KR20160074842A

KR20160074842A - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20160074842A
Application number: KR1020140183378A
Authority: KR
Inventors: 장진원; 홍진택
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-29
Also published as: US9642205B2; US20160183342A1

Abstract

본 발명은 구동 전류의 변동을 최소화할 수 있는 백라이트 유닛에 관하 것으로, 광원; 광원과 감지 노드 사이에 접속되어, 광원에 공급되는 구동 전류를 제어하는 정전류 스위칭소자; 감지 노드와 접지 사이에 접속된 감지 저항; 감지 노드로부터의 감지 전압 및 외부로부터의 구동 전류 제어 신호를 근거로 정전류 스위칭소자의 동작을 제어하는 정전류 제어부; 및 구동 전류 제어 신호를 생성하며, 감지 전압을 근거로 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 구동 전류 보정부를 포함한다.

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 구동 전류의 변동을 최소화할 수 있는 백라이트 유닛에 대한 것이다.

액정표시장치는 비발광소자인 액정을 이용하기 때문에, 광을 생성하기 위한 백라이트 유닛을 필요로 한다.

백라이트 유닛은 복수의 발광 다이오드들을 포함한다. 발광 다이오드들은 구동 전류에 따라 광을 방출한다.

구동 전류는 구동 전류 제어 신호에 따라 제어된다. 구동 전류 제어 신호의 크기는 복수의 저항들 및 커패시터에 의해 결정된다.

구동 전류의 목표치가 설정되면, 그 목표치에 따라 복수의 저항들들이 선택되어 백라이트 유닛에 설치된다.

그러나, 저항의 저항값이 허용치를 크게 벗어날 경우, 구동 전류가 목표치를 크게 벗어날 수 있다. 이와 같은 경우, 그러한 백라이트 유닛은 불량으로 판정된다.

종래에는, 불량으로 판장된 백라이트 유닛에 대하여 재작업이 수행된다. 즉, 작업자가 솔더링(soldering) 공정을 통해 저항의 저항값을 변경함으로써 구동 전류를 보정한다.

그러나, 이와 같은 종래의 솔더링 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 작업자가 직접 솔더링을 수행하므로 작업 시간이 오래 걸린다. 게다가 한번 재작업이 이루어진 백라이트 유닛의 저항의 저항값은 변경되기 매우 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동 전류의 변화를 실시간으로 감지하여 그 감지 결과에 따라 저항값을 자동적으로 보정할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 광원; 광원과 감지 노드 사이에 접속되어, 광원에 공급되는 구동 전류를 제어하는 정전류 스위칭소자; 감지 노드와 접지 사이에 접속된 감지 저항; 감지 노드로부터의 감지 전압 및 외부로부터의 구동 전류 제어 신호를 근거로 정전류 스위칭소자의 동작을 제어하는 정전류 제어부; 및 구동 전류 제어 신호를 생성하며, 감지 전압을 근거로 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 구동 전류 보정부를 포함한다.

구동 전류 보정부는, 외부로부터 기준 전압을 입력받아 구동 전류 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 감지 전압과 상한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제어 신호 생성부로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 제 1 보정부; 및 감지 전압과 하한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제어 신호 생성부로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 제 2 보정부를 포함한다.

제어 신호 생성부는, 기준 전압이 인가되는 기준 노드와 제어 신호 생성부의 출력 단자 사이에 접속된 제 1 저항; 제어 신호 생성부의 출력 단자와 접지 사이에 접속된 제 2 저항; 및 제어 신호 생성부의 출력 단자와 접지 사이에 접속된 제 1 커패시터를 포함한다.

제 1 보정부는, 제어 신호 생성부의 출력 단자에 접속된 제 1 제어 저항; 감지 전압과 상한 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 1 비교 신호를 출력하는 제 1 비교기; 및 제 1 비교기로부터의 제 1 비교 신호에 따라 제어되며, 기준 전압이 인가되는 기준 노드와 제 1 제어 저항 사이에 접속된 제 1 스위칭소자를 포함한다.

제 1 보정부는, 상한 기준 전압이 인가되는 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 기준 노드 사이에 접속된 제 3 저항; 및 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 4 저항을 더 포함한다.

제 1 보정부는, 상한 기준 전압이 인가되는 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 제 1 비교기의 출력 단자 사이에 접속된 제 5 저항을 더 포함한다.

제 2 보정부는, 제어 신호 생성부의 출력 단자에 접속된 제 2 제어 저항; 감지 전압과 하한 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 2 비교 신호를 출력하는 제 2 비교기; 제 2 비교기로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 제어 노드와 접지 사이에 접속된 제 2 스위칭소자; 및 제어 노드의 전압에 따라 제어되며, 기준 노드와 제 2 제어 저항 사이에 접속된 제 3 스위칭소자를 포함한다.

제 2 보정부는, 하한 기준 전압이 인가되는 제 2 비교기의 일측 입력 단자와 기준 노드 사이에 접속된 제 6 저항; 기준 노드와 상기 제 2 비교기의 출력 단자 사이에 접속된 제 7 저항; 및 기준 노드와 제어 노드 사이에 접속된 제 8 저항을 더 포함한다.

제 2 보정부는, 제 2 비교기의 일측 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 9 저항; 접지에 연결된 제 10 저항; 및 제 2 비교기로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 제 2 비교기의 일측 단자와 제 10 저항 사이에 접속된 제 4 스위칭소자를 더 포함한다.

백라이트 유닛은 감지 노드와 구동 전류 보정부 사이에 접속 적분기를 더 포함한다.

적분기는, 감지 노드와 상기 구동 전류 보정부의 입력 단자 사이에 접속된 다이오드; 구동 전류 보정부의 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 11 저항; 및 구동 전류 보정부의 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 2 커패시터를 포함한다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 구동 전류의 변화를 실시간으로 감지하고, 그 감지 결과에 따라 저항값을 자동적으로 보정할 수 있다. 따라서, 재작업에 필요한 인력 및 작업 시간이 줄어들 수 있다. 게다가, 재작업 이후에 발생되는 구동 전류의 변화도 보정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 상세 구성도이다.
도 3은 도 1의 백라이트 및 백라이트 제어부에 대한 상세 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 백라이트 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 백라이트 및 백라이트 제어부에 대한 다른 상세 구성도이다.
도 6은 도 5의 백라이트 및 백라이트 제어부에 대한 모의 회로(simulation circuit)를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 모의 회로의 구동 결과로 얻어진 구동 전류, 상한 기준 전압 및 하한 기준 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시장치의 블록 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 상세 구성도이다.

