KR102622413B1 - 디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상의 디스플레이를 위한 백라이트를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로를 개시한다. 본 발명의 백라이트 장치 및 전류 제어 집적회로는 발광 블록들이 한 프레임 이상 발광을 유지하도록 구동 전류를 제어할 수 있고, 전체 휘도 변화 영역에서 백라이트의 휘도가 균일하고 정밀하게 제어될 수 있다.

Description

디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로{BACKLIGHT APPARATUS FOR DISPLAY AND CURRENT CONTROL IC THEREOF}
본 발명은 디스플레이를 위한 백라이트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상의 디스플레이를 위한 백라이트를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로에 관한 것이다.
디스플레이 패널 중, 예시적으로 LCD 패널은 영상의 표시를 위하여 백라이트 장치를 필요로 한다.
백라이트 장치는 LCD 패널에 영상을 표시하기 위한 백라이트를 제공하기 위한 것이며, LCD 패널은 화소 별로 광학적 셔터 동작을 수행함으로써 백라이트를 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
백라이트 장치는 LCD 패널에 결합되는 백라이트 보드를 포함할 수 있다. 백라이트 보드는 LED를 광원으로 이용하는 발광 블록들을 구비하며, 발광 블록들은 백라이트를 제공하기 위하여 발광될 수 있다.
백라이트 보드는 LCD 패널의 영상과 다른 해상도의 백라이트를 제공하도록 발광 블록들을 구비하며, 발광 블록들은 각각 디밍이 제어되도록 구성될 수 있다.
디밍 제어를 수행하는 종래의 백라이트 장치는 한 프레임 동안 발광 블록들의 발광을 유지하기 어렵다. 발광 블록들이 한 프레임 동안 발광을 충분히 유지하지 못하면, 백라이트에 플리커가 발생될 수 있다. 그러므로, 백라이트 장치는 플리커를 저감 또는 해소하기 위한 설계를 채용할 필요가 있다.
또한, 백라이트 장치는 전체 휘도 변화 영역에 대하여 백라이트의 휘도를 정밀하게 제어하도록 구성될 필요가 있다. 즉, 적은 양의 전류를 이용하여 발광하는 낮은 휘도 영역과 많은 양의 전류를 이용하여 발광하는 높은 휘도 영역에서 휘도 변화가 균일하게 제어될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 발광 블록들이 한 프레임 이상 발광을 유지하도록 함으로써 디스플레이를 위한 LCD 패널에 제공되는 백라이트의 플리커를 저감 또는 해소할 수 있는 디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전체 휘도 변화 영역에서 백라이트의 휘도가 균일하고 정밀하게 제어될 수 있는 디스플레이를 위한 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적회로를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 선형 제어와 펄스폭 제어를 복합하여 백라이트를 위한 구동 전류의 양을 제어함으로써 전체 휘도 변화 영역에서 휘도를 균일하게 제어할 수 있는 백라이트 장치 및 그의 전류 제어 집적 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치는, 백라이트를 위한 프레임 단위의 백라이트 데이터를 생성하고, 수평 주기 별로, 상기 백라이트 데이터의 컬럼 데이터에 대응하는 제1 컬럼 신호 및 제2 컬럼 신호와 상기 수평 주기에 해당하는 로오 신호를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및 상기 수평 주기 별로 제공되는 상기 제1 컬럼 신호, 상기 제2 컬럼 신호 및 상기 로오 신호로써 상기 백라이트를 제어하는 백라이트 보드;를 구비하며, 상기 백라이트 보드는, 컬럼들과 로오들을 형성하며, 각각 복수의 로오를 포함하는 복수의 제어 단위로 분할되는 발광 블록들; 및 상기 제어 단위 별로 구성되며, 동일한 컬럼의 상기 발광 블록들에 공유되는 상기 제1 컬럼 신호 및 상기 제2 컬럼 신호와 복수의 로오에 해당하는 상기 로오 신호들을 각각 수신하는 복수의 구동 전류 제어부를 구비하는 전류 제어 집적회로들;을 구비하고, 상기 구동 전류 제어부는 상기 로오 신호를 이용하여 상기 제1 컬럼 신호 및 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링하며, 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류의 전류량을 제어함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 제어 집적회로는, 복수의 로오를 포함하는 제어 단위의 발광 블록들에 대응하며, 동일한 컬럼에 대한 제1 컬럼 신호 및 제2 컬럼 신호를 공유하고, 서로 다른 로오 신호를 수신하는 복수의 구동 전류 제어부;를 구비하며, 각각의 구동 전류 제어부는, 상기 로오 신호를 이용하여 상기 제1 컬럼 신호 및 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링하며, 그리고, 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류의 전류량을 제어함을 특징으로 한다.
본 발명은 디스플레이를 위한 디스플레이 패널에 백라이트를 제공하기 위한 발광 블록들이 한 프레임 이상 발광을 유지할 수 있고, 플리커가 저감 또는 해소된 백라이트를 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이를 위한 패널에 제공되는 백라이트의 휘도가 전체 휘도 변화 영역에서 균일하고 정밀하게 제어될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 백라이트를 위한 구동 전류의 양을 선형 제어와 펄스 폭 제어를 복합하여 제어함으로써 전체 휘도 변화 영역의 휘도를 균일하게 제어할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 실시예를 나타내는 블록도.
도 2는 도 1의 백라이트 구동 보드의 실시예를 예시한 블록도.
도 3은 도 1의 제1 컬럼 신호, 제2 컬럼 신호 및 로오 신호를 예시한 파형도.
도 4는 도 1의 백라이트 보드를 예시한 블록도.
도 5는 도 4의 전류 제어 집적회로와 발광 블록들 간의 전기적 연결 관계를 예시한 블록도.
도 6은 도 4의 전류 제어 집적회로의 실시예를 예시한 블록도.
도 7은 제1 컬럼 신호와 구동 전류의 상관 관계를 예시한 그래프.
도 8은 제2 컬럼 신호와 구동 전류의 상관 관계를 예시한 그래프.
도 9는 발광 블록들의 배치와 제어 단위들을 예시한 도면.
도 10은 도 6의 구동 전류 제어부의 실시예를 예시한 블록도.
도 11은 도 10의 샘플 앤 홀드부들의 실시예를 예시한 상세 회로도.
도 12는 PWM 변환 회로의 실시예를 예시한 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.
영상의 표시를 위한 디스플레이 장치는 도 1과 같이 디스플레이 보드(2), 디스플레이 패널(4), 백라이트 구동 보드(6) 및 백라이트 보드(40)를 구비하는 것으로 예시될 수 있다.
상기한 구성에서 백라이트 구동 보드(6) 및 백라이트 보드(40)가 백라이트 장치에 해당되는 것으로 이해될 수 있다.
백라이트 장치는 디스플레이 패널(4)에 영상을 표시하기 위한 백라이트를 제공하기 위한 것이다. 백라이트는 백라이트 보드(40)로부터 디스플레이 패널(4)에 제공되도록 구성된다. 백라이트 보드(40)는 백라이트 제공을 위한 발광 블록들과 전류 제어 집적 회로들을 구비하도록 구성될 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하여, 영상의 표시를 위한 디스플레이 장치의 구성 및 기능에 대하여 살펴본다.
영상을 표시하기 위하여, 디스플레이 보드(2)와 디스플레이 패널(4)이 이용될 수 있다.
디스플레이 패널(4)은 LCD 패널을 이용하여 구성될 수 있으며, 전송 라인(3)을 통하여 디스플레이 보드(2)의 디스플레이 데이터를 수신하며, 디스플레이 데이터에 대응하여 영상을 표시하도록 구성된다.
디스플레이 패널(4)은 미리 설계된 해상도를 구현하기 위한 화소들(도시되지 않음)을 구비하며, 각 화소는 디스플레이 데이터에 대응하여 광학적 셔터 동작을 수행한다. 디스플레이 패널(4)은 화소들의 상기한 광학적 셔터 동작에 의해 백라이트를 이용한 영상을 디스플레이할 수 있다.
