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KR101675856B1 - 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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KR101675856B1
KR101675856B1 KR1020100085095A KR20100085095A KR101675856B1 KR 101675856 B1 KR101675856 B1 KR 101675856B1 KR 1020100085095 A KR1020100085095 A KR 1020100085095A KR 20100085095 A KR20100085095 A KR 20100085095A KR 101675856 B1 KR101675856 B1 KR 101675856B1
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장철상
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Abstract

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 백 라이트를 구동하기 위한 LED 구동 칩(chip)들의 내부 구조 및 동작 방법을 단순화시켜 그 제조 비용을 줄일 수 있도록 하면서도 LED 구동 칩들 간의 출력 전류 편차를 최소화시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 복수의 LED군을 구비하여 광을 발생하는 백 라이트 및 외부로부터의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 상기 백 라이트를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값에 따라 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트로 공급하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 백 라이트를 구동하기 위한 LED 구동 칩(chip)들의 내부 구조 및 동작 방법을 단순화시켜 그 제조 비용을 줄일 수 있도록 하면서도 LED 구동 칩들 간의 출력 전류 편차를 최소화시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.
이 중, 액정 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액정 셀을 구비한 액정패널에 의해 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로부터 공급된 광의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표시하게 된다.
종래에는 백 라이트 유닛의 광원으로써 형광램프들을 주로 사용하였지만, 최근에는 백 라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 따라 형광 램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 백 라이트 유닛이 이용되고 있다.
LED를 이용한 백 라이트 유닛은 적색, 녹색, 청색이나 백색 등의 LED가 조합된 백 라이트를 구비하여, 상기 각 LED들에 구동전류들을 공급함으로써 광을 발생시킨다. 이렇게 백 라이트 유닛은 백 라이트의 LED들에 공급되는 구동 전류량을 조절하여 백 라이트의 밝기를 제어하게 된다.
하지만, 최근에는 액정 표시장치들이 대형화되는 추세 따라 백 라이트 유닛 또한, 대형화되고 있어 대형화된 백 라이트 유닛의 신뢰성이 저하되고 있는 실정이다. 구체적으로, LED 백 라이트 유닛은 복수의 LED 구동 집적회로(IC; Integrated Circuit)들을 통해 LED들에 공급되는 구동 전류를 제어하게 되는데, LED 백 라이트의 대형화에 따라 LED 구동 IC들과 그에 대응되는 LED들의 수가 크게 증가함으로써 각 LED들에 공급되는 구동 전류량 편차가 커지게 되었다.
이에, 종래에는 각각의 LED 구동 IC들이 내부 저장소자(EEPROM)와 DAC 트리밍 회로(DAC Trimming circuit) 및 복수의 퓨즈(fuse) 등을 포함하도록 구성하여 실험치에 따라 미리 저장된 옵셋 값(또는, 편차 값)을 보상하도록 하였다. 하지만, 이 경우 LED 구동 IC들의 구동 방법 및 내부 구조가 복잡해지고, LED 구동 IC들을 제조하기 위한 공정과정 또한 복잡해지기 때문에 LED 구동 IC들의 제조 비용과 제조 시간 등이 증가하는 등의 다양한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED 백 라이트를 구동하기 위한 LED 구동 칩들의 내부 구조 및 동작 방법을 단순화시켜 그 제조 비용을 줄일 수 있도록 하면서도 LED 구동 칩들 간의 출력 전류 편차를 최소화시킬 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 복수의 LED군을 구비하여 광을 발생하는 백 라이트 및 외부로부터의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 상기 백 라이트를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값에 따라 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트로 공급하는 백 라이트 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 백 라이트 제어부는 상기 각 LED군으로 구동 전원을 공급하는 구동전원 생성부 및 상기 디밍 제어신호에 대응하는 PWM 신호를 각각 생성하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 각 LED군를 제어하기 위한 제어 전류를 출력함과 아울러 상기 출력되는 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어 값으로 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하는 제 1 내지 제 n LED 구동 IC를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 n LED 구동 IC 중 적어도 어느 하나의 IC는 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호를 출력하는 ADC, 상기 디밍 제어신호의 듀티 비에 대응하도록 상기의 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 출력 전류량 신호와 가장 대응되는 유사 코드 신호를 생성하는 구동 MCU(Micro Controller Unit), 상기 출력 전류량 신호와 가장 대응되는 유사 코드 신호를 저장하고 저장된 코드 신호에 대응되는 상기의 보상 제어 값을 통해 상기 제어 전류의 전류량 설정 신호와 트리밍 제어 신호를 각각 추출하는 레지스터, 상기 전류량 설정 신호에 대응하도록 상기 제어 전류를 생성함과 아울러 상기 트리밍 제어 신호에 따라 상기 제어 전류의 전류량을 미세 조정한 후, 상기 PWM 신호에 따라 출력 또는 차단하는 DAC 및 상기 제어 전류 전류량을 상기 백 라이트로부터 입력되는 피드백 전류에 따라 보상하여 출력하는 보상 증폭부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 사용자에 의해 미리 설정되는 보상 제어 값은 상기 복수의 LED 구동 IC들이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC의 출력 전류량 대비 보상 값인 것을 특징으로 한다.
