KR20190032689A - 휘도 조절이 가능한 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

휘도 조절이 가능한 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

백라이트 유닛은, 전원 노드로 광원 전원 전압을 발생하는 전원 컨버터, 상기 전원 노드와 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제1 발광 다이오드 스트링, 상기 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제2 발광 다이오드 스트링, 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 전류 컨트롤러를 포함한다. 상기 전류 컨트롤러는, 모드 인에이블 신호에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드를 전기적으로 연결하는 스위칭 유닛을 포함한다.

Description

휘도 조절이 가능한 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치{BACKLIGHT UNIT CAPABLE OF CONTROLLING BRIGHTNESS AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 휘도 조절이 가능한 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유저 인터페이스의 하나로서 전자 디바이스에 표시 장치를 탑재하는 것은 필수가 되고 있으며, 전자 디바이스의 경박단소화와 저전력 소모를 위하여 표시 장치는 평판 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
현재 가장 보편화 되어 있는 평판 표시 장치인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광 장치이기 때문에 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit, BLU)을 필요로 한다.
최근에는 저전력, 친환경 및 슬림형 디자인의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 광원으로 널리 사용되고 있다. 그러나 LED는 표시 장치의 전면적에 걸쳐 휘도와 색의 균일성을 유지하기 위하여 광학 설계상의 어려움이 있으며, LED 전류의 순간적인 제어를 위해 고도의 기술이 요구된다.
표시 장치에서 요구하는 휘도를 제공하기 위하여 백라이트 유닛은 복수의 발광 다이오드 스트링들을 포함할 수 있다. 복수의 발광 다이오드 스트링들의 휘도는 복수의 발광 다이오드 스트링들 각각을 통해 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 가능하다.
본 발명의 목적은 휘도 다이나믹 레인지를 증가시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 더 낮은 휘도를 제공할 수 있는 백라이트 유닛 및 표시 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 백라이트 유닛은, 전원 노드로 광원 전원 전압을 발생하는 전원 컨버터, 상기 전원 노드와 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제1 발광 다이오드 스트링, 상기 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제2 발광 다이오드 스트링, 및 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 전류 컨트롤러를 포함한다. 상기 전류 컨트롤러는, 모드 인에이블 신호에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드를 전기적으로 연결하는 스위칭 유닛을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 동시에 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 제1 노드의 전류에 대응하는 제1 피드백 전압 및 상기 제2 노드의 전류에 대응하는 제2 피드백 전압을 생성하는 피드백 제어 회로 및 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제1 피드백 전압에 근거해서 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제2 피드백 전압에 근거해서 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 디밍 제어 회로를 포함한다. 상기 피드백 제어 회로는, 상기 제1 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제1 노드의 전류를 제어하고, 상기 제2 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제2 노드의 전류를 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제2 전류 제어 신호를 상기 피드백 제어 회로로 제공하지 않는다.
이 실시예에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는, 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제1 전류 제어 트랜지스터, 상기 제3 노드와 접지 단자 사이에 연결된 제1 저항;
상기 모드 인에이블 신호에 응답해서 상기 제2 전류 제어 신호를 제3 전류 제어 신호로 선택적으로 출력하는 제어 스위칭 유닛, 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제3 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제2 전류 제어 트랜지스터 및 상기 제4 노드와 상기 접지 단자 사이에 연결된 제2 저항을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는, 상기 디밍 전압 신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압으로 변환하는 레벨 쉬프터, 상기 제1 기준 전압과 상기 제1 피드백 전압을 비교하고, 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기, 및 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 피드백 전압을 비교하고, 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는 상기 디밍 전압 신호를 상한 전압 레벨 및 하한 전압 레벨 사이의 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압으로 변환한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류보다 낮게 변화하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 상기 모드 인에이블 신호가 제2 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류로 변화하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는 상기 모드 인에이블 신호를 더 수신하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호의 전압 레벨 변화에 대응하는 상기 제1 기준 전압을 발생한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 표시 장치는, 복수의 픽셀들을 포함하는 표시 패널과, 상기 표시 패널에 영상이 표시되도록 제어하는 구동 회로, 그리고 상기 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은, 전원 노드로 광원 전원 전압을 발생하는 전원 컨버터, 상기 전원 노드와 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제1 발광 다이오드 스트링, 상기 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제2 발광 다이오드 스트링, 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 전류 컨트롤러를 포함한다. 상기 전류 컨트롤러는, 모드 인에이블 신호에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드를 전기적으로 연결하는 스위칭 유닛을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 회로는 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호를 상기 백라이트 유닛으로 제공한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 동시에 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 제1 노드의 전류에 대응하는 제1 피드백 전압 및 상기 제2 노드의 전류에 대응하는 제2 피드백 전압을 생성하는 피드백 제어 회로 및 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제1 피드백 전압에 근거해서 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제2 피드백 전압에 근거해서 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 디밍 제어 회로를 포함한다. 상기 피드백 제어 회로는, 상기 제1 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제1 노드의 전류를 제어하고, 상기 제2 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제2 노드의 전류를 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제2 전류 제어 신호를 상기 피드백 제어 회로로 제공하지 않는다. 이 실시예에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는, 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제1 전류 제어 트랜지스터, 상기 제3 노드와 접지 단자 사이에 연결된 제1 저항, 상기 모드 인에이블 신호에 응답해서 상기 제2 전류 제어 신호를 제3 전류 제어 신호로 선택적으로 출력하는 제어 스위칭 유닛, 상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제3 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제2 전류 제어 트랜지스터 및 상기 제4 노드와 상기 접지 단자 사이에 연결된 제2 저항을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는, 상기 디밍 전압 신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압으로 변환하는 레벨 쉬프터, 상기 제1 기준 전압과 상기 제1 피드백 전압을 비교하고, 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기, 및 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 피드백 전압을 비교하고, 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는 상기 디밍 전압 신호를 상한 전압 레벨 및 하한 전압 레벨 사이의 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압으로 변환한다.
이 실시예에 있어서, 상기 전류 컨트롤러는, 상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류보다 낮게 변화하도록 제어한다.
이 실시예에 있어서, 상기 구동 회로는, 상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버, 상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버 그리고 외부로부터 입력된 영상 신호 및 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다. 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호를 제공한다.
이와 같은 구성을 갖는 발광 다이오드 스트링들을 병렬로 연결함으로써 백라이트 유닛의 휘도를 더 낮출 수 있다. 그러므로 표시 장치의 휘도 다이나믹 레인지를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 컨트롤러의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 컨트롤러의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 컨트롤러의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 구동 회로(120) 및 백라이트 유닛(130)을 포함한다.
표시 패널(110)은 영상을 표시한다. 이 실시예에서, 표시 패널(110)은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel)인 것을 일 예로써 설명하나, 백라이트 유닛(130)을 필요로 하는 다른 종류의 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(110)은 제1 방향(DR1)으로 신장된 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 제2 방향(DR2)으로 신장된 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm) 그리고 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)이 교차하는 교차 영역에 배열된 복수의 픽셀들(PX)을 포함한다. 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)과 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 서로 절연되어 있다. 픽셀들(PX) 각각은 박막 트랜지스터(TR), 액정 커패시터(CLC) 및 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.
복수의 픽셀들(PX)은 동일한 구조로 이루어진다. 따라서, 하나의 픽셀의 구성만을 설명하고, 복수의 픽셀들(PX) 각각에 대한 설명은 생략한다. 픽셀(PX)의 박막 트랜지스터(TR)는 복수 게이트 라인(GL1~GLn) 중 제1 게이트 라인(GL1)에 연결된 게이트 전극, 복수의 데이터 라인(DL1~DLm) 중 제1 데이터 라인(DL1)에 연결된 소스 전극 및 액정 커패시터(CLC)와 스토리지 커패시터(CST)에 공통으로 연결된 드레인 전극을 구비한다. 액정 커패시터(CLC)와 스토리지 커패시터(CST) 각각의 일단은 박막 트랜지스터(TR)의 드레인 전극에 병렬 연결된다. 액정 커패시터(CLC)와 스토리지 커패시터(CST) 각각의 타단은 공통 전압과 연결될 수 있다.
구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(122), 게이트 드라이버(124) 및 데이터 드라이버(126)를 포함한다. 타이밍 컨트롤러(122)는 외부로부터 영상 신호(RGB) 및 제어 신호들(CTRL)을 입력받는다. 제어 신호들(CTRL)은 예를 들면, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 메인 클럭 신호 및 데이터 인에이블 신호 등을 포함한다. 타이밍 컨트롤러(122)는 제어 신호들(CTRL)에 기초하여 영상 신호(RGB)를 표시 패널(110)의 동작 조건에 맞게 처리한 영상 데이터 신호(DATA) 및 제1 제어 신호(CTRL1)를 데이터 드라이버(126)로 제공하고, 제2 제어 신호(CTRL2)를 게이트 드라이버(124)로 제공한다. 제1 제어 신호(CTRL1)는 수평 동기 시작 신호, 클럭 신호 및 라인 래치 신호를 포함하고, 제2 제어 신호(CTRL2)는 수직 동기 시작 신호, 출력 인에이블 신호, 게이트 펄스 신호를 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(122)는 표시 패널(110)의 픽셀들(PX)의 배열 및 디스플레이 주파수 등에 따라서 영상 데이터 신호(DATA)를 다양하게 변경하여 출력할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(122)는 백라이트 유닛(130)을 제어하기 위한 제3 제어 신호(CTRL3)를 백라이트 유닛(130)으로 제공한다.
게이트 드라이버(124)는 타이밍 컨트롤러(122)로부터의 제2 제어 신호(CTRL2)에 응답해서 게이트 라인들(GL1~GLn)을 구동한다. 게이트 드라이버(124)는 게이트 구동 IC(Integrated circuit)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 게이트 드라이버(124)는 산화물 반도체, 비정질 반도체, 결정질 반도체, 다결정 반도체 등을 이용한 회로로도 구현되어 표시 패널(110)의 소정 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버(124)는 박막 공정을 통해 픽셀들(PX)과 동시에 형성될 수 있다.
데이터 드라이버(126)는 타이밍 컨트롤러(122)로부터의 영상 데이터 신호(DATA) 및 제1 제어 신호(CTRL1)에 응답해서 데이터 라인들(DL1~DLm)을 구동한다.
백라이트 유닛(130)은 표시 패널(110)의 하부에 픽셀들(PX)에 대향하여 배열될 수 있다. 백라이트 유닛(130)은 타이밍 컨트롤러(122)로부터의 제3 제어 신호(CTRL3)에 응답해서 동작한다. 백라이트 유닛(130)의 구체적인 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 본 발명의 실시예에 따른 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(130)은 전원 컨버터(210), 제1 발광 다이오드 스트링(221), 제2 발광 다이오드 스트링(222), 및 광원 컨트롤러(230)를 포함한다. 이 실시예에서, 백라이트 유닛(130)이 도 1에 도시된 표시 패널(110)의 광원으로 사용되는 것을 일 예로 설명하나, 백라이트 유닛(130)은 조명, 광고 패널 등 다양한 응용 분야에 사용될 수 있다.
전원 컨버터(210)는 외부로부터 입력되는 전원 전압(EVDD)을 광원 전원 전압(VLED)으로 변환한다. 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨은 제1 및 제2 발광 다이오드 스트링들(221, 222)의 동작에 필요한 충분한 전압 레벨로 설정되어야 한다.
전원 컨버터(210)는 인덕터(211), 트랜지스터(212), 다이오드(213) 그리고 커패시터(214)를 포함한다. 인덕터(211)는 전원 전압(EVDD)과 제1 내부 노드(Q1) 사이에 연결된다. 트랜지스터(212)는 제1 내부 노드(Q1)와 접지 전압이 공급되는 접지 단자 사이에 연결된다. 트랜지스터(212)는 제1 내부 노드(Q1)와 연결된 제1 전극, 광원 컨트롤러(230)와 연결된 제2 전극 및 광원 컨트롤러(230)로부터의 전압 제어 신호(CTRLV)와 연결된 제어 전극을 포함한다. 도 2에 도시된 예에서 트랜지스터(212)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 또는 쌍극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)일 수 있다. 이 실시예에서, 트랜지스터(212)는 n채널을 갖는 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.
다이오드(213)는 제1 내부 노드(Q1)와 제2 내부 노드(Q2) 사이에 연결된다. 이 실시예에서, 다이오드(213)는 쇼트키 다이오드로 구성될 수 있다. 커패시터(214)는 제2 내부 노드(Q2)와 접지 전압이 공급되는 접지 단자 사이에 연결된다. 제2 내부 노드(Q2)의 광원 전원 전압(VLED)은 제1 및 제2 발광 다이오드 스트링들(221, 222)로 공급된다.
이와 같은 구성을 갖는 전원 컨버터(210)는 외부로부터 공급되는 전원 전압(EVDD)을 광원 전원 전압(VLED)으로 변환해서 출력한다. 특히, 트랜지스터(212)의 게이트로 인가되는 전압 제어 신호(CTRLV)에 따라서 트랜지스터(212)가 턴 온/오프하는 것에 의해 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨이 조절될 수 있다.
이 실시예에서, 백라이트 유닛(130)은 2개의 LED 스트링들 즉, 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)만을 포함하는 것으로 도시하고 설명하나, LED 스트링들의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각은 직렬로 연결된 복수의 LED(Light Emitting Diode)들을 포함한다. 복수의 LED들 각각은 흰색을 발광하는 흰색 LED, 적색을 발광하는 적색 LED, 청색을 발광하는 청색 LED 그리고 녹색을 발광하는 녹색 LED를 포함할 수 있다. 흰색 LED, 적색 LED, 청색 LED 그리고 녹색 LED는 그 발광 특성이 각각 상이하며, 특히 발광을 위하여 인가되어야 하는 순방향 구동 전압(Vf)이 서로 상이할 수 있다. 소비 전력을 감소시키기 위하여 LED들은 전반적으로 낮은 순방향 구동 전압(Vf)으로 구동되는 LED들로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 휘도의 균일성을 위하여 LED들의 순방향 구동 전압(Vf)의 편차가 작을수록 좋다. 이 실시예에서 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각은 복수의 LED들을 포함하나, LED들은 레이저 다이오드(laser diode) 및 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)로 구성될 수 있다.
제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각의 일단은 전원 컨버터(210)로부터의 광원 전원 전압(VLED)이 수신되는 전원 노드(N1)와 연결된다. 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 타단들 즉, 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)는 광원 컨트롤러(230)와 연결된다.
광원 컨트롤러(230)는 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(122)로부터의 제3 제어 신호(CTRL3)에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)로부터 피드백된 전압 레벨들에 대응하는 전압 제어 신호(CTRLV)를 출력한다. 또한 광원 컨트롤러(230)는 제3 제어 신호(CTRL3)와 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)로부터 피드백된 전압 레벨들에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
광원 컨트롤러(230)는 전압 컨트롤러(232) 및 전류 컨트롤러(234)를 포함한다. 전압 컨트롤러(232)는 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각의 타단 즉, 제1 및 제2 노드들(N11, N12)의 전압 변화에 대응하는 펄스 폭을 갖는 전압 제어 신호(CTRLV)를 출력한다.
예컨대, 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭이 증가하면 트랜지스터(212)의 턴 온 시간이 길어진다. 트랜지스터(212)의 턴 온 시간이 길어짐에 따라서 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨은 상승한다. 반대로 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭이 감소하면 트랜지스터(212)의 턴 온 시간이 짧아진다. 트랜지스터(212)의 턴 온 시간이 짧아짐에 따라서 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨은 감소한다.
도 3은 도 2에 도시된 전압 컨트롤러의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전압 컨트롤러(232)는 선택기(301), 비교기(302) 및 래치 회로(303)를 포함한다. 선택기(301)는 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각의 타단 즉, 제1 및 제2 노드들(N11, N12)과 전기적으로 연결된다. 선택기(301)는 제1 및 제2 노드들(N11, N12) 각각의 전압(V1, V2) 중 가장 낮은 전압을 선택하고, 선택된 전압을 최소 전압(MINV)으로 출력한다. 선택기(301)는 제1 및 제2 노드들(N11, N12) 각각의 전압(V1, V2) 중 가장 낮은 전압을 선택함으로써 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 중 전압 강하가 가장 큰 LED 스트링을 선택할 수 있다. 즉, 전업 컨트롤러(232)는 전압 강하가 가장 큰 LED 스트링의 전압을 기준으로 전압 제어 신호(CTRLV)를 출력할 수 있다.
비교기(302)는 선택기(301)로부터의 최소 전압(MINV)을 수신하는 비반전 입력단(+), 램프 신호(RAMP)를 수신하는 반전 입력단(-) 및 전압 비교 신호(COMPV)를 출력하는 출력단을 포함한다. 비교기(302)는 최소 전압(MINV)과 램프 신호(RAMP)를 비교하고 전압 비교 신호(COMPV)를 출력한다. 램프 신호(RAMP)는 삼각파 펄스 형태를 갖는 주기 신호이다.
래치 회로(303)는 전압 비교 신호(COMPV)와 클럭 신호(CLK)에 동기해서 전압 제어 신호(CTRLV)를 출력한다. 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(122)로부터 제공되는 제3 제어 신호(CTRL3)는 램프 신호(RAMP)와 클럭 신호(CLK)를 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 전압 컨트롤러의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 비교기(302)는 선택기(301)로부터의 최소 전압(MINV)과 램프 신호(RAMP)를 비교하고, 전압 비교 신호(COMPV)를 출력한다. 최소 전압(MINV)의 전압 레벨이 낮아질수록 전압 비교 신호(COMPV)의 펄스 폭은 넓어지고, 최소 전압(MINV)의 전압 레벨이 높아질수록 전압 비교 신호(COMPV)의 펄스 폭은 좁아진다.
래치 회로(303)은 전압 비교 신호(COMPV)와 클럭 신호(CLK)에 동기해서 전압 제어 신호(CTRLV)를 출력한다. 클럭 신호(CLK)의 펄스 폭은 일정하므로, 전압 비교 신호(COMPV)의 펄스 폭에 따라서 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭이 결정된다. 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭이 길어질수록 트랜지스터(212)의 턴 온 시간이 증가하므로 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨이 상승한다. 반대로 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭이 짧아질수록 트랜지스터(212)의 턴 온 시간은 감소하므로 광원 전원 전압(VLED)의 전압 레벨이 낮아진다. 다시 말하면, 전압 제어 신호(CTRLV)의 펄스 폭은 최소 전압(MINV)의 전압 레벨에 따라서 결정되므로, 최소 전압(MINV)의 전압 레벨에 따라서 광원 전원 전압(VLED)이 조절될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 전류 컨트롤러의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 전류 컨트롤러(234)는 피드백 제어 회로(310), 디밍 제어 회로(320) 및 스위칭 유닛(330)를 포함한다. 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(122)로부터 제공되는 제3 제어 신호(CTRL3)는 디밍 전압 신호(Vadim) 및 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 포함한다.
피드백 제어 회로(310)는 제1 노드(N11)의 전류에 대응하는 제1 피드백 전압(VFB1) 및 제2 노드(N12)의 전류에 대응하는 제2 피드백 전압(VFB2)을 생성한다.
디밍 제어 회로(320)는 디밍 전압 신호(Vadim) 및 제1 피드백 전압(VFB1)에 근거해서 제1 전류 제어 신호(C_I1)를 출력하고, 디밍 전압 신호(Vadim) 및 제2 피드백 전압(VFB2)에 근거해서 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 출력한다.
피드백 제어 회로(310)는 디밍 제어 회로(320)로부터의 제1 전류 제어 신호(C_I1)에 응답해서 제1 노드(N11)의 전류를 제어한다. 피드백 제어 회로(310)는 모드 인에이블 신호(HDR_EN)에 응답해서 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 제3 전류 제어 신호(C_I3)로 선택적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨)이면, 피드백 제어 회로(310)는 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 제3 전류 제어 신호(C_I3)로 출력한다. 피드백 제어 회로(310)는 제3 전류 제어 신호(C_I3)에 응답해서 제2 노드(N12)의 전류를 제어한다. 예를 들어, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨)이면, 피드백 제어 회로(310)는 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 제3 전류 제어 신호(C_I3)로 출력하지 않는다.
피드백 제어 회로(310)는 제1 트랜지스터(311), 제1 저항(312), 제2 트랜지스터(313), 제2 저항(314), 제3 트랜지스터(315) 및 인버터(316)를 포함한다. 제1 트랜지스터(311)는 제1 노드(N11)와 연결된 일단, 제3 노드(N13)와 연결된 타단 및 제1 전류 제어 신호(C_I1)를 수신하는 제어 전극을 포함한다. 제1 저항(312)는 제3 노드(N13)와 접지 전압을 수신하는 접지 단자 사이에 연결된다. 제3 노드(N13)의 전압은 제1 피드백 전압(VFB1)으로 출력될 수 있다. 제2 트랜지스터(313)는 제2 노드(N12)와 연결된 일단, 제4 노드(N14)와 연결된 타단 및 제3 전류 제어 신호(C_I3)를 수신하는 제어 전극을 포함한다. 제2 저항(314)는 제4 노드(N14)와 접지 전압을 수신하는 접지 단자 사이에 연결된다. 제4 노드(N14)의 전압은 제2 피드백 전압(VFB2)으로 출력될 수 있다.
제1 트랜지스터(311) 및 제2 트랜지스터(313) 각각은 제어 전극을 통해 수신되는 전압에 따라 일단 및 타단 사이의 전류 흐름이 조절되는 전류 조절 트랜지스터일 수 있다. 제1 트랜지스터(311) 및 제2 트랜지스터(313) 각각은 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 또는 쌍극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)일 수 있다.
인버터(316)는 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하고, 반전된 인에이블 신호(ENB)를 출력한다. 제3 트랜지스터(315)는 디밍 제어 회로(320) 내 제2 비교기(323)의 출력단과 제2 트랜지스터(313)의 제어 전극 사이에 연결되고, 인버터(316)의 출력단과 연결된 제어 전극을 포함한다.
디밍 제어 회로(320)는 레벨 쉬프터(321), 제1 비교기(322) 및 제2 비교기(323)를 포함한다.
레벨 쉬프터(321)는 디밍 전압 신호(Vadim)를 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)으로 변환한다. 제1 비교기(322)는 제1 기준 전압(VREF1)과 제1 피드백 전압(VFB1)을 비교하고, 제1 전류 제어 신호(C_I1)를 출력한다. 제2 비교기(323)는 제2 기준 전압(VREF2)과 제2 피드백 전압(VFB2)을 비교하고, 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 출력한다.
스위칭 유닛(330)은 모드 인에이블 신호(HDR_EN)에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링(221)의 제1 노드(N11) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 제2 노드(N12)를 전기적으로 연결한다. 스위칭 유닛(330)은 제1 노드(N11)와 연결된 일단, 제2 노드(N12)와 연결된 타단 및 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하는 제어 전극을 포함하는 트랜지스터일 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 도 1에 도시된 표시 장치(100)가 하이 다이나믹 레인지(High Dynamic Range; 이하 HDR) 모드로 동작하고, 디밍 전압 신호(Vadim)가 최저 레벨일 때 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨, 3.3V)로 설정된다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 도 1에 도시된 표시 장치(100)가 노말 모드로 동작하거나, 하이 다이나믹 레인지 모드이더라도 디밍 전압 신호(Vadim)가 최저 레벨이 아니면 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 설정된다. 다른 실시예에서, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 백라이트의 최저 휘도를 더 낮은 휘도로 변경하는 저휘도 모드일 때 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 설정되고, 노말 모드일 때 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨)인 동안, 제3 트랜지스터(315)는 턴 온되고, 스위칭 유닛(330)은 턴 오프된다.
레벨 쉬프터(321)는 디밍 전압 신호(Vadim)를 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)으로 변환한다. 예를 들어, 디밍 전압 신호(Vadim)는 3.3V부터 0V 사이의 레인지(range)를 갖고, 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2) 각각은 2.5V부터 0.125V 사이의 레인지를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2) 각각의 상한 전압 레벨은 2.5V이고, 하한 전압 레벨은 0.125V이다. 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2) 각각의 하한 전압 레벨은 제1 및 제2 저항들(312, 314)에 의해서 제한되는 제1 및 제2 피드백 전압들(VFB1, VFB2)의 하한 레벨을 고려하여 결정될 수 있다.
디밍 전압 신호(Vadim)의 전압 레벨에 따라서 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2) 각각이 출력되면, 제1 및 제2 비교기들(322, 323)은 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)과 제1 피드백 전압(VFB1) 및 제2 피드백 전압(VFB2)을 각각 비교하고, 제1 전류 제어 신호(C_I1) 및 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 출력한다. 제2 전류 제어 신호(C_I2)는 제3 트랜지스터(315)를 통해 제3 전류 제어 신호(C_I3)로 출력될 수 있다. 제1 전류 제어 신호(C_I1) 및 제3 전류 제어 신호(C_I3)의 전압 레벨에 따라서 제1 트랜지스터(311) 및 제2 트랜지스터(313)를 통해 흐르는 제1 전류(ILED1) 및 제2 전류(ILED2)가 조절될 수 있다.
예를 들어, 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)이 2.5V부터 0.125V 사이의 레인지를 갖는 경우, 제1 전류(ILED1) 및 제2 전류(ILED2)는 100mA부터 5mA 사이의 전류 레인지를 가질 수 있다.
제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 발광 휘도는 제1 전류(ILED1) 및 제2 전류(ILED2)에 따라 결정된다. 제1 기준 전압(VREF1) 및 제2 기준 전압(VREF2)의 하한 전압 레벨이 0.125V인 경우, 제1 전류(ILED1) 및 제2 전류(ILED2)는 최소 5mA이므로, 낮은 휘도를 표현하는데 제한된다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨)이면, 제3 트랜지스터(315)는 턴 오프되고, 스위칭 유닛(330)이 턴 온된다. 턴 오프된 제3 트랜지스터(315)는 제2 전류 제어 신호(C_I2)를 제2 트랜지스터(313)의 제어 전극으로 전달하지 않는다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨이면, 스위칭 유닛(330)이 턴 온되어서 제1 발광 다이오드 스트링(221)의 제1 노드(N11) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 제2 노드(N12)가 전기적으로 연결된다. 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)가 전기적으로 연결됨에 따라서 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)의 전류는 제1 트랜지스터(311)를 통해 제어될 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨인 동안 디밍 전압 신호(Vadim)는 최저 레벨이므로, 제1 기준 전압(VREF1)도 하한 전압 레벨(예를 들면, 0.125V)이다. 그러므로 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)의 전류의 합이 제1 기준 전압(VREF1)의 하한 전압 레벨에 대응하는 레벨로 조절될 수 있다.
앞서 설명된 예에서, 스위칭 유닛(330)이 턴 온되지 않았을 때 제1 기준 전압(VREF1)이 하한 전압 레벨(예를 들면, 0.125V)인 경우, 제1 전류(ILED1)는 5mA이다. 그러므로 스위칭 유닛(330)이 턴 온되었을 때 제1 노드(N11) 및 제2 노드(N12)의 전류의 합이 제1 기준 전압(VREF1)의 하한 전압 레벨(예를 들면, 0.125V)에 대응하는 5mA로 되므로, 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각으로 흐르는 전류는 2.5mA로 될 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제2 레벨에서 제1 레벨로 천이함에 따라 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각으로 흐르는 전류는 5mA에서 2.5mA로 감소한다. 즉, 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 최저 발광 휘도는 더 낮아질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 백라이트 유닛(130_1)은 도 5에 도시된 백라이트 유닛(130)과 유사한 구성을 가지므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 백라이트 유닛(130_1)은 3개의 발광 다이오드 스트링들 즉, 제1 내지 제3 발광 다이오드 스트링들(221, 222, 223)을 포함한다.
전류 컨트롤러(400)는 피드백 제어 회로(410), 디밍 제어 회로(430) 및 제1 및 제2 스위칭 유닛들(451, 452)을 포함한다. 피드백 제어 회로(410)는 제1 내지 제5 트랜지스터들(411-415), 제1 내지 제3 저항들(421-423) 및 인버터(416)를 포함한다. 디밍 제어 회로(430)는 레벨 쉬프터(431) 및 제1 내지 제3 비교기들(432-434)을 포함한다.
제1 스위칭 유닛(451)은 모드 인에이블 신호(HDR_EN)에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링(221)의 제1 노드(N21) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 제2 노드(N22)를 전기적으로 연결한다. 스위칭 유닛(451)은 제1 노드(N21)와 연결된 일단, 제2 노드(N22)와 연결된 타단 및 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하는 제어 전극을 포함하는 트랜지스터일 수 있다.
제2 스위칭 유닛(452)은 모드 인에이블 신호(HDR_EN)에 응답해서 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 제2 노드(N22) 및 제3 발광 다이오드 스트링(223)의 제3 노드(N23)를 전기적으로 연결한다. 스위칭 유닛(452)은 제2 노드(N22)와 연결된 일단, 제3 노드(N23)와 연결된 타단 및 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하는 제어 전극을 포함하는 트랜지스터일 수 있다.
인버터(416)는 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하고, 반전된 인에이블 신호(ENB)를 출력한다. 제4 트랜지스터(414)는 디밍 제어 회로(320) 내 제2 비교기(433)의 출력단과 제2 트랜지스터(412)의 제어 전극 사이에 연결되고, 인버터(416)의 출력단과 연결된 제어 전극을 포함한다. 제5 트랜지스터(415)는 디밍 제어 회로(430) 내 제3 비교기(434)의 출력단과 제3 트랜지스터(413)의 제어 전극 사이에 연결되고, 인버터(416)의 출력단과 연결된 제어 전극을 포함한다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨)이면, 제4 트랜지스터(414) 및 제5 트랜지스터(415)는 턴 오프되고, 제1 및 제2 스위칭 유닛들(451, 452)이 턴 온된다. 제4 트랜지스터(414) 및 제5 트랜지스터(415)가 턴 오프됨에 따라 제2 전류 제어 신호(C_I2) 및 제3 전류 제어 신호(C_I3)는 제2 트랜지스터(412) 및 제3 트랜지스터(413)의 제어 전극들로 전달될 수 없다. 제1 및 제2 스위칭 유닛들(451, 452)이 턴 온 됨에 따라 제1 발광 다이오드 스트링(221)의 제1 노드(N21), 제2 발광 다이오드 스트링(222)의 제2 노드(N22) 및 제3 발광 다이오드 스트링(223)의 제3 노드(N23)이 전기적으로 연결된다. 제1 내지 제3 노드들(N21-N23)이 전기적으로 연결됨에 따라서 제1 내지 제3 노드들(N21-N23)의 전류는 제1 트랜지스터(411)를 통해 제어될 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제1 레벨인 동안 디밍 전압 신호(Vadim)는 최저 레벨이므로, 제1 기준 전압(VREF1)도 하한 전압 레벨(예를 들면, 0.125V)이다. 그러므로 제1 내지 제3 노드들(N21-N23)의 전류의 합이 제1 기준 전압(VREF1)의 하한 전압 레벨에 대응하는 레벨로 조절될 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 제2 레벨에서 제1 레벨로 천이함에 따라 제1 내지 제3 발광 다이오드 스트링들(221-223) 각각으로 흐르는 전류는 감소한다. 즉, 제1 내지 제3 발광 다이오드 스트링들(221-223) 의 최저 발광 휘도는 더 낮아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 백라이트 유닛(130_2)은 도 5에 도시된 백라이트 유닛(130)과 유사한 구성을 가지므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 8에 도시된 디밍 제어 회로(320) 내 레벨 쉬프터(321)는 디밍 전압 신호(Vadim)뿐만 아니라 모드 인에이블 신호(HDR_EN)를 수신하고, 디밍 전압 신호(Vadim) 및 모드 인에이블 신호(HDR_EN)에 근거해서 제1 및 제2 기준 전압들(VREF1, VREF2)을 출력한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작에 따른 신호들의 타이밍도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 도 1에 도시된 표시 장치(100)가 하이 다이나믹 레인지(High Dynamic Range; 이하 HDR) 모드로 동작하고, 디밍 전압 신호(Vadim)가 최저 레벨일 때 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨, 3.3V)로부터 점진적으로 감소하는 전압 신호이다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 도 1에 도시된 표시 장치(100)가 노말 모드로 동작하거나, 하이 다이나믹 레인지 모드이더라도 디밍 전압 신호(Vadim)가 최저 레벨이 아니면 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨, 0V)로 설정된다. 다른 실시예에서, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 백라이트의 최저 휘도를 더 낮은 휘도로 변경하는 저휘도 모드일 때 제1 레벨(예를 들면, 하이 레벨)로 설정되고, 노말 모드일 때 제2 레벨(예를 들면, 로우 레벨)로 설정될 수 있다. 이하 설명에서 표시 장치(100)가 하이 다이나믹 레인지 모드로 동작하고, 디밍 전압 신호(Vadim)가 최저 레벨인 경우를 저휘도 모드로 지칭한다.
이 실시예에서, 저휘도 모드동안 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 3.3V에서 3.05V로 점진적으로 감소한다. 한편, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 소정 레벨(예를 들면, 2.0V)보다 높은 레벨인 경우, 스위칭 유닛(330)은 턴 온되고, 제3 트랜지스터(315)는 턴 오프될 수 있다.
모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 3.3V에서 3.05V로 점진적으로 감소하는 동안 레벨 쉬프터(321)는 제1 기준 전압(VREF1)을 0.125V에서 0.25V로 2배 상승시키고, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)의 전압 변화 기울기에 비례하게 제1 기준 전압(VREF1)을 감소시킨다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 3.3V에서 3.05V로 점진적으로 감소하는 동안 제1 기준 전압(VREF1)은 0.25V에서 0.125V로 점진적으로 감소될 수 있다.
제1 기준 전압(VREF1)이 0.25V에서 0.125V로 점진적으로 감소하는 동안 제1 비교기(322) 및 제1 트랜지스터(311)의 동작에 의해서 제1 발광 다이오드 스트링(221) 및 제2 발광 다이오드 스트링(222) 각각으로 흐르는 제1 전류(ILED1) 및 제2 전류(ILED2)는 5mA에서 2.5mA로 점진적으로 감소할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 8에 도시된 백라이트 유닛(130_3)이 3개의 발광 다이오드 스트링들을 포함하는 경우, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)는 3.3V에서 2.8V로 점진적으로 감소할 수 있다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 3.3V에서 2.8V로 점진적으로 감소하는 동안 레벨 쉬프터(321)는 제1 기준 전압(VREF1)을 0.125V에서 0.375V로 3배 상승시키고, 모드 인에이블 신호(HDR_EN)의 전압 변화 기울기에 비례하게 제1 기준 전압(VREF1)을 감소시킨다. 모드 인에이블 신호(HDR_EN)가 3.3V에서 2.8V로 점진적으로 감소하는 동안 제1 기준 전압(VREF1)은 0.375V에서 0.125V로 점진적으로 감소될 수 있다.
제1 기준 전압(VREF1)이 0. 375V에서 0.125V로 감소하는 동안 제1 내지 제3 발광 다이오드 스트링들 각각으로 흐르는 전류는 5mA에서 2.5mA로 점진적으로 감소할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 표시 장치
110: 표시 패널
120: 구동 회로
130: 백라이트 유닛
210: 전원 컨버터
221, 222: 발광 다이오드 스트링
230: 광원 컨트롤러

Claims (20)

  1. 전원 노드로 광원 전원 전압을 발생하는 전원 컨버터;
    상기 전원 노드와 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제1 발광 다이오드 스트링;
    상기 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제2 발광 다이오드 스트링; 및
    디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 전류 컨트롤러를 포함하되,
    상기 전류 컨트롤러는,
    모드 인에이블 신호에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드를 전기적으로 연결하는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    제1 노드의 전류에 대응하는 제1 피드백 전압 및 상기 제2 노드의 전류에 대응하는 제2 피드백 전압을 생성하는 피드백 제어 회로; 및
    상기 디밍 전압 신호 및 상기 제1 피드백 전압에 근거해서 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제2 피드백 전압에 근거해서 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 디밍 제어 회로를 포함하되,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 제1 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제1 노드의 전류를 제어하고, 상기 제2 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제2 전류 제어 신호를 상기 피드백 제어 회로로 제공하지 않는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제1 전류 제어 트랜지스터;
    상기 제3 노드와 접지 단자 사이에 연결된 제1 저항;
    상기 모드 인에이블 신호에 응답해서 상기 제2 전류 제어 신호를 제3 전류 제어 신호로 선택적으로 출력하는 제어 스위칭 유닛;
    상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제3 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제2 전류 제어 트랜지스터; 및
    상기 제4 노드와 상기 접지 단자 사이에 연결된 제2 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 회로는,
    상기 디밍 전압 신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압으로 변환하는 레벨 쉬프터;
    상기 제1 기준 전압과 상기 제1 피드백 전압을 비교하고, 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기; 및
    상기 제2 기준 전압과 상기 제2 피드백 전압을 비교하고, 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레벨 쉬프터는 상기 디밍 전압 신호를 상한 전압 레벨 및 하한 전압 레벨 사이의 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류보다 낮게 변화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제2 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류로 변화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 레벨 쉬프터는 상기 모드 인에이블 신호를 더 수신하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호의 전압 레벨 변화에 대응하는 상기 제1 기준 전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 복수의 픽셀들을 포함하는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 영상이 표시되도록 제어하는 구동 회로; 그리고
    상기 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하되;
    상기 백라이트 유닛은,
    전원 노드로 광원 전원 전압을 발생하는 전원 컨버터;
    상기 전원 노드와 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제1 발광 다이오드 스트링;
    상기 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 전원 노드를 통해 상기 광원 전원 전압을 공급받는 제2 발광 다이오드 스트링;
    디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 전류 컨트롤러를 포함하되,
    상기 전류 컨트롤러는,
    모드 인에이블 신호에 응답해서 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드를 전기적으로 연결하는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호를 상기 백라이트 유닛으로 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 디밍 전압 신호에 응답해서 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 상기 제1 노드 및 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 상기 제2 노드의 전류를 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    제1 노드의 전류에 대응하는 제1 피드백 전압 및 상기 제2 노드의 전류에 대응하는 제2 피드백 전압을 생성하는 피드백 제어 회로; 및
    상기 디밍 전압 신호 및 상기 제1 피드백 전압에 근거해서 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하고, 상기 디밍 전압 신호 및 상기 제2 피드백 전압에 근거해서 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 디밍 제어 회로를 포함하되,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 제1 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제1 노드의 전류를 제어하고, 상기 제2 전류 제어 신호에 응답해서 상기 제2 노드의 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제2 전류 제어 신호를 상기 피드백 제어 회로로 제공하지 않는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 피드백 제어 회로는,
    상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제1 전류 제어 트랜지스터;
    상기 제3 노드와 접지 단자 사이에 연결된 제1 저항;
    상기 모드 인에이블 신호에 응답해서 상기 제2 전류 제어 신호를 제3 전류 제어 신호로 선택적으로 출력하는 제어 스위칭 유닛;
    상기 제2 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제3 전류 제어 신호를 수신하는 제어 전극을 포함하는 제2 전류 제어 트랜지스터; 및
    상기 제4 노드와 상기 접지 단자 사이에 연결된 제2 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 회로는,
    상기 디밍 전압 신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압으로 변환하는 레벨 쉬프터;
    상기 제1 기준 전압과 상기 제1 피드백 전압을 비교하고, 상기 제1 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기; 및
    상기 제2 기준 전압과 상기 제2 피드백 전압을 비교하고, 상기 제2 전류 제어 신호를 출력하는 제1 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레벨 쉬프터는 상기 디밍 전압 신호를 상한 전압 레벨 및 하한 전압 레벨 사이의 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전류 컨트롤러는,
    상기 모드 인에이블 신호가 제1 레벨일 때 상기 제1 기준 전압이 상기 하한 전압 레벨이면, 상기 제1 노드의 전류가 상기 제1 기준 전압의 상기 하한 전압 레벨에 대응하는 전류보다 낮게 변화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 복수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    상기 복수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버; 그리고
    외부로부터 입력된 영상 신호 및 제어 신호에 응답해서 상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 디밍 전압 신호 및 상기 모드 인에이블 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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