KR20220013140A - 디스플레이장치 및 그 제어방법 - Google Patents

디스플레이장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220013140A
KR20220013140A KR1020200092278A KR20200092278A KR20220013140A KR 20220013140 A KR20220013140 A KR 20220013140A KR 1020200092278 A KR1020200092278 A KR 1020200092278A KR 20200092278 A KR20200092278 A KR 20200092278A KR 20220013140 A KR20220013140 A KR 20220013140A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
fet
control signal
characteristic
semiconductor device
Prior art date
Application number
KR1020200092278A
Other languages
English (en)
Inventor
김문영
강정일
유종선
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200092278A priority Critical patent/KR20220013140A/ko
Priority to PCT/KR2021/008241 priority patent/WO2022019512A1/ko
Publication of KR20220013140A publication Critical patent/KR20220013140A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/04—Display protection
    • G09G2330/045—Protection against panel overheating

Abstract

디스플레이장치는, 디스플레이와, 디스플레이의 발광소자를 구동하는 구동회로를 포함하며, 구동회로는, 발광소자에 연결된 반도체소자와, 반도체소자의 제어신호라인에 연결되며, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 가지는 특성가변소자와, 발광소자 및 반도체소자에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 제어신호가 제어신호라인을 통해 출력되도록 제어하고, 제어신호라인의 전압 또는 전류에 기초하여 감지되는 특성가변소자의 특성값에 따라 반도체소자의 발열보호동작을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

디스플레이장치 및 그 제어방법 {DISPLAY APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 LED 등과 같은 발광소자로부터 조사되는 광을 사용하여 영상을 표시하는 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 발광소자의 광조사 동작을 제어하는 회로에서 발생하는 발열에 대처 가능한 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
소정의 정보를 특정 프로세스에 따라서 연산 및 처리하기 위해, 연산을 위한 CPU, 칩셋, 메모리 등의 전자부품들을 기본적으로 포함하는 전자장치는, 처리 대상이 되는 정보 또는 사용 용도가 무엇인지에 따라서 다양한 종류로 구분될 수 있다. 예를 들면, 전자장치에는 범용의 정보를 처리하는 PC나 서버 등의 정보처리장치, 영상데이터를 처리하는 영상처리장치, 오디오를 처리하는 오디오장치, 가정 내 잡무를 수행하는 생활가전 등이 있다. 영상처리장치는 처리된 영상데이터를 자체 구비한 디스플레이 패널(display panel) 상에 영상으로 표시하는 디스플레이장치로 구현될 수 있다.
디스플레이장치는 영상이 표시되는 화면을 구현하기 위해 다양한 구조가 제안되어 있다. 예를 들면, 자발광 방식은 OLED와 같이 디스플레이 패널 자체적으로 광을 조사하는 구조를 가진다. 비자발광 방식은 LCD와 같이 자체적으로 광을 조사하지 못하는 디스플레이 패널에, 광을 조사하는 백라이트가 추가로 마련되는 구조를 가진다. 비자발광 방식의 백라이트는, 발광소자가 디스플레이 패널의 모서리를 따라서 배치된 에지형 구조와, 발광소자가 디스플레이 패널의 전체 화면을 마주하도록 고르게 분포된 직하형 구조가 있다. 직하형 구조의 경우는, 화면에 표시되는 영상에 따라서 밝은 영역과 어두운 영역을 구분하여 영역 별 발광소자들의 휘도를 개별적으로 제어하는 로컬 디밍(local dimming)이 가능하므로, 많이 적용되고 있다.
로컬 디밍을 구현함에 있어서, 발광소자의 휘도는 발광소자에 흐르는 전류의 크기와 직접적인 관계를 가진다. 그러므로, 디스플레이장치가 발광소자의 휘도를 정확하게 제어하기 위해서는 발광소자에 흐르는 전류를 직접적으로 제어하기 위한 개별 구동회로를 필요로 한다. 그러나, 로컬 디밍에서 보다 높은 명암비를 구현하기 위해서는 발광소자의 구동 영역을 보다 세밀하게 구분해야 하는데, 이 구분을 보다 세밀하게 할수록 보다 많은 DC-DC 컨버터가 필요하게 된다. 이는 재료비의 상승을 초래하므로, 디스플레이장치는 트랜지스터 소자의 선형 동작을 응용한 선형 드라이버가 적용된 발광소자의 제어 회로를 가진다.
그런데, 발광소자의 일시적인 불량 등 다양한 이유로 인해, 발광소자 제어회로의 트랜지스터 소자에 인가되는 전압이 비정상적으로 증가하는 경우가 발생할 수 있다. 과도한 전압으로 인해 트랜지스터 소자가 손상될 수 있으며, 나아가서는 과열로 인한 화재가 발생할 위험도 있다. 발광소자 제어회로에서 이러한 위험을 방지하기 위해, 비정상적인 수준으로 인가되는 전압에 대해 트랜지스터 소자를 보호할 수 있는 구조가 요구될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이장치는, 디스플레이와, 상기 디스플레이의 발광소자를 구동하는 구동회로를 포함하며, 상기 구동회로는, 상기 발광소자에 연결된 반도체소자와, 상기 반도체소자의 제어신호라인에 연결되며, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 가지는 특성가변소자와, 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 제어신호가 상기 제어신호라인을 통해 출력되도록 제어하고, 상기 제어신호라인의 전압 또는 전류에 기초하여 감지되는 상기 특성가변소자의 특성값에 따라 상기 반도체소자의 발열보호동작을 수행하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 특성값은 상기 반도체소자로부터 발생하는 열에 대응하여 가변하는 저항값을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제어신호라인의 전압 또는 전류의 변화값에 기초하여 상기 저항값의 변화를 식별할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류값을 낮춤으로써 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류를 차단함으로써 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고, 상기 특성가변소자는, 온도 변화에 반비례하는 저항값을 가지며 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 및 소스단자 사이에 배치된 서미스터(Thermistor)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 저항값이 제1문턱값 아래로 하강하는 것으로 식별되는 것에 응답하여, 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 서미스터가 분기되는 노드 및 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 사이에 배치되며, 온도가 제2문턱값 위로 상승하는 것에 대응하여 열리도록 마련된 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 특성가변소자는, 온도 변화에 비례하는 저항값의 특성을 가지며 상기 제어신호라인 상에 직렬로 연결된 서미스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 저항값이 제3문턱값보다 높게 상승하는 것으로 식별되는 것에 응답하여, 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고, 상기 디스플레이장치는 상기 서미스터의 후단에서 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 및 소스단자 사이에 배치되며, 온도가 제4문턱값 위로 상승하는 것에 대응하여 단락되도록 마련된 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 특성가변소자의 특성값이 제5문턱값에 도달된 후 경과한 시간에 기초하여 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 특성값이 상기 제5문턱값 아래로 하강한다고 식별되는 것에 응답하여 시간을 계측하고, 상기 특성값이 상기 제5문턱값보다 낮은 제6문턱값 아래로 하강한다고 식별되는 응답하여 상기 발열보호동작을 수행하고, 상기 특성값이 상기 제5문턱값 및 상기 제6문턱값 사이에 있으면서 기 설정된 시간을 경과하였다고 식별되는 것에 응답하여 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 특성가변소자의 특성값이 제7문턱값에 도달됨에 따라 충전되는 충전소자를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전소자의 충전된 전압에 기초하여 상기 발열보호동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제어신호라인을 통해 상기 트랜지스터소자의 게이트단자에 상기 제어신호를 출력하도록 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이장치의 제어방법은, 디스플레이의 발광소자에 연결된 반도체소자에, 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 제어신호를 상기 반도체소자의 제어신호라인을 통해 출력하는 단계와, 상기 제어신호라인의 전압 또는 전류를 계측하는 단계와, 상기 계측된 전압 또는 전류에 기초하여, 상기 제어신호라인에 연결된 특성가변소자의, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 특성값에 따라서 상기 반도체소자의 발열보호동작을 수행하는 단계를 포함한다.