디스플레이 보드(2)는 비디오 소스(도시되지 않음)로부터 데이터를 수신하며, 수신된 데이터를 이용하여 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이 데이터를 생성하고, 전송 라인(3)을 통하여 디스플레이 데이터를 디스플레이 패널(4)에 제공하도록 구성된다.
상기한 디스플레이 데이터의 전송을 위하여, 디스플레이 보드(2)는 디스플레이 데이터를 패킷으로 구성하는 부품들(도시되지 않음) 및 패킷으로 구성된 디스플레이 데이터를 디스플레이 패널(4)에 제공하는 부품들을 포함할 수 있다. 디스플레이 데이터를 패킷으로 구성하는 부품들은 일반적인 디스플레이 장치에 채용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)에 해당하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
디스플레이 데이터는 프레임 단위로 영상을 표시하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 디스플레이 데이터는 화소의 밝기를 표시하는 데이터, 프레임 주기에 따라 프레임들을 구분하는 수직 동기 신호 Vsync 및 프레임의 수평 주기들을 구분하는 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 1을 참조하여, 디스플레이 패널(4)에 백라이트를 제공하기 위한 백라이트 장치의 구성 및 기능에 대하여 살펴본다.
디스플레이 보드(2)는 프레임 단위의 디스플레이 데이터에 대응하는 휘도 데이터 SPI를 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다.
디스플레이 패널(4)에 표시되는 영상의 해상도와 백라이트 보드(40)에서 디스플레이 패널(4)에 제공되는 백라이트의 해상도는 상이할 수 있다. 또한, 백라이트의 그레이 범위와 그레이 값도 영상을 위한 것과 상이할 수 있다.
그러므로, 디스플레이 보드(2)는 디스플레이 데이터를 이용하여 백라이트의 해상도, 그레이 범위 및 그레이 값에 적합하게 변환된 휘도 데이터 SPI를 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 디스플레이 보드(2)는 디스플레이 데이터를 휘도 데이터 SPI로 변환하기 위한 변환 회로(도시되지 않음)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
디스플레이 보드(2)는 백라이트 구동 보드(6)에서 수신할 수 있는 포맷으로 휘도 데이터 SPI를 구성하고 백라이트 구동 보드(6)에 휘도 데이터 SPI를 제공할 수 있다.
또한, 디스플레이 보드(2)는 표시되는 영상에 상응하는 백라이트를 위한 디밍 모드 설정을 위하여 디밍 모드 명령 I2C를 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다. 디밍 모드 명령 I2C는 예시적으로 선형 제어, 펄스 폭 제어 및 복합 제어 중 하나로 디밍 모드를 정의하는 정보를 포함할 수 있다.
여기에서, 선형 제어는 휘도 변화에 대응하는 레벨의 제어 신호로써 백라이트를 위한 구동 전류의 양을 제어하는 것으로 이해할 수 있고, 펄스 폭 제어는 휘도 변화에 대응하는 펄스 폭의 제어 펄스로써 백라이트를 위한 구동 전류의 양을 제어하는 것으로 이해할 수 있다. 그리고, 복합 제어는 선형 제어와 펄스 폭 제어를 복합한 것이며, 휘도 변화에 대응하는 레벨의 제어 신호와 휘도 변화에 대응하는 펄스 폭의 제어 펄스를 복합적으로 이용함으로써 백라이트를 위한 구동 전류의 양을 제어하는 것으로 이해할 수 있다.
그리고, 디스플레이 보드(2)는 수직 동기 신호 Vsync를 별도의 전송 라인을 통하여 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다.
또한, 디스플레이 보드(2)는 백라이트를 구동하기 위한 구동 전압 VLED를 백라이트 구동 보드(6)에 제공할 수 있다. 여기에서, 구동 전압 VLED는 후술하는 발광 블록들에 제공하기 위한 전압으로 이해될 수 있다.
백라이트 구동 보드(6)는 디스플레이 보드(2)로부터 휘도 데이터 SPI, 수직 동기 신호 Vsync, 디밍 모드 명령 I2C 및 구동 전압 VLED를 수신한다.
백라이트 구동 보드(6)는 디스플레이 데이터에 대응하는 프레임 단위의 휘도 데이터 SPI를 이용하여 백라이트를 위한 프레임 단위의 백라이트 데이터를 생성하고, 수평 주기 별로, 백라이트 데이터에 대응하는 레벨을 갖는 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T 그리고 수평 주기에 해당하는 로오 신호 G를 제공하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 백라이트 구동 보드(6)는 수평 주기 별 백라이트 데이터에 대응하여 선형 제어를 위한 값을 갖는 제1 컬럼 데이터와 펄스 폭 제어를 위한 값을 갖는 제2 컬럼 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 제1 컬럼 신호 D는 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터에 대응하며 선형 제어를 위한 레벨을 가질 수 있으며, 제2 컬럼 신호 T는 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제2 컬럼 데이터에 대응하며 펄스 폭 제어를 위한 레벨을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 백라이트 데이터는 프레임 별 데이터를 의미하고, 컬럼 데이터는 백라이트 데이터의 수평 주기 별 데이터를 의미하는 것으로 이해할 수 있다. 그리고, 백라이트 데이터의 동일 수평 주기에 대응하여, 제1 컬럼 데이터에 의한 제1 컬럼 신호 D와 제2 컬럼 데이터에 의한 제2 컬럼 신호 T가 같거나 다른 레벨로 제공될 수 있다.
백라이트 구동 보드(6)는 디밍 모드 명령 I2C에 의해 선형 제어, 펄스 폭 제어 또는 복합 제어를 위한 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T를 출력할 수 있다.
선형 제어를 위한 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 백라이트 구동 보드(6)는 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터에 대응하여 발광을 위한 구동 전류의 전류량의 선형 제어를 위한 레벨을 갖는 제1 컬럼 신호 D를 제공할 수 있고 미리 설정된 값의 제2 컬럼 데이터에 대응하여 미리 설정된 레벨로 고정된 제2 컬럼 신호 T를 제공할 수 있다.
그리고, 펄스 폭 제어를 위한 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 백라이트 구동 보드(6)는 미리 설정된 값의 제1 컬럼 데이터에 대응하여 미리 설정된 레벨로 고정된 제1 컬럼 신호 D를 제공할 수 있고, 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제2 컬럼 데이터에 대응하여 발광을 위한 구동 전류의 전류량의 펄스 폭 제어를 위한 레벨을 갖는 제2 컬럼 신호 T를 제공할 수 있다.
그리고, 복합 제어를 위한 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 백라이트 구동 보드(6)는 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터에 대응하여 선형 제어를 위한 레벨을 갖는 제1 컬럼 신호 D와 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제2 컬럼 데이터에 대응하여 펄스 폭 제어를 위한 레벨을 갖는 제2 컬럼 신호 T를 제공할 수 있다.
그리고, 백라이트 구동 보드(6)는 디스플레이 보드(2)에서 수신된 구동 전압 VLED을 백라이트 보드(40)에 전달할 수 있다.
상기한 바에 의해, 백라이트 구동 보드(6)는 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T, 로오 신호 G 및 구동 전압 VLED를 백라이트 보드(40)에 출력할 수 있다.
상기한 백라이트 구동 보드(6)는 도 2를 참조하여 설명할 수 있다.
백라이트 구동 보드(6)는 마이크로 컨트롤러(10), 인터페이스부들(11, 12), 프레임 메모리(14) 및 디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)을 포함할 수 있다.
인터페이스부(11)는 휘도 데이터 SPI를 수신하고, 휘도 데이터 SPI를 마이크로 컨트롤러(10)에 제공하도록 구성된다. 그리고, 인터페이스부(12)는 디밍 동작 모드 명령 I2C를 수신하고, 디밍 동작 모드 명령 I2C를 마이크로 컨트롤러(10)에 제공하도록 구성된다. 인터페이스부들(11, 12)은 디지털 신호의 전달을 위한 버퍼 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다.