상기 DAC에는 적어도 하나의 가변 저항이 더 구비되어 상기의 트리밍 제어 신호에 따라 사기 제어 전류의 전류량을 미세 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널; 상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버; 상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버; 상기 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 디밍 제어신호와 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 액정패널에 광을 조사하는 상기에서 상술한 바와 같은 본 발명의 백 라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛의 구동 방법은 복수의 LED군을 구비한 백 라이트 및 상기 백 라이트를 제어하는 백 라이트 제어부를 구비한 백 라이트 유닛의 구동 방법에 있어서, 외부로부터의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 상기 백 라이트를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값에 따라 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트로 공급하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 제어 전류의 전류량을 보상단계는 상기 각 LED군으로 구동 전원을 공급하는 단계 및 상기 디밍 제어신호에 대응하는 PWM 신호를 각각 생성하여 상기 PWM 신호에 따라 상기 각 LED군를 제어하기 위한 제어 전류를 출력함과 아울러 상기 출력되는 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어 값으로 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 제어 전류의 전류량을 보상단계는 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호를 출력하는 단계, 상기 디밍 제어신호의 듀티 비에 대응하도록 상기의 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 출력 전류량 신호와 가장 대응되는 유사 코드 신호를 생성하는 단계, 상기 출력 전류량 신호와 가장 대응되는 유사 코드 신호를 저장하고 저장된 코드 신호에 대응되는 상기의 보상 제어 값을 통해 상기 제어 전류의 전류량 설정 신호와 트리밍 제어 신호를 각각 추출하는 단계, 상기 전류량 설정 신호에 대응하도록 상기 제어 전류를 생성함과 아울러 상기 트리밍 제어 신호에 따라 상기 제어 전류의 전류량을 미세 조정한 후, 상기 PWM 신호에 따라 출력 또는 차단하는 단계, 및 상기 제어 전류 전류량을 상기 백 라이트로부터 입력되는 피드백 전류에 따라 보상하여 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 사용자에 의해 미리 설정되는 보상 제어 값은 상기 복수의 LED 구동 IC들이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC의 출력 전류량 대비 보상 값인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징들을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 LED 구동 IC들 각각이 LED들로 공급되는 각각의 LED 제어 전류량을 검출하고, 그 검출 결과에 따라 LED 제어 전류량을 보상함으로써 LED 구동 IC들 간의 출력 전류 편차를 최소화시킬 수 있다.
또한, LED 구동 IC들의 내부 구조 및 동작 방법을 보다 단순화시킬 수 있으므로 그 공정 과정과 제조 비용 및 테스트 시간을 줄일 수 있다.
아울러, 각각의 LED 구동 IC 각각은 LED 구동 전류가 증가 될 때마다 출력되는 LED 제어 전류량을 보상하기 때문에 입력 전류의 편차나 주변 온도 등의 주변 환경 변화에 보다 용이하게 적응하여 구동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛을 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 LED 구동 IC를 구체적으로 나타낸 구성도.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 나타낸 구성도이다.