도 1은 디스플레이장치의 예시도이다.
도 2는 디스플레이부의 구성 블록도이다.
도 3은 구동회로가 복수의 발광소자를 구동시키는 회로의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 4는 FET의 보호 회로를 적용한 구동회로의 예시도이다.
도 5는 특성가변소자가 NTC서미스터로 구현되는 경우의 구동회로의 예시도이다.
도 6은 도 5의 구동회로의 변형된 실시예의 예시도이다.
도 7은 특성가변소자가 PTC 서미스터로 구현되는 경우의 구동회로의 예시도이다.
도 8은 특성가변소자로서 NTC 서미스터 및 PTC 서미스터를 함께 사용하는 구동회로의 예시도이다.
도 9는 열보호를 위한 스위치를 추가한 방식의 구동회로를 나타내는 예시도이다.
도 10은 열보호를 위한 스위치를 추가한 다른 방식의 구동회로를 나타내는 예시도이다.
도 11은 도 5의 구동회로에서 FET의 온도가 상대적으로 낮은 경우에 제어부가 감지하는 저항값의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 5의 구동회로에서 FET의 온도가 상대적으로 높은 경우에 제어부가 감지하는 저항값의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 13은 FET의 온도가 천천히 상승하는 경우의 보호 동작의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 14는 FET의 온도가 급격히 상승하는 경우의 보호 동작의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 15는 구동회로의 제어부의 제어동작을 나타내는 플로우차트이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 관해 상세히 설명한다. 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 상호 배타적인 구성이 아니며, 하나의 장치 내에서 복수 개의 실시예가 선택적으로 조합되어 구현될 수 있다. 이러한 복수의 실시예의 조합은 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술자가 본 발명의 사상을 구현함에 있어서 임의로 선택되어 적용될 수 있다.
만일, 실시예에서 제1구성요소, 제2구성요소 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 있다면, 이러한 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용되는 것이며, 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용되는 바, 이들 구성요소는 용어에 의해 그 의미가 한정되지 않는다. 실시예에서 사용하는 용어는 해당 실시예를 설명하기 위해 적용되는 것으로서, 본 발명의 사상을 한정하지 않는다.
또한, 본 명세서에서의 복수의 구성요소 중 "적어도 하나(at least one)"라는 표현이 나오는 경우에, 본 표현은 복수의 구성요소 전체 뿐만 아니라, 복수의 구성요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭한다.
도 1은 디스플레이장치의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이장치(1)는 예를 들면 TV로 구현된다. 다만, 디스플레이장치(1)는 TV 이외에도 화면 상에 영상을 표시 가능한 다양한 종류의 장치로 구현될 수 있는 바, 예를 들면 TV, 모니터, 디지털 사이니지(signage), 전자칠판, 전자액자 등을 포함하는 고정형 디스플레이장치이거나; 스마트폰, 태블릿기기, 휴대용 멀티미디어 재생기기 등을 포함하는 모바일기기이거나; 냉장고, 세탁기, 의류관리기기 등 화면을 가진 생활가전이거나; 웨어러블 디바이스 등의 다양한 종류의 장치로 구현될 수 있다.
디스플레이장치(1)는 외부로부터 수신되거나 또는 자체 저장된 영상컨텐트에 기반한 영상신호를 처리하는 영상처리 디바이스(100)와, 영상처리 디바이스(100)로부터 출력되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부(200)를 포함한다. 본 실시예에서는 영상처리 디바이스(100)가 디스플레이부(200)와 분리된 미디어박스 형태인 경우의 디스플레이장치(1)에 관해 설명하지만, 디스플레이장치(1)의 구조는 이러한 예시로 한정되지 않는다. 디스플레이장치(1)는 영상처리 디바이스(100) 및 디스플레이부(200)가 하나의 프레임에 결합되거나, 하나의 하우징 내에 수용되는 형태의 단일 개체의 구조로 마련될 수도 있다.
영상처리 디바이스(100)는 PC, 셋탑박스 등과 같은 외부장치와 근거리 통신을 통하거나, 서버와 광역 네트워크 통신을 통하거나, RF 형태의 방송신호를 수신하는 등의 다양한 전송방식에 따라서 영상신호를 수신한다. 또는, 영상처리 디바이스(100)는 내부의 스토리지에 저장되어 있는 영상컨텐트 데이터를 읽음으로써 영상신호를 획득할 수 있다. 영상처리 디바이스(100)는 획득한 영상신호에 디코딩, 스케일링 등과 같은 영상 관련 처리를 수행하여 디스플레이부(200)에 출력한다. 영상처리 디바이스(100) 및 디스플레이부(200) 사이의 신호 전송 방식은 유선 및 무선이 모두 가능하다.
디스플레이부(200)는 영상처리 디바이스(100)로부터의 영상신호를 영상으로 표시하기 위한 화면(201)을 형성한다. 디스플레이부(200)는 디스플레이 패널을 포함하는데, 디스플레이 패널의 구조에는 여러 가지 설계방식이 적용될 수 있는데, 본 실시예에 따른 디스플레이부(200)는 액정 방식의 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 광을 제공하는 복수의 발광소자를 포함한다.
이하, 디스플레이부(200)의 구성에 관해 설명한다.
도 2는 디스플레이부의 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(200)는 인터페이스부(210)를 포함한다. 인터페이스부(210)는 디스플레이부(200)가 영상처리 디바이스(100)로부터 영상신호 또는 전원을 수신하거나, 또한 데이터를 송수신하기 위한 인터페이스 회로를 포함한다. 인터페이스부(210)는 유선 통신연결을 위한 하나 이상의 유선인터페이스부(211)를 포함한다. 설계 방식에 따라서는, 인터페이스부(210)는 무선 통신연결을 위한 하나 이상의 무선인터페이스부(212)를 더 포함할 수도 있다.
유선인터페이스부(211)는 기 정의된 전송규격의 케이블이 접속되는 커넥터 또는 포트를 포함한다. 예를 들면, 유선인터페이스부(211)는 영상처리 디바이스(100)에 연결된 케이블이 접속되는 포트를 포함한다. 예를 들어, 유선인터페이스부(211)는 HDMI, DP, DVI, 컴포넌트, 컴포지트, S-Video, 썬더볼트 등 다양한 유선전송규격의 케이블이 접속되는 포트를 포함한다. 또는, 유선인터페이스부(211)는 USB 기기와 접속하기 위한 USB 규격의 포트를 포함한다. 또는, 유선인터페이스부(211)는 광케이블이 접속되는 광포트를 포함한다. 또는, 유선인터페이스부(211)는 외부 마이크로폰이 접속되는 오디오 입력 포트와, 헤드셋, 이어폰, 외부 스피커 등이 접속되는 오디오 출력 포트를 포함한다. 또는, 유선인터페이스부(211)는 광역 네트워크에 접속하기 위해 게이트웨이, 라우터, 허브 등에 접속하는 이더넷 포트를 포함한다. 또는, 유선인터페이스부(211)는 영상처리 디바이스(100)로부터 전원을 수신하는 전력 포트를 포함한다.
