KR20120076967A - 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛 - Google Patents

구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛 Download PDF

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KR20120076967A
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Abstract

본 발명은, 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 제1단자와 연결되는 구동전압 생성부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 제2단자와 연결되는 헤드룸 제어부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 제3단자에 연결되는 비교기와; 상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 제4 및 제5단자 사이에 연결되는 제1전류제어 트랜지스터와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하고, 상기 제5단자에 연결되는 샘플링 저항을 포함하는 구동집적회로를 제공한다.

Description

구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛 {DRIVING INTEGRATED CIRCUIT AND LIGHT EMITTING DIODE BACKLIGHT UNIT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 구동집적회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전류 및 고전류에 공용으로 사용할 수 있는 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시장치(plasma display panel: PDP), 유기발광다이오드 표시장치 (organic light emitting diode: OLED)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat panel display: FPD)가 활용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 현재 널리 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광을 할 수 없는 수광형(non-emissive type) 표시장치로서, 빛을 공급하는 광원으로서 백라이트 유닛(backlight unit)을 포함한다.
즉, 백라이트 유닛은 액정패널에 빛을 공급하고, 액정패널은 공급된 빛을 변조함으로써 원하는 영상을 표시하게 된다.
이러한 백라이트 유닛의 광원으로서, 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL)와 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp: EEFL)가 현재까지 널리 사용되어 왔다.
그런데, 최근에는 전력소비가 낮고 높은 발광효율을 갖는 발광다이오드(light emitting diode: LED)가 백라이트 유닛의 광원으로 채택되고 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면으로, 각각 저전류용 및 고전류용 구동집적회로를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛을 도시한다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛은, 구동전압을 공급하는 저전류용 구동집적회로(driving integrated circuit: D-IC)(10)와, 구동전압을 이용하여 빛을 생성하여 액정패널로 공급하는 발광다이오드 백라이트(30)를 포함한다.
저전류용 구동집적회로(10)는, 구동전압 생성부(20), 헤드룸 제어부(headroom controller)(22), 비교기(24), 내장형 전류제어 트랜지스터(26) 및 내장형 샘플링 저항(28)을 포함하고, 제1 및 제2단자(TM1, TM2)로 구성된다.
그리고, 발광다이오드 백라이트(30)는 병렬연결 되는 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 포함하는데, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각은 직렬연결 되는 다수의 발광다이오드(LED)를 포함한다.
구동전압 생성부(20)는 발광다이오드 백라이트(30)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수에 대응되는 구동전압을 생성하여 제1단자(TM1)를 통하여 발광다이오드 백라이트(30)에 공급한다.
헤드룸 제어부(headroom controller)(22)는 발광다이오드 백라이트(30)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 전류를 제2단자(TM2)를 통하여 입력 받아 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수에 대한 정보를 검출하여 구동전압 생성부(20)에 전달한다.
비교기(24)는 발광다이오드 백라이트(30)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류에 따른 내장형 샘플링 저항(28) 일단의 전압과 기준전압(Vref)을 비교하고, 내장형 전류제어 트랜지스터(26)는 비교기(24)의 출력전압에 따라 발광다이오드 백라이트(30)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 흐르는 전류를 조절한다.
이를 위하여 내장형 전류제어 트랜지스터(26)의 게이트는 비교기(24)의 출력단자에 연결되고, 내장형 전류제어 트랜지스터(26)의 드레인은 제2단자(TM2)를 통하여 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 하단에 연결되고, 내장형 전류제어 트랜지스터(26)의 소스는 내장형 샘플링 저항(28)의 일단에 연결되며, 내장형 샘플링 저항(28)의 타단은 접지된다.
예를 들어, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 기준전류보다 낮을 경우, 내장형 샘플링 저항(28)에서의 전압강하가 작아지고, 이에 따라 샘플링 저항(28) 일단의 전압이 낮아진다.
비교기(24)는 기준전압(Vref)과 내장형 샘플링 저항(28) 일단의 낮아진 전압을 비교하여, 더 큰 전류가 흐르도록 내장형 전류제어 트랜지스터(26)를 제어함으로써, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류를 증가시킬 수 있다.
다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 기준전류보다 높을 경우에는, 비교기(24)가 위와 반대로 동작하여 더 작은 전류가 흐르도록 내장형 전류제어 트랜지스터(26)를 제어함으로써, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류를 감소시킬 수 있다.