먼저, 도 1에 도시된 액정 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널(2); 액정패널(2)의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들을 구동하는 데이터 드라이버(4); 액정패널(2)의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들을 구동하는 게이트 드라이버(6); 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 정렬하여 상기 데이터 드라이버(4)에 공급함과 아울러 디밍 제어신호(Dim)와 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버(4,6)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(8); 및 상기의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 백 라이트(14)를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류(Ion)의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값(Cset)에 따라 상기 출력되는 제어 전류(Ion)의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트(14)에 공급하는 백 라이트 유닛(12)을 구비한다.
액정패널(2)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다. TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소 전극에 공급한다. 액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.
데이터 드라이버(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(8)로부터 보상 변환된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다. 구체적으로, 데이터 드라이버(4)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(8)를 통해 정렬된 영상 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상 신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(4)는 정렬 입력된 영상 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔 펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(6)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(6)는 스캔 펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.
타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 액정패널(2)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터(Data)를 적어도 한 수평라인 단위로 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 외부로부터 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(6,4)를 제어한다. 아울러, 타이밍 컨트롤러(8)는 정렬된 영상 데이터(Data)의 밝기나 휘도 정보 등에 따라 상기의 동기신호들 중 적어도 하나를 이용하여 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고, 이를 백 라이트 유닛(12)에 공급함으로써 백 라이트 유닛(12)을 제어한다.
백 라이트 유닛(12)은 광을 발생하는 복수의 광원과 복수의 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백 라이트(14) 및 디밍 제어신호(Dim)에 따라 백 라이트(14)의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 백 라이트(14)를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류(Ion)의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값(Cset)에 따라 상기 출력되는 제어 전류(Ion)의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트(14)로 공급하는 백 라이트 제어부(16)를 구비한다.
백 라이트(14)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 광원들을 구비하고, 각 광원들로 공급되는 구동 전원(Vled)에 따라 동시 또는 순차적으로 각 광원들을 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다. 아울러, 광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.
백 라이트(14)의 광원들로는 크게 선 광원, 면 광원 또는 점 광원이나 그 조합 형태로 구성될 수 있는데, 선 광원으로는 냉음극형광램프(CCFL; Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 외부전극 형광램프(EEFL; External Electrode Fluorescent Lamp) 등이 있으며, 점 광원으로는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등이 이용될 수 있다. 이하에서는, 복수의 LED가 직렬 또는 병렬 연결된 적어도 하나의 LED군이 백 라이트(14)의 광원으로 이루어진 예를 설명하기로 한다. 백 라이트(14)의 각 LED군은 백색의 LED들로만 구성되어 백색광을 발생할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 LED들이 조합되도록 하여 백색의 광을 발생할 수도 있다. 이러한 복수의 LED군들은 구동 전원(Vled)에 의해 광을 발생하되, 그 출력단으로 공급되는 LED 구동 전류량(Ion) 또는 구동 전류 공급기간(Dimming Time) 등에 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어된다.
백 라이트 제어부(16)는 타이밍 컨트롤러부터의 디밍 제어신호(Dim)에 따라 매 프레임 기간 단위로 백 라이트(14)의 점등 및 소등 시점을 설정한다. 이때, 백 라이트(14) 점등 및 소등 시점 즉, 백 라이트(12) 점등 시간에 따라 그 발광량이 변화하게 된다. 구체적으로, 백 라이트 제어부(16)는 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다. 여기서, PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비 정보에 따라 각 LED군의 온/오프 주기 예를 들어, 하이/로우 주기가 가변된 신호이다. 따라서, 백 라이트 제어부(16)는 PWM 신호에 따라 백 라이트(14)의 LED 구동 전류 출력 시점을 조절함으로써, 각 LED군들 온/오프 시키는 버스트 모드(Burst Mode)로 구동한다.