마이크로 컨트롤러(10)는 디스플레이 데이터에 대응하는 프레임 단위의 휘도 데이터 SPI, 디밍 동작 모드 명령 I2C 및 수직 동기 신호 Vsync를 수신하고, 휘도 데이터 SPI로써 백라이트를 위한 프레임 단위의 백라이트 데이터를 생성하며, 프레임의 수평 주기 별로 백라이트 데이터의 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터를 출력하도록 구성된다. 마이크로 컨트롤러(10)는 수직 동기 신호 Vsync를 이용한 동기화에 의하여 백라이트 데이터에서 수평 주기 별 컬럼 데이터를 구분할 수 있고, 상기한 컬럼 데이터로써 선형 제어, 펄스 폭 제어 및 복합 제어를 위한 제1 컬럼 데이터와 제2 컬럼 데이터를 제공할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(10)는 수직 동기 신호 Vsync를 이용하여 휘도 데이터 SPI를 프레임 단위로 구분할 수 있으며, 수직 동기 신호 Vsync를 이용한 동기화에 의해 프레임에 포함된 수평 주기를 구분하고, 수평 주기 별 로오 신호 G를 출력할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(10)는 상기한 로오 신호 G를 백라이트 구동 보드(6)에 제공하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 로오 신호 G는 미리 설정된 펄스 폭과 진폭을 갖는 펄스로 이해될 수 있다.
상기한 바에서, 수직 동기 신호 Vsync를 이용한 동기화는 수직 동기 신호 Vsync에 동기한 카운팅이나 지연 등 다양하게 구현될 수 있고, 본 발명의 기술을 이해한 자에 의해 다양하게 실시될 수 있다. 그러므로, 이에 대한 구체적인 실시예의 예시 및 설명은 생략한다.
마이크로 컨트롤러(10)는 상기와 같이 생성된 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터와 제2 컬럼 데이터를 디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)에 제공할 수 있다.
디지털 아날로그 컨버터(20)는 수평 주기 별 제1 컬럼 데이터를 수신하며, 제1 컬럼 데이터의 값에 대응하여 선형 제어를 위한 레벨을 갖는 아날로그의 제1 컬럼 신호 D를 백라이트 보드(40)에 출력하도록 구성될 수 있다. 펄스 폭 제어의 경우, 디지털 아날로그 컨버터(20)는 미리 설정된 고정된 값의 제1 컬럼 데이터를 수신하고, 고정된 레벨의 제1 컬럼 신호 D를 백라이트 보드(40)에 출력할 수 있다.
그리고, 디지털 아날로그 컨버터(22)는 수평 주기 별 제2 컬럼 데이터를 수신하며, 제2 컬럼 데이터의 값에 대응하여 펄스 폭 제어를 위한 레벨을 갖는 아날로그의 제2 컬럼 신호 T를 백라이트 보드(40)에 출력하도록 구성될 수 있다. 선형 제어의 경우, 디지털 아날로그 컨버터(22)는 미리 설정된 고정된 값의 제2 컬럼 데이터를 수신하고, 고정된 레벨의 제2 컬럼 신호 T를 백라이트 보드(40)에 출력할 수 있다.
백라이트 구동 보드(6)는 메모리(14)를 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(10)는 한 프레임의 백라이트 데이터를 메모리(14)에 저장하며, 메모리(14)에 저장된 백라이트 데이터를 수평 주기 단위로 리드(Read)하여서 상기한 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터를 제공할 수 있다.
디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)에서 출력되는 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T와 마이크로 컨트롤러(10)에서 출력되는 로오 신호 G는 도 3을 참조하여 이해할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 컬럼 신호 D는 균일한 펄스 폭을 갖는 펄스로 이해될 수 있으며 제1 컬럼 데이터의 값에 대응하여 선형 제어를 위한 레벨을 가질 수 있다. 예시적으로, 높은 휘도의 제1 컬럼 데이터에 대응하여, 제1 컬럼 신호 D는 높은 레벨의 진폭(H1)을 가질 수 있다. 반대로, 낮은 휘도의 제1 컬럼 데이터에 대응하여, 제1 컬럼 신호 D는 낮은 레벨의 진폭(H1)을 가질 수 있다. 즉, 제1 컬럼 데이터의 값에 따라 제1 컬럼 신호 D의 레벨이 달라질 수 있다.
제2 컬럼 신호 T도 균일한 펄스 폭을 갖는 펄스로 이해될 수 있으며 제2 컬럼 데이터의 값에 대응하여 펄스폭 제어를 위한 레벨을 가질 수 있다. 예시적으로, 높은 휘도의 제2 컬럼 데이터에 대응하여, 제2 컬럼 신호 T는 넓은 펄스폭의 제어 펄스를 생성하기 위하여 높은 레벨의 진폭(H2)을 가질 수 있다. 반대로, 낮은 휘도의 제2 컬럼 데이터에 대응하여, 제2 컬럼 신호 T는 좁은 펄스폭의 제어 펄스를 생성하기 위하여 낮은 레벨의 진폭(H2)을 가질 수 있다. 즉, 제2 컬럼 데이터의 값에 따라 제2 컬럼 신호 T의 레벨이 달라질 수 있다.
이때, 제1 컬럼 신호 D와 제2 컬럼 신호 T는 동일한 타이밍에 동일한 펄스 폭을 갖도록 제공될 수 있다.
그리고, 로오 신호 G는 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T보다 좁은 펄스 폭을 갖도록 출력되며 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T가 활성화되는 기간 중에 활성화됨이 바람직하다.
한편, 백라이트 보드(40)는 제1 컬럼 신호 D, 제2 컬럼 신호 T, 로오 신호 G 및 구동 전압 VLED를 수신하도록 구성된다. 백라이트 보드(40)는 로오 신호 G에 대응하여 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T에 해당하는 휘도를 갖도록 각 발광 블록의 발광을 제어하며, 각 발광 블록의 발광에 의한 백라이트를 제공하도록 구성된다. 구동 전압 VLED는 백라이트 구동 보드(6)를 통하여 백라이트 보드(40)에 전달될 수 있으며 각 발광 블록들에 인가될 수 있다.
도 4를 참조하여 백라이트 보드(40)의 상세한 구성을 설명한다.
백라이트 보드(40)는 발광 블록들 및 전류 제어 집적회로들을 구비할 수 있다. 도 4에서, 발광 블록들은 "CH11~CH93"으로 표시되고, 전류 제어 집적회로들은 "T11~T33"으로 표시된다.
백라이트 보드(40)에서, 발광 블록들(CH11~CH93)과 전류 제어 집적회로들(T11~T33)이 형성된 영역은 백라이트 영역(30)으로 정의할 수 있다. 백라이트 영역(30)은 발광 블록들(CH11~CH93)의 발광에 의해 백라이트를 제공하는 영역으로 이해될 수 있다.
각 발광 블록은 디밍을 제어하기 위한 기본 단위이다. 각 발광 블록은 백라이트 보드(40) 상의 미리 설정된 영역(Zone)에 형성된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 발광 블록은 LED를 이용한 광원으로 이해될 수 있다.
상기한 구성에 의해, 백라이트 보드(40)는 광원들이 집합된 면 광원으로 작용하도록 구성된다.
백라이트 보드(40)에서, 발광 블록들(CH11~CH93)은 컬럼(Column)과 로오(Row)를 형성하며, 예시적으로 매트릭스 구조로 배치될 수 있다. 그리고, 발광 블록들(CH11~CH93) 각각은 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
발광 블록들(CH11~CH93)은 복수의 제어 단위로 분할될 수 있다. 제어 단위는 동일 컬럼 또는 인접 컬럼에 배치되며 복수의 로오를 포함하도록 설정될 수 있고, 수평 주기에 따라 순차적으로 발광하는 소정 수의 발광 블록들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
도 4의 백라이트 보드(40)에서, 각 제어 단위는 동일 컬럼 상에 복수의 로오에 걸쳐서 연속 배치된 발광 블록들을 포함하는 것으로 예시된다.