표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시패널(133), 백라이트 유닛(145), 백라이트 제어부(158), 타이밍 컨트롤러(101), 게이트 드라이버(112), 데이터 드라이버(111) 및 직류-직류 변환부(177)를 포함한다.

표시패널(133)은 영상을 표시한다. 이러한 표시패널(133)은, 도시되지 않았지만, 액정층과, 그리고 이 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 하부 기판과 상부 기판을 포함한다.

하부 기판에 복수의 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과, 이 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과 교차되는 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)과, 그리고 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)과 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)들이 배치된다.

도시되지 않았지만, 상부 기판에 블랙 매트릭스, 복수의 컬러필터들 및 공통 전극이 위치한다. 블랙 매트릭스는, 상부 기판 중 화소 영역들에 대응되는 부분들을 제외한 나머지 부분에 위치한다. 컬러필터들은 화소 영역에 위치한다. 컬러필터들은 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터로 구분된다.

화소들(R, G, B)은 행렬 형태로 배열된다. 화소들(R, G, B)은 적색 컬러필터에 대응하여 위치한 적색 화소(R)들, 녹색 컬러필터에 대응하여 위치한 녹색 화소(G) 및 청색 컬러필터에 대응하여 위치한 청색 화소(B)로 구분된다. 이때, 수평 방향으로 인접한 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)는 하나의 단위 영상을 표시하기 위한 단위 화소를 이룬다.

제 n 수평라인(n은 1 내지 i 중 어느 하나)을 따라 배열된 j개의 화소들(이하, 제 n 수평라인 화소들)은 제 1 내지 제 j 데이터 라인들(DL1 내지 DLj) 각각에 개별적으로 접속된다. 아울러, 이 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 라인에 공통으로 접속된다. 이에 따라, 제 n 수평라인 화소들은 제 n 게이트 신호를 공통으로 공급받는다. 즉, 동일 수평라인 상에 배열된 j개의 화소들은 모두 동일한 게이트 신호를 공급받지만, 서로 다른 수평라인 상에 위치한 화소들은 서로 다른 게이트 신호를 공급받는다. 예를 들어, 제 1 수평라인(HL1)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 모두 제 1 게이트 신호를 공급받는 반면, 제 2 수평라인(HL2)에 위치한 적색 화소(R) 및 녹색 화소(G)는 이들과는 다른 타이밍을 갖는 제 2 게이트 신호를 공급받는다.

각 화소(R, G, B)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터(TFT), 액정용량 커패시터(CLC)및 보조용량 커패시터(Cst)를 포함한다.

박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인으로부터의 게이트 신호에 따라 턴-온된다. 턴-온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인으로부터 제공된 아날로그 영상 데이터 신호를 액정용량 커패시터(CLC)및 보조용량 커패시터(Cst)로 공급한다.

액정용량 커패시터(CLC)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 공통 전극을 포함한다.

보조용량 커패시터(Cst)는 서로 대향하여 위치한 화소 전극과 대향 전극을 포함한다. 여기서, 대향 전극은 전단 게이트 라인 또는 공통 전압을 전송하는 공통 라인이 될 수 있다.

한편, 화소(R, G, B)를 구성하는 구성 요소들 중 박막 트랜지스터(TFT)는 블랙 매트릭스에 의해 가려진다.

타이밍 컨트롤러(101)는 시스템에 구비된 그래픽 컨트롤러로부터 출력된 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 영상 데이터 신호(DATA) 및 클럭신호(DCLK)를 공급받는다. 타이밍 컨트롤러(101)와 시스템 사이에 인터페이스회로(도시되지 않음)가 구비되는 바, 시스템으로부터 출력된 위 신호들은 인터페이스회로를 통해 타이밍 컨트롤러(101)로 입력된다. 인터페이스회로는 타이밍 컨트롤러(101)에 내장될 수도 있다.

도시되지 않았지만, 인터페이스회로는 LVDS 수신부를 포함한다. 인터페이스회로는 시스템으로부터 출력된 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 영상 데이터 신호(DATA) 및 클럭신호(DCLK)의 전압 레벨을 낮추는 한편, 이들의 주파수를 높인다.

한편, 인터페이스회로로부터 타이밍 컨트롤러(101)로 입력되는 신호의 높은 고주파 성분으로 인하여 이들 사이에 전자파장애(Electromagnetic interference)가 발생할 수 있는 바, 이를 방지하기 위해 인터페이스회로와 타이밍 컨트롤러(101) 사이에 EMI필터(도시되지 않음)가 더 구비될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(101)는 수직동기신호(Hsync), 수평동기신호(Hsync) 및 클럭신호(DCLK)를 이용하여 게이트 드라이버(112)를 제어하기 위한 게이트 제어신호와 데이터 드라이버(111)를 제어하기 위한 데이터 제어신호를 발생한다. 게이트 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 신호(Gate Output Enable) 등을 포함한다. 데이터 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock), 소스 출력 신호(Source Output Enable), 극성신호(Polarity Signal) 등을 포함한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(101)는 시스템을 통해 입력되는 영상 데이터 신호들(DATA)을 재정렬하고, 그리고 이 재정렬된 영상 데이터 신호들(DATA`)을 데이터 드라이버(111)에 공급한다.

한편, 타이밍 컨트롤러(101)는 시스템에 구비된 전원부로부터 출력된 구동 전원(Vcc)에 의해 동작하는 바, 특히 이 구동 전원(Vcc)은 타이밍 컨트롤러(101) 내부에 설치된 위상고정루프회로(Phase Lock Loop: PLL)의 전원 전압으로서 사용된다. 위상고정루프회로(PLL)는 타이밍 컨트롤러(101)에 입력되는 클럭 신호(DCLK)를 발진기로부터 발생되는 기준 주파수와 비교한다. 그리고, 그 비교 결과 이들 사이에 오차가 있는 것으로 확인되면, 위상고정루프회로는 그 오차만큼 클럭 신호의 주파수를 조정하여 샘플링 클럭 신호를 발생한다. 이 샘플링 클럭 신호는 영상 데이터 신호들(DATA`)을 샘플링하기 위한 신호이다.