따라서, 비교기(24), 내장형 전류제어 트랜지스터(26) 및 내장형 샘플링 저항(28)은 발광다이오드 백라이트(30)에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source)으로 작용한다.
한편, 도 1b에 도시한 바와 같이, 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛은, 구동전압을 공급하는 고전류용 구동집적회로(50)와, 발광다이오드 백라이트(70)의 전류를 제어하는 외장형 전류제어 트랜지스터(66) 및 발광다이오드 백라이트(70)의 전압 검출을 위한 외장형 샘플링 저항(68)과, 구동전압을 이용하여 빛을 생성하여 액정패널로 공급하는 발광다이오드 백라이트(70)을 포함한다.
고전류용 구동집적회로(50)는, 구동전압 생성부(60), 헤드룸 제어부(headroom controller)(62) 및 비교기(64)를 포함하고, 제1 내지 제4단자(TM1 내지 TM4)로 구성된다.
그리고, 발광다이오드 백라이트(70)는 병렬연결 되는 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 포함하는데, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각은 직렬연결 되는 다수의 발광다이오드(LED)를 포함한다.
구동전압 생성부(60)는 발광다이오드 백라이트(70)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수에 대응되는 구동전압을 생성하여 제1단자(TM1)를 통하여 발광다이오드 백라이트(70)에 공급한다.
헤드룸 제어부(62)는 발광다이오드 백라이트(70)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 전류를 제2단자(TM2)를 통하여 입력 받아 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수에 대한 정보를 검출하여 구동전압 생성부(60)에 전달한다.
비교기(64)는 발광다이오드 백라이트(70)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류에 따른 외장형 샘플링 저항(68) 일단의 전압을 제4단자(TM4)를 통하여 입력 받아 기준전압(Vref)과 비교하고, 비교결과인 출력전압을 제3단자(TM3)를 통하여 외장형 전류제어 트랜지스터(66)로 출력한다.
외장형 전류제어 트랜지스터(66)는 비교기(64)의 출력전압에 따라 발광다이오드 백라이트(70)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 흐르는 전류를 조절한다.
이를 위하여 외장형 전류제어 트랜지스터(66)의 게이트는 제3단자(TM3)를 통하여 비교기(64)의 출력단자에 연결되고, 외장형 전류제어 트랜지스터(66)의 드레인은 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 하단에 연결되고, 외장형 전류제어 트랜지스터(66)의 소스는 외장형 샘플링 저항(68)의 일단에 연결되며, 외장형 샘플링 저항(68)의 타단은 접지된다.
여기서, 외장형 전류제어 트랜지스터(66) 및 외장형 샘플링 저항(68)은 고전류용 구동집적회로(50) 외부의 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB) 등에 형성된다.
이러한 고전류용 구동집적회로(50)의 동작은 저전류용 구동집적회로(10)의 동작과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이와 같이, 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛에서는, 발광다이오드 백라이트의 전류 레벨에 따라 저전류용 및 고전류용 구동집적회로(10, 50) 중 하나를 선택적으로 사용하였다.
즉, 발광다이오드 백라이트에 고전류를 공급하기 위해서는 전류제어 트랜지스터(26, 66)의 용량(W/L)을 증가시켜야 하는데, 이러한 큰 용량의 전류제어 트랜지스터(26, 66)를 구동집적회로(10, 50)에 내장할 경우, 상대적으로 구동집적회로(10, 50)의 발열량 및 면적이 증가하여 구동집적회로(10, 50)의 원가가 증가한다.
따라서, 노트북과 같이 저전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에는 전류제어 트랜지스터(26) 및 샘플링 저항(28)이 내장된 저전류용 구동집적회로(10)를 사용하고, 텔레비전과 같이 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에는 전류제어 트랜지스터(66) 및 샘플링 저항(68)이 내장되지 않는 고전류용 구동집적회로(50)를 사용한다.
그러나, 전류레벨에 따라 저전류용 및 고전류용 구동집적회로(10, 50)를 선택적으로 사용함에 따라, 구동집적회로의 개발비용이 증가하는 문제가 있다.