보다 구체적으로, 각 제어 단위는 동일 컬럼에 연속 배치되며 순차적으로 발광하는 4개의 발광 블록들을 포함하는 것으로 예시될 수 있다. 즉, 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41), 발광 블록들(CH51, CH61, CH71, CH81), 발광 블록들(CH12, CH22, CH32, CH42), 발광 블록들(CH52, CH62, CH72, CH82), 발광 블록들(CH13, CH23, CH33, CH43) 및 발광 블록들(CH53, CH63, CH73, CH83)이 각각 하나의 제어 단위로 구분될 수 있다.
전류 제어 집적회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 제어 단위 별로 하나씩 대응되도록 구성된다.
보다 구체적으로, 전류 제어 집적회로(T11)가 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 집적회로(T21)가 발광 블록들(CH51, CH61, CH71, CH81)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되고, 전류 제어 집적회로(T12)가 발광 블록들(CH12, CH22, CH32, CH42)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 집적회로(T22)가 발광 블록들(CH52, CH62, CH72, CH82)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되고, 전류 제어 집적회로(T13)가 발광 블록들(CH13, CH23, CH33, CH43)의 구동 전류들을 제어하도록 구성되며, 전류 제어 집적회로(T23)가 발광 블록들(CH53, CH63, CH73, CH83)의 구동 전류들을 제어하도록 구성된다.
전류 제어 집적회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 백라이트 구동 보드(6)의 제1 컬럼 신호 D, 제2 컬럼 신호 T 및 로오 신호 G를 수신하도록 구성된다. 제1 컬럼 신호 D는 도 4의 제1 컬럼 신호들 D1, D2, D3 ...에 해당되며, 제2 컬럼 신호 T는 도 4의 제2 컬럼 신호들 T1, T2, T3 ...에 해당되고, 로오 신호 G는 도 4의 로오 신호들 G1, G2, G3 ...에 해당된다.
백라이트 보드(40)는 전체 발광 그룹들(CH11~CH93)에 의해 결정되는 해상도를 갖는 백라이트를 제공한다. 그리고, 백라이트의 한 프레임은 디스플레이 패널(4)에 표시되는 영상의 한 프레임에 대응되며 복수의 수평 주기를 포함한다. 이때, 백라이트의 한 프레임에 포함되는 수평 주기의 수는 영상의 한 프레임에 포함되는 수평 주기의 수와 다를 수 있다.
제1 컬럼 신호들 D1, D2, D3 ...과 제2 컬럼 신호들 T1, T2, T3 ...은 매 수평 주기 별로 제공될 수 있다. 제1 컬럼 신호들 D1, D2, D3 ...가 인가되는 신호선들은 제1 컬럼 라인들로 호칭할 수 있고, 제2 컬럼 신호들 T1, T2, T3 ...가 인가되는 신호선들은 제2 컬럼 라인들로 호칭될 수 있다.
로오 신호들 G1, G2, G3 ...은 수평 주기에 따라 순차적으로 하나씩 제공될 수 있다. 로오 신호들 G1, G2, G3 ...가 인가되는 신호선들은 로오 라인들로 호칭할 수 있다.
상기한 구성에 의해, 전류 제어 집적회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33) 각각은 자신이 해당하는 제어 단위의 제1 컬럼 신호, 제2 컬럼 신호 및 로오 신호들을 수신할 수 있다.
이를 위하여, 전류 제어 집적회로들(T11, T21, T31)은 제1 컬럼 신호 D1을 수신하는 제1 컬럼 라인과 제2 컬럼 신호 T1을 수신하는 제2 컬럼 라인을 공유하도록 구성된다. 그리고, 전류 제어 집적회로들(T12, T22, T32)이 제1 컬럼 신호 D2를 수신하는 제1 컬럼 라인과 제2 컬럼 신호 T2를 수신하는 제2 컬럼 라인을 공유하도록 구성된다. 그리고, 전류 제어 집적회로들(T31, T23, T33)이 제1 컬럼 신호 D3을 수신하는 제1 컬럼 라인과 제2 컬럼 신호 T3을 수신하는 제2 컬럼 라인을 공유하도록 구성된다.
그리고, 각 전류 제어 집적회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 자신의 제어 단위에 해당하는 로오 신호들을 수신한다. 같은 로오 위치의 제어 단위에 속한 전류 제어 집적회로들은 로오 라인들을 공유하며 동일한 로오 신호들을 수신하도록 구성된다.
전류 제어 집적회로들(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)은 자신의 제어 단위에 해당하는 제1 컬럼 신호, 제2 컬럼 신호 및 로오 신호들을 수신하며 제어 단위의 발광 블록들의 구동 전류들을 제어하고, 그 결과 해당하는 발광 블록들의 발광을 제어할 수 있다. 예시적으로, 전류 제어 집적회로(T11)는 제1 컬럼 신호 D1, 제2 컬럼 신호 T1 및 로오 신호들 G1~G4를 수신하며 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들을 제어하고, 그 결과 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 발광을 제어할 수 있다.
각 전류 제어 집적회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 로오 신호들로써 수평 주기 별 제1 컬럼 신호 및 제2 컬럼 신호를 순차적으로 샘플링한 샘플링 전압들을 생성하도록 구성된다. 그리고, 각 전류 제어 집적회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 샘플링 전압들을 이용하여 제어 단위의 발광 블록들의 발광과 밝기의 유지를 제어할 수 있다. 예시적으로, 전류 제어 집적회로(T11)는 수평 주기에 따라 순차적으로 제공되는 로오 신호들 G1~G4로써 수평 주기 별 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링한 샘플링 전압들을 생성하고, 샘플링 전압들을 이용하여 제어 단위에 속하는 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 발광을 위한 구동 전류들을 제어한다. 즉, 전류 제어 집적회로(T11)는 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 발광과 밝기의 유지를 제어할 수 있다.
각각의 전류 제어 집적회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)와 해당 제어 단위의 발광 블록들의 연결은 도 5를 참조하여 이해될 수 있다. 도 5는 전류 제어 집적회로(T11)와 그에 해당하는 제어 단위의 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 연결을 예시한 것이다.
도 5에서, 전류 제어 집적회로(T11)는 제1 컬럼 입력단(TD1), 제2 컬럼 입력단(TT1), 로오 입력단들(TG1~TG4) 및 제어단들(T01~T04)을 구비하는 것으로 예시된다. 전류 제어 집적회로(T11)는 제1 컬럼 입력단(TD1)을 통하여 제1 컬럼 신호 D1을 수신하며, 제2 컬럼 입력단(TT1)을 통하여 제2 컬럼 신호 T1을 수신하고, 로오 입력단들(TG1~TG4)을 통하여 로오 신호들 G1~G4을 수신하며, 그리고 제어단들(TO1~TO4)을 통하여 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들 O1~O4을 수신한다.
각 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)은 구동 전압 VLED을 수신하며, 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함한다. 그리고, 각 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 로우 사이드(Low Side)의 구동 전류들 O1~O4이 전류 제어 집적회로(T11)의 제어단들(TO1~TO4)에 입력된다.
각 전류 제어 집적회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)는 버퍼들(BF)과 구동 전류 제어부들(101~104)을 구비하도록 구성될 수 있다. 각 전류 제어 집적회로(T11, T12, T13, T21, T22, T23, T31, T32, T33)의 구성은 도 6의 전류 제어 집적회로(T11)의 구성을 참조하여 이해될 수 있다.
전류 제어 집적회로(T11)는 제1 컬럼 라인에 공유되는 제1 컬럼 신호 D1를 수신하는 버퍼(BF1)와 제2 컬럼 라인에 공유되는 제2 컬럼 신호 T1를 수신하는 버퍼(BF2)를 포함한다.