직류-직류 변환부(177)는 시스템을 통해 입력되는 구동 전원(Vcc)을 승압 또는 감압하여 표시패널(133)에 필요한 전압들을 생성한다. 이를 위해, 직류-직류 변환부(177)는, 예를 들어, 이의 출력 단의 출력 전압을 스위칭하기 위한 출력 스위칭소자와, 그 출력 스위칭소자의 제어단자에 인가되는 제어신호의 듀티비(duty ratio)나 주파수를 제어하여 출력 전압을 승압하거나 감압시키기 위한 펄스폭 변조기(Pulse Width Modulator: PWM)를 포함할 수 있다. 여기서, 전술된 펄스폭 변조기 대신에 펄스주파수 변조기(Pulse Frequency Modulator: PFM)가 그 직류-직류 변환부(177)에 포함될 수 있다.

펄스폭 변조기는 전술된 제어신호의 듀티비를 높여 직류-직류 변환부(177)의 출력 전압을 높이거나, 그 제어신호의 듀티비를 낮추어 직류-직류 변환부(177)의 출력 전압을 낮춘다. 펄스주파수 변조기는 전술된 제어신호의 주파수를 높여 직류-직류 변환부(177)의 출력 전압을 높이거나, 제어신호의 주파수를 낮추어 직류-직류 변환부(177)의 출력 전압을 낮춘다. 직류-직류 변환부(177)의 출력 전압은 6[V] 이상의 기준 전압(VDD), 10단계 미만의 감마기준전압(GMA1-10), 2.5 내지 3.3V의 공통 전압, 15[V] 이상의 게이트 고전압, -4[V] 이하의 게이트 저전압을 포함한다.

감마기준전압(GMA1-10)은 기준 전압의 분압에 의해 발생된 전압이다. 기준 전압과 감마기준전압은 아날로그 감마전압으로서, 이들은 데이터 드라이버(111)에 공급된다. 공통 전압은 데이터 드라이버(111)를 경유하여 표시패널(133)의 공통 전극에 공급된다. 게이트 고전압은 박막 트랜지스터(TFT)의 문턱전압 이상으로 설정된 게이트 신호의 하이논리전압이고, 그리고 게이트 저전압은 박막 트랜지스터의 오프전압으로 설정된 게이트 신호의 로우논리전압으로서, 이들은 게이트 드라이버(112)에 공급된다.

게이트 드라이버(112)는 타이밍 컨트롤러(101)로부터 제공된 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 신호들을 생성하고, 그 게이트 신호들을 복수의 게이트 라인들(GL1 내지 GLi)에 차례로 공급한다. 게이트 드라이버(112)는, 예를 들어, 게이트 쉬프트 클럭에 따라 게이트 스타트 펄스를 쉬프트 시켜 게이트 신호들을 발생시키는 쉬프트 레지스터로 구성될 수 있다. 쉬프트 레지스터는 복수의 스위칭소자들로 구성될 수 있다. 이 스위칭소자들은 표시 영역의 박막 트랜지스터와 동일한 공정으로 하부 기판의 앞면 상에 형성될 수 있다.

데이터 드라이버(111)는 타이밍 컨트롤러(101)로부터 영상 데이터 신호들(DATA') 및 데이터 제어신호(DCS)를 공급받는다. 데이터 드라이버(111)는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 영상 데이터 신호들(DATA')을 샘플링한 후에, 매 수평기간마다 한 수평 라인에 해당하는 샘플링 영상 데이터 신호들을 래치하고 래치된 영상 데이터 신호들을 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)에 공급한다. 즉, 데이터 드라이버(111)는 타이밍 컨트롤러(101)로부터의 영상 데이터 신호들(DATA')을 직류-직류 변환부(177)로부터 입력되는 감마기준전압들(GMA1-10)을 이용하여 아날로그 영상 데이터 신호들로 변환하여 데이터 라인들(DL1 내지 DLj)로 공급한다.

백라이트 유닛(150)은 표시패널(133)에 광을 제공한다. 백라이트 유닛(150)은, 광을 방출하는 백라이트(157)와, 이 백라이트(157)를 제어하는 백라이트 제어부(158)를 포함한다.

도 3은 도 1의 백라이트 및 백라이트 제어부에 대한 상세 구성도이다.

백라이트(157)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 광원(LED)을 포함한다. 광원(LED)은 백라이트용 직류-직류 변환부(326)와 정전류 스위칭소자(CSW) 사이에 접속된다.

광원(LED)은 백라이트용 직류-직류 변환부(326)로부터의 구동 전압을 근거로 발생된 구동 전류에 의해 광을 방출하는 바, 이 구동 전류는 백라이트 제어부(158)에 의해 제어된다. 한편, 백라이트(157)가 복수의 광원(LED)들을 포함할 때, 이 광원(LED)들은 백라이트용 직류-직류 변환부(326)와 정전류 스위칭소자(CSW) 사이에 직렬로 접속된다. 이때, 직렬로 연결된 복수의 광원(LED)들은 광원 어레이로 정의될 수 있다.

광원(LED)은 적어도 하나의 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 포함된 발광 패키지(package)가 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광 패키지는 그 내부에 적색 광을 출사하는 적색 발광 다이오드, 녹색 광을 출사하는 녹색 발광 다이오드 및 청색광을 출사하는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광 패키지는 세 종류의 색상을 조합하여 백색광을 생성한다. 또 다른 예로서, 이 발광 패키지는 그 내부에 전술된 세 가지 색상의 발광 다이오드들 중 청색 발광 다이오드만을 포함할 수도 있는 바, 이와 같은 경우 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 형광체가 그 청색 발광 다이오드의 발광부에 형성된다.

백라이트(157)는 직하형 백라이트(145), 에지형 백라이트(145) 및 코너형 백라이트(145) 중 어느 하나일 수 있다.

백라이트 제어부(158)는 광원(LED)에 흐르는 구동 전류의 양을 조절함으로써 광원(LED)으로부터 방출되는 광의 휘도를 제어한다.

백라이트 제어부(158)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 백라이트용 직류-직류 변환부(326), 광원 구동 집적회로(340), 정전류 스위칭소자(CSW), 감지 저항(Rs)을 포함한 다수의 저항들(R1 내지 R10, R) 및 구동 전류 보정부(300)를 포함한다.