무선인터페이스부(212)는 다양한 종류의 무선통신 프로토콜에 대응하는 통신모듈, 통신칩 등의 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 양방향 통신회로를 포함한다. 예를 들면, 무선인터페이스부(212)는 와이파이(Wi-Fi) 방식에 따라서 AP(Access Point)와 무선통신을 수행하는 와이파이 통신칩과, 블루투스, Zigbee, Z-Wave, WirelessHD, WiGig, NFC 등의 무선통신을 수행하는 통신칩, IR 통신을 위한 IR 모듈, 모바일기기와 이동통신을 수행하는 이동통신칩 등을 포함한다.
디스플레이부(200)는 전원부(220)를 포함한다. 전원부(220)는 디스플레이부(200)에 수신되는 전기 에너지를, 디스플레이부(200)의 각 하드웨어 구성들이 필요로 하는 수준의 전압 또는 전류 레벨로 조정한다. 설계 방식에 따라서, 전원부(220)는 외부 전원을 직접 수신하는 방식과, 영상처리 디바이스(100)로부터 출력되는 전원을 수신하는 방식으로 구분된다. 외부 전원이 직접 디스플레이부(200)에 수신되는 경우에, 전원부(220)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)와 같이 외부 전원을 안정화 및 변환 처리하기 위한 구성요소를 포함한다. 한편, 영상처리 디바이스(100)로부터 출력되는 전원은 영상처리 디바이스(100)에서 변환된 상태이므로, 이러한 경우에 전원부(220)는 SMPS를 포함하지 않는다.
디스플레이부(200)는 디스플레이 패널(230)을 포함한다. 디스플레이 패널(230)은 비발광 방식, 즉 수광 방식으로 구현되며, 본 실시예에 따르면 LCD(Liquid Crystal Display)로 구현된다.
디스플레이부(200)는 복수의 발광소자(300)를 포함한다. 복수의 발광소자(300)는 디스플레이 패널(230)의 후방에 직하형 방식으로 배치되며, 각각 광을 생성하여 영상을 표시하기 위한 디스플레이 패널(230)의 판면에 조사한다. 본 실시예에 따른 복수의 발광소자(300)는 디스플레이 패널(230)의 판면을 따라서 분포되도록 기판 상에 장착된 복수의 LED(Light-Emitting Diode)를 포함한다.
디스플레이부(200)는 구동회로(1000)를 포함한다. 구동회로(1000)는 발광소자(300)의 점멸을 제어함으로써 디스플레이 패널(230)에 영상이 표시되도록 한다. 구동회로(1000)의 구조는 여러 가지 방식이 가능한데, 구동회로(1000)의 설계 방식에 따라서 구동회로(1000)는 로컬 디밍을 수행할 수도 있다. 로컬 디밍에 따르면, 구동회로(1000)는 단순히 발광소자(300)를 턴온/턴오프시키는 것 뿐만 아니라, 표시하기 위한 영상의 영역 별 밝기에 따라서 복수의 발광소자(300)의 휘도를 개별적으로 조정한다. 구동회로(1000)는 영상에서 밝은 영역에 대응하는 발광소자(300)의 휘도를 높이고, 어두운 영역에 대응하는 발광소자(300)의 휘도를 낮춤으로써, 영상에서 높은 명암비를 구현한다. 이러한 로컬 디밍을 구현하기 위한 한 가지 예시로서, 본 실시예에서는 구동회로(1000)가 FET의 Linear 동작 영역을 사용하는 Linear LED driver로 구현된다.
이하, 구동회로(1000)의 구조에 관해 설명한다.
도 3은 구동회로가 복수의 발광소자를 구동시키는 회로의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 발광소자(300), 예를 들어 LED(300)가 마련된다. 여기서, 각 LED(300)에는 구동회로(1000)의 반도체소자(1100), 예를 들어 FET(1100)가 직렬로 연결된다. 또한, FET(1100)에는 센싱저항(1200)이 직렬로 연결된다. 여기서, 하나의 FET(1100)에 직렬로 연결된 LED(300)의 수는 하나일 수도 있고 복수일 수도 있다. 하나의 FET(1100)에 직렬로 연결된 LED(300)가 복수인 경우에, 이들 복수의 LED(300)는 상호 직렬로 연결된다. 이와 같이, 하나 이상의 LED(300), FET(1100), 센싱저항(1200)이 하나의 배선 상에 직렬로 연결되어 있는 구동회로(1000)의 한 그룹을, 편의상 하나의 LED채널로 지칭한다. 설계 방식에 따라서 총 N개(N은 자연수)의 LED채널이 마련되며, 복수의 LED채널에는 각 LED(300)의 구동을 위한 공통된 구동전압 Vdrv가 인가된다.
FET(1100)는 예를 들면 드레인단자가 LED(300)에 연결되고, 소스단자가 센싱저항(1200)에 연결된다. 이 상태에서 FET(1100)의 게이트단자에 전압이 인가되면, LED(300), FET(1100)의 드레인단자, 및 FET(1100)의 소스단자를 따라서 전류가 흐르게 된다. 게이트단자에 인가되는 전압이 차단되면, LED(300) 및 FET(1100) 사이에 전류가 흐르지 않게 된다. 만일 FET(1100)의 게이트단자에 인가되는 전압값이 변화하면, LED(300) 및 FET(1100) 사이에 흐르는 전류값도 변화한다.
FET(1100)의 이러한 특성은, 복수의 LED채널에 각각 흐르는 전류를 동일하게 조정할 수 있도록 한다. 각 LED채널에는 동일한 값의 구동전압 Vdrv가 인가되지만 각 LED채널의 LED(300)의 특성이 서로 다를 수 있으므로, 각 LED채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값은 동일하지 않다. 예를 들어, 첫번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLED1이 9V, 두번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLED2이 8V, N번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLEDN이 7V라고 한다. 이 경우에, 구동전압 Vdrv은 전압값이 가장 많이 소요되는 채널을 고려하여 그 이상의 값, 예를 들면 10V로 인가된다.
각 LED채널의 FET(1100)의 제어는, 모든 LED채널에 동일한 목표 전류값이 흐르도록 하기 위한 것이다. 이를 위하여, 구동회로(1000)는 센싱저항(1200)의 전압값을 읽어서 이로부터 전류값을 추정하고, 추정된 전류값과 목표 전류값을 대비하여 그 차이만큼이 보상되도록 하는 게이트전압 VGS1, VGS2, ... VGSN을 FET(1100)의 게이트단자에 출력한다. 이로써, 각 LED채널에는 보상된 전류가 흐르게 되며, 해당 전류값과, LED(300) 및 FET(1100) 사이의 저항 분배에 따라서, 구동전압 Vdrv이 다시 LED(300) 및 FET(1100)에 분담이 된다. 예를 들어, 첫번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLED1이 9V이면, 해당 채널의 FET(1100)에 걸리는 전압값 VDS1은 1V가 된다. 두번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLED2이 8V이면, 해당 채널의 FET(1100)에 걸리는 전압값 VDS2는 2V가 된다. N번째 채널의 LED(300)에서 소요되는 전압값 VLEDN이 7V이면, 해당 채널의 FET(1100)에 걸리는 전압값 VDSN은 3V가 된다.
이와 같은 FET(1100)의 게이트전압 제어에 따라서, 복수의 LED채널 각각에서는 동일한 값의 전류가 흐를 수 있게 된다.