즉, 내장형 전류제어 트랜지스터(26) 및 내장형 샘플링 저항(28)을 포함하는 저전류용 구동집적회로(10)를 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛(70)에 적용하고자 외장형 전류제어 트랜지스터(66) 및 외장형 샘플링 저항(68)을 추가 하더라도, 비교기(24)의 출력전압을 외장형 전류제어 트랜지스터(66)로 입력할 수 없고, 외장형 샘플링 저항(68) 일단의 전압을 비교기(24)로 입력할 수 없으므로, 저전류용 구동집적회로(10)를 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛(70)에 적용할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은, 내장된 비교기 및 전류제어 트랜지스터와 입출력 단자의 연결구성을 변경함으로써, 저전류 및 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에 공통적으로 사용되는 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은, 내장된 비교기 및 전류제어 트랜지스터와 입출력 단자의 연결구성을 변경하여 저전류 및 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에 공통적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 개발비용이 절감된 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 제1단자와 연결되는 구동전압 생성부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 제2단자와 연결되는 헤드룸 제어부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 제3단자에 연결되는 비교기와; 상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 제4 및 제5단자 사이에 연결되는 제1전류제어 트랜지스터와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하고, 상기 제5단자에 연결되는 샘플링 저항을 포함하는 구동집적회로를 제공한다.
여기서, 상기 비교기의 비반전단에는 상기 기준전압이 입력되고, 상기 비교기의 반전단에는 상기 샘플링 전압이 입력되고, 상기 비교기의 출력단은 상기 제3단자 및 상기 제1전류제어 트랜지스터의 게이트에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 제1전류제어 트랜지스터의 드레인은 상기 제4단자에 연결되고, 상기 제1전류제어 트랜지스터의 소스는 상기 제5단자 및 상기 샘플링 저항에 연결될 수 있다.
또한, 상기 샘플링 저항의 일단은 상기 제1전류제어 트랜지스터의 소스 및 상기 제5단자에 연결되고, 상기 샘플링 저항의 타단은 접지단에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 샘플링 전압은 상기 샘플링 저항의 상기 일단의 전압일 수 있다.
한편, 본 발명은, 병렬 연결된 다수의 발광다이오드 어레이를 포함하는 발광다이오드 백라이트와; 상기 발광다이오드 백라이트를 구동하는 구동집적회로를 포함하고, 상기 구동집적회로는, 상기 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 제1단자와 연결되는 구동전압 생성부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 제2단자와 연결되는 헤드룸 제어부와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 제3단자에 연결되는 비교기와; 상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 제4 및 제5단자 사이에 연결되는 제1전류제어 트랜지스터와; 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하고, 상기 제5단자에 연결되는 샘플링 저항을 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 제1단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 상단에 연결되고, 상기 제2 및 제4단자 각각은 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제3 및 제5단자는 플로팅(floating) 될 수 있다.
다른 한편, 본 발명은, 병렬 연결된 다수의 발광다이오드 어레이를 포함하는 발광다이오드 백라이트와; 상기 구동집적회로 상기 발광다이오드 백라이트를 구동하고, 구동전압 생성부, 헤드룸 제어부, 비교기, 제1전류제어 트랜지스터 및 샘플링 저항을 포함하는 구동집적회로와; 상기 발광다이오드 백라이트에 연결되는 제2전류제어 트랜지스터를 포함하고, 상기 구동전압 생성부는 제1단자와 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 상기 헤드룸 제어부는 제2단자와 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 상기 비교기는 제3단자에 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 상기 제1전류제어 트랜지스터는 제4 및 제5단자 사이에 연결되어 상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 상기 샘플링 저항은 상기 제5단자에 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하는 발광다이오드 백라이트 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 제1단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 상단에 연결되고, 상기 제2단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제3 및 제5단자는 각각 상기 제2전류제어 트랜지스터에 연결되고, 상기 제4단자는 플로팅(floating) 될 수 있다.
그리고, 상기 제2전류제어 트랜지스터의 게이트는 상기 제3단자에 연결되고, 상기 제2전류제어 트랜지스터의 드레인은 상기 제2단자 및 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제2전류제어 트랜지스터의 소스는 상기 제5단자에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛에서는, 내장된 비교기 및 전류제어 트랜지스터와 입출력 단자의 연결구성을 변경함으로써, 저전류 및 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에 공통적으로 사용할 수 있다.
그리고, 내장된 비교기 및 전류제어 트랜지스터와 입출력 단자의 연결구성을 변경하여 저전류 및 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에 공통적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 개발비용을 절감할 수 있다.
도 1a은 저전류용 구동집적회로를 포함하는 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도 1b는 고전류용 구동집적회로를 포함하는 종래의 발광다이오드 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로를 포함하는 저전류용 발광다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로를 포함하는 고전류용 발광다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과, 구동부와, 발광다이오드 백라이트 유닛을 포함하는데, 구동부는 타이밍제어회로(120)와, 게이트구동회로(130)와, 데이터구동회로(140)를 포함하고, 발광다이오드 백라이트 유닛은 발광다이오드 백라이트(150)와 백라이트 구동회로(160)를 포함한다.
