드(2)는 디스플레이 데이터를 패킷으로 구성하여 디스플레이 패널(4)에 제공하는 부품들(도시되지 않음)을 포함하며, 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이 데이터를 디스플레이 패널(4)에 제공할 수 있다.
디스플레이 데이터를 패킷으로 구성하여 디스플레이 패널(4)에 제공하는 부품들은 디스플레이 장치에 일반적으로 채용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)의 기능을 구현하기 위한 것이며, 이에 대한 설명은 생략한다.
또한, 디스플레이 보드(2)는 디스플레이 데이터에 대응하는 휘도 데이터를 제공하기 위한 휘도 데이터 제공부(1)를 포함할 수 있으며, 휘도 데이터를 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다.
영상을 표현하기 위한 디스플레이 패널(4)의 해상도와 백라이트를 제공하는 백라이트 보드(40)의 해상도는 상이하다. 또한, 백라이트를 위한 그레이 범위와 그레이 값도 다르게 설정될 수 있다. 그러므로, 백라이트 보드(40)는 백라이트를 표현하기 위한 해상도와 그레이 값을 포함하는 백라이트 데이터를 필요로 한다.
백라이트 보드(40)의 백라이트의 한 프레임에는 복수의 수평 주기가 포함되며, 각 수평 주기는 한 프레임 중 하나의 수평 라인의 컬럼들에 백라이트 데이터를 제공하는 기간을 의미한다. 백라이트 데이터는 한 프레임에 포함되는 수평 주기들의 컬럼들에 해당하는 컬럼 데이터를 포함한다.
휘도 데이터 제공부(1)는 디스플레이 데이터를 이용하여 백라이트의 해상도와 그레이 값을 만족하는 휘도 데이터를 생성할 수 있다. 예시적으로, 휘도 데이터 제공부(1)는 디스플레이 데이터를 휘도 데이터로써 그대로 제공하거나, 백라이트에 해당하는 해상도와 그레이 값을 갖도록 디스플레이 데이터를 변환한 휘도 데이터를 제공할 수 있다.
디스플레이 보드(2)는 백라이트 구동 보드(6)에서 수신할 수 있는 포맷으로 구성한 휘도 데이터를 생성하고, 휘도 데이터를 전송 라인(5)을 통하여 백라이트 구동 보드(6)에 제공하도록 구성된다.
그리고, 디스플레이 보드(2)는 상기한 수직 동기 신호 Vsync를 전송 라인(5a)을 통하여 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다. 수직 동기 신호 Vsync는 디스플레이 패널(4)과 백라이트 보드(40)의 동작의 동기화를 위하여 백라이트 구동 보드(6)에 제공되는 것이다.
백라이트 구동 보드(6)는 휘도 데이터와 수직 동기 신호 Vsync를 디스플레이 보드(2)로부터 수신하고, 백라이트 데이터를 복수의 전송 채널을 갖는 전송 라인(7)을 통하여 백라이트 보드(40)에 제공하며 수직 동기 신호 Vsync를 전송 라인(7a)을 통하여 백라이트 보드(40)에 제공하도록 구성된다.
백라이트 보드(40)는 백라이트 구동 보드(6)의 백라이트 데이터와 수직 동기 신호 Vsync를 수신하고, 백라이트 데이터에 대응하여 발광 다이오드 채널들을 발광시킴으로써 디스플레이 패널(40)에 백라이트를 제공하도록 구성된다. 그리고, 백라이트 보드(40)는 발광 다이오드 채널들을 수평 주기 단위로 구동하기 위하여 수직 동기 신호 Vsync를 이용하도록 구성된다.
도 14의 백라이트 구동 보드(6)와 백라이트 보드(40)는 도 15를 참조하여 보다 상세히 설명될 수 있다.
백라이트 구동 보드(6)는 컨트롤러(60), 변환 메모리(62) 및 저장부(DCM)를 포함하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(60)는 전송 라인(5)을 통하여 전송된 휘도 데이터를 수신하고, 휘도 데이터를 이용하여 백라이트의 해상도에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 포함하는 백라이트 데이터를 전송 라인(7)을 통하여 백라이트 보드(40)에 제공하도록 구성된다.
컨트롤러(60)는 수직 동기 신호 Vsync를 이용하여 백라이트의 수평 주기에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 포함하도록 백라이트 데이터를 구성할 수 있다. 이때, 컨트롤러(60)는 수직 동기 신호 Vsync의 주파수를 시분할함으로써 백라이트의 수평 주기 별 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성할 수 있다.