그런데, LED(300)의 발광 동작 중에는 다양한 이유로 인해 이상상태가 발생할 수 있다. 예를 들면, 첫번째 채널의 LED(300)에서 쇼트가 발생하여 LED(300)에서 소요되는 전압값이 9V로부터 5V로 떨어질 수 있다. 이 경우에, FET(1100)에 걸리는 전압값, 예를 들면 LED(300)에 직렬로 연결되는 FET(1100)의 드레인단자 및 소스단자 사이에 걸리는 전압값은 통상의 1V로부터 갑자기 5V로 급상승하게 된다.
이는, FET(1100)의 손상을 초래할 수 있으므로, 구동회로(1000)는 FET(1100)를 보호하기 위한 구성을 포함하는 바, 이하 이러한 실시예에 관해 설명한다.
도 4는 FET의 보호 회로를 적용한 구동회로의 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구동회로(1000)는 LED(300)에 직렬로 연결된 FET(1100) 및 센싱저항(1200)을 포함한다. 본 실시예에서는 하나의 LED채널의 경우에 관해 설명하지만, 다른 LED채널 또한 본 실시예와 실질적으로 동일한 구조가 적용된다. 하나의 LED라인(310) 상에서, FET(1100)의 드레인단자가 LED(300)에 직렬 연결되고 FET(1100)의 소스단자가 센싱저항(1200)에 직렬 연결된다.
구동회로(1000)는 제어부(1300)를 포함한다. 제어부(1300)는 구동 IC(Integrated Circuit)로 마련되며, FET(1100)의 게이트단자에 연결된 제어라인 또는 제1라인(1410)을 통해 제어신호 또는 소정의 전압을 인가함으로써 LED(300) 및 FET(1100)에 전류가 흐르도록 한다. 제어부(1300)는 제1라인(1410)을 통해 인가하는 전압값을 조정함으로써, LED(300) 및 FET(1100)에 흐르는 전류값을 조정할 수 있다. 또한, 제어부(1300)는 피드백라인 또는 제2라인(1420)을 통해 FET(1100)의 소스단자 및 센싱저항(1200) 사이의 LED라인(310)의 노드에 연결된다. 제어부(1300)는 비교기를 가지고, 제2라인(1420)을 통해 피드백되는 전압값에 기초하여 제1라인(1410)에 인가하는 전압값을 조정할 수 있다.
또한, 제어부(1300)는 FET(1100)의 게이트단자에 인가되는 전압 및 전류를 감지하는 감지부(1310)를 포함한다. 본 실시예에서 감지부(1310)는 제어부(1300)에 내재되는 구성으로 표현되어 있지만, 설계 방식에 따라서는 감지부(1310)는 제어부(1300)와 별도로, 제1라인(1410)에 연결된 구성일 수도 있다.
구동회로(1000)는 제1라인(1410)에 연결되며(즉, FET(1100)의 게이트단자에 연결된) 열에 대응하여 가변하는 특성값을 가진 특성가변소자(1500)를 포함한다. 특성가변소자(1500)는 온도의 변화 정도에 대응하여 소정의 특성값이 가변하는데, 본 실시예에서 가변하도록 마련된 특성가변소자(1500)의 특성은 저항값이다. 특성가변소자(1500)는 온도 상승에 따라서, 저항값이 하강하는 경우 및 저항값이 상승하는 경우의 두 가지가 모두가 적용될 수 있다. 특성가변소자(1500)의 구현 예시로서, 특성가변소자(1500)는 온도 변화에 반비례하는 저항값의 특성을 가진 NTC 서미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 포함할 수 있다. 또는, 특성가변소자(1500)는 온도 변화에 비례하는 저항값의 특성을 가진 PTC 서미스터(Positive Temperature Coefficient Thermistor)를 포함할 수도 있다. 특성가변소자(1500)가 어떠한 방식으로 구현되는지에 관한 자세한 설명은 후술한다.
본 실시예의 제어부(1300)는 제1라인(1410)을 통해 감지되는 전압 또는 전류에 기초하여 특성가변소자(1500)의 특성값(예를 들면, 저항값)을 도출한다. 제어부(1300)는 도출된 특성값에 따라서, 열에 대해 트랜지스터소자(1100)를 보호하는 기 설정된 동작을 수행한다. 이로써, LED(300)의 쇼트 등 다양한 이유로 인해 FET(1100)에 과도한 전압이 걸려서 FET(1100)에서 열이 발생하더라도, 구동회로(1000)는 이를 감지하여 FET(1100)에 대해 발열보호동작을 각 LED채널 별로 수행할 수 있다.
이하, 구동회로(1000)의 여러 구체적인 구현 예시에 관해 설명한다.
도 5는 특성가변소자가 NTC서미스터로 구현되는 경우의 구동회로의 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(1300)는 제1라인(1410)을 통해 FET(1100)의 게이트단자에 연결되며, 제2라인(1420)을 통해 FET(1100) 및 센싱저항(1200) 사이의 LED라인(310)의 노드에 연결된다. FET(1100)의 소스단자에 센싱저항(1200)이 직렬로 연결되어 있을 때, 구동회로(1000)는 FET(1100)의 게이트단자 및 FET(1100)의 소스단자에 각기 연결된 NTC 서미스터(2100)를 포함한다.
NTC 서미스터(2100)는 제1라인(1410)으로부터 분기되어 LED라인(310)으로 연결되는 라인 상에 설치된다. NTC 서미스터(2100)는 온도 변화에 대응하여 저항값이 변화하는 소자로서, 구체적으로는 온도가 상승하면 저항값이 하강하고, 온도가 하강하면 저항값이 상승하는 특성을 가진다.
FET(1100)가 정상적으로 동작할 때에는 FET(1100)의 발열량은 높지 않으며, FET(1100)에 근접하게 배치된 NTC 서미스터(2100)의 온도도 상대적으로 낮다. 이 경우에, NTC 서미스터(2100)의 저항값은 정상적인 범위의 값을 나타낸다.
한편, FET(1100)에 과도한 전압이 걸리는 등의 이상상태(예를 들면, LED(300)의 쇼트로 인해, FET(1100)의 드레인단자 및 소스단자 사이에 걸리는 전압이 설계상 허용치를 초과해 버리는 상태 등)가 발생하여 FET(1100)의 발열량이 올라가면, NTC 서미스터(2100)의 온도가 상승한다. 이 경우에, NTC 서미스터(2100)의 저항값은 내려가게 된다. 제어부(1300)는 감지부(1310)를 통해 제1라인(1410)의 전압값 및 전류값을 모니터링하며, 모니터링하는 전압값 및 전류값의 변화를 통해 NTC 서미스터(2100)의 저항값의 변화를 감지할 수 있다. 이러한 경우에, 제1라인(1410)에 흐르는 전류의 값 IGATE는 다음 수식을 만족한다.
IGATE = VGATE / (RNTC + Rsense) ≒ VGATE / RNTC
위 수식에서, VGATE 는 제1라인(1410)에 걸리는 전압(즉, 제어부(1300)가 FET(1100)의 게이트단자에 인가하는 전압)의 값이다. RNTC 는 NTC 서미스터(2100)의 저항값이다. Rsense 는 센싱저항(1200)의 저항값이다. Rsense 의 값은 RNTC 에 비하여 상대적으로 작은 값을 가진다. 따라서, RNTC 가 충분히 큰 값이라면 Rsense 는 무시될 수 있고, RNTC 는 IGATE 및 VGATE 으로부터 산출될 수 있다. 즉, 제어부(1300)는 제1라인(1410)을 통해 NTC 서미스터(2100)의 저항값의 변화를 유추할 수 있다.