백라이트용 직류-직류 변환부(326)는 외부로부터 전원 전압을 공급받고, 이 전원 전압을 변압하여 광원(LED)을 구동하기 위한 구동 전압을 생성한다. 여기서, 백라이트용 직류-직류 변환부(326)는 전원 전압을 승압 또는 감압함으로써 구동 전압을 생성할 수 있다. 한편, 백라이트용 직류-직류 변환부(326)는 광원 구동 집적회로(340)로부터의 디밍 신호에 따라 구동 전압을 조절할 수 있다.

정전류 스위칭소자(CSW)는 광원(LED)과 감지 노드(330) 사이에 접속되어, 광원(LED)에 공급되는 구동 전류를 제어한다.

감지 저항(Rs)은 감지 노드(330)와 접지 사이에 접속된다. 구동 전류가 감지 저항(Rs)을 통해 흐를 때, 감지 노드(330)에 그 구동 전류에 대응되는 감지 전압(Vsen)이 발생된다.

광원 구동 집적회로(340)는 감지 노드(330)로부터의 감지 전압(Vsen) 및 구동 전류 보정부(300)로부터의 구동 전류 제어 신호(Vcs)를 근거로 정전류 스위칭소자(CSW)의 동작을 제어한다. 또한, 광원 구동 집적회로(340)는 외부로부터의 디밍 신호에 따라 정전류 스위칭소자(CSW)의 동작을 제어할 수 있다.

구동 전류 보정부(300)는 구동 전류 제어 신호(Vcs)를 생성한다. 이때, 구동 전류 보정부(300)는, 감지 전압(Vsen)을 근거로 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기를 보정한다.

구동 전류 보정부(300)는 제어 신호 생성부(310), 제 1 보정부(311) 및 제 2 보정부(312)를 포함한다.

제어 신호 생성부(310)는, 기준 전압(Vref)을 입력받아 구동 전류 제어 신호(Vcs)를 생성한다. 기준 전압(Vref)은 광원 구동 집적회로(340)로부터 출력될 수 있다.

제어 신호 생성부(310)는, 예를 들어, 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)를 포함한다.

제 1 저항(R1)은 기준 노드(380)와 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자 사이(360)에 접속된다. 기준 노드(380)에 광원 구동 집적회로(340)로부터의 기준 전압(Vref)이 인가될 수 있다.

제 2 저항(R2)은 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자(360)와 접지 사이에 접속된다.

제 1 커패시터(C1)는 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자(360)와 접지 사이에 접속된다.

제 1 보정부(311)는 감지 전압(Vsen)과 미리 설정된 상한 기준 전압(Vu)을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제어 신호 생성부(310)로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기를 보정한다. 여기서, 상한 기준 전압(Vu)은 기준 전압(Vref)의 분압에 의해 발생된 전압일 수 있다.

제 1 보정부(311)는, 예를 들어, 제 1 제어 저항(Rc1), 제 3 저항(R3), 제 4 저항(R4), 제 5 저항(R5), 제 1 비교기(U1) 및 제 1 스위칭소자(SW1)를 포함할 수 있다.

제 1 제어 저항(Rc1)의 일측 단자는 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자(360)에 접속된다.

제 3 저항(R3)은 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자(+)와 기준 노드(380) 사이에 접속된다.

제 4 저항(R4)은 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자(+)와 접지 사이에 접속된다.

제 5 저항(R5)은 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자(+)와 제 1 비교기(U1)의 출력 단자 사이에 접속된다.

제 1 비교기(U1)는 감지 전압(Vsen)과 상한 기준 전압(Vu)을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 1 비교 신호를 출력한다. 위 비교 결과에 따라 제 1 비교 신호는 하이 논리 전압 또는 로우 논리 전압을 가질 수 있다. 한편, 제 5 저항(R5)을 통해 제 1 비교기(U1)의 출력이 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자로 궤환(feedback)될 수 있다. 이에 따라, 상한 기준 전압(Vu)이 제 1 비교기(U1)의 출력에 따라 변화한다. 즉, 제 1 비교기(U1)는 이의 출력에 따라 상한 기준 전압(Vu)이 변화하는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 갖는다.

감지 전압(Vsen)은 제 1 비교기(U1)의 반전 입력 단자(-)로 입력되고, 상한 기준 전압(Vu)은 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자(+)로 입력될 수 있다. 반대로, 감지 전압(Vsen)이 제 1 비교기(U1)의 비반전 입력 단자(+)로 입력되고, 상한 기준 전압(Vu)이 제 1 비교기(U1)의 반전 입력 단자(-)로 입력될 수도 있다. 단, 이와 같은 반대 상황의 경우, 전술된 제 3 내지 제 5 저항(R3, R4, R5)은 제 1 비교기(U1)의 반전 입력 단자(-)에 연결된다.

감지 전압(Vsen)이 상한 기준 전압(Vu)보다 작거나 같을 때, 제 1 비교기(U1)는 제 1 비교 신호로서 오픈 컬렉터(open collector) 출력 또는 오픈 드레인(open drain) 출력을 발생시킨다. 오픈 컬렉터 출력은 전술된 하이 논리 전압에 해당한다. 예를 들어, 오픈 컬렉터 출력은 제 3 저항(R3) 및 제 5 저항(R5)에 의해 분압된 기준 전압일 수 있다.

반면, 감지 전압(Vsen)이 상한 기준 전압(Vu)보다 클 때, 제 1 비교기(U1)는 제 1 비교 신호로서 그라운드(ground) 출력을 발생시킨다. 그라운드 출력은 전술된 로우 논리 전압에 해당한다.

제 1 스위칭소자(SW1)는 제 1 비교기(U1)로부터의 제 1 비교 신호에 따라 제어되며, 기준 노드(380)와 제 1 제어 저항(Rc1)의 타측 단자 사이에 접속된다. 제 1 비교 신호가 전술된 오픈 컬렉터 출력과 같은 하이 논리 전압일 때, 이러한 제 1 비교 신호를 공급받는 제 1 스위칭소자(SW1)는 턴-온 된다. 반면, 제 1 비교 신호가 전술된 그라운드 출력과 같은 로우 논리 전압일 때, 이러한 제 1 비교 신호를 공급받는 제 1 스위칭소자(SW1)는 턴-오프 된다.

제 2 보정부(312)는 감지 전압(Vsen)과 미리 설정된 하한 기준 전압(Vb)을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제어 신호 생성부(310)로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기를 보정한다. 여기서, 하한 기준 전압(Vb)은 기준 전압(Vref)의 분압에 의해 발생된 전압일 수 있다.