변환 메모리(62)는 변환 데이터를 포함할 수 있다. 변환 데이터는 컨트롤러(60)의 휘도 데이터를 이용한 컬럼 데이터의 생성에 이용될 수 있다. 변환 데이터는 휘도 데이터에 대응하며 백라이트의 해상도 및 밝기 스케일에 적합한 비트 수와 값을 가질 수 있다.
저장부(DCM)는 전류 편차 보상 데이터를 저장할 수 있다. 여기에서, 전류 편차 보상 데이터는 발광 블록 별로 설정된 전류 편차를 보상하기 위한 값을 포함한다. 전류 편차 보상 데이터는 도 11 내지 도 13을 참조한 설명에 의해 발광 블록 별로 설정된 전류 편차를 보상하기 위한 값을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
컨트롤러(60)는 컬럼 데이터를 생성하는 과정에서 발광 다이오드 채널 별로 휘도 데이터에 해당하는 변환 메모리(62)의 변환 데이터를 선택함으로써 컬럼 데이터를 생성하고, 그 후 전류 편차 보상을 위하여 발광 다이오드 채널 별로 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터를 선택하며, 선택된 전류 편차 보상 데이터를 컬럼 데이터에 부가함으로써 발광 다이오드 채널 별로 보상된 컬럼 데이터를 생성한다.
백라이트 구동 보드(6)는 컨트롤러(60)에 의해 생성된 백라이트 데이터를 패킷으로 구성한 후 전송 라인(7)을 통하여 백라이트 보드(40)로 전송할 수 있다. 백라이트 구동 보드(6)에서 전송되는 백라이트 데이터에 포함된 컬럼 데이터는 전류 편차 보상을 위하여 보상된 것으로 이해될 수 있다. 그리고, 백라이트 구동 보드(6)는 백라이트 데이터를 패킷으로 구성하고 전송하는 전송 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
한편, 백라이트 보드(40)는 백라이트 데이터와 수직 동기 신호 Vsync를 수신하는 통신 모듈(42), 컬럼 데이터에 대응하는 컬럼 신호를 제공하는 컬럼 드라이버(10), 로오 데이터에 대응하는 로오 신호를 제공하는 로오 드라이버(20), 백라이트를 제공하는 복수의 발광 다이오드 채널 및 복수의 발광 다이오드 채널을 구분하는 복수의 제어 단위 별로 배치되는 전류 제어 회로들을 구비할 수 있다.
이들 중, 발광 다이오드 채널들은 "CH11~CH23"으로 도 1과 대비하여 생략하여 표시되고, 전류 제어 회로들은 "T11~T13"으로 도 1과 대비하여 생략하여 표시된다. 그리고, 발광 다이오드 채널들과 전류 제어 회로들이 형성된 영역은 백라이트 영역(30)으로 정의되고, 컬럼 드라이버(10), 로오 드라이버(20) 및 통신 모듈(42)은 백라이트 보드(40) 상의 백라이트 영역(30)의 외부에 형성될 수 있다.
통신 모듈(42)은 전송 라인(7)을 통하여 백라이트 데이터를 수신하고, 전송 라인(7a)을 통하여 수직 동기 신호 Vsync를 수신한다.
통신 모듈(42)은 수직 동기 신호 Vsync에 대응하여 백라이트의 수평 주기 단위로 토글되는 컬럼 제어 신호 LEN과 로오 제어 신호 DMS를 생성한다. 통신 모듈(42)은 컬럼 제어 신호 LEN를 컬럼 드라이버(10)로 제공하고, 로오 제어 신호 DMS를 로오 드라이버(20)로 제공하도록 구성된다.
그리고, 통신 모듈(42)은 수신된 백라이트 데이터에서 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 구분하며, 컬럼 데이터를 컬럼 드라이버(10)로 제공하고, 로오 데이터를 로오 드라이버(20)로 제공하도록 구성된다. 통신 모듈(42)은 패킷으로 전송된 백라이트 데이터에서 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 복원하는 기능을 가질 수 있다. 그리고, 통신 모듈(42)은 수직 동기 신호 Vsync를 이용하여 수평 주기 단위로 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 컬럼 드라이버(10) 및 로오 드라이버(20)로 각각 제공할 수 있다.
그리고, 컬럼 드라이버(10)는 수평 주기 단위로 컬럼 데이터를 수신하고, 컬럼 제어 신호 LEN를 이용하여 백라이트의 컬럼 별 컬럼 데이터를 아날로그의 컬럼 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버팅을 수행하도록 구성된다.
또한, 로오 드라이버(20)는 수평 주기 단위로 로오 데이터를 수신하고, 로오 제어 신호 DMS를 이용하여 백라이트의 수평 주기 별로 로오 데이터에 해당하는 로오 신호를 순차적으로 출력하도록 구성된다.