제어부(1300)는 NTC 서미스터(2100)의 저항값이 소정의 문턱값 아래로 하강하는 것으로 식별되면(즉, FET(1100)의 발열량이 상승하는 것으로 식별되면), 제1라인(1410)을 통한 전압 인가를 차단함으로써, 전류가 LED라인(310)을 따라서 FET(1100)에 흐르지 않도록 한다. FET(1100)에 전류가 흐르지 않으므로 FET(1100)의 발열량은 낮아지게 된다. 이 때, Rsense 에 흐르는 전류는 (ILED + IGATE) 값을 가지게 되므로, 원하는 ILED 값의 제어를 위해서는 IGATE 가 무시될 수 있도록 충분히 큰 RNTC 값을 가져야 한다. 여기서, ILED 는 LED라인(310)에 흐르는 전류값이다.
제어부(1300)는 NTC 서미스터(2100)의 저항값이 다시 문턱값 이상으로 상승하면, 제1라인(1410)을 통해 FET(1100)의 게이트단자에 대한 전압의 인가를 재개한다.
또는, 제어부(1300)는 제1라인(1410)을 통한 전압의 인가를 완전히 차단하지 않고, 계측 시점의 제1값보다 낮은 제2값으로 전압을 내려서 인가할 수도 있다. FET(1100)에 인가되는 게이트전압이 하강함에 대응하여 FET(1100)에 흐르는 전류도 하강하므로, 제어부(1300)는 NTC 서미스터(2100)의 저항값이 정상적인 값 범위 내인 문턱값 이상으로 올라갈 때까지 전압값을 낮게 조정한다.
이상 실시예에서는 NTC 서미스터(2100)의 저항값의 하강에 대응하는 제어부(1300)의 동작에 관해 설명하였다. 그러나, 제어부(1300)의 능동적인 동작 이외에, 구동회로(1000)의 부궤환(negative feedback) 특성에 따른 추가적인 효과가 달성될 수 있다.
FET(1100)의 온도가 상승하면 FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이의 저항이 감소함으로써, 제어부(1300)가 FET(1100)에 인가하는 전압보다 FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이의 전압이 감소한다. 저항 및 전압의 감소에 따라서, LED(300) 및 FET(1100)에서 드레인단자 및 소스단자 사이를 흐르는 전류 ILED 또한 감소한다. 이로써, 제어부(1300)의 동작 이외에도, FET(1100)의 추가적인 보호 동작이 이루어진다.
도 6은 도 5의 구동회로의 변형된 실시예의 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 구동회로(1000)는 FET(1100), NTC 서미스터(2100), 제어부(1300)를 포함한다. 기본적인 회로 구성 및 동작은 앞선 도 5의 경우와 동일한데, 본 실시예는 앞선 도 5의 실시예의 회로에, 제1라인(1410) 상에 저항(2110)을 추가한 경우이다. 본 실시예에서도, 제어부(1300)는 제1라인(1410)에 걸리는 전압값 및 전류값의 변화를 통해 NTC 서미스터(2100)의 저항값의 변화를 감지할 수 있다. 이러한 경우에, 제1라인(1410)에 걸리는 전류의 값 IGATE는 다음 수식을 만족한다.
IGATE = VGATE / (RGATE + RNTC + Rsense) ≒ VGATE / (RGATE + RNTC)
RGATE 는 저항(2110)의 저항값이다. 구동회로(1000)의 동작은 앞선 도 5의 실시예의 경우와 같이 저항(2110)을 사용하지 않는 경우와 실질적으로 동일하다. 다만, 저항(2110)이 추가됨으로써 위 수식에도 RGATE 가 추가되며, 이로써 NTC 서미스터(2100)에 대한 보다 미세한 조정이 가능하다.
도 7은 특성가변소자가 PTC 서미스터로 구현되는 경우의 구동회로의 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동회로(1000)는 FET(1100), 센싱저항, 제어부(1300)를 포함한다. 구동회로(1000)의 기본적인 구조는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다. 본 실시예의 구동회로(1000)는 제어부(1300)로부터 FET(1100)의 게이트단자를 연결하는 제1라인(1410) 상에 직렬로 배치된 PTC 서미스터(2200)와, PTC 서미스터(2200)의 후단에서 FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이를 연결하는 저항(2210)을 포함한다. 저항(2210)은 PTC 서미스터(2200) 및 FET(1100)의 게이트단자 사이의 제1라인(1410)의 노드와, FET(1100)의 소스단자 및 센싱저항(1200) 사이의 LED라인(310)의 노드 사이를 연결한다.
PTC 서미스터(2200)는 온도가 상승하면 저항값도 상승하며, 온도가 하강하면 저항값도 하강하는 특성을 가진다. FET(1100)가 정상적으로 동작할 때에는 FET(1100)의 발열량이 상대적으로 적으므로, PTC 서미스터(2200)의 저항값은 상대적으로 낮다.
FET(1100)의 이상동작으로 인해 FET(1100)의 발열량이 올라가면, PTC 서미스터(2200)의 온도가 올라가고, PTC 서미스터(2200)의 저항값이 상승한다. 이와 관련하여, 제1라인(1410)에 흐르는 전류의 값 IGATE는 다음 수식을 만족한다.
IGATE = VGATE / (RPTC + RGS + Rsense) ≒ VGATE / (RPTC + RGS)
위 수식에서, VGATE 는 제1라인(1410)에 흐르는 전압의 값이다. RPTC 는 PTC 서미스터(2200)의 저항값이다. RGS 는 저항(2210)의 저항값이다. Rsense 는 센싱저항(1200)의 저항값이다. Rsense 의 값은 상대적으로 작은 값을 가진다면, RPTC 가 충분히 큰 값이라면 RPTC 는 IGATE 및 VGATE 으로부터 산출될 수 있다.
또한, FET(1100) 내부에서 게이트단자 및 소스단자 사이에 걸리는 전압 VGS 는 다음 수식을 만족한다.
VGS = VGATE * RGS / (RPTC + RGS + Rsense) ≒ VGATE * RGS / (RPTC + RGS)
본 실시예에 따른 구동회로(1000)에서는 회로의 구조에 따른 부궤환 동작과, 제어부(1300)의 능동적인 제어 동작 두 가지가 함께 수행될 수 있다.
FET(1100)의 발열로 인한 PTC 서미스터(2200)의 온도 상승에 따라서 PTC 서미스터(2200)의 저항값이 상승한다. 이로 인해 FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이의 전압이 떨어지며, 이에 대응하여 자동적으로 LED라인(310)을 따라서 FET(1100)에 흐르는 전류값이 감소함으로써, FET(1100)의 보호가 이루어진다.
또한, 제어부(1300)는 FET(1100)의 게이트단자를 통해 전압값 및 전류값을 모니터링하고, 모니터링하는 전압값 및 전류값에 기초하여 PTC 서미스터(2200)의 저항값의 상승을 감지할 수 있다. 제어부(1300)는 PTC 서미스터(2200)의 저항값의 상승을 감지하면, FET(1100)의 게이트단자에 인가하는 전압을 완전히 차단하거나 또는 전압값을 낮춘다. 이로써, 제어부(1300)는 FET(1100)의 온도 상승에 대응하여 FET(1100)를 보호한다.
도 8은 특성가변소자로서 NTC 서미스터 및 PTC 서미스터를 함께 사용하는 구동회로의 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 구동회로(1000)는 FET(1100), 센싱저항, 제어부(1300)를 포함한다. 구동회로(1000)의 기본적인 구조는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다. 본 실시예의 구동회로(1000)는 FET(1100)의 게이트단자 및 FET(1100)의 소스단자를 연결하는 NTC 서미스터(2300)와, FET(1100)의 게이트단자 및 제어부(1300)를 연결하는 PTC 서미스터(2400)를 포함한다.