아울러, 백 라이트 제어부(16)는 백 라이트(14)의 각 LED 군들을 제어하기 위해 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 검출한다. 그리고, 검출된 제어 전류(Ion)의 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값(Cset)에 따라 상기 출력되는 제어 전류(Ion)의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트(14)로 공급하게 된다. 다시 말해, 백 라이트 제어부(16)는 각 LED군들 온 기간 동안 각 LED군들을 제어하기 위한 LED 제어 전류(Ion)를 출력하는데 이때, 출력되는 LED 제어 전류(Ion)를 피드백시켜 그 전류량을 검출한다. 그리고 검출된 전류량에 대응하는 보상 제어 값(Cset)에 따라 출력되는 LED 제어 전류(Ion)의 전류량을 보상하여 출력한다.
백 라이트 제어부(16)에는 구동하는 LED 군들의 수에 따라 복수의 LED 구동 IC가 구비되어 각각의 구동 IC들에 의해 해당 LED 군들의 발광 량이 제어될 수 있다. 이때, 각각의 LED 구동 IC들은 그 내부 및 외부 구성요소들에 따라 출력 전류량 편차를 가지게 되므로 출력 전류량 편차를 최소화하여 최대한 동일한 전류량으로 LED 구동 전류들이 출력되도록 함이 바람직하다. 따라서, 사용자에 의해 미리 설정되는 보상 제어 값(Cset)은 복수의 LED 구동 IC들이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC의 출력 전류량 대비 보상 값이 될 수 있다. 다시 말해, 각각의 LED 구동 IC들은 자신의 출력 전류량을 피드백시킨 다음, 피드백된 전류량에 대응되는 보상 제어 값(Cset)으로 자신의 출력 전류량을 보상하여 출력함으로써 출력되는 전류량이 다른 복수의 LED 구동 IC 출력 전류량과 동일해지도록 한다. 이러한 백 라이트 제어부(16)에 대해서는 이 후 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 백 라이트 유닛을 좀 더 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 백 라이트(14)는 복수의 LED가 서로 전기적으로 연결되어 상기 구동 전류(Vled)에 따라 광을 발생하는 복수의 LED군(32)을 구비한다. 이러한 복수의 LED군(32) 각각은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등의 LED들이 서로 전기적으로 연결되어 구성된다.
복수의 LED군(32) 각각은 백 라이트 제어부(16)로부터 동시 또는 개별적으로 구동전원(Vled)을 공급받아 광을 발생하며, 각 LED군(32)의 내부에 흐르는 각각의 구동 전류(Io1 내지 Ion)는 각 LED군(32)의 출력단을 통해 다시 백 라이트 제어부(16)로 출력된다.
백 라이트 제어부(16)는 상기 백 라이트(14)의 각 LED군(32)으로 구동 전원(Vled)을 공급하는 구동전원 생성부(22) 및 디밍 제어신호(Dim)에 대응하는 PWM 신호를 각각 생성하여 상기 PWM 신호에 따라 각 LED군(32)를 제어하기 위한 LED 제어 전류를 출력함과 아울러 상기 출력되는 LED 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어 값(Cset)으로 상기 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하는 제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26)를 구비한다.
이와 아울러, 백 라이트 제어부(16)는 상기 제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26)의 구동에 필요한 IC 구동전원(Vic)을 생성하여 상기 제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26)로 공급하는 IC전원 생성부(24) 및 상기 백 라이트(14)에 구비된 각 LED군(32)의 출력단과 상기 제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26)의 사이에 각각 구비되는 적어도 하나의 커넥터(28,29)를 구비하기도 한다.
구동전원 생성부(22)는 백 라이트(14)에 구비된 복수의 LED군(32)들의 구동에 적합한 구동 전원(Vled)을 동시 또는 순차적으로 발생시켜서 복수의 LED군(32)들 각각에 동시 또는 순차적으로 공급한다. 이러한 구동전원 생성부(22)는 각 LED군(32)들에 공급되는 구동 전원(Vled) 특성 즉, 각 구동 전원(Vled)의 전류량 및 전압 크기 특성에 관한 데이터를 저장할 수 있도록 적어도 하나의 레지스터를 더 구비하기도 한다. 만일, 각 LED군(32)들에 포함된 LED들의 색상이나 특성 차이로 인해 그 구동 전류량이나 전압 레벨이 각각 다를 경우, 각 LED군(32)들의 구동 특성에 알맞게 구동 전원(Vled)이 발생되어 각 LED군(32)들에 공급될 수 있다.
제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26) 각각은 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)에 따라 PWM 신호를 각각 생성한다. 그리고 생성된 PWM 신호에 따라 각 LED군(32)들의 온/오프를 제어하기 위한 LED 제어 전류를 출력한다. 이때, 제 1 내지 제 n LED 구동 IC(25,26) 각각은 상기의 LED 제어 전류를 출력함과 동시에 상기 출력되는 LED 제어 전류의 전류량를 검출한다. 다시 말해, 출력되고 있는 LED 제어 전류를 피드백시켜 피드백된 전류의 전류량를 디지털 값으로 변환한 후, 디지털 값으로 변환된 LED 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어 값(Cset)을 검출한다. 이렇게 검출된 보상 제어 값(Cset)은 제 1 내지 제 n LED 구동 IC들(25,26)이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC(25,26)의 출력 전류량 대비 보상 값이므로, 상기 LED 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어 값(Cset)으로 상기의 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하면 각 LED 구동 IC(25,26)들의 출력 전류량 편차는 최소될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 LED 구동 IC를 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 제 1 LED 구동 IC(25)는 상기 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호(OS)를 출력하는 ADC(37), 상기 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 상기의 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 출력 전류량 신호(OS)와 가장 대응되는 유사 코드 신호(DTS)를 생성하는 구동 MCU(Micro Controller Unit, 34), 상기 출력 전류량 신호(OS)와 가장 대응되는 유사 코드 신호(DTS)를 저장하고 저장된 코드 신호(DTS)에 대응되는 상기의 보상 제어 값(Cset)을 통해 상기 LED 제어 신호의 전류량 설정 신호(DS)와 트리밍 제어 신호(TRIM)를 각각 추출하는 레지스터(35), 상기 전류량 설정 신호(DS)에 대응하도록 상기 LED 제어 전류(Io1)를 생성함과 아울러 상기 트리밍 제어 신호(TRIM)에 따라 상기 LED 제어 전류(Io1)의 전류량을 미세 조정한 후, 상기 PWM 신호에 따라 출력 또는 차단하는 DAC(36) 및 상기 LED 제어 전류(Io1) 전류량을 상기 백 라이트(14)로부터 입력되는 피드백 전류에 따라 보상하여 출력하는 보상 증폭부(38)를 구비한다.
ADC(37)는 보상 증폭부(38)를 통해 백 라이트(14)로 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호(OS)를 생성한다.
구동 MCU(34)는 외부 또는 타이밍 컨트롤러(8)로부터 입력되는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비에 대응하도록 PWM 신호를 생성하여 DAC(36)로 공급한다. 예를 들면, PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비가 50%일 경우에는 해당 프래임 기간 중 50% 기간 동안 하이 상태로 생성되며, 듀티비가 30%일 경우에는 해당 프래임 기간 중 30% 기간 동안 하이 상태로 생성된다. 그리고, 하이 상태로 유지되는 기간 외에 나머지 기간에는 로우 상태로 생성된다.
아울러, 구동 MCU(34)는 ADC(37)로부터 입력되는 출력 전류량 신호(OS)와 가장 대응되는 유사 코드 신호(DTS)를 생성하여 레지스터(35)로 공급한다. 이때, 구동 MCU(34)는 자체 프로그램인 펌 웨어(Firmware)에 원하는 다수의 코드 신호들을 두고 출력 전류량 신호(OS)와 가장 근접한 유사 코드 신호(DTS)를 선택 출력하게 된다.
레지스터(35)의 경우는 구동 MCU(34)로부터 코드 신호(DTS)가 선택되어 입력되면 이를 저장한 다음 저장된 코드 신호(DTS)에 대응되는 상기의 보상 제어 값(Cset)을 추출한다. 구동 MCU(34)로부터의 코드 신호(DTS)에는 상기 출력된 LED 제어 전류(Io1)의 전류량이 포함되어 있으므로 레지스터(35)는 코드 신호(DTS)에 대응되는 LED 제어 신호의 전류량 설정 신호(DS)를 생성 및 출력한다. 또한, 레지스터(35)는 코드 신호(DTS)를 통해 LED 제어 전류(Io1)의 전류량이 보다 정확하게 생성 및 출력될 수 있도록 미세조정하기 위한 트리밍 제어 신호(TRIM) 생성하여 전류량 설정 신호(DS)와 함께 DAC(36)로 공급한다.
DAC(36)는 레지스터(35)를 통해 입력되는 전류량 설정 신호(DS)에 대응하도록 LED 제어 전류(Io1)를 생성하고, 트리밍 제어 신호(TRIM)에 따라 상기 LED 제어 전류(Io1)의 전류량을 미세 조정한 후, PWM 신호에 따라 미세 조정된 LED 제어 전류(Io1)를 출력한다. 여기서, DAC(36)에는 적어도 하나의 가변 저항(TO)이 더 구비되어 상기의 트리밍 제어 신호(TRIM)에 따라 LED 제어 전류(Io1)의 전류량을 미세 조정하게 된다.
한편으로, DAC(36)의 입출력 비트 수는 상기의 ADC(37)의 출력 비트 수 보다 더 작게 설정될 수 있다. 다시 말해, ADC(37)는 백 라이트(14)로 출력되는 LED 제어 전류의 전류량을 10비트의 디지털 신호로 변환하여 10비트의 출력 전류량 신호(OS)를 생성하게 된다. 하지만, DAC(36)는 미리 설정된 펌 웨어의 코드 신호(DTS)에 따른 5비트의 전류량 설정 신호(DS)를 통해 LED 제어 전류(Io1)를 생성할 수 있다. 그리고 3비트의 트리밍 제어 신호(TRIM)에 따라 LED 제어 전류(Io1)의 전류량을 미세 조정하게 되므로 AC(36)의 입출력 비트 수는 상기의 ADC(37)의 출력 비트 수 보다 더 작게 설정될 수 있다.
이렇게 상기와 같은 특징들을 갖는 본 발명에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 및 그의 구동방법은 LED 구동 IC(25,26)들 각각이 LED 군(32)들로 공급되는 각각의 LED 제어 전류량을 검출하고, 그 검출 결과에 따라 LED 제어 전류량을 보상함으로써 복수의 LED 구동 IC들 간의 출력 전류 편차를 최소화시킬 수 있다. 또한, LED 구동 IC들의 내부 구조 및 동작 방법을 보다 단순화시킬 수 있으므로 그 공정 과정과 제조 비용 및 테스트 시간을 줄일 수 있다. 아울러, 각각의 LED 구동 IC 각각은 LED 구동 전류가 증가 될 때마다 출력되는 LED 구동 전류량을 보상하기 때문에 입력 전류의 편차나 주변 온도 등의 주변 환경 변화에 보다 용이하게 적응하여 구동될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 LED군을 구비하여 광을 발생하는 백 라이트, 및
    외부로부터의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 상기 백 라이트를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값에 따라 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트로 공급하는 백 라이트 제어부를 구비하고,
    상기 백 라이트 제어부는
    각 상기 LED군으로 구동 전원을 공급하는 구동전원 생성부, 및
    상기 디밍 제어신호에 대응하는 PWM 신호를 각각 생성하여 상기 PWM 신호에 따라 각 상기 LED군를 제어하기 위한 제어 전류를 출력함과 아울러, 상기 출력되고 있는 제어 전류를 피드백시켜 피드백된 전류의 전류량을 디지털 변환한 후, 디지털 값으로 변환된 상기 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어값을 검출하고, 상기 보상 제어값으로 상기 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하는 제 1 내지 제 n LED 구동 IC를 구비한 백 라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 n LED 구동 IC 중 적어도 어느 하나의 IC는
    상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호를 출력하는 ADC,
    상기 디밍 제어신호의 듀티 비에 대응하도록 상기의 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 출력 전류량 신호와 가장 근접하게 대응되는 유사 코드 신호를 생성하는 구동 MCU(Micro Controller Unit),
    상기 출력 전류량 신호와 가장 근접하게 대응되는 유사 코드 신호를 저장하고 저장된 코드 신호에 대응되는 상기의 보상 제어 값을 통해 상기 제어 전류의 전류량 설정 신호와 트리밍 제어 신호를 각각 추출하는 레지스터,