액정패널(110)은 행 방향을 따라 연장된 다수의 게이트배선(GL)과 열 방향을 따라 연장된 다수의 데이터배선(DL)을 포함하고, 다수의 게이트배선(GL) 및 다수의 데이터배선(DL)은 서로 교차하여 매트릭스(matrix) 형태의 다수의 화소(P)를 정의한다.
액정패널(110)의 각 화소(P)에는, 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된 화소트랜지스터(T)가 형성되는데, 화소트랜지스터(T)는 화소전극(미도시)과 연결된다.
그리고, 화소전극에 대응하여 공통전극(미도시)이 형성되고, 화소전극과 공통전극 사이에 전기장이 형성되어 액정을 구동하여 영상을 표시한다.
여기서, 화소전극 및 공통전극과, 이들 전극 사이에 위치하는 액정은 액정커패시터(Clc)를 구성한다.
그리고, 액정패널(110)의 각 화소(P)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성되는데, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극에 인가된 데이터전압을 다음 프레임(frame)까지 유지하는 역할을 한다.
액정패널(110)의 각 화소(P)는 R(red), G(green), B(blue) 화소를 포함할 수 있고, R, G, B 화소(P) 각각에는 대응되는 R, G, B 데이터전압이 입력될 수 있으며, 인접한 R, G, B 화소(P)는 하나의 영상단위를 구성한다.
타이밍제어회로(120)는 TV시스템이나 비디오카드와 같은 외부시스템으로부터 데이터신호(RGB)와, 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)와 클럭신호(DCLK)와 데이터인에이블신호(DE) 등의 제어신호를 입력 받을 수 있다.
도시하지는 않았지만, 이와 같은 제어신호는 인터페이스(interface)를 매개로 하여 타이밍제어회로(120)에 입력될 수 있다.
그리고, 타이밍제어회로(120)는 입력된 제어신호를 사용하여, 게이트구동회로(130)를 제어하기 위한 게이트제어신호(GCS)와 데이터구동회로(140)를 제어하기 위한 데이터제어신호(DCS)를 생성한다.
게이트제어신호(GCS)는, 게이트스타트펄스(gate start pulse: GSP), 게이트쉬트프클럭(gate shift clock: GSC), 게이트출력인에이블신호(gate output enable: GOE) 등을 포함할 수 있으며, 데이터제어신호(DCS)는, 소스스타트펄스(source start pulse: SSP), 소스쉬프트클럭(source shift clock: SSC), 소스출력인에이블신호(source output enable: SOE), 극성신호(polarity: POL) 등을 포함할 수 있다.
한편, 타이밍제어회로(120)는, 백라이트 구동회로(160)를 제어하기 위한 백라이트 제어신호(BCS)를 생성할 수 있으며, 발광다이오드(LED)의 발광휘도를 제어하기 위한 발광데이터신호(LDAT)를 생성할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 구동부는 감마전압생성회로 및 전원공급회로를 더 포함할 수 있는데, 감마전압생성회로는 고전위전압과 저전위전압을 분압하여 다수의 감마전압을 생성하고, 이를 데이터구동회로(140)에 공급할 수 있다.
그리고, 전원공급회로는, 외부로부터 전원전압을 공급받아, 액정표시장치(100)의 구성요소들을 구동하기 위한 구동전압을 생성하여 공급할 수 있다.
게이트구동회로(130)는, 타이밍제어회로(120)로부터 공급되는 게이트제어신호(GCS)에 응답하여, 프레임 단위로 다수의 게이트배선(GL)을 순차적으로 스캔(scan)한다.
각 스캔구간 동안에는, 해당 화소트랜지스터(T)를 턴-온(turn-on) 하는 게이트하이전압(VGH)을 게이트배선(GL)에 공급하고, 다음 프레임의 스캔구간까지는 해당 화소트랜지스터(T)를 턴-오프(turn-off) 하는 게이트로우전압(VGL)을 게이트배선(GL)에 지속적으로 공급한다.
데이터구동회로(140)는, 타이밍제어회로(120)로부터 공급되는 데이터제어신호(DCS)에 응답하여, 데이터전압을 다수의 데이터배선(DL)에 공급하는데, 감마전압을 사용하여 영상데이터신호(RGB)에 대응되는 데이터전압을 생성하고, 생성된 데이터전압을 해당 데이터배선(DL)에 출력한다.