상기한 컬럼 드라이버(10)의 컬럼 신호와 로오 드라이버(20)의 로오 신호는 발광 다이오드 채널들(CH11~CH23)의 발광을 위하여 해당하는 전류 제어 회로들(T11~ T13)에 제공될 수 있다.
상기와 같이, 컬럼 드라이버(10)와 로오 드라이버(20)는 로오 제어 신호 DMS를 이용하여 컬럼 제어 신호 LEN과 로오 제어 신호 DMS를 생성할 수 있다.
그러므로, 컬럼 제어 신호 LEN과 로오 제어 신호 DMS는 상술한 바와 같이 통신 모듈(42)에서 출력되며 백라이트의 수평 주기에 해당하는 주파수를 가질 수 있다. 컬럼 제어 신호 LEN과 로오 제어 신호 DMS는 백라이트의 수평 주기에 해당하는 주파수를 갖는 점에서 동일하나 인에이블 타이밍 및 펄스 유지 시간의 차이에 의해 구분될 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 컬럼 드라이버(10)는 컬럼 제어 신호 LEN에 동기하여 수평 주기 단위로 컬럼 데이터에 대응하는 컬럼 신호를 제공하며, 로오 드라이버(20)는 로오 제어 신호 DMS에 동기하여 수평 주기 별 로오 신호들을 순차적으로 제공할 수 있다.
한편, 전류 제어 회로들(T11~T13)은 해당하는 제어 단위의 컬럼 신호와 로오 신호들을 수신하고, 백라이트의 수평 주기 별 로우 신호에 의해 컬럼 신호를 순차적으로 샘플링하며, 샘플링된 전압에 의하여 발광 다이오드 채널들의 발광을 순차적으로 제어하도록 구성된다. 여기에서, 컬럼 신호는 도 8 내지 도 13의 설명에서 인용된 발광 입력 전압 Dout에 해당되며, 컨트롤러(60)의 컬럼 데이터에 대한 전류 편차 보상에 의해 입력 오프셋 전압 Voffset을 상쇄하기 위한 레벨을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
전류 제어 회로들(T11~T13)과 발광 다이오드 채널들(CH11~CH23)의 구성 및 동작은 상술한 도 1 내지 도 11을 통하여 이해할 수 있다.
상기한 각각의 전류 제어 회로(T11~T13)는 로오 신호들과 전류 편차가 보상된 컬럼 데이터에 해당하는 컬럼 신호를 수신한다.
각각의 상기 전류 제어 회로(T11~T13)에 구비되는 버퍼(BF)는 컬럼 신호를 수신하며, 발광 다이오드 채널들(CH11~CH23)의 발광을 위한 전류는 버퍼(BF)의 출력에 의해 제어될 수 있다.
컬럼 신호는 입력 오프셋 전압 Voffset을 상쇄하기 위한 레벨을 갖도록 버퍼(BF)에 제공된다. 그러므로, 버퍼(BF)의 입력 오프셋 전압 Voffset은 컬럼 신호의 보정된 레벨에 의해 상쇄될 수 있다.
그 결과, 전류 제어 회로(T11~T13)는 순차적으로 입력되는 로오 신호들과 전류 편차가 보상된 레벨을 갖는 컬럼 신호들로써 입력 편차없이 제어 단위에 속하는 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광을 제어할 수 있다.
컬럼 드라이버(10)의 보다 상세한 구성은 도 16을 참조하여 설명할 수 있다.
컬럼 드라이버(10)는 백라이트의 컬럼 별 래치들(12a, 14a, 16a ...) 및 디지털 아날로그 컨버터들(12b, 14b, 16b ...)을 포함할 수 있다.
래치들(12a, 14a, 16a ...)은 순차적으로 전달되는 컬럼 데이터를 컬럼 단위로 래치하고 컬럼 제어 신호 LEN를 수신하도록 구성된다.
상기한 래치들(12a, 14a, 16a ...)은 컬럼 제어 신호 LEN이 제공되면, 컬럼 제어 신호 LEN의 인에이블 시점에 동기하여 래치된 컬럼 데이터를 디지털 아날로그 컨버터들(12b, 14b, 16b ...)에 동시에 전달하도록 구성된다.
디지털 아날로그 컨버터들(12b, 14b, 16b ...)은 래치들(12a, 14a, 16a ...)의 컬럼 데이터가 컬럼 제어 신호 LEN의 인에이블 시점에 동기하여 동시에 수신되면, 컬럼 데이터에 대응하는 아날로그의 컬럼 신호 D1, D2, D3 ...를 동시에 출력하도록 구성된다. 각 디지털 아날로그 컨버터들(12b, 14b, 16b ...)은 컬럼 데이터를 아날로그의 컬럼 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버팅을 수행하는 것으로 이해할 수 있다.