제 2 보정부(312)는, 예를 들어, 제 2 제어 저항(Rc2), 제 6 저항(R6), 제 7 저항(R7), 제 8 저항(R8), 제 9 저항(R9), 제 10 저항(R10), 제 2 비교기(U2), 제 2 스위칭소자(SW2), 제 3 스위칭소자(SW3) 및 제 4 스위칭소자(SW4)를 포함할 수 있다.

제 2 제어 저항(Rc2)의 일측 단자는 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자에 접속된다.

제 6 저항(R6)은 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)와 기준 노드(380) 사이에 접속된다.

제 7 저항(R7)은 기준 노드(380)와 제 2 비교기(U2)의 출력 단자 사이에 접속된다.

제 8 저항(R8)은 기준 노드(380)와 제어 노드(370) 사이에 접속된다.

제 9 저항(R9)은 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)와 접지 사이에 접속된다.

제 10 저항(R10)의 일측 단자는 접지에 접속된다.

제 2 비교기(U2)는 감지 전압(Vsen)과 하한 기준 전압(Vb)을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 2 비교 신호를 출력한다. 위 비교 결과에 따라 제 2 비교 신호는 하이 논리 전압 또는 로우 논리 전압을 가질 수 있다. 한편, 제 6 저항(R6) 및 제 7 저항(R7)을 통해 제 2 비교기(U2)의 출력이 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자로 궤환될 수 있다. 이에 따라, 하한 기준 전압(Vb)이 제 2 비교기(U2)의 출력에 따라 변화한다. 또한, 제 2 비교기(U2)의 출력에 따라 제 4 스위칭소자(SW4)의 동작이 제어됨으로써 하한 기준 전압(Vb)이 변화한다. 즉, 제 2 비교기(U2)는 이의 출력에 따라 하한 기준 전압(Vb)이 변화하는 히스테리시스 특성을 갖는다.

감지 전압(Vsen)은 제 2 비교기(U2)의 비반전 입력 단자(+)로 입력되고, 하한 기준 전압(Vb)은 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)로 입력될 수 있다. 반대로, 감지 전압(Vsen)이 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)로 입력되고, 하한 기준 전압(Vb)이 제 2 비교기(U2)의 비반전 입력 단자(+)로 입력될 수도 있다. 단, 이와 같은 반대 상황의 경우, 전술된 제 6 내지 제 10 저항(R6, R7, R8, R9, R10)은 제 2 비교기(U2)의 비반전 입력 단자(+)에 연결된다.

감지 전압(Vsen)이 하한 기준 전압(Vb)보다 크거나 같을 때, 제 2 비교기(U2)는 제 2 비교 신호로서 오픈 컬렉터 출력 또는 오픈 드레인 출력을 발생시킨다. 오픈 컬렉터 출력은 전술된 하이 논리 전압에 해당한다. 예를 들어, 오픈 컬렉터 출력은 제 7 저항(R7)에 의해 분압된 기준 전압일 수 있다.

반면, 감지 전압(Vsen)이 하한 기준 전압(Vu)보다 작을 때 제 2 비교기(U2)는 제 2 비교 신호로서 그라운드 출력을 발생시킨다. 그라운드 출력은 전술된 로우 논리 전압에 해당한다.

제 2 스위칭소자(SW2)는 제 2 비교기(U2)로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 제어 노드(370)와 접지 사이에 접속된다. 제 2 비교 신호가 전술된 오픈 컬렉터 출력과 같은 하이 논리 전압일 때, 이러한 제 2 비교 신호를 공급받는 제 2 스위칭소자(SW2)는 턴-온 된다. 반면, 제 2 비교 신호가 전술된 그라운드 출력과 같은 로우 논리 전압일 때, 이러한 제 2 비교 신호를 공급받는 제 2 스위칭소자(SW2)는 턴-오프 된다.

제 3 스위칭소자(SW3)는 제어 노드(370)의 전압에 따라 제어되며, 기준 노드(380)와 제 2 제어 저항(Rc2)의 타측 단자 사이에 접속된다. 제어 노드(370)의 전압은 제 2 스위칭소자(SW2)의 동작에 따라 변화된다. 즉, 제 2 스위칭소자(SW2)가 턴-온되면, 이 턴-온된 제 2 스위칭소자(SW2)를 통해 제어 노드(370)가 그라운드 전압으로 방전된다. 반면, 제 2 스위칭소자(SW2)가 턴-오프 되면, 제어 노드(370)는 제 8 저항(R8)에 의해 분압된 기준 전압으로 충전될 수 있다. 제어 노드(370)가 방전될 때 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-오프되며, 제어 노드(370)가 충전될 때 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-온된다. 결과적으로, 제 2 비교 신호가 전술된 오픈 컬렉터 출력과 같은 하이 논리 전압일 때, 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-오프 된다. 반면, 제 2 비교 신호가 전술된 그라운드 출력과 같은 로우 논리 전압일 때, 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-온 된다.

제 4 스위칭소자(SW4)는 제 2 비교기(U2)로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)와 제 10 저항(R10)의 타측 단자 사이에 접속된다. 제 2 비교 신호가 전술된 오픈 컬렉터 출력과 같은 하이 논리 전압일 때, 이러한 제 2 비교 신호를 공급받는 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-온 된다. 반면, 제 2 비교 신호가 전술된 그라운드 출력과 같은 로우 논리 전압일 때, 이러한 제 2 비교 신호를 공급받는 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-오프 된다.

제 2 비교기(U2)의 출력에 따라 제 2 비교기(U2)의 비반전 입력 단자에 접속되는 저항의 크기가 달라진다. 예를 들어, 제 2 비교 신호가 전술된 오픈 컬렉터 출력과 같은 하이 논리 전압일 때 제 4 스위칭소자(SW4)가 턴-온되는 바, 이와 같은 경우 병렬 관계를 갖는 제 9 저항(R9) 및 제 10 저항(R10)이 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)에 연결된다. 반면, 제 2 비교 신호가 전술된 그라운들 출력과 같은 로우 논리 전압일 때 제 4 스위칭소자(SW4)는 턴-오프되는 바, 이와 같은 경우 제 9 저항(R9)만이 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)에 연결된다. 결국, 제 2 비교기(U2)의 출력이 오픈 컬렉터 출력일 때 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)에 상대적으로 더 작은 저항값을 갖는 저항이 연결되며, 제 2 비교기(U2)의 출력이 그라운드 출력일 때 제 2 비교기(U2)의 반전 입력 단자(-)에 상대적으로 더 큰 저항값을 갖는 저항이 연결된다.