발광다이오드 백라이트(150)는 액정패널(110)에 빛을 공급하는 역할을 하는데, 액정패널(110) 하부에 배치되어 빛을 공급하는 직하형 백라이트가 사용될 수 있다.
발광다이오드 백라이트(150)는 다수의 발광다이오드 어레이(도 4a 및 도 4b의 LA)를 포함하고, 다수의 발광다이오드 어레이(LA)는 각각 다수의 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
백라이트 구동회로(160)는 구동전압 및 구동전류를 생성하여 발광다이오드 백라이트(150)에 공급하는데, 발광다이오드 백라이트(150)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 흐르는 전류에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하며, 이를 위하여 다수의 구동집적회로(도 3의 210)를 포함할 수 있다.
이러한 발광다이오드 백라이트 유닛의 구동집적회로에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로를 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로(driving integrated circuit: D-IC)(210)는, 구동전압 생성부(220), 헤드룸 제어부(headroom controller)(222), 비교기(operational amplifier: OP AMP)(224), 제1전류제어 트랜지스터(226) 및 샘플링 저항(228)을 포함하며, 입출력 단자로서 제1 내지 제5단자(TM1 내지 TM5)를 포함한다.
구동전압 생성부(220)는 발광다이오드 백라이트(도 4a 및 도 4b의 150a, 150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(도 4a 및 도 4b의 LA)의 개수에 대응되는 구동전압을 생성하여 제1단자(TM1)로 출력한다.
예를 들어, 구동전압 생성부(220)는, 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수가 증가할수록 더 높은 구동전압을 출력하고, 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수가 감소할수록 더 낮은 구동전압을 출력할 수 있다.
구동전압 생성부(220)는, 외부로부터 공급되는 전원전압을 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 발광다이오드 어레이(LA)를 구동할 전압으로 승압하기 위한 부스트(boost)회로와, 부스트 회로의 출력전압을 PWM(pulse width modulation) 듀티비(duty ratio)에 따라 조정하여 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 발광다이오드 어레이(LA)에 공급될 구동전압을 생성하는 조정회로를 포함할 수 있다.
헤드룸 제어부(headroom controller)(222)는 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 전류를 제2단자(TM2)를 통하여 입력 받아 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 개수에 대한 정보를 검출하여 구동전압 생성부(220)에 전달한다.
비교기(224)는 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류에 따른 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력전압을 출력하는데, 출력전압은 제3단자(TM3)로 출력되거나 제1전류제어 트랜지스터(226)의 게이트로 출력된다.
제1전류제어 트랜지스터(226)는 비교기(224)의 출력전압에 따라 제4단자(TM4)로 입력되는 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 흐르는 전류를 조절한다.
샘플링 저항(228)은 제1전류제어 트랜지스터(226)와 접지단 사이에 연결되는데, 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 흐르는 전류에 따라 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 변화되며 변화된 샘플링 전압은 비교기(224)로 공급된다.
이러한 구동집적회로(210)의 내부 구성요소와 입출력 단자의 연결관계를 다시 설명하면, 구동전압 생성부(220)의 출력단은 제1단자(TM1)에 연결되어 구동전압을 출력하고, 헤드룸 제어부(222)의 입력단은 제2단자(TM2)에 연결되어 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류를 입력 받는다.
비교기의 비반전단(+)에는 기준전압(Vref)이 입력되고, 비교기의 반전단(-)은 제1전류제어 트랜지스터(226)의 소스(s), 제5단자(TM5) 및 샘플링 저항(228)의 일단에 연결되는데, 제3 내지 제5단자(TM3 내지 TM5)와 발광다이오드 백라이트(150a, 510b)의 연결여부에 따라 제1전류제어 트랜지스터(226)를 통과하는 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 입력되거나 제2전류제어 트랜지스터(도 4b의 230)를 통과하는 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 입력된다.
즉, 제3단자(TM3)가 발광다이오드 백라이트(150b)에 연결되고 제4단자(TM4)가 플로팅(floating)(no connection) 되고 제5단자가 제2전류제어 트랜지스터(230)에 연결된 경우에는, 제2전류제어 트랜지스터(230)를 흐르는 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 비교기(224)의 반전단(-)으로 입력되고, 제3 및 제5단자(TM3)가 플로팅(floating)(no connection) 되고 제4단자(TM4)가 발광다이오드 백라이트(150b)에 연결된 경우에는, 제1전류제어 트랜지스터(226)를 흐르는 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 비교기(224)의 반전단(-)으로 입력된다.