컬럼 제어 신호 LEN의 인에이블 시점은 백라이트의 수평 주기 단위로 반복되며, 컬럼 드라이버(10)의 백라이트의 컬럼 별 컬럼 데이터를 아날로그의 컬럼 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버팅은 컬럼 제어 신호 LEN에 동기하여 백라이트의 수평 주기 단위로 반복된다.
그리고, 로오 드라이버(20)의 보다 상세한 구성은 도 17을 참조하여 설명할 수 있다.
로오 드라이버(20)는 디멀티플렉서 또는 디코더로써 구성될 수 있다.
로오 드라이버(20)는 수평 주기 단위로 인에이블되는 로오 제어 신호 DMS를 수신할 수 있으며, 로오 제어 신호 DMS에 동기하여 백라이트의 수평 주기 별로 로오 데이터에 해당하는 로오 신호들 G1, G2, G3 ...을 순차적으로 출력하도록 구성된다.
도 14 내지 도 17을 참조하여 설명된 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는 상술한 바와 같이 디스플레이 패널(4)의 디스플레이 데이터에 대응하는 휘도 데이터를 디스플레이 보드(2)로부터 백라이트 구동 보드(6)로 제공하며, 백라이트 구동 보드(6)가 휘도 데이터에 대응하는 백라이트 데이터를 백라이트 보드(40)로 제공하도록 구성된다.
백라이트 데이터의 컬럼 데이터는 백라이트 구동 보드(6)의 컨트롤러(60)에 의해 발광 다이오드 채널 별로 휘도 데이터에 해당하는 변환 메모리(62)의 변환 데이터를 선택함으로써 생성될 수 있고, 그 후 발광 다이오드 채널 별로 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터를 이용하여 전류 편차 보상을 위하여 변환될 수 있다.
그리고, 백라이트 보드(40)에서, 컬럼 드라이버(10)의 컬럼 신호와 로오 드라이버(20)의 로오 신호들이 제어 단위 별 전류 제어 회로들에 제공되고, 전류 제어 회로들은 입력 오프셋 전압 Voffset이 상쇄된 순수 블록 발광 전압 DCH에 대응하여 발광 다이오드 채널들의 발광을 제어할 수 있다.
그 결과. 입력 오프셋 전압 Voffset에 의한 발광 다이오드 채널 별 전류 편차가 개선될 수 있다.
한편, 본 발명은 백라이트 구동 보드(6)가 도 10의 보상 회로(700)의 일부 또는 전체를 포함하도록 실시될 수 있다.
이때, 보상 회로(700)는 백라이트 보드에 공급되는 전류를 센싱하는 저항(R), 저항(R)에 인가되는 전압을 출력하는 버퍼(SB), 버퍼(SB)의 출력을 디지털 값으로 변환하는 ADC(712), 스위치(SWC) 및 컨트롤러(720)을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, ADC(712)는 버퍼(SB)의 입력단 또는 컨트롤러(720)의 출력단을 이루는 부품으로 이해될 수 있다.
상기한 저항(R), 버퍼(SB), ADC(712), 스위치(SWC) 및 컨트롤러(720)의 구성 및 동작은 도 12를 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
상기한 구성에서, 컨트롤러(720)는 전체 발광 발광 다이오드 채널들을 모두 소광한 경우 측정되는 전체 누설 전압과 전체 발광 블록들을 하나씩 순차적으로 발광하여 측정되는 발광 다이오드 채널 별 블록 발광 전압을 참조하여 발광 다이오드 채널 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하며, 전류 편차 보상 데이터를 백라이트 구동 보드(6)의 저장부(DCM)에 업데이트하도록 구성될 수 있다.
그리고, 컨트롤러(720)는 백라이트 구동 보드(6)의 컨트롤러(60)에 해당하는 것으로 이해될 수 있으며, 디스플레이의 파워 온 시점에 발광 다이오드 채널 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에 업데이트하도록 구성될 수 있다.
상기한 컨트롤러(720)가 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 것은 도 11 내지 도 13을 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
한편, 본 발명은 도 18과 같이 백라이트 보드(40)가 저장부(DCM)를 구비하는 것으로 실시될 수 있다.
백라이트 보드(40)가 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부(DCM)를 구비하는 경우, 전류 편차를 보상하기 위한 컬럼 데이터의 보상은 백라이트 구동 보드(6) 또는 백라이트 보드(40)에서 수행될 수 있다.
먼저, 백라이트 구동 보드(6)에서 컬럼 데이터를 보상을 하는 경우, 백라이트 구동 보드(6)는 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 컬럼 데이터를 포함한 백라이트 데이터를 출력하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 백라이트 구동 보드(6)의 컨트롤러(60)는 변환 메모리(62)의 휘도 데이터와 백라이트 보드(40)의 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 휘도 데이터를 이용하여 백라이트의 해상도에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터로써 컬럼 데이터를 보상하고, 로오 데이터 및 보상된 컬럼 데이터를 포함하는 백라이트 데이터를 백라이트 보드(40)에 제공할 수 있다.
이때, 백라이트 보드(40)의 통신 모듈(42)이 백라이트 구동 보드(6)의 컨트롤러(60)의 요청에 대응하여 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에서 백라이트 구동 보드(6)로 제공하도록 구성된다.
백라이트 보드(40)가 상기한 보상된 컬럼 데이터를 이용하여 발광 다이오드 채널들의 전류 편차를 보상하여 구동하는 것은 도 14 내지 도 17의 실시예를 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
한편, 백라이트 보드(40)에서 컬럼 데이터를 보상을 하는 경우, 백라이트 구동 보드(6)의 컨트롤러(60)는 변환 메모리(62)의 휘도 데이터를 이용하여 백라이트의 해상도에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 로오 데이터 및 컬럼 데이터를 포함하는 백라이트 데이터를 백라이트 보드(40)에 제공하도록 구성된다.
이에 대응하여, 백라이트 보드(40)는 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터로써 컬럼 데이터를 보상하고, 보상된 컬럼 데이터에 해당하는 컬럼 신호를 제공하도록 구성된다.
이를 위하여, 백라이트 보드(40)는 상기한 통신 모듈(42)과 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부(DCM)을 포함하도록 구성된다.
그리고, 통신 모듈(42)은 백라이트 데이터의 컬럼 데이터와 로오 데이터를 수신하며, 저장부(DCM)의 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 컬럼 데이터를 생성하고, 로오 데이터와 보상된 컬럼 데이터를 출력하도록 구성된다.
백라이트 보드(40)가 상기한 보상된 컬럼 데이터를 이용하여 발광 다이오드 채널들의 전류 편차를 보상하여 구동하는 것은 도 14 내지 도 17의 실시예를 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
그리고, 본 발명은 백라이트 보드(40)가 도 10의 보상 회로(700)의 일부 또는 전체를 포함하도록 실시될 수 있다.
이때, 보상 회로(700)는 백라이트 보드에 공급되는 전류를 센싱하는 저항(R), 저항(R)에 인가되는 전압을 출력하는 버퍼(SB), 버퍼(SB)의 출력을 디지털 값으로 변환하는 ADC(712), 스위치(SWC) 및 컨트롤러(720)을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, ADC(712)는 버퍼(SB)의 입력단 또는 컨트롤러(720)의 출력단을 이루는 부품으로 이해될 수 있다.
상기한 저항(R), 버퍼(SB), ADC(712), 스위치(SWC) 및 컨트롤러(720)의 구성 및 동작은 도 12를 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
상기한 구성에서, 컨트롤러(720)는 전체 발광 발광 다이오드 채널들을 모두 소광한 경우 측정되는 전체 누설 전압과 전체 발광 블록들을 하나씩 순차적으로 발광하여 측정되는 발광 다이오드 채널 별 블록 발광 전압을 이용하여 발광 다이오드 채널 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하며, 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에 업데이트하도록 구성될 수 있다.
그리고, 컨트롤러(720)는 통신 모듈(42)에 포함되거나 통신 모듈(42)의 외부에 구성되는 것으로 이해될 수 있으며, 디스플레이의 파워 온 시점에 발광 다이오드 채널 별 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 전류 편차 보상 데이터를 저장부(DCM)에 업데이트하도록 구성될 수 있다.
상기한 컨트롤러(720)가 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 것은 도 11 내지 도 13을 참조하여 이해할 수 있으므로 중복 설명은 생략한다.
상술한 바에 의해서, 본 발명은 컬럼 신호를 샘플링한 캐패시터의 샘플링 전압이 프레임 주기 동안 유지되고, 프레임 주기 동안 유지되는 샘플링 전압에 의해 프레임 단위로 발광을 유지하도록 발광 다이오드 채널의 구동 전류를 제어할 수 있으며, 그 결과 디스플레이의 백라이트 장치에 의한 플리커를 저감 또는 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 발광 다이오드 채널을 포함하는 제어 단위 별로 전류 제어 집적 회로가 구성됨으로써 백라이트 보드 상의 발광 다이오드 채널들의 구동 전류들의 제어를 위한 설계 및 제작의 편의성을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명은 저전류 대역에서 상대적으로 크게 작용할 수 있는 입력 오프셋 전압에 의한 발광 다이오드 채널의 전류 편차를 해소함으로써 저전류 대역에서 평가되는 그레이 균일도 및 다크 균일도를 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 저장부에 전류 편차 보상 데이터를 저장하고, 전류 편차 보상 데이터로써 컬럼 데이터를 보상함으로써 백라이트 장치의 발광 다이오드 채널들을 입력 오프셋 전압에 의한 전류 편차를 보상하여 발광 균일도를 향상시킬 수 있다.

Claims (21)

  1. 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및
    전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부, 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 포함하고,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 상기 발광 블록 별로 설정된 전류 편차를 보상하기 위한 값을 포함하며,
    상기 백라이트 구동 보드는 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 상기 컬럼 데이터를 출력하고,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하며 상기 전류 편차가 보상된 상기 컬럼 데이터에 해당하는 발광 입력 전압들을 순차적으로 수신하고, 상기 발광 입력 전압들로써 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 순차적인 발광을 제어하는 구동 전류 제어부들을 구비하며,
    각각의 상기 구동 전류 제어부는,
    상기 발광 입력 전압을 샘플링한 샘플링 전압을 생성하고, 상기 샘플링 전압을 유지하는 홀딩 회로; 및
    상기 샘플링 전압을 이용하여 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류가 상기 샘플링 전압에 비례하도록 제어하는 채널 전류 제어부;를 구비함을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 발광 입력 전압을 수신하는 버퍼를 구비하며, 상기 버퍼의 출력에 의해 상기 발광 블록의 발광을 위한 전류를 제어하며,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 상기 버퍼를 포함하는 상기 전류 제어 회로에 의한 입력 오프셋 전압의 편차를 보상하기 위한 값을 갖도록 설정되는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 블록의 상기 발광 입력 전압에서 하나의 블록 발광 전류에 대응하는 등가적 입력 전압을 차감한 값에 해당하고,
    상기 등가적 입력 전압은 순수 블록 발광 전압을 이용하여 산출되는 값이며,
    상기 순수 블록 발광 전압은 블록 발광 전압에서 부분 누설 전압을 차감한 값에 해당하고,
    상기 블록 발광 전압은 지정된 하나의 발광 블록이 상기 발광 입력 전압에 의해 발광된 경우의 블록 발광 전류를 측정하여 생성되는 값이며,
    상기 부분 누설 전압은 전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우의 전체 누설 전류를 이용하여 산출되는 값인 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는 보상 회로를 더 포함하며,
    상기 보상 회로는,
    상기 백라이트 보드에 공급되는 전류를 센싱하는 저항;
    상기 저항에 인가되는 전압을 출력하는 버퍼; 및
    전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우 측정되는 전체 누설 전류에 해당하는 등가적인 전압과 전체 발광 블록들을 하나씩 순차적으로 발광하여 측정되는 발광 블록 별 블록 발광 전압을 이용하여 상기 발광 블록 별 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 컨트롤러;를 구비하고,
    상기 컨트롤러는 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 저장부에 업데이트하는 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 디스플레이의 파워 온 시점에 상기 발광 블록 별 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 저장부에 업데이트하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우의 상기 전체 누설 전류를 이용하여 하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들에 대한 부분 누설 전류에 대응하는 부분 누설 전류를 생성하고,
    지정된 하나의 발광 블록이 상기 발광 입력 전압에 의해 발광된 경우의 블록 발광 전류를 측정하며,
    상기 블록 발광 전류에서 부분 누설 전류를 차감하여 순수 블록 발광 전압을 생성하고,
    상기 순수 블록 발광 전압을 이용하여 발광된 발광 블록의 등가적 입력 전압을 산출하며,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 블록의 발광 입력 전압에서 하나의 블록 발광 전류에 대응하는 상기 등가적 입력 전압을 차감한 값에 해당하는 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 상기 등가적 입력 전압에서 상기 전류 제어 회로에 의한 하나의 블록 발광 전류에 대응하는 상기 등가적 입력 전압을 차감한 값에 해당하는 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는 상기 백라이트를 위한 휘도 데이터를 수신하고, 상기 휘도 데이터를 이용하여 상기 백라이트의 해상도에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터로써 상기 컬럼 데이터를 보상하고, 상기 로오 데이터 및 보상된 상기 컬럼 데이터를 포함하는 백라이트 데이터를 상기 백라이트 보드에 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는,
    변환 데이터를 포함하는 변환 메모리; 및
    상기 휘도 데이터와 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고 상기 컬럼 데이터를 출력하는 컨트롤러를 구비하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 휘도 데이터에 해당하는 상기 변환 메모리의 상기 변환 데이터를 선택하고,
    상기 변환 데이터로써 상기 백라이트의 상기 해상도에 해당하는 상기 컬럼 데이터 및 상기 로오 데이터를 생성하며,
    상기 전류 편차 보상 데이터로써 상기 컬럼 데이터를 보상하고,
    상기 로오 데이터 및 보상된 상기 컬럼 데이터를 출력하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 백라이트 보드는,
    상기 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 상기 저장부,
    상기 복수의 발광 블록;
    상기 전류 제어 회로들;
    상기 백라이트 데이터의 상기 컬럼 데이터를 수신하며, 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 발광 입력 전압들을 컬럼 신호들로서 제공하는 컬럼 드라이버; 및
    상기 백라이트 데이터의 상기 로오 데이터를 수신하며, 상기 로오 데이터에 대응하는 로오 신호들을 제공하는 로오 드라이버;를 구비하며,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 입력 전압들과 상기 로오 신호들을 순차적으로 수신하고, 상기 백라이트의 수평 주기 별로 상기 로오 신호에 의해 상기 발광 입력 전압을 샘플링하며, 상기 샘플링 전압에 의하여 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 발광을 제어함을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 백라이트 보드는 상기 백라이트 데이터와 상기 디스플레이를 위한 수직 동기 신호를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 저장부에서 상기 백라이트 구동 보드로 제공하는 통신 모듈을 더 포함하며,
    상기 통신 모듈은 상기 백라이트 구동 보드의 요청에 대응하여 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 백라이트 구동 보드로 제공하며, 상기 백라이트 데이터에 포함된 상기 컬럼 데이터와 상기 로오 데이터를 출력하고, 상기 수직 동기 신호를 이용하여 상기 백라이트의 상기 수평 주기에 해당하는 주파수를 갖는 컬럼 제어 신호와 로오 제어 신호를 생성 및 출력하며,
    상기 컬럼 드라이버는 상기 컬럼 제어 신호에 동기하여 상기 수평 주기 단위로 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 발광 입력 전압을 제공하며,
    상기 로오 드라이버는 상기 로오 제어 신호에 동기하여 상기 수평 주기 단위로 상기 로오 데이터에 대응하는 상기 로오 신호를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  11. 디스플레이의 백라이트를 위한 컬럼 데이터를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및
    전류 편차 보상 데이터를 저장하는 저장부, 상기 백라이트를 제공하며 복수의 제어 단위로 구분되는 복수의 발광 블록 및 상기 복수의 제어 단위에 대응하는 전류 제어 회로들을 구비하는 백라이트 보드;를 포함하고,
    상기 백라이트 보드는 상기 컬럼 데이터를 수신하고, 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터로써 상기 컬럼 데이터를 보상하고, 보상된 상기 컬럼 데이터에 해당하는 발광 입력 전압을 제공하며,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 입력 전압들을 순차적으로 수신하고, 상기 발광 입력 전압들로써 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 순차적인 발광을 제어하는 구동 전류 제어부들을 구비하며,
    각각의 상기 구동 전류 제어부는,
    상기 발광 입력 전압을 샘플링한 샘플링 전압을 생성하고, 상기 샘플링 전압을 유지하는 홀딩 회로; 및
    상기 샘플링 전압을 이용하여 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류가 상기 샘플링 전압에 비례하도록 제어하는 채널 전류 제어부;를 구비함을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 발광 입력 전압을 수신하는 버퍼를 구비하며, 상기 버퍼의 출력에 의해 상기 발광 블록의 발광을 위한 전류를 제어하며,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 상기 버퍼를 포함하는 상기 전류 제어 회로에 의한 입력 오프셋 전압의 편차를 보상하기 위한 값을 갖도록 설정되는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 블록의 상기 발광 입력 전압에서 하나의 블록 발광 전류에 대응하는 등가적 입력 전압을 차감한 값에 해당하고,
    상기 등가적 입력 전압은 순수 블록 발광 전압을 이용하여 산출되는 값이며,
    상기 순수 블록 발광 전압은 블록 발광 전압에서 부분 누설 전압을 차감한 값에 해당하고,
    상기 블록 발광 전압은 지정된 하나의 발광 블록이 상기 발광 입력 전압에 의해 발광된 경우의 블록 발광 전류를 측정하여 생성되는 값이며,
    상기 부분 누설 전압은 전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우의 전체 누설 전류를 이용하여 산출되는 값인 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는 보상 회로를 더 포함하며,
    상기 보상 회로는,
    상기 백라이트 보드에 공급되는 전류를 센싱하는 저항;
    상기 저항에 인가되는 전압을 출력하는 버퍼; 및
    전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우 측정되는 전체 누설 전류와 전체 발광 블록들을 하나씩 순차적으로 발광하여 측정되는 발광 블록 별 블록 발광 전류를 이용하여 상기 발광 블록 별 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 컨트롤러;를 구비하고,
    상기 컨트롤러는 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 저장부에 업데이트하는 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 디스플레이의 파워 온 시점에 상기 발광 블록 별 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하고, 상기 전류 편차 보상 데이터를 상기 저장부에 업데이트하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    전체 발광 블록들을 모두 소광한 경우의 상기 전체 누설 전류를 이용하여 하나의 발광 블록을 제외한 나머지 발광 블록들에 대한 부분 누설 전류에 대응하는 부분 누설 전류를 생성하고,
    지정된 하나의 발광 블록이 상기 발광 입력 전압에 의해 발광된 경우의 블록 발광 전류를 측정하며,
    상기 블록 발광 전류에서 부분 누설 전류를 차감하여 순수 블록 발광 전압을 생성하고,
    상기 순수 블록 발광 전압을 이용하여 발광된 발광 블록의 등가적 입력 전압을 산출하며,
    상기 전류 편차 보상 데이터는 블록의 발광 입력 전압에서 하나의 블록 발광 전류에 대응하는 상기 등가적 입력 전압을 차감한 값에 해당하는 상기 전류 편차 보상 데이터를 생성하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는 상기 백라이트를 위한 휘도 데이터를 수신하고, 상기 휘도 데이터를 이용하여 상기 백라이트의 해상도에 해당하는 컬럼 데이터 및 로오 데이터를 생성하며, 상기 로오 데이터 및 상기 컬럼 데이터를 포함하는 백라이트 데이터를 상기 백라이트 보드에 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는,
    변환 데이터를 포함하는 변환 메모리; 및
    상기 휘도 데이터를 수신하고 상기 컬럼 데이터를 출력하는 컨트롤러를 구비하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 휘도 데이터에 해당하는 상기 변환 메모리의 상기 변환 데이터를 선택하고,
    상기 변환 데이터로써 상기 백라이트의 상기 해상도에 해당하는 상기 컬럼 데이터 및 상기 로오 데이터를 생성하며,
    상기 로오 데이터 및 상기 컬럼 데이터를 출력하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 디스플레이를 위한 수직 동기 신호를 수신하고, 상기 수직 동기 신호를 이용하여 상기 컬럼 데이터 및 상기 로오 데이터를 생성하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  20. 제17 항에 있어서, 상기 백라이트 보드는,
    상기 백라이트 데이터와 상기 디스플레이를 위한 수직 동기 신호를 수신하는 통신 모듈; 및
    상기 전류 편차 보상 데이터를 저장하는 상기 저장부;를 포함하며,
    상기 통신 모듈은 상기 백라이트 데이터의 상기 컬럼 데이터와 상기 로오 데이터를 수신하며, 상기 저장부의 상기 전류 편차 보상 데이터를 수신하고, 상기 전류 편차 보상 데이터로써 보상한 상기 컬럼 데이터를 생성하고, 상기 로오 데이터와 보상된 상기 컬럼 데이터를 출력하며, 상기 수직 동기 신호를 이용하여 상기 백라이트의 수평 주기에 해당하는 주파수를 갖는 컬럼 제어 신호와 로오 제어 신호를 생성 및 출력하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  21. 제17 항에 있어서, 상기 백라이트 보드는,
    상기 복수의 발광 블록;
    상기 전류 제어 회로들;
    상기 컬럼 데이터 및 상기 백라이트의 수평 주기에 해당하는 주파수를 갖는 컬럼 제어 신호를 수신하며, 상기 컬럼 제어 신호에 동기하여 상기 수평 주기 단위로 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 발광 입력 전압들을 컬럼 신호들로서 제공하는 컬럼 드라이버; 및
    상기 로오 데이터 및 상기 백라이트의 상기 수평 주기에 해당하는 상기 주파수를 갖는 로오 제어 신호를 수신하며, 상기 로오 제어 신호에 동기하여 상기 수평 주기 단위로 상기 로오 데이터에 대응하는 로오 신호들을 제공하는 로오 드라이버;를 더 구비하며,
    각각의 상기 전류 제어 회로는 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 입력 전압들과 상기 로오 신호들을 순차적으로 수신하고, 상기 백라이트의 상기 수평 주기 별로 상기 로오 신호에 의해 상기 발광 입력 전압을 샘플링하며, 상기 샘플링 전압에 의하여 상기 제어 단위에 속하는 상기 발광 블록들의 발광을 제어함을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
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