    상기 전류량 설정 신호에 대응하도록 상기 제어 전류를 생성함과 아울러 상기 트리밍 제어 신호에 따라 상기 제어 전류의 전류량을 미세 조정한 후, 상기 PWM 신호에 따라 출력 또는 차단하는 DAC, 및
    상기 제어 전류 전류량을 상기 백 라이트로부터 입력되는 피드백 전류에 따라 보상하여 출력하는 보상 증폭부를 구비한 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사용자에 의해 미리 설정되는 보상 제어 값은
    상기 복수의 LED 구동 IC들이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC의 출력 전류량 대비 보상 값인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 DAC에는
    적어도 하나의 가변 저항이 더 구비되어 상기의 트리밍 제어 신호에 따라 사기 제어 전류의 전류량을 미세 조정하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  6. 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널;
    상기 액정패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    상기 액정패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
    상기 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 디밍 제어신호와 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기의 디밍 제어신호를 이용하여 상기 액정패널에 광을 조사하는 상기 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 적어도 어느 한 항에 구비된 백 라이트 유닛을 구비한 액정 표시장치.
  7. 복수의 LED군을 구비한 백 라이트 및 상기 백 라이트를 제어하는 백 라이트 제어부를 구비한 백 라이트 유닛의 구동 방법에 있어서,
    외부로부터의 디밍 제어신호에 따라 상기 백 라이트의 점등 및 소등 시점을 제어함과 아울러 상기 백 라이트를 제어하기 위해 출력되는 제어 전류의 전류량을 검출하고 검출된 전류량과 사용자로부터 설정된 보상 제어 값에 따라 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 상기 백 라이트로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제어 전류의 전류량을 보상단계는
    각 상기 LED군으로 구동 전원을 공급하는 단계, 및
    상기 디밍 제어신호에 대응하는 PWM 신호를 각각 생성하여 상기 PWM 신호에 따라 각 상기 LED군를 제어하기 위한 제어 전류를 출력함과 아울러, 상기 출력되고 있는 제어 전류를 피드백시켜 피드백된 전류의 전류량을 디지털 변환한 후, 디지털 값으로 변환된 상기 제어 전류의 전류량에 대응되는 보상 제어값을 검출하고, 상기 보상 제어 값으로 상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 보상하여 출력하는 단계를 포함하는 백 라이트 유닛의 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 전류의 전류량을 보상단계는
    상기 출력되는 제어 전류의 전류량을 디지털 신호로 변환하여 출력 전류량 신호를 출력하는 단계,
    상기 디밍 제어신호의 듀티 비에 대응하도록 상기의 PWM 신호를 생성함과 아울러 상기 출력 전류량 신호와 가장 근접하게 대응되는 유사 코드 신호를 생성하는 단계,
    상기 출력 전류량 신호와 가장 근접하게 대응되는 유사 코드 신호를 저장하고 저장된 코드 신호에 대응되는 상기의 보상 제어 값을 통해 상기 제어 전류의 전류량 설정 신호와 트리밍 제어 신호를 각각 추출하는 단계,
    상기 전류량 설정 신호에 대응하도록 상기 제어 전류를 생성함과 아울러 상기 트리밍 제어 신호에 따라 상기 제어 전류의 전류량을 미세 조정한 후, 상기 PWM 신호에 따라 출력 또는 차단하는 단계, 및
    상기 제어 전류 전류량을 상기 백 라이트로부터 입력되는 피드백 전류에 따라 보상하여 출력하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자에 의해 미리 설정되는 보상 제어 값은
    상기 복수의 LED 구동 IC들이 동일한 전류량으로 LED 구동 전류를 출력할 수 있도록 설정된 각 LED 구동 IC의 출력 전류량 대비 보상 값인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛의 구동방법.
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