그리고, 비교기(224)의 출력단은 제3단자(TM3) 및 제1전류제어 트랜지스터(226)의 게이트(g)에 연결되는데, 제3 및 제4단자(TM3, TM4)와 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)와의 연결여부에 따라 비교기(224)의 출력전압은 제3단자(TM3)로 출력되거나 제1전류제어 트랜지스터(226)의 게이트(g)로 출력된다.
즉, 제3단자(TM3)가 발광다이오드 백라이트(150b)에 연결되고 제4단자(TM4)가 플로팅(floating)(no connection) 된 경우에는, 비교기(224)의 출력전압이 제3단자(TM3)로 출력되고, 제3단자(TM3)가 플로팅(floating)(no connection) 되고 제4단자(TM4)가 발광다이오드 백라이트(150b)에 연결된 경우에는, 비교기(224)의 출력전압이 제1전류제어 트랜지스터(226)의 게이트(g)로 출력된다.
그리고, 제1전류제어 트랜지스터(226)의 드레인(d)은 제4단자(TM4)에 연결되고, 제1전류제어 트랜지스터(226)의 소스(s)는 제5단자(TM5), 샘플링 저항(228)의 일단 및 비교기(224)의 반전단(-)에 연결된다.
샘플링 저항(228)의 일단은 비교기(224)의 반전단(-), 제1전류제어 트랜지스터(226)의 소스(s) 및 제5단자(T5)에 연결되고, 샘플링 저항(228)의 타단은 접지단에 연결된다.
이러한 구동집적회로의 동작을 살펴보면, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 기준전류보다 낮을 경우, 샘플링 저항(228)에서의 전압강하가 작아지고, 이에 따라 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 낮아진다.
비교기(224)는 기준전압(Vref)과 샘플링 저항(228) 일단의 저하된 샘플링 전압을 비교하여, 더 큰 전류가 흐르도록 제1 또는 제2전류제어 트랜지스터(226, 230)를 제어함으로써, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류를 증가시킬 수 있다.
다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 기준전류보다 높을 경우, 샘플링 저항(228)에서의 전압강하가 커지고, 이에 따라 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압이 높아진다.
비교기(224)는 기준전압(Vref)과 샘플링 저항(228) 일단의 상승된 샘플링 전압을 비교하여, 더 작은 전류가 흐르도록 제1 또는 제2전류제어 트랜지스터(226, 230)를 제어함으로써, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류를 감소시킬 수 있다.
따라서, 비교기(224), 제1 및 제2전류제어 트랜지스터(226, 230) 및 샘플링 저항(228)은 발광다이오드 백라이트(150a, 150b)에 균일한 전류가 흐르도록 하는 정전류원(constant current source)으로 작용한다.
이러한 구동집적회로를 저전류 및 고전류로 구동되는 발광다이오드 백라이트 유닛에 적용한 경우에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 구동집적회로를 포함하는 저전류용 및 고전류용 발광다이오드 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 저전류용 발광다이오드 백라이트 유닛은, 구동집적회로(210)와 저전류로 구동되는 제1발광다이오드 백라이트(150a)를 포함한다.
제1발광다이오드 백라이트(150a)는 병렬 연결된 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 포함하고, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각은 직렬 연결된 다수의 발광다이오드(LED)를 포함한다.
구동집적회로(210)의 제1단자(TM1)는 제1발광다이오드 백라이트(150a)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 상단에 연결되고, 구동집적회로(210)의 제2 및 제4단자(TM2, TM4)는 제1발광다이오드 백라이트(150a)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 중 하나의 하단에 연결되며, 구동집적회로(210)의 제3 및 제5단자(TM3, TM5)는 플로팅 된다.
이에 따라, 제1발광다이오드 백라이트(150a)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 흐르는 전류는 제2단자(TM2)를 통하여 헤드룸 제어부(222)로 입력되고, 제4단자를 통하여 제1전류제어 트랜지스터(226)의 드레인(d)으로 입력된다.
따라서, 제1발광다이오드 백라이트(150a)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 통과한 전류는 상대적으로 용량(W/L)이 작은 제1전류제어 트랜지스터(226) 및 샘플링 저항(228)을 통하여 흐르고, 비교기(224)는 제1전류제어 트랜지스터(226)를 통과한 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압을 기준전압(Vref)과 비교하여 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 전류를 제어한다.