FET(1100)의 정상동작 중에는 NTC 서미스터(2300) 및 PTC 서미스터(2400)의 온도가 상대적으로 낮으므로, NTC 서미스터(2300)의 저항값은 상대적으로 높아지는 한편 PTC 서미스터(2400)의 저항값은 상대적으로 낮아진다. 이 경우에, 제어부(1300)가 제1라인(1410)을 통해 인가하는 전압은 정상적으로 FET(1100)의 게이트단자에 입력되며, LED라인(310)을 따라서 FET(1100)에 전류가 정상적으로 흐르게 된다.
FET(1100)의 이상동작으로 인해 NTC 서미스터(2300) 및 PTC 서미스터(2400)의 온도가 상승하면, NTC 서미스터(2300)의 저항값은 내려가는 반면에 PTC 서미스터(2400)의 저항값은 상승한다. 이 경우, 부궤환 동작에 따라서 FET(1100) 내측에서 게이트단자 및 소스단자 사이에 걸리는 전압값이 내려가고, 결과적으로 LED라인(310)을 따라서 FET(1100)에 흐르는 전류의 전류값이 내려간다. 본 실시예의 구동회로(1000)는 앞선 실시예의 경우보다 FET(1100)의 이상동작 시 NTC 서미스터(2300) 및 PTC 서미스터(2400) 사이에 저항값의 차이가 크게 발생하게 되므로, 부궤환 동작의 효과가 보다 향상된다.
도 9는 열보호를 위한 스위치를 추가한 방식의 구동회로를 나타내는 예시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 구동회로(1000)는 FET(1100), 센싱저항(1200), PTC 서미스터(2400), 저항(2210)을 포함한다. 이들 구성요소들은 기본적으로 앞선 도 7의 실시예와 실질적으로 유사하므로, 자세한 설명을 생략한다. 본 실시예에 따른 구동회로(1000)는, FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이를 연결하는 스위치(2500)를 추가로 포함한다. 스위치(2500)는, FET(1100)의 게이트단자 및 PTC 서미스터(2400) 사이의 제1라인(1410)의 노드로부터 분기되어 FET(1100)의 소스단자 및 센싱저항(1200) 사이의 LED라인(310)의 노드로 연결된 라인 상에 설치된다. 스위치(2500)는 FET(1100)의 온도가 문턱값보다 아래면 회로가 열린 상태이고, FET(1100)의 온도가 문턱값 위로 상승함에 따라서 회로를 닫는 통전신호가 입력되게 마련된다. 스위치(2500)에 통전신호를 보내는 구성은 회로의 설계방식에 따라서 다양하게 마련될 수 있다.
FET(1100)가 정상동작하는 동안에는 온도가 상대적으로 낮으므로, PTC 서미스터(2400)의 저항값은 상대적으로 낮아진다. 이 때에는 스위치(2500)가 열리도록 마련된다. 제어부(1300)가 제1라인(1410)을 통해 인가하는 전압은 정상적으로 FET(1100)의 게이트단자에 인가되며, LED라인(310)을 따라서 정상적으로 전류가 흐르게 된다.
FET(1100)가 이상동작함으로써 온도가 상승하면, PTC 서미스터(2400)의 저항값이 상승한다. 여기서, 온도의 변화에 응답하여 PTC 서미스터(2400)의 저항값이 변화하게 되는데, PTC 서미스터(2400)의 온도에 대한 반응속도가 느릴 수도 있다. 이 경우에는 PTC 서미스터(2400)만으로는 갑작스런 FET(1100)의 발열에 즉각적으로 대응하지 못하여 FET(1100)의 손상을 초래할 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 PTC 서미스터(2400)의 저항값의 변화를 감지하여 제어부(1300)가 대응하는 것보다 앞서서, 스위치(2500)가 동작하게 마련된다. 온도 상승으로 인한 통전신호가 스위치(2500)에 인가됨으로서 스위치(2500)가 닫히고 통전된다. 스위치(2500)의 통전으로 인해 부궤환 동작에 따른 FET(1100)의 1차적인 보호가 수행되고, 차후 제어부(1300)가 FET(1100)의 2차적인 보호를 수행하도록 동작한다. 제어부(1300)의 동작은 앞선 실시예에서 설명한 바 있으므로, 자세한 설명을 생략한다.
도 10은 열보호를 위한 스위치를 추가한 다른 방식의 구동회로를 나타내는 예시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 구동회로(1000)에서 NTC 서미스터(2600)는 FET(1100)의 게이트단자 및 소스단자 사이를 연결한다. 저항(2610)은 NTC 서미스터(2600)에 병렬적으로 연결된다. 스위치(2700)는 FET(1100)의 게이트단자 및 NTC 서미스터(2600)를 연결한다. 스위치(2700)는 제1라인(1410) 상에서, NTC 서미스터(2600)의 분기 노드 및 저항(2610)의 분기 노드 사이에 배치된다. 스위치(2700)의 기본적인 기능은 앞선 도 9의 실시예와 반대로, 이 때, 스위치(2700)는 앞선 도 9의 실시예와 달리, FET(1100)의 온도가 문턱값보다 아래면 회로가 닫힘으로써 통전된 상태이고, FET(1100)의 온도가 문턱값 위로 상승함에 따라서 회로를 여는 단절신호가 입력되게 마련된다.
FET(1100)가 이상동작함으로써 발열량이 올라갈 때, 제어부(1300)는 NTC 서미스터(2600)의 저항값이 내려가는 것을 감지하고 FET(1100)의 게이트단자에 인가하는 전압을 차단하거나 또는 낮춘다. 이러한 제어부(1300)의 동작에 관해서는 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같다.
한편, 본 실시예에서는 FET(1100)로부터의 발열량이 문턱값을 넘으면, 단절신호가 스위치(2700)에 인가된다. 스위치(2700)는 제어부(1300)로부터 인가되는 전압이 FET(1100)의 게이트단자로 입력되게 하는 제1라인(1410)을 오픈시킨다. 이로써, 제어부(1300)가 NTC 서미스터(2600)의 저항값 하강을 감지하는 시점보다 앞서서, 제어부(1300)로부터의 전압이 제1라인(1410)을 통해 FET(1100)의 게이트단자에 다이렉트로 인가되는 것을 차단한다. 이로써, 스위치(2700)는 NTC 서미스터(2600)의 반응속도보다 빠르게 FET(1100)의 1차적 보호동작을 수행할 수 있다.
이하, 제어부(1300)의 FET(1100)에 전압을 인가하고, FET(1100)의 손상을 보호하는 동작에 관해 설명한다.
도 11은 도 5의 구동회로에서 FET의 온도가 상대적으로 낮은 경우에 제어부가 감지하는 저항값의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 5의 구동회로에서 FET의 온도가 상대적으로 높은 경우에 제어부가 감지하는 저항값의 예시를 나타내는 그래프이다.
도 5, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(1300)는 FET(1100)의 게이트단자에 전압 Vgate 를 인가한다. 이 때, FET(1100) 내부의 게이트단자 및 소스단자 사이의 패러사이틱 커패시턴스(parasitic capacitance)의 영향으로, Vgate 의 초기 기동 시에는 커패시터의 충전 전류가 소모된다. 즉, Vgate 의 초기 기동 시에, Igate 가 순간적으로 높게 나타난 이후에 하강하며, FET(1100) 내부의 게이트단자 및 소스단자 사이에 걸리는 Vgs 는 Vgate 에 비해 상대적으로 완만하게 상승한다. FET(1100) 내부의 게이트단자 및 소스단자 사이의 커패시터에 대한 충전이 완료되는 초기 기동 시간이 지나면, Igate 및 Vgs 의 커브는 값이 변화하지 않는 평탄한 구간을 형성한다. 전체적으로, Vgs 는 Igate 의 값의 변화에 대응하는 형상의 커브를 나타낸다.