그리고, 전류 제어 집적회로(T11)는 복수의 로오를 통하여 입력되는 로오 신호들 G1~G4을 각각 수신하고 버퍼들(BF1, BF2)을 통해 수신된 제1 컬럼 신호 D1와 제2 컬럼 신호 T1를 공유하는 구동 전류 제어부들(101~104)을 포함할 수 있다.
버퍼들(BF1, BF2)은 제1 컬럼 신호 D1과 제2 컬럼 신호 T1에 대한 오프셋 전압 Doffset, Toffset을 형성할 수 있다.
구동 전류 제어부들(101~104) 각각은 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1의 레벨에 대응하도록 자신의 로오 신호에 해당하는 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기한 구동 전류 제어부들(101~104)의 상세한 구성 및 동작은 도 10을 참조하여 후술한다.
한편, 제1 컬럼 신호 D에 의한 진폭 변화 즉 레벨 변화는 도 7을 참조하여 설명할 수 있다. 도 7은 제2 컬럼 신호 T1을 고려하지 않고 제1 컬럼 신호 D1의 레벨 변화에 따른 구동 전류 iLED의 변화를 예시한 것이다. 도 7에서, 구동 전류는 설명의 편의를 위하여 iLED로 표시한다.
도 7에서, 오프셋 전압 Doffset은 제1 컬럼 신호 D1을 수신하는 버퍼(BF1)에 의해 형성되는 것으로 이해될 수 있으며, 발광 블록(CH11)은 오프셋 전압 Doffset 이하 레벨의 제1 컬럼 신호 D1에 대응하여 소광된다.
제1 컬럼 신호 D1에 의해 발광 블록(CH11)의 발광이 제어되는 경우, 발광 블록(CH11)은 최대치 Dmax와 오프셋 전압 Doffset 사이의 발광 범위 ADR에 해당하는 제1 컬럼 신호 D1의 레벨에 대응하여 발광될 수 있다.
발광 범위 ADR에서 제1 컬럼 신호 D1의 레벨이 오프셋 전압 Doffset에서 최대치 Dmax로 증가하는 경우, 발광 블록(CH11)의 구동 전류 iLED의 전류량은 최저치에서 최대치(iLEDmax)로 증가하도록 제어될 수 있다. 발광 블록(CH11)의 휘도는 구동 전류 iLED의 전류량에 비례하여 증가하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 제1 컬럼 신호 D1의 레벨은 발광 범위 ADR에서 구동 전류 iLED의 전류량 즉 발광 블록(CH11)의 휘도와 비례하는 관계를 갖는다.
또한, 제2 컬럼 신호 T1의 진폭의 변화 즉 레벨 변화는 도 8을 참조하여 설명할 수 있다. 도 8은 제1 컬럼 신호 D1을 고려하지 않고 제2 컬럼 신호 T1의 레벨에 의한 펄스폭 변화에 따른 구동 전류 iLED의 변화를 예시한 것이다. 도 8에서도, 구동 전류는 설명의 편의를 위하여 iLED로 표시한다.
도 8에서, 오프셋 전압 Toffset은 제2 컬럼 신호 T1을 수신하는 버퍼(BF2)에 의해 형성되는 것으로 이해될 수 있으며, 발광 블록(CH11)은 오프셋 전압 Toffset 이하 레벨의 제2 컬럼 신호 T1에 대응하여 소광된다.
제2 컬럼 신호 T1에 의해 발광 블록(CH11)의 발광이 제어되는 경우, 발광 블록(CH11)은 최대치 Tmax와 오프셋 전압 Toffset 사이의 발광 범위 ADR에 해당하는 제2 컬럼 신호 T1의 레벨에 대응하여 발광될 수 있다.
발광 범위 ADR에서 제2 컬럼 신호 T1의 레벨이 오프셋 전압 Toffset에서 최대치 Tmax로 증가하는 경우, 구동 전류를 제어하기 위한 제어 펄스 PWM의 펄스 폭도 최저치에서 최대치로 증가하며, 이에 대응하여 발광 블록(CH11)의 구동 전류 iLED의 전류량은 최저치에서 최대치(100%)로 증가하도록 제어될 수 있다. 즉, 제2 컬럼 신호 T1의 레벨과 그에 의해 제어되는 제어 펄스 PWM의 펄스 폭은 발광 범위 ADR에서 구동 전류 iLED의 전류량 즉 발광 블록(CH11)의 휘도와 비례하는 관계를 갖는다.
도 6의 구동 전류 제어부들(101~104)은 해당 제어 단위의 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)에 대응하도록 구성된다.
구동 전류 제어부들(101~104)은 로오 입력단들(TG1~TG4)을 통하여 로오 신호들 G1~G4를 수신하고, 버퍼들(BF, BF2)을 통하여 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1를 수신할 수 있다. 그리고 구동 전류 제어부들(101~104)은 제어단들(TO1~TO4)을 통하여 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)의 구동 전류들 O1~O4의 전류량을 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 구동 전류 제어부(101)는 로오 신호 G1를 수신하고, 로오 신호 G1를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링하며, 제1 컬럼 신호 D1를 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 발광 블록(CH11)의 발광을 위한 구동 전류 01의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다. 구동 전류 제어부(102)는 로오 신호 G2를 수신하고, 로오 신호 G2를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링하며, 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 제2 컬럼 신호 T1를 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 발광 블록(CH21)의 발광을 위한 구동 전류 02의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다. 구동 전류 제어부(103)는 로오 신호 G3를 수신하고, 로오 신호 G3를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링하며, 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 발광 블록(CH31)의 발광을 위한 구동 전류 03의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다. 그리고, 구동 전류 제어부(104)는 로오 신호 G4를 수신하고, 로오 신호 G4를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1 및 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링하며, 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링한 제1 샘플링 신호의 레벨과 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링한 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 펄스 폭에 대응하도록 발광 블록(CH41)의 발광을 위한 구동 전류 04의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 9는 발광 블록들의 배치와 제어 단위들의 구분을 예시한 것이다. 도 9에는 발광 블록들(CH11, CH21, CH31, CH41)을 포함하는 제어 단위(C11), 발광 블록들(CH12, CH22, CH32, CH42)을 포함하는 제어 단위(C12), 발광 블록들(CH13, CH24, CH34, CH44)을 포함하는 제어 단위(C13) 및 발광 블록들(CH14, CH24, CH34, CH44)을 포함하는 제어 단위(C14)가 예시된다.
도 6의 구동 전류 제어부들(101~104)의 상세한 구성은 도 10을 참조하여 설명할 수 있다. 도 10은 구동 전류 제어부(101)를 예시한 것이며, 나머지 구동 전류 제어부(102~104)의 구성은 구동 전류 제어부(101)를 참조하여 이해될 수 있다.
도 10을 참조하면, 구동 전류 제어부(101)는 로오 신호 G1를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링한 제1 샘플링 신호 SHD와 로오 신호 G1를 이용하여 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링한 제2 샘플링 신호 SHT를 생성하고, 제1 샘플링 신호 SHD에 대응하는 전류량을 갖는 제어 신호 VIS와 제2 샘플링 신호 SHT에 대응하는 제어 펄스 PWM를 생성하며, 그리고, 제어 펄스 PWM에 의해 제어된 전류량으로 전달되는 제어 신호 VIS로써 구동 전류 O1의 전류량을 제어하도록 구성된다.
이를 위하여, 구동 전류 제어부(101)는 샘플 앤 홀드부들(110, 130), 전압 전류 변환 회로(120), 펄스폭 변환 회로(140), 스위치(150) 및 드라이버(160)를 포함하는 것으로 예시된다. 여기에서, 전압 전류 변환 회로(120)는 VI 변환 회로(120)로 표현하고, 펄스폭 변환 회로(140)는 PWM 변환 회로로 표현한다.
샘플 앤 홀드부(110)는 로오 신호 G1를 이용하여 제1 컬럼 신호 D1를 샘플링한 제1 샘플링 신호 SHD를 생성하고, 제1 샘플링 신호 SHD를 출력하도록 구성될 수 있다.
샘플 앤 홀드부(110)는 로오 신호 G1이 인에이블되는 시간 동안 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링하여 제1 샘플링 신호 SHD를 생성한다. 이때, 제1 샘플링 신호 SHD의 레벨은 제1 컬럼 신호 D1의 레벨에 대응하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 샘플링 신호 SHD의 레벨은 제1 컬럼 신호 D1의 레벨에 비례하도록 형성될 수 있다.
샘플 앤 홀드부(110)는 도 11과 같이 스위치(SW1)와 캐패시터(CD)를 포함하도록 구성될 수 있다. 스위치(SW1)는 로오 신호 G1에 의해 스위칭이 제어되고 제1 컬럼 신호 D1의 출력을 스위칭하도록 구성된다. 캐패시터(CD)는 스위치(SW1)의 출력단에 병렬로 구성되며, 스위치(SW1)를 통하여 출력되는 제1 컬럼 신호 D1을 샘플링함으로써 제1 샘플링 신호 SHD를 생성 및 제공하도록 구성된다.
한편, 샘플 앤 홀드부(130)는 로오 신호 G1에 대응하여 제2 컬럼 신호 T1를 샘플링한 제2 샘플링 신호 SHT를 생성하고, 제2 샘플링 신호 SHT를 출력하도록 구성될 수 있다.
샘플 앤 홀드부(130)는 로오 신호 G1이 인에이블되는 시간 동안 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링하여 제2 샘플링 신호 SHT를 생성한다. 이때, 제2 샘플링 신호 SHT의 레벨은 제2 컬럼 신호 T1의 펄스 레벨에 대응하도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 샘플링 신호 SHT의 레벨은 제2 컬럼 신호 T1의 펄스 레벨에 비례하도록 형성될 수 있다.
샘플 앤 홀드부(130)는 도 11과 같이 스위치(SW2)와 캐패시터(CT)를 포함하도록 구성될 수 있다. 스위치(SW2)는 로오 신호 G1에 의해 스위칭이 제어되고 제2 컬럼 신호 T1의 출력을 스위칭하도록 구성된다. 캐패시터(CT)는 스위치(SW2)의 출력단에 병렬로 구성되며, 스위치(SW2)를 통하여 출력되는 제2 컬럼 신호 T1을 샘플링함으로써 제2 샘플링 신호 SHT를 생성 및 제공하도록 구성된다.
샘플 앤 홀드부들(110, 130)은 제1 컬럼 신호 D1 또는 제2 컬럼 신호 T1를 충전에 의해 각각 샘플링하며, 로오 신호 G1에 의해 샘플링에 충분한 충전 시간을 갖도록 구성될 수 있다. 샘플 앤 홀드부(110)는 충전된 전압을 제1 샘플링 신호 SHD로서 출력하도록 구성될 수 있고, 샘플 앤 홀드부(130)는 충전된 전압을 제2 샘플링 신호 SHT로서 출력하도록 구성될 수 있다. 샘플 앤 홀드부들(110, 130)의 샘플링은 공유되는 로오 신호 G1에 의하여 동시에 수행될 수 있다.
VI 변환 회로(120)는 제1 샘플링 신호 SHD의 전압 레벨에 대응하는 전류량을 갖는 제어 신호 VIS를 생성 및 출력하도록 구성될 수 있다. 상기한 VI 변환 회로(120)는 제1 샘플링 신호 SHD에 의해 출력 전류를 제어하는 종속 전류원(도시되지 않음)을 이용함으로써 구성될 수 있다.
PWM 변환 회로(140)는 제2 샘플링 신호 SHT에 대응하는 제어 펄스 PWM을 생성 및 출력하도록 구성될 수 있다.
PWM 변환 회로(140)는 도 12와 같이 예시적으로 구성될 수 있다. 도 12를 참조하면, PWM 변환 회로(140)는 삼각파 발생기(142) 및 비교기(144)를 포함할 수 있다. 여기에서, 삼각파 발생기(142)는 미리 설정된 주파수와 진폭을 갖는 삼각파를 제공하기 위한 것이다.
비교기(144)는 포지티브 단자(+)를 통하여 제2 샘플링 신호 SHT를 수신하고 네가티브 단자(-)를 통하여 삼각파 발생기(142)의 삼각파를 수신한다. 상기한 구성에 의해서, 비교기(144)는 삼각파와 제2 샘플링 신호 SHT를 비교하고, 삼각파가 제2 샘플링 신호 SHT보다 낮은 레벨을 갖는 구간 동안 인에이블을 위하여 하이 레벨의 펄스 폭을 갖는 제어 펄스 PWM을 출력할 수 있다. 즉, 제2 샘플링 신호 SHT의 레벨이 높게 형성된 경우 제어 펄스 PWM의 듀티비 즉 펄스 폭은 늘어나고, 제2 샘플링 신호 SHT의 레벨이 낮게 형성된 경우 제어 펄스 PWM의 듀티비 즉 펄스 폭은 줄어든다.
한편, 스위치(150)는 제어 펄스 PWM에 의해 제어 신호 VIS의 전달을 스위칭하도록 구성된다.
이를 위하여, 스위치(150)는 VI 변환 회로(120)의 제어 신호 VIS가 입력되는 입력단(H), 접지 전압이 인가된 입력단(L) 및 제어 펄스 PWM에 의해 스위칭된 제어 신호 VIS를 출력하기 위한 출력단(C)을 포함할 수 있다.
스위치(150)는 제어 펄스 PWM의 하이 레벨의 펄스 폭 구간 동안 입력단(H)과 출력단(C)을 연결하여서 제어 신호 VIS를 드라이버(160)로 출력하고, 제어 펄스 PWM의 로오 레벨 구간 동안 입력단(L)과 출력단(C)을 연결하여서 제어 신호 VIS의 출력을 중지한다.
즉, 스위치(150)를 통하여 드라이버(160)에 제공되는 제어 신호 VIS의 전류량은 제어 펄스 PWM의 펄스폭에 의해 제어된다.
결과적으로, 스위치(150)는 제1 컬럼 신호 D1의 레벨에 대응하는 제어 신호 VIS와 제2 컬럼 신호 T1의 레벨에 대응하는 펄스 폭을 갖는 제어 펄스 PWM을 연산한 결과에 해당하는 양의 전류를 드라이버(160)로 제공할 수 있다.
드라이버(160)는 스위치(150)를 통하여 전달되는 전류량을 증폭하여 발광 블록(CH11)의 발광을 위한 구동 전류 01의 전류량을 제어하도록 구성된다.
이를 위하여, 드라이버(160)는 발광 블록(CH11)의 로우 사이드에 연결된 종속 전류원(gm)을 포함할 수 있으며, 종속 전류원(gm)은 제어 펄스 PWM에 의해 제어된 제어 신호 VIS의 전류량에 비례하도록 구동 전류 01의 전류량을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예는 선형 제어, 펄스 폭 제어 및 복합 제어 중 하나의 모드로 동작될 수 있으며, 상기한 동작은 각 모드에 해당하는 값을 갖는 디밍 모드 명령 I2C가 마이크로 컨트롤러(10)에 제공됨으로써 선택될 수 있다.
선형 제어의 경우, 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 마이크로 컨트롤러(10)는 디지털 아날로그 컨버터(20)에 선형 제어를 위한 제1 컬럼 데이터를 제공하고 디지털 아날로그 컨버터(22)에 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터 대신 선형 제어를 위하여 미리 설정된 값의 제2 컬럼 데이터를 제공할 수 있다. 디지털 아날로그 컨버터(22)는 미리 설정된 값의 제2 컬럼 데이터에 의하여 하이 레벨과 같이 미리 설정된 고정 레벨의 제2 컬럼 신호 T를 출력할 수 있다. 이 경우, 구동 전류 제어부(101)의 스위치(150)는 턴온을 유지한다. 그러므로, 스위치(150)는 VI 변환 회로(120)의 제어 신호 VIS를 그대로 드라이버(160)에 전달할 수 있다. 그 결과, 드라이버(160)는 디지털 아날로그 컨버터(20)의 제1 컬럼 신호 D의 레벨에 대응하도록 발광을 위한 구동 전류 01의 전류량을 제어할 수 있다. 상기한 선형 제어의 경우, 발광을 위한 구동 전류 01의 전류량 변화는 도 7을 참조하여 이해할 수 있다.
펄스 폭 제어의 경우, 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 마이크로 컨트롤러(10)는 디지털 아날로그 컨버터(20)에 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터 대신 펄스 폭 제어를 위하여 미리 설정된 값의 제1 컬럼 데이터를 제공할 수 있다. 디지털 아날로그 컨버터(20)는 미리 설정된 값의 제1 컬럼 데이터에 의하여 하이 레벨과 같이 미리 설정된 고정 레벨의 제1 컬럼 신호 D를 출력할 수 있다. 이 경우, 구동 전류 제어부(101)에서, VI 변환 회로(120)는 고정된 레벨의 제1 컬럼 신호 D1에 해당하는 고정된 전류량을 갖는 제어 신호 VIS를 제공하고, 스위치(150)는 해당 수평 주기의 컬럼 데이터에 대응하는 펄스 폭을 갖는 제어 펄스 PWM에 의해 VI 변환 회로(120)의 제어 신호 VIS를 드라이버(160)로 전달하는 것을 스위칭할 수 있다. 그 결과, 드라이버(160)는 디지털 아날로그 컨버터(22)의 제2 컬럼 신호 T의 레벨에 대응하도록 발광을 위한 구동 전류 01을 제어할 수 있다. 상기한 펄스 폭 제어의 경우 발광을 위한 구동 전류 01의 전류량 변화는 도 8을 참조하여 이해할 수 있다.
복합 제어의 경우, 디밍 모드 명령 I2C에 대응하여, 마이크로 컨트롤러(10)는 디지털 아날로그 컨버터들(20)에 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터를 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터로서 제공한다. 디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)은 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터에 대응하는 레벨의 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T를 출력할 수 있다. 마이크로 컨트롤러(10)는 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터의 휘도가 높은 경우 플리커 발생을 해소하기 위하여 디지털 아날로그 컨버터(20)에 제공하는 제1 컬럼 데이터의 값을 원 컬럼 데이터와 같거나 낮게 제공하고 디지털 아날로그 컨버터(22)에 제공하는 제2 컬럼 데이터의 값을 원 컬럼 데이터보다 높게 제공할 수 있다. 이와 반대로, 마이크로 컨트롤러(10)는 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터의 휘도가 낮은 경우 정밀한 디밍 제어를 위하여 디지털 아날로그 컨버터(20)에 제공하는 제1 컬럼 데이터의 값을 원 컬럼 데이터보다 높게 제공하고 디지털 아날로그 컨버터(22)에 제공하는 제2 컬럼 데이터의 값을 원 컬럼 데이터와 같거나 낮게 제공할 수 있다. 그리고, 마이크로 컨트롤러(10)는 해당 수평 주기의 백라이트 데이터의 컬럼 데이터의 휘도가 중간 정도의 레벨인 경우 디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)에 제공하는 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터를 원 컬럼 데이터와 같은 값으로 제공할 수 있다. 그 결과, 디지털 아날로그 컨버터들(20, 22)에서 출력되는 제1 컬럼 신호 D 및 제2 컬럼 신호 T의 레벨은 휘도에 따른 디밍 제어를 위하여 같거나 다를 수 있다.
상기한 복합 제어의 경우, 구동 전류 제어부(101)에서, VI 변환 회로(120)는 제1 컬럼 신호 D1에 해당하는 전류량을 갖는 제어 신호 VIS를 제공하고, PWM 변환 회로(140)는 제1 컬럼 신호 T1에 해당하는 펄스 폭을 갖는 제어 펄스 PWM을 제공한다. 스위치(150)는 제어 펄스 PWM의 듀티에 해당하는 펄스 폭으로 제어 신호 VIS를 스위칭하며 스위칭 결과에 해당하는 전류량의 전류를 드라이버(160)로 전달한다. 그 결과, 드라이버(160)는 디지털 아날로그 컨버터(20)의 제1 컬럼 신호 D와 디지털 아날로그 컨버터(22)의 제2 컬럼 신호 T를 복합한 결과에 대응하도록 발광을 위한 구동 전류 01을 제어할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 의해 백라이트 제공을 위한 발광 블록들이 한 프레임 이상 발광을 유지할 수 있고, 디스플레이를 위한 LCD 패널에 플리커가 저감 또는 해소된 백라이트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 LCD 패널에 백라이트를 제공하기 위한 발광 블록을 복수의 제어 단위들로 구분하고, 제어 단위의 발광 블록 별로 디밍 제어를 위하여 구동 전류를 제어함으로써 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 구성을 간소화하고 효율적으로 디밍을 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 선형 제어, 펄스 폭 제어 및 복합 제어와 같이 다양한 모드를 이용하여 디밍을 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 제1 컬럼 신호의 레벨에 해당하는 제어 신호의 레벨과 제2 컬럼 신호의 레벨에 해당하는 제어 펄스의 펄스폭에 의해 구동 전류의 양이 복합적으로 제어될 수 있다. 특히, 구동 전류의 양은 백라이트의 휘도가 낮은 휘도 변화 영역에서 균일하고 정밀하게 제어될 수 있고 백라이트의 휘도가 높은 휘도 변화 영역에서 플리커를 방지하도록 제어될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (13)

  1. 백라이트를 위한 프레임 단위의 백라이트 데이터를 생성하고, 선형 제어와 펄스 폭 제어를 복합한 복합 제어를 위하여 수평 주기 별로, 상기 백라이트 데이터의 컬럼 데이터에 대응하여 상기 선형 제어를 위한 제1 컬럼 신호 및 상기 펄스 폭 제어를 위한 제2 컬럼 신호를 제공하고 상기 수평 주기에 해당하는 로오 신호를 제공하는 백라이트 구동 보드; 및
    상기 수평 주기 별로 제공되는 상기 제1 컬럼 신호, 상기 제2 컬럼 신호 및 상기 로오 신호로써 상기 백라이트를 제공하는 백라이트 보드;를 구비하며,
    상기 백라이트 보드는,
    컬럼들과 로오들을 형성하며, 각각 복수의 로오를 포함하는 복수의 제어 단위로 분할되는 발광 블록들; 및
    상기 제어 단위 별로 구성되며, 동일한 컬럼의 상기 발광 블록들에 공유되는 상기 제1 컬럼 신호 및 상기 제2 컬럼 신호와 복수의 로오에 해당하는 상기 로오 신호들을 각각 수신하는 복수의 구동 전류 제어부를 구비하는 전류 제어 집적회로들;을 구비하고,
    상기 구동 전류 제어부는,
    공유되는 상기 로오 신호를 이용하여, 동시에 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 제1 샘플링 신호와 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 제2 샘플링 신호를 생성하며;
    동시에 생성된 상기 제1 샘플링 신호와 상기 제2 샘플링 신호에 대응하여 제어 신호와 제어 펄스를 생성하고, 상기 제어 신호는 상기 제1 샘플링 신호에 대응하는 레벨의 전류량을 가지며, 그리고 상기 제어 펄스는 상기 제2 샘플링 신호에 대응하는 펄스폭을 가지고; 그리고,
    상기 복합 제어를 위하여 상기 제어 펄스에 의해 전류량이 제어된 상기 제어 신호를 이용하여 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류의 전류량을 복합적으로 제어하며, 상기 복합 제어에 의하여 상기 제1 컬럼 신호와 상기 제2 컬럼 신호를 복합한 결과에 대응하도록 상기 구동 전류의 전류량을 제어함;을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는,
    디스플레이 데이터에 대응하는 상기 프레임 단위의 휘도 데이터를 수신하고,
    상기 휘도 데이터로써 상기 백라이트를 위한 상기 프레임 단위의 상기 백라이트 데이터를 생성하며,
    상기 백라이트 데이터의 상기 수평 주기 별로 상기 선형 제어를 위한 상기 제1 컬럼 신호와 상기 펄스 폭 제어를 위한 상기 제2 컬럼 신호를 생성하고,
    상기 수평 주기 별 상기 로오 신호를 생성하며, 그리고,
    상기 제1 컬럼 신호, 상기 제2 컬럼 신호 및 상기 로오 신호를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 백라이트 구동 보드는,
    상기 선형 제어, 상기 펄스 폭 제어 및 상기 복합 제어 중 하나를 정의하는 디밍 모드 명령을 수신하고,
    상기 디밍 모드 명령에 대응하여, 상기 선형 제어를 위하여 상기 제1 컬럼 신호를 상기 백라이트의 휘도에 대응하는 레벨을 갖도록 제공하며 상기 제2 컬럼 신호를 미리 설정된 고정 레벨을 갖도록 제공하고, 상기 펄스 폭 제어를 위하여 상기 제1 컬럼 신호를 미리 설정된 고정 레벨을 갖도록 제공하며 상기 제2 컬럼 신호를 상기 백라이트의 휘도에 대응하는 레벨을 갖도록 제공하며, 그리고 상기 복합 제어를 위하여 상기 제1 컬럼 신호와 상기 제2 컬럼 신호를 상기 백라이트의 휘도에 대응하는 레벨을 갖도록 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 백라이트 구동 보드는,
    디스플레이 데이터에 대응하는 상기 프레임 단위의 휘도 데이터를 수신하고, 상기 휘도 데이터로써 상기 백라이트를 위한 상기 프레임 단위의 상기 백라이트 데이터를 생성하며, 상기 프레임의 수평 주기 별 로오 신호와 상기 백라이트 데이터의 상기 수평 주기 별 상기 컬럼 데이터에 해당하는 제1 컬럼 데이터 및 제2 컬럼 데이터를 출력하는 마이크로 컨트롤러;
    상기 제1 컬럼 데이터를 수신하며, 상기 제1 컬럼 데이터에 대응하는 레벨의 상기 제1 컬럼 신호를 출력하는 제1 디지털 아날로그 컨버터; 및
    상기 제2 컬럼 데이터를 수신하며, 상기 제2 컬럼 데이터에 대응하는 레벨의 상기 제2 컬럼 신호를 출력하는 제2 디지털 아날로그 컨버터;를 포함하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 백라이트 구동 보드는 메모리를 더 포함하며,
    상기 마이크로 컨트롤러는 한 프레임의 상기 백라이트 데이터를 상기 메모리에 저장하며, 상기 메모리의 상기 백라이트 데이터를 수평 주기 단위로 리드하여서 상기 제1 컬럼 데이터 및 상기 제2 컬럼 데이터를 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,
    상기 선형 제어, 상기 펄스 폭 제어 및 상기 복합 제어 중 하나를 정의하는 디밍 모드 명령을 수신하고,
    상기 디밍 모드 명령에 대응하여, 상기 선형 제어를 위하여 상기 백라이트 데이터의 상기 수평 주기 별 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 제1 컬럼 데이터와 미리 설정된 값의 상기 제2 컬럼 데이터를 제공하고, 상기 펄스 폭 제어를 위하여 미리 설정된 값의 상기 제1 컬럼 데이터와 상기 백라이트 데이터의 상기 수평 주기 별 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 제2 컬럼 데이터를 제공하며, 그리고 상기 복합 제어를 위하여 상기 백라이트 데이터의 상기 수평 주기 별 상기 컬럼 데이터에 대응하는 상기 제1 컬럼 데이터와 상기 제2 컬럼 데이터를 제공하는 제공하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서, 상기 구동 전류 제어부는,
    상기 로오 신호를 이용하여 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 상기 제1 샘플링 신호를 생성하는 제1 샘플 앤 홀드부;
    상기 로오 신호를 이용하여 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 상기 제2 샘플링 신호를 생성하는 제2 샘플 앤 홀드부;
    상기 제1 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 전류량을 갖는 상기 제어 신호를 생성하는 전압 전류 변환 회로;
    상기 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 상기 펄스폭의 상기 제어 펄스를 생성하는 PWM 변환 회로;
    상기 제어 펄스에 의해 상기 제어 신호의 전달을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 스위치를 통하여 전달되는 상기 제어 신호에 의해 상기 발광 블록의 발광을 위한 상기 구동 전류의 전류량을 제어하는 드라이버;를 구비하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 드라이버는 상기 발광 블록의 로우 사이드에 연결된 종속 전류원을 포함하며, 상기 종속 전류원은 상기 스위치를 통하여 전달되는 상기 제어 신호의 전류량에 비례하도록 상기 구동 전류의 전류량을 제어하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치.
  10. 복수의 로오를 포함하는 제어 단위의 발광 블록들에 대응하며, 선형 제어와 펄스 폭 제어를 복합한 복합 제어를 위하여 동일한 컬럼에 대한 상기 선형 제어를 위한 제1 컬럼 신호 및 상기 펄스 폭 제어를 위한 제2 컬럼 신호를 공유하고, 서로 다른 로오 신호를 수신하는 복수의 구동 전류 제어부;를 구비하며,
    각각의 구동 전류 제어부는,
    공유되는 상기 로오 신호를 이용하여, 동시에 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 제1 샘플링 신호와 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 제2 샘플링 신호를 생성하며;
    동시에 생성된 상기 제1 샘플링 신호와 상기 제2 샘플링 신호에 대응하여 제어 신호와 제어 펄스를 생성하며, 상기 제어 신호는 상기 제1 샘플링 신호에 대응하는 레벨의 전류량을 가지고 상기 제어 펄스는 상기 제2 샘플링 신호에 대응하는 펄스폭을 가지고; 그리고,
    상기 복합 제어를 위하여 상기 제어 펄스에 의해 전류량이 제어된 상기 제어 신호를 이용하여 상기 발광 블록의 발광을 위한 구동 전류의 전류량을 복합적으로 제어하며, 상기 복합 제어에 의하여 상기 제1 컬럼 신호와 상기 제2 컬럼 신호를 복합한 결과에 대응하도록 상기 구동 전류의 전류량을 제어함을 특징으로 하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 제어 집적회로.
  11. 삭제
  12. 제10 항에 있어서, 상기 구동 전류 제어부는,
    상기 로오 신호를 이용하여 상기 제1 컬럼 신호를 샘플링한 상기 제1 샘플링 신호를 생성하는 제1 샘플 앤 홀드부;
    상기 로오 신호를 이용하여 상기 제2 컬럼 신호를 샘플링한 제2 샘플링 신호를 생성하는 제2 샘플 앤 홀드부;
    상기 제1 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 전류량을 갖는 상기 제어 신호를 생성하는 전압 전류 변환 회로;
    상기 제2 샘플링 신호의 레벨에 대응하는 상기 펄스폭의 상기 제어 펄스를 생성하는 PWM 변환 회로;
    상기 제어 펄스에 의해 상기 제어 신호의 전달을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 스위치를 통하여 전달되는 상기 제어 신호에 의해 상기 발광 블록의 발광을 위한 상기 구동 전류의 전류량을 제어하는 드라이버;를 구비하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 제어 집적회로.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 드라이버는 상기 발광 블록의 로우 사이드에 연결된 종속 전류원을 포함하며, 상기 종속 전류원은 상기 스위치를 통하여 전달되는 상기 제어 신호의 전류량에 비례하도록 상기 구동 전류의 상기 전류량을 제어하는 디스플레이를 위한 백라이트 장치의 전류 제어 집적회로.
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