시뮬레이션 결과, 제1전류제어 트랜지스터(226)의 드레인(d)의 전압이 약 1V 이고, 기준전압(Vref)이 약 200mV 이고, 샘플링 저항(228)이 약 10Ω 인 경우, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 약 20mA 이 되도록 제어할 수 있는 것으로 나타났는데, 이 경우 샘플링 저항(228)을 약 1.3Ω 으로 감소시키더라도 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류는 약 29mA 이하로만 제어할 수 있는 것으로 나타났다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이, 고전류용 발광다이오드 백라이트 유닛은, 구동집적회로(210)와, 상대적으로 용량(W/L)이 큰 제2전류제어 트랜지스터(230)와, 고전류로 구동되는 제2발광다이오드 백라이트(150b)를 포함한다.
예를 들어, 제2전류제어 트랜지스터(230)는 제1전류제어 트랜지스터(226)보다 큰 용량(W/L)을 가질 수 있다.
구동집적회로(210)의 제1단자(TM1)는 제2발광다이오드 백라이트(150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 상단에 연결되고, 구동집적회로(210)의 제2단자(TM2)는 제2발광다이오드 백라이트(150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 중 하나의 하단과 제2전류제어 트랜지스터(230)의 드레인에 연결되고, 구동집적회로(210)의 제3단자(TM3)는 제2전류제어 트랜지스터(230)의 게이트에 연결되고, 구동집적회로(210)의 제4단자(TM4)는 플로팅 되며, 구동집적회로(210)의 제5단자TM5)는 제2전류제어 트랜지스터(230)의 소스에 연결된다.
이에 따라, 제2발광다이오드 백라이트(150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 흐르는 전류는 제2단자(TM2)를 통하여 헤드룸 제어부(222)로 입력되고, 제2전류제어 트랜지스터(230)의 드레인으로 입력된다.
따라서, 제2발광다이오드 백라이트(150b)의 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 통과한 전류는 상대적으로 용량(W/L)이 큰 제2전류제어 트랜지스터(230) 및 샘플링 저항(228)을 통하여 흐르고, 비교기(224)는 제2전류제어 트랜지스터(228)를 통과한 전류에 의한 샘플링 저항(228) 일단의 샘플링 전압을 기준전압(Vref)과 비교하여 다수의 발광다이오드 어레이(LA)의 전류를 제어한다.
시뮬레이션 결과, 제2전류제어 트랜지스터(230)의 드레인(d)의 전압이 약 1V 이고, 기준전압(Vref)이 약 200mV 이고, 샘플링 저항(228)이 약 1.3Ω 인 경우, 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 전류가 약 153.8mA 이 되도록 제어할 수 있는 것으로 나타났다.
이와 같이, 저전류용 발광다이오드 백라이트 유닛에서는, 구동집적회로(210)의 제1, 제2 및 제4단자(TM1, TM2, TM4)와 발광다이오드 백라이트(150a)를 연결하고 제3 및 제4단자(TM3, TM5)는 플로팅 하여 발광다이오드 백라이트(150a)를 구동할 수 있으며, 고전류용 발광다이오드 백라이트 유닛에서는, 구동집적회로(210)의 제1 및 제2단자(TM1, TM2)와 발광다이오드 백라이트(150b)를 연결하고, 구동집적회로(210)의 제3 및 제5단자(TM3, TM5)와 제2전류제어 트랜지스터(230)를 연결하고, 구동집적회로(210)의 제4단자(TM4)는 플로팅 하여 발광다이오드 백라이트(150b)를 구동할 수 있다.
즉, 제3 및 제5단자(TM3, TM5)와 제4단자(TM4) 중 하나를 선택적으로 연결하고, 제2전류제어 트랜지스터(230)를 선택적으로 사용함으로써, 구동집적회로(210)를 저전류용 및 고전류용 발광다이오드 백라이트 유닛에 공통적으로 사용할 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b에서는 구동집적회로(210)가 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 중 하나를 구동하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 다른 실시예에서는 구동집적회로가 다수의 발광다이오드 어레이(LA)를 구동할 수도 있으며, 이 경우 헤드룸 제어부(222)는 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각의 하단으로부터 전류를 입력 받고, 구동집적회로(210)는 다수의 발광다이오드 어레이(LA) 각각에 대응되는 비교기(224), 제1전류제어 트랜지스터(226) 및 샘플링 저항(228)을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
210: 구동집적회로 220: 구동전압 생성부
222: 헤드룸 제어부 224: 비교기
226: 제1전류제어 트랜지스터 228: 샘플링 저항
230: 제2전류제어 트랜지스터

Claims (10)

  1. 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 제1단자와 연결되는 구동전압 생성부와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 제2단자와 연결되는 헤드룸 제어부와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 제3단자에 연결되는 비교기와;
    상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 제4 및 제5단자 사이에 연결되는 제1전류제어 트랜지스터와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하고, 상기 제5단자에 연결되는 샘플링 저항
    을 포함하는 구동집적회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기의 비반전단에는 상기 기준전압이 입력되고, 상기 비교기의 반전단에는 상기 샘플링 전압이 입력되고, 상기 비교기의 출력단은 상기 제3단자 및 상기 제1전류제어 트랜지스터의 게이트에 연결되는 구동집적회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전류제어 트랜지스터의 드레인은 상기 제4단자에 연결되고, 상기 제1전류제어 트랜지스터의 소스는 상기 제5단자 및 상기 샘플링 저항에 연결되는 구동집적회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플링 저항의 일단은 상기 제1전류제어 트랜지스터의 소스 및 상기 제5단자에 연결되고, 상기 샘플링 저항의 타단은 접지단에 연결되는 구동집적회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 샘플링 전압은 상기 샘플링 저항의 상기 일단의 전압인 구동집적회로.
  6. 병렬 연결된 다수의 발광다이오드 어레이를 포함하는 발광다이오드 백라이트와;
    상기 발광다이오드 백라이트를 구동하는 구동집적회로
    를 포함하고,
    상기 구동집적회로는,
    상기 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고, 제1단자와 연결되는 구동전압 생성부와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고, 제2단자와 연결되는 헤드룸 제어부와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고, 제3단자에 연결되는 비교기와;
    상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고, 제4 및 제5단자 사이에 연결되는 제1전류제어 트랜지스터와;
    상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하고, 상기 제5단자에 연결되는 샘플링 저항
    을 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 상단에 연결되고, 상기 제2 및 제4단자 각각은 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제3 및 제5단자는 플로팅(floating) 되는 발광다이오드 백라이트 유닛.
  8. 병렬 연결된 다수의 발광다이오드 어레이를 포함하는 발광다이오드 백라이트와;
    상기 발광다이오드 백라이트를 구동하고, 구동전압 생성부, 헤드룸 제어부, 비교기, 제1전류제어 트랜지스터 및 샘플링 저항을 포함하는 구동집적회로와;
    상기 발광다이오드 백라이트에 연결되는 제2전류제어 트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 구동전압 생성부는 제1단자와 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 생성하고,
    상기 헤드룸 제어부는 제2단자와 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이에 대한 정보를 상기 구동전압 생성부에 전달하고,
    상기 비교기는 제3단자에 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 따른 샘플링 전압을 기준전압과 비교하여 출력전압을 출력하고,
    상기 제1전류제어 트랜지스터는 제4 및 제5단자 사이에 연결되어 상기 비교기의 상기 출력전압을 입력 받고,
    상기 샘플링 저항은 상기 제5단자에 연결되어 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 전류에 의하여 상기 샘플링 전압을 생성하는 발광다이오드 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이의 상단에 연결되고, 상기 제2단자는 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제3 및 제5단자는 각각 상기 제2전류제어 트랜지스터에 연결되고, 상기 제4단자는 플로팅(floating) 되는 발광다이오드 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2전류제어 트랜지스터의 게이트는 상기 제3단자에 연결되고, 상기 제2전류제어 트랜지스터의 드레인은 상기 제2단자 및 상기 다수의 발광다이오드 어레이 중 하나의 하단에 연결되고, 상기 제2전류제어 트랜지스터의 소스는 상기 제5단자에 연결되는 발광다이오드 백라이트 유닛.
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KR1020100138755A KR20120076967A (ko) 2010-12-30 2010-12-30 구동집적회로 및 이를 포함하는 발광다이오드 백라이트 유닛

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103384436A (zh) * 2013-08-02 2013-11-06 广州视源电子科技股份有限公司 Led背光恒流电路
KR20140100439A (ko) * 2013-02-06 2014-08-14 아이엠엘 인터내셔널 전류 설정값 및 스위치 전압을 조정 가능한 발광 다이오드 조명 장치

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