제어부(1300)는 이와 같이 계측되는 전압값 및 전류값에 기초하여 저항값을 산출할 수 있다. 여기서, 앞서 설명한 커패시터의 충전으로 인해 초기 기동 시에는 전압값 및 전류값의 정확한 계측이 곤란하다. 그러므로, 제어부(1300)는 초기 기동 시간 이후에 Igate 및 Vgs 의 값이 안정화된 구간 이후에 저항값을 계측하는 동작인 LED (Leading Edge Blanking) 동작을 수행한다.
저항값에서 두 가지의 문턱값, 제1문턱값 Zth1 및 제2문턱값 Zth2 가 사전에 지정된다. 제1문턱값 Zth1 및 제2문턱값 Zth2 의 구체적인 수치는 한정되지 않으나, Zth1 > Zth2 의 관계를 만족한다. 제어부(1300)는 산출되는 저항값이 도 11에서와 같이 제1문턱값보다 높게 산출되면, FET(1100)가 정상상태라고 식별한다. 이 경우에, 제어부(1300)는 FET(1100)에 전압을 계속 정상적으로 인가한다.
반면에, 제어부(1300)는 산출되는 저항값이 도 12에서와 같이 제1문턱값보다 낮게 산출되면, FET(1100)가 이상상태라고 식별한다. 이 경우에, 제어부(1300)는 FET(1100)에 대한 보호동작을 실행 또는 준비한다. 여기서, FET(1100)에 대한 보호동작은, FET(1100)의 온도가 천천히 상승하는 경우와 급격하게 상승하는 경우 각각이 약간 상이하다. 이하, FET(1100)의 온도가 천천히 상승하는 경우의 보호동작에 관해 설명한다.
도 13은 FET의 온도가 천천히 상승하는 경우의 보호 동작의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 5 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(1300)는 FET(1100)의 게이트단자에 전압 Vgate 를 인가하는 기동 단계와, 인가하지 않는 비기동 단계를 교대로 반복한다. 초기 기동 단계에서는, FET(1100)의 내부 커패시터의 충전 때문에, Vgs 가 완만히 증가하고 Igate 가 급격히 피크를 나타낸 이후에 감소한다. LEB 동작에 따라서, 제어부(1300)는 계측된 전압값 및 전류값에 기초하여 저항값을 산출한다.
제어부(1300)는 산출된 저항값이 제1문턱값 Zth1 아래로 내려가면, 해당 시점으로부터 타이머를 통한 시간의 적산을 개시한다. 타이머는 여러 가지 방식에 따라서 구현될 수 있는데, 예를 들면 소정 용량의 커패시터로 마련될 수 있다. 본 도면에서의 Timer는 타이머가 커패시터로 마련된 경우에 커패시터의 충전된 용량을 나타낸다. 타이머는, 기동 구간에서 FET(1100)에 인가되는 전압에 의해 서서히 충전되며, 충전되지 않는 비기동 구간에서 충전량이 완만하게 내려간다. 만일 기동 구간이 반복됨에 따라서 FET(1100)의 온도가 계속 상승하게 되면, 결국 타이머의 정전용량의 한계까지 충전된다.
제어부(1300)는 타이머의 정전용량의 한계까지 충전됨에 따라서 Fail Flag를 턴온되면 FET(1100)가 이상상태라고 식별하고, FET(1100)에 대한 보호동작을 수행한다. 타이머의 커패시터의 충전량이 한계를 넘어서면 커패시터로부터 방전이 수행되며, 이 방전되는 전압이 Fail Flag를 턴온시키도록 동작한다.
본 실시예는 제어부(1300)가 모니터링하는 저항값이 최초로 제1문턱값보다 낮은 시점에서부터 시간을 적산하고, 저항값이 제1문턱값보다 낮은 시간이 소정의 시간 문턱값 T를 초과하면 FET(1100)가 이상상태인 것으로 식별한다. 그러나, 이 경우는 상대적으로 FET(1100)의 온도가 서서히 상승하는 경우에 대응하기 위한 것으로서, FET(1100)의 온도가 급격히 상승하는 경우라면 보다 빠른 대응이 필요할 수 있다. 이하, 이러한 실시예에 관해 설명한다.
도 14는 FET의 온도가 급격히 상승하는 경우의 보호 동작의 원리를 나타내는 예시도이다.
도 5 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제어부(1300)는 모니터링하는 저항값이 제1문턱값 Zth1 아래로 내려가면, 해당 시점으로부터 타이머를 통한 시간의 적산을 개시한다. 만일 모니터링하는 저항값이 계속 제1문턱값 Zth1 및 제2문턱값 Zth2 사이의 구간에서 계속 유지된 상태에서 적산된 시간이 시간 문턱값 T에 도달한다면, 제어부(1300)는 앞선 도 13의 실시예의 경우와 같이 동작한다.
그러나, FET(1100)의 온도가 급격히 상승함으로써, 상기한 시간 문턱값에 도달하기 이전 시점에, 모니터링하는 저항값이 제2문턱값 아래로 내려갈 수도 있다. 이 경우에, 제어부(1300)는 시간 문턱값 T에 도달하지 않았더라도, Fail Flag를 턴온시키고 FET(1100)를 이상상태로 식별한다.
즉, 제어부(1300)는 제1문턱값과 이보다 낮은 제2문턱값이 설정된 상태에서 두 가지 방식으로 FET(1100)의 이상상태를 식별한다. 제어부(1300)는 모니터링되는 저항값이 제1문턱값 및 제2문턱값 사이에서 있을 때에 적산된 시간이 상기한 시간 문턱값에 도달한 경우, 또는 모니터링되는 저항값이 제2문턱값 아래인 것으로 감지된 경우에, FET(1100)가 이상상태인 것으로 식별하고 FET(1100)의 보호동작을 수행한다.
이하, 제어부(1300)의 제어동작에 관해 설명한다.
도 15는 구동회로의 제어부의 제어동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 하기 동작은 제어부(1300, 도 5 참조)에 의해 수행된다.
1510 단계에서 제어부는 발광소자에 직렬로 연결된 트랜지스터소자에 제어신호라인을 통해 제어신호를 출력한다.
1520 단계에서 제어부는 제어신호라인의 전압값 또는 전류값을 계측한다.
1530 단계에서 제어부는 계측된 전압값 또는 전류값에 기초하여, 제어신호라인에 연결된 특성가변소자의, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 산출한다.
1540 단계에서 제어부는 산출된 특성값에 대응하여 트랜지스터소자의 발열보호동작을 선택적으로 수행한다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체는 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, USB 메모리장치와 같은 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어 RAM, ROM, 플래시메모리, 메모리 칩, 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 이동 단말 내에 포함될 수 있는 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다. 본 저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어의 기술 분야에서 숙련된 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 또는, 본 컴퓨터 프로그램 명령은 컴퓨터 프로그램 프로덕트에 의해 구현될 수도 있다.