이와 같이 구성된 백라이트 제어부의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 백라이트 제어부(158)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a 내지 도 4c에서, 원형의 점선으로 둘러싸인 스위칭소자는 턴-온 상태의 스위칭소자이며, 그리고 원형의 점선으로 둘러싸인 저항은 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 생성에 관여하는 저항들이다.

[수학식1]

Vb ≤ Vsen ≤ Vu

수학식1과 같이 감지 전압(Vsen)이 하한 기준 전압(Vb)보다 크거나 같고 상한 기준 전압(Vu)보다 작거나 같은 경우는, 광원(LED)에 흐르는 구동 전류의 크기가 허용 범위 내에 위치함을 의미한다.

이하, 도 4a를 참조로 하여, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식1과 같이 하한 기준 전압(Vb)보다 크거나 같고 상한 기준 전압(Vu)보다 작거나 같은 조건에서 백라이트 제어부(158)의 동작을 설명한다.

수학식1과 같은 조건 하에서, 제 1 비교기(U1)는 제 1 비교 신호로서 오픈 컬렉터 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 오픈 컬렉터 출력을 공급받은 제 1 스위칭소자(SW1)가 턴-온되고, 이 턴-온된 제 1 스위칭소자(SW1)를 통해 제 1 제어 저항(Rc1)이 기준 노드(380)와 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자(360) 사이에 접속된다.

그리고, 수학식1과 같은 조건 하에서, 제 2 비교기(U2)는 제 2 비교 신호로서 오픈 컬렉터 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 오픈 컬렉터 출력을 공급받은 제 2 및 제 4 스위칭소자(SW2, SW4)가 턴-온되고, 이 턴-온된 제 2 스위칭소자(SW2)에 의해 제어 노드(370)가 방전된다. 그러면 이 방전된 제어 노드(370)에 접속된 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-오프된다.

따라서, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식1과 같이 하한 기준 전압(Vb)보다 크거나 같고 상한 기준 전압(Vu)보다 작거나 같은 조건을 만족할 때, 제 1 제어 저항(Rc1), 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)이 선택된다. 이 선택된 제 1 제어 저항(Rc1), 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)과 제 1 커패시터(C1)를 근거로 산출된 시정수에 의해 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기가 결정된다.

[수학식2]

Vsen > Vu

수학식2와 같이 감지 전압(Vsen)이 상한 기준 전압(Vu)보다 큰 경우는, 광원(LED)에 흐르는 구동 전류의 크기가 허용 범위를 벗어난 것을 의미한다. 이와 같은 경우 구동 전류의 크기가 허용 범위 내에 위치하도록 그 구동 전류의 크기가 감소되어야 하는 바, 이를 위해 백라이트 제어부(158)는 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기를 감소시킨다.

이하, 도 4b를 참조로 하여, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식2와 같이 상한 기준 전압(Vu)보다 큰 조건에서 백라이트 제어부(158)의 동작을 설명한다.

수학식2와 같은 조건 하에서, 제 1 비교기(U1)는 제 1 비교 신호로서 그라운드 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 그라운드 출력을 공급받은 제 1 스위칭소자(SW1)가 턴-오프된다.

그리고, 수학식2와 같은 조건 하에서, 제 2 비교기(U2)는 제 2 비교 신호로서 오픈 컬렉터 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 오픈 컬렉터 출력을 공급받은 제 2 및 제 4 스위칭소자(SW2, SW4)가 턴-온되고, 이 턴-온된 제 2 스위칭소자(SW2)에 의해 제어 노드(370)가 방전된다. 그러면 이 방전된 제어 노드(370)에 접속된 제 3 스위칭소자(SW3)는 턴-오프된다.

따라서, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식2와 같이 상한 기준 전압(Vu)보다 큰 조건을 만족할 때, 제 1 제어 저항(Rc1) 및 제 2 제어 저항(Rc2) 중 어느 것도 선택되지 않는다. 따라서, 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)과 제 1 커패시터(C1)를 근거로 산출된 시정수에 의해 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기가 결정된다. 즉, 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기가 감소된다.

[수학식3]

Vsen < Vb

수학식3과 같이 감지 전압(Vsen)이 하한 기준 전압(Vb)보다 작은 경우는, 광원(LED)에 흐르는 구동 전류의 크기가 허용 범위를 벗어난 것을 의미한다. 이와 같은 경우 구동 전류의 크기가 허용 범위 내에 위치하도록 그 구동 전류의 크기가 증가되어야 하는 바, 이를 위해 백라이트 제어부(158)는 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기를 증가시킨다.

이하, 도 4c를 참조하여, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식3과 같이 하한 기준 전압(Vb)보다 작은 조건에서 백라이트 제어부(158)의 동작을 설명한다.

수학식3과 같은 조건 하에서, 제 1 비교기(U1)는 제 1 비교 신호로서 오픈 컬렉터 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 오픈 컬렉터 출력을 공급받은 제 1 스위칭소자(SW1)가 턴-온되고, 이 턴-온된 제 1 스위칭소자(SW1)를 통해 제 1 제어 저항(Rc1)이 기준 노드(380)와 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자 사이에 접속된다.

또한, 수학식3과 같은 조건 하에서, 제 2 비교기(U2)는 제 2 비교 신호로서 그라운드 출력을 발생시킨다. 그러면, 이 그라운드 출력을 공급받은 제 2 및 제 4 스위칭소자(SW2, SW4)가 턴-오프된다. 제 2 스위칭소자(SW2)가 턴-오프됨에 따라 제어 노드(370)가 충전되며, 이 충전된 제어 노드(370)에 접속된 제 3 스위칭소자(SW3)가 턴-온된다. 이 턴-온된 제 3 스위칭소자(SW3)를 통해 제 2 제어 저항(Rc2)이 기준 노드(380)와 제어 신호 생성부(310)의 출력 단자(360) 사이에 접속된다.

따라서, 감지 전압(Vsen)이 위의 수학식3과 같이 하한 기준 전압(Vb)보다 작은 조건을 만족할 때, 제 1 제어 저항(Rc1), 제 2 제어 저항(Rc2), 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)이 선택된다. 이 선택된 제 1 제어 저항(Rc1), 제 2 제어 저항(Rc2), 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)과 제 1 커패시터(C1)를 근거로 산출된 시정수에 의해 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기가 결정된다. 즉, 구동 전류 제어 신호(Vcs)의 크기가 증가한다.

도 5는 도 1의 백라이트(157) 및 백라이트 제어부(158)에 대한 다른 상세 구성도이다.

도 5에 도시된 백라이트 제어부(158)는, 도 1에 도시된 백라이트 제어부(158)와 비교할 때, 적분기(555)를 더 포함한다.

적분기(555)는 감지 전압(Vsen)을 직류 전압으로 변환한다. 즉, 구동 전류의 듀티비(duty ratio)가 100%가 아닐 경우 감지 전압(Vsen)은 펄스 신호 형태를 갖는 바, 적분기(555)는 이러한 펄스 신호 형태의 감지 전압(Vsen)을 직류 형태의 신호로 변환한다.

적분기(555)는 다이오드(D), 제 11 저항(R11) 및 제 2 커패시터(C2)를 포함한다.

다이오드(D)는 감지 노드(330)와 구동 전류 보정부(300)의 입력 단자(520) 사이에 접속된다. 이때, 다이오드(D)의 애노드 단자는 감지 노드(330)에 접속되고, 다이오드(D)의 캐소드 단자는 구동 전류 보정부(300)의 입력 단자(520)에 접속된다. 여기서, 구동 전류 보정부(300)의 입력 단자(520)는 제 1 비교기(U1)의 반전 입력 단자(-)와 제 2 비교기(U2)의 비반전 입력 단자(+)가 서로 연결된 접속점을 의미한다.

제 11 저항(R11)은 구동 전류 보정부(300)의 입력 단자(520)와 접지 사이에 접속된다.

제 2 커패시터(C2)는 구동 전류 보정부(300)의 입력 단자(520)와 접지 사이에 접속된다.

한편, 적분기(555)를 제외한, 도 5의 나머지 구성 요소들은 전술된 도 3의 구성 요소들과 동일하므로, 도 5의 나머지 구성 요소들에 대한 설명은 도 3 및 관련 내용을 참조한다.

도 6은 도 5의 백라이트(157) 및 백라이트 제어부(158)에 대한 모의 회로(simulation circuit)를 나타낸 도면이다. 도 6에서, 저항의 옆 또는 아래의 괄호 안에 기재된 수치는 그 저항의 저항값을 의미하는 것으로, 이의 단위는 옴(Ω)이다. 그리고, 도 6에서 커패시터의 옆 또는 아래의 괄호 안에 기재된 수치는 그 커패시터의 용량을 의미하는 것으로, 이의 단위는 패럿(F)이다.

도 6의 구조는, 도 5와 달리, 2개의 적분기들을 포함한다. 하나의 적분기는 제 1 다이오드(D1), 제 11 저항(R11) 및 제 2 커패시터(C2)를 포함한다. 여기서, 제 1 다이오드(D1)는 도 5의 다이오드(D)에 해당한다. 한편, 다른 하나의 적분기(555)는 제 2 다이오드(D2), 제 12 저항(R12) 및 제 3 커패시터(C3)를 포함한다.

또한, 도 6에 따르면, 제 1 비교기(U1)의 출력 단자와 제 1 스위칭소자(SW1)의 게이트 단자 사이에 제 1 버퍼(B1)가 더 접속되며, 제 2 비교기(U2)와 제 2 스위칭소자(SW2)의 게이트 단자 사이에 제 2 버퍼(B2)가 더 접속된다.

또한, 도 6에 따르면, 5개의 광원들(LED1, LED2, LED3, LED4, LED5)이 직렬로 접속되는 바, 이들 광원들(LED1, LED2, LED3, LED4, LED5)은 구형파 발생기(ISQU)에 의해 생성된 구동 전류(I1)에 의해 구동된다.

도 7은 도 6에 도시된 모의 회로의 구동 결과로 얻어진 구동 전류, 상한 기준 전압(Vu) 및 하한 기준 전압(Vb)의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 X축은 시간을, Y축은 구동 전류의 크기를 나타낸다. 여기서, Y축의 단위는 [A]이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 광원들(LED1, LED2, LED3, LED4, LED5)에 공급하고자 하는 구동 전류의 목표치가 400[mA]일 때, 그 구동 전류는 그 목표치를 기준으로 +5% 또는 -5% 정도 변동될 수 있다. 예를 들어, 구동 전류가 420[mA]로 증가하거나 380[mA]로 감소할 수 있다. 이와 같이 구동 전류가 허용치를 벗어날 경우, 구동 전류 보정부(300)는 제 1 제어 저항(Rc1) 및 제 2 제어 저항(Rc2)을 이용하여 구동 전류의 변동율을 최소화한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제 1 제어 저항(Rc1) 및 제 2 제어 저항(Rc2)에 의해 발생된 전류를 보상 전류(I2)라고 정의하자. 구동 전류(I1)가 목표치보다 작을 때 보상 전류(I2)는 목표치보다 더 크게 증가하여 구동 전류(I1)를 상승시킨다. 반면, 구동 전류(I1)가 목표치보다 클 때 보상 전류(I2)는 목표치보다 더 작게 하강하여 구동 전류(I1)를 하강시킨다. 이에 따라, 구동 전류(I1)의 값이 허용치 내에 위치하도록 보정될 수 있다. 즉, 도 7의 (a)에 기재된 도번 I3은 보정된 구동 전류를 의미하는 바, 이 보정된 구동 전류(I3)는 목표치를 기준으로 +2.5% 또는 -2.5% 정도 변동됨을 알 수 있다. 즉, 구동 전류(I1)의 변동폭이 5%인 반면, 보정된 구동 전류(I3)의 변동폭은 2.5%로서, 보정된 구동 전류(I3)의 변동폭이 구동 전류(I1)의 변동폭보다 작음을 알 수 있다.

한편, 도 7의 (b)에 도시되 바와 같이, 감지 전압(Vsen)은 구동 전류(I1)에 맞춰 변화한다. 이때, 감지 전압(Vsen)이 하한 기준 전압(Vb)보다 더 커지거나 작아지는 순간 이에 따라 하한 기준 전압(Vb)도 변화한다. 즉, 감지 전압(Vsen)이 증가 추세일 경우, 하한 기준 전압(Vb)은 이전보다 감소하는 방향으로 변화한다. 반면, 감지 전압(Vsen)이 감소 추세일 경우, 하한 기준 전압(Vb)은 이전보다 증가하는 방향으로 변화한다. 마찬가지로, 감지 전압(Vsen)이 상한 기준 전압(Vu)보다 더 커지거나 작아지는 순간 이에 따라 하한 기준 전압(Vb)도 변화한다. 즉, 감지 전압(Vsen)이 증가 추세일 경우, 상한 기준 전압(Vu)은 이전보다 감소하는 방향으로 변화한다. 반면, 감지 전압(Vsen)이 감소 추세일 경우, 상한 기준 전압(Vu)은 이전보다 증가하는 방향으로 변화한다.

한편, 본 발명에 따른 백라이트 제어부(158)는 2개 이상의 광원 구동 집적회로(340)들을 포함할 수도 있는 바, 이때 이 광원 구동 집적회로(340)들 각각은 싱글 채널(single channel) 방식 또는 멀티 채널(multi channel) 방식일 수 있다.

또한, 적분기(555) 대신 다음과 같은 보상 회로(도시되지 않음)가 더 추가될 수 있다. 이 보상 회로는 외부로부터의 펄스폭 변조 신호 또는 아날로그 디밍 신호에 따라 상기 기준 전압 및 하한 기준 전압(Vb)을 변화시킬 수 있다. 이를 위해, 이 보상 회로는, 펄스폭 변조 신호(또는 아날로그 디밍 신호)의 값에 따른 상한 기준 전압(Vu)들 및 하한 기준 전압(Vb)들이 저장된 룩업 테이블(lookup table)을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

R1 내지 R10: 제 1 내지 제 10 저항
Rs: 감지 저항
Rc1, Rc2: 제 1 및 제 2 제어 저항
C1: 제 1 커패시터
U1, U2: 제 1 및 제 2 비교기
300: 제어 신호 생성부
311, 312: 제 1 및 제 2 보정부
SW1 내지 SW4: 제 1 내지 제 4 스위칭소자
CSW: 정전류 스위칭소자
340: 광원 구동 집적회로
326: 백라이트용 직류-직류 변환부
157: 백라이트
LED: 광원
Vref: 기준 전압
Vu: 상한 기준 전압
Vb: 하한 기준 전압
Vcc: 구동 전원
380: 기준 노드
370: 제어 노드
330: 감지 노드
360: 제어 신호 생성부의 출력 단자

Claims

광원;
상기 광원과 감지 노드 사이에 접속되어, 상기 광원에 공급되는 구동 전류를 제어하는 정전류 스위칭소자;
상기 감지 노드와 접지 사이에 접속된 감지 저항;
상기 감지 노드로부터의 감지 전압 및 외부로부터의 구동 전류 제어 신호를 근거로 상기 정전류 스위칭소자의 동작을 제어하는 정전류 제어부; 및
상기 구동 전류 제어 신호를 생성하며, 상기 감지 전압을 근거로 상기 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 구동 전류 보정부를 포함하는 백라이트 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 전류 보정부는,
외부로부터 기준 전압을 입력받아 상기 구동 전류 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;
상기 감지 전압과 상한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 상기 제어 신호 생성부로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 제 1 보정부; 및
상기 감지 전압과 하한 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 상기 제어 신호 생성부로부터 출력되는 구동 전류 제어 신호의 크기를 보정하는 제 2 보정부를 포함하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 신호 생성부는,
상기 기준 전압이 인가되는 기준 노드와 상기 제어 신호 생성부의 출력 단자 사이에 접속된 제 1 저항;
상기 제어 신호 생성부의 출력 단자와 접지 사이에 접속된 제 2 저항; 및
상기 제어 신호 생성부의 출력 단자와 상기 접지 사이에 접속된 제 1 커패시터를 포함하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 보정부는,
상기 제어 신호 생성부의 출력 단자에 접속된 제 1 제어 저항;
상기 감지 전압과 상기 상한 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 1 비교 신호를 출력하는 제 1 비교기; 및
상기 제 1 비교기로부터의 제 1 비교 신호에 따라 제어되며, 상기 기준 전압이 인가되는 기준 노드와 상기 제 1 제어 저항 사이에 접속된 제 1 스위칭소자를 포함하는 백라이트 유닛.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 보정부는,
상기 상한 기준 전압이 인가되는 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 상기 기준 노드 사이에 접속된 제 3 저항; 및
상기 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 4 저항을 더 포함하는 백라이트 유닛.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 보정부는, 상기 상한 기준 전압이 인가되는 제 1 비교기의 일측 입력 단자와 상기 제 1 비교기의 출력 단자 사이에 접속된 제 5 저항을 더 포함하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 보정부는,
상기 제어 신호 생성부의 출력 단자에 접속된 제 2 제어 저항;
상기 감지 전압과 상기 하한 전압을 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 제 2 비교 신호를 출력하는 제 2 비교기;
상기 제 2 비교기로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 제어 노드와 접지 사이에 접속된 제 2 스위칭소자; 및
상기 제어 노드의 전압에 따라 제어되며, 상기 기준 노드와 상기 제 2 제어 저항 사이에 접속된 제 3 스위칭소자를 포함하는 백라이트 유닛.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 보정부는,
상기 하한 기준 전압이 인가되는 제 2 비교기의 일측 입력 단자와 상기 기준 노드 사이에 접속된 제 6 저항;
상기 기준 노드와 상기 제 2 비교기의 출력 단자 사이에 접속된 제 7 저항; 및
상기 기준 노드와 상기 제어 노드 사이에 접속된 제 8 저항을 더 포함하는 백라이트 유닛.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 보정부는,
상기 제 2 비교기의 일측 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 9 저항;
상기 접지에 연결된 제 10 저항; 및
상기 제 2 비교기로부터의 제 2 비교 신호에 따라 제어되며, 상기 제 2 비교기의 일측 단자와 상기 제 10 저항 사이에 접속된 제 4 스위칭소자를 더 포함하는 백라이트 유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 노드와 구동 전류 보정부 사이에 접속 적분기를 더 포함하는 백라이트 유닛.
제 10 항에 있어서,
상기 적분기는,
상기 감지 노드와 상기 구동 전류 보정부의 입력 단자 사이에 접속된 다이오드;
상기 구동 전류 보정부의 입력 단자와 접지 사이에 접속된 제 11 저항; 및
상기 구동 전류 보정부의 입력 단자와 상기 접지 사이에 접속된 제 2 커패시터를 포함하는 백라이트 유닛.