1 : 디스플레이장치
100 : 영상처리 디바이스
200 : 디스플레이부
300 : 발광소자
1000 : 구동회로
1100 : 트랜지스터소자
1300 : 제어부
1500 : 특성가변소자

Claims (20)

  1. 디스플레이장치에 있어서,
    디스플레이와,
    상기 디스플레이의 발광소자를 구동하는 구동회로를 포함하며,
    상기 구동회로는,
    상기 발광소자에 연결된 반도체소자와,
    상기 반도체소자의 제어신호라인에 연결되며, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 가지는 특성가변소자와,
    상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 제어신호가 상기 제어신호라인을 통해 출력되도록 제어하고,
    상기 제어신호라인의 전압 또는 전류에 기초하여 감지되는 상기 특성가변소자의 특성값에 따라 상기 반도체소자의 발열보호동작을 수행하는 제어부를 포함하는 디스플레이장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특성값은 상기 반도체소자로부터 발생하는 열에 대응하여 가변하는 저항값을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제어신호라인의 전압 또는 전류의 변화값에 기초하여 상기 저항값의 변화를 식별하는 디스플레이장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류값을 낮춤으로써 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류를 차단함으로써 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 특성가변소자는, 온도 변화에 반비례하는 저항값을 가지며 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 및 소스단자 사이에 배치된 서미스터(Thermistor)를 포함하는 디스플레이장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 저항값이 제1문턱값 아래로 하강하는 것으로 식별되는 것에 응답하여, 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 서미스터가 분기되는 노드 및 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 사이에 배치되며, 온도가 제2문턱값 위로 상승하는 것에 대응하여 열리도록 마련된 스위치를 더 포함하는 디스플레이장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 특성가변소자는, 온도 변화에 비례하는 저항값의 특성을 가지며 상기 제어신호라인 상에 직렬로 연결된 서미스터를 포함하는 디스플레이장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 저항값이 제3문턱값보다 높게 상승하는 것으로 식별되는 것에 응답하여, 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 서미스터의 후단에서 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 및 소스단자 사이에 배치되며, 온도가 제4문턱값 위로 상승하는 것에 대응하여 단락되도록 마련된 스위치를 더 포함하는 디스플레이장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특성가변소자의 특성값이 제5문턱값에 도달된 후 경과한 시간에 기초하여 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 특성값이 상기 제5문턱값 아래로 하강한다고 식별되는 것에 응답하여 시간을 계측하고,
    상기 특성값이 상기 제5문턱값보다 낮은 제6문턱값 아래로 하강한다고 식별되는 응답하여 상기 발열보호동작을 수행하고,
    상기 특성값이 상기 제5문턱값 및 상기 제6문턱값 사이에 있으면서 기 설정된 시간을 경과하였다고 식별되는 것에 응답하여 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 특성가변소자의 특성값이 제7문턱값에 도달됨에 따라 충전되는 충전소자를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 충전소자의 충전된 전압에 기초하여 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제어신호라인을 통해 상기 트랜지스터소자의 게이트단자에 상기 제어신호를 출력하도록 마련된 디스플레이장치.
  15. 디스플레이장치의 제어방법에 있어서,
    디스플레이의 발광소자에 연결된 반도체소자에, 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 제어신호를 상기 반도체소자의 제어신호라인을 통해 출력하는 단계와,
    상기 제어신호라인의 전압 또는 전류를 계측하는 단계와,
    상기 계측된 전압 또는 전류에 기초하여, 상기 제어신호라인에 연결된 특성가변소자의, 열에 대응하여 가변하는 특성값을 산출하는 단계와,
    상기 산출된 특성값에 따라서 상기 반도체소자의 발열보호동작을 수행하는 단계를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 특성값은 상기 반도체소자로부터 발생하는 열에 대응하여 가변하는 저항값을 포함하고,
    상기 제어신호라인의 전압 또는 전류의 변화값에 기초하여 상기 저항값의 변화를 식별하는 디스플레이장치의 제어방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류값을 낮춤으로써 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어신호를 이용하여 상기 발광소자 및 상기 반도체소자에 흐르는 전류를 차단함으로써 상기 발열보호동작을 수행하는 디스플레이장치의 제어방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 반도체소자는 트랜지스터 소자를 포함하고,
    상기 특성가변소자는, 온도 변화에 반비례하는 저항값을 가지며 상기 트랜지스터소자의 게이트단자 및 소스단자 사이에 배치된 서미스터를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 특성가변소자는, 온도 변화에 비례하는 저항값의 특성을 가지며 상기 제어신호라인 상에 직렬로 연결된 서미스터를 포함하는 디스플레이장치의 제어방법.
KR1020200092278A 2020-07-24 2020-07-24 디스플레이장치 및 그 제어방법 KR20220013140A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092278A KR20220013140A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 디스플레이장치 및 그 제어방법
PCT/KR2021/008241 WO2022019512A1 (ko) 2020-07-24 2021-06-30 디스플레이장치 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200092278A KR20220013140A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 디스플레이장치 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220013140A true KR20220013140A (ko) 2022-02-04

Family

ID=79729271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200092278A KR20220013140A (ko) 2020-07-24 2020-07-24 디스플레이장치 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20220013140A (ko)
WO (1) WO2022019512A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200432142Y1 (ko) * 2006-09-19 2006-12-01 금호전기주식회사 피티씨 소자를 이용한 엘이디 전류 제어 회로
BRPI0812456A2 (pt) * 2007-07-27 2014-12-02 Sharp Kk " dispositivo de iluminação e dispositivo de display de cristal líquido ".
KR101385117B1 (ko) * 2007-12-06 2014-04-15 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 어셈블리, 이를 갖는 표시장치 및 이의 구동에적용되는 전류제어소자의 셧다운 방지방법
KR20130015714A (ko) * 2011-08-04 2013-02-14 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 ｌｅｄ 제어방법
KR102552360B1 (ko) * 2016-03-10 2023-07-07 삼성전자주식회사 디스플레이장치 및 디스플레이장치의 구동방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022019512A1 (ko) 2022-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8558481B2 (en) Luminescence driving apparatus, display apparatus, and driving method thereof
JP2023106562A (ja) 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム
US8456096B2 (en) Thermally controlled driver/switching regulator, and methods of controlling and/or regulating a driver and/or switching regulator
US20150156846A1 (en) Over-current protection circuit, led backlight driving circuit and liquid crystal device
US9596396B2 (en) Camera and control method thereof based on a sensed temperature
KR20130015714A (ko) 백라이트 유닛 및 ｌｅｄ 제어방법
US9183788B2 (en) Backlight driving circuit, LCD device, and method for driving the backlight driving circuit
US20080054817A1 (en) Driving apparatus of light source
KR102151263B1 (ko) 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20090088041A (ko) 백라이트 구동 장치 및 그것의 구동 방법
KR102208881B1 (ko) 백라이트 유닛, 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
KR20170105803A (ko) 디스플레이장치 및 디스플레이장치의 구동방법
KR20220013140A (ko) 디스플레이장치 및 그 제어방법
WO2015172535A1 (zh) 背光调节装置、背光模组及显示装置
CN116386552A (zh) 背光控制方法、系统、终端设备以及存储介质
US9420655B2 (en) Method of driving LED chips of same power but different rated voltages and currents
WO2019080206A1 (zh) 发光二极管光源的亮度控制装置与方法
US8319371B2 (en) Electronic device
JP2018029028A (ja) 表示装置、その制御方法及びその制御プログラム
JP2015018618A (ja) Ｌｅｄ表示装置
US10200020B2 (en) Semiconductor device and electronic device
KR20160114530A (ko) 정보 처리 장치
KR20080034294A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
US20170374716A1 (en) Boost enabled led backlight for enhancing sunlight visibility of a liquid crystal display
KR20140115408A (ko) Led 구동 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination