JP7203155B2 - ディスプレイのためのバックライト装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ディスプレイのためのバックライト装置に関し、より詳しくは、発光ダイオードチャネルに対して制御単位毎に構成される電流制御集積回路を備えるディスプレイのためのバックライト装置に関する。
ディスプレイパネルのうち、例示的に、LCDパネルは、画面の表示のためにバックライト装置を必要とする。
バックライト装置は、LCDパネルの後面で画面の表示のための光を提供し、LCDパネルは、光学的シャッタ動作を画素毎に行うことにより、バックライト装置の光を用いて画面を表示することができる。
バックライト装置は、LEDを光源として用いる発光ダイオードチャネルを備えるように設計され、発光ダイオードチャネルは、直列に連結された複数のLEDを備える。
発光ダイオードチャネルは、LCDパネルの画素と異なる解像度を実現するためのカラム信号およびロウ信号により発光が制御される。
従来の一般的なディミング制御を行うバックライト装置の発光ダイオードチャネルは、1フレームの間に発光を維持しにくい。発光ダイオードチャネルの発光を維持する時間が十分でなければフリッカが発生することがある。そのため、バックライト装置は、フリッカを低減または解消するための設計を採用する必要がある。
また、バックライト装置は、発光ダイオードチャネルを均一な明るさで発光するように制御し、発光ダイオードチャネルの電気的なショート(Short)および電気的なオープン(open)を検知できるように設計される必要がある。
さらに、バックライト装置は、全体発光ダイオードチャネルの明るさ範囲または発光ダイオードチャネル毎の明るさ範囲の調節による能動的なディミング制御が可能となるように設計される必要がある。
バックライト装置は、LCDパネルに良質の光量を提供できるように上記の多機能の実現が要求され、上記の多機能の提供により高い信頼性を確保できるように開発が要求されるのが現状である。
本発明の目的は、フリッカを低減または解消し、LCDパネルに画面表示のための光を提供できるように発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
また、本発明の他の目的は、発光ダイオードチャネルの発光による明るさがカラム信号に対応して1フレームの間に維持可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、バックライトパネル上に同一のカラム上に連続配置された所定数の発光ダイオードチャネルを制御単位に区分し、制御単位毎に駆動電流を制御可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、発光ダイオードチャネルが均一な明るさで発光するように制御し、発光ダイオードチャネルの電気的なショート(Short)および電気的なオープン(open)を検知可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、全体発光ダイオードチャネルの明るさ範囲または発光ダイオードチャネル毎の明るさ範囲の調節が可能な能動的なディミング制御を行うことが可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、多機能でLCDパネルに対して良質の光量を提供することができ、上記の多機能の提供により高い信頼性を確保可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路を提供することである。
本発明のディスプレイのためのバックライト装置は、マトリクス構造を有し、複数の制御単位に分割される発光ダイオードチャネルを備えるバックライトパネルと、水平周期単位で前記発光ダイオードチャネルのカラムに対応するカラム信号を提供するカラムドライバと、フレーム単位で前記発光ダイオードチャネルのロウに対応するロウ信号を順次に提供するロウドライバと、前記制御単位毎に1つずつ対応するように前記バックライトパネルに構成され、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応する前記カラム信号および前記ロウ信号を受信し、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光を制御する電流制御集積回路と、を備え、それぞれの前記電流制御集積回路が、前記ロウ信号でもって前記水平周期毎の前記カラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧により前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することを特徴とする。
また、本発明のバックライト装置の電流制御集積回路は、水平周期単位で、制御単位で定義された所定数の発光ダイオードチャネルに対応するカラム信号が入力されるカラム入力端と、フレーム単位で、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応するロウ信号が入力されるロウ入力端と、カラム信号を共通に受信し、前記ロウ入力端に一対一で連結された駆動電流制御部と、前記駆動電流制御部に一対一連結された制御端と、を備え、それぞれの前記駆動電流制御部が、前記ロウ信号でもって前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を用いて前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御することを特徴とする。
さらに、本発明のディスプレイのためのバックライト装置は、フレームを形成するマトリクス構造を有し、複数の制御単位に分割される発光ダイオードチャネルを備えるバックライトパネルと、各発光ダイオードチャネルに対して1フレーム周期を時分割したサブフレーム毎にカラム信号を分散提供し、前記カラム信号が、前記1フレーム周期に含まれる前記サブフレームが点灯する数によって明るさが決定されるように生成され、前記フレームのカラムに前記サブフレームの水平周期単位で前記カラム信号を提供するカラムドライバと、前記サブフレーム毎に前記フレームのロウにロウ信号を提供し、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号を前記水平周期に応じて順次に提供するロウドライバと、前記制御単位毎に1つずつ対応するように前記バックライトパネルに構成され、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応する前記カラム信号および前記ロウ信号を受信し、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光を制御する電流制御集積回路と、を備え、それぞれの前記電流制御集積回路が、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号でもって前記水平周期単位で提供される前記カラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧により前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することを特徴とする。
さらに、本発明のディスプレイのためのバックライト装置は、フレームを形成するマトリクス構造を有し、複数の制御単位に分割される発光ダイオードチャネルを備えるバックライトパネルと、各発光ダイオードチャネルに対して1フレーム周期を時分割したサブフレーム毎にカラム信号を分散提供し、前記カラム信号で表現される明るさ範囲が第1明るさ範囲と第2明るさ範囲とに区分され、前記第1明るさ範囲の前記カラム信号が、前記1フレーム周期に含まれる前記サブフレームが点灯する数によって明るさが決定されるように生成され、前記第2明るさ範囲の前記カラム信号が、振幅によって明るさを表現するように生成され、前記フレームのカラムに前記サブフレームの水平周期単位で前記カラム信号を提供するカラムドライバと、前記サブフレーム毎に前記フレームのロウにロウ信号を提供し、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号を前記水平周期に応じて順次に提供するロウドライバと、前記制御単位毎に1つずつ対応するように前記バックライトパネルに構成され、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応する前記カラム信号および前記ロウ信号を受信し、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光を制御する電流制御集積回路と、を備え、それぞれの前記電流制御集積回路が、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号でもって前記水平周期単位で提供される前記カラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧により前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することを特徴とする。
本発明によれば、カラム信号をサンプリングしたサンプリング電圧により発光を維持するように発光ダイオードチャネルの駆動電流が制御できる。すなわち、発光ダイオードチャネルの明るさが1フレームの間に維持可能であり、ディスプレイのバックライト装置によるフリッカが低減または解消できる。
また、本発明によれば、バックライトパネルの同一のカラム上に連続配置された所定数の発光ダイオードチャネルが複数の制御単位に区分され、制御単位毎に電流制御集積回路が構成される。そのため、制御単位毎に発光ダイオードチャネルの駆動電流が制御可能であり、バックライトパネル上の発光ダイオードチャネルの駆動電流の制御のための設計および製作の便宜性が保障できる。
さらに、本発明によれば、発光ダイオードチャネルが均一な明るさで発光するように制御可能であり、発光ダイオードチャネルの電気的なショート(Short)および電気的なオープン(open)が周期的に検知できる。
さらに、本発明によれば、全体発光ダイオードチャネルの明るさ範囲または発光ダイオードチャネル毎の明るさ範囲を調節可能である。そのため、能動的なディミング制御を行うことが可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路が提供できる。
さらに、本発明によれば、上記の多機能でLCDパネルに対して良質の光量を提供することができる。そのため、高い信頼性が確保できるという利点がある。
本発明のディスプレイのためのバックライト装置の好ましい実施例を示すブロック図である。 図1の電流制御集積回路を例示したブロック図である。 電流制御集積回路と発光ダイオードチャネルとの間の電気的連結関係を例示したブロック図である。 発光ダイオードチャネルの配置と前記発光ダイオードチャネルに対する制御単位の区分を例示した図である。 発光ダイオードチャネルに適用されるカラム信号の明るさを例示した図である。 振幅変調(PAM)方式による電流制御集積回路の動作を説明するために例示された波形図である。 電流制御集積回路の一例を示す詳細ブロック図である。 電流制御集積回路の他の例を示す詳細ブロック図である。 電流制御集積回路のさらに他の例を示す詳細ブロック図である。 フィードバックによるレギュレーションを行う電源供給回路を例示した回路図である。 モニタリングを説明するための波形図である。 ズーム制御部を例示したブロック図である。 ズーム制御信号による制御を説明するグラフである。 明るさに応じた発光ダイオードチャネルの電流-電圧特性グラフである。 PWM方式によって明るさを制御するためのカラム信号の駆動方法を説明するための図である。 PWM方式による電流制御集積回路の動作を説明するために例示された波形図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。本明細書および特許請求の範囲に使われた用語は通常または辞書的な意味に限定されて解釈されず、本発明の技術的事項に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
本明細書に記載の実施例と図面に示された構成は本発明の好ましい実施例であり、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願の時点でこれらを代替できる多様な均等物と変形例がありうる。
本発明の実施例で構成されるバックライト装置は、図1のように、カラムドライバ10と、ロウドライバ20と、バックライトパネル40とを備え、カラムドライバ10に明るさを表現するためのガンマ電圧を提供するガンマ電圧提供部30がさらに構成される。
ディスプレイ装置は、ディスプレイパネル(図示せず)を備え、例示的に、LCDパネルのようなディスプレイパネルの場合、後面に図1のようなバックライト装置が構成される。
ディスプレイパネルは、光学的シャッタ動作を画素毎に行い、後面から提供されるバックライト装置の光を用いて前面に画面を表示するように構成される。
バックライト装置は、画面の表示のための光をディスプレイパネルに提供するためのものであり、発光のためのバックライトパネル40を備える。
バックライトパネル40は、面光源として作用するために、直下型で光を提供する発光ダイオードチャネルを光源として備える。
図1の実施例で構成されたバックライトパネル40は、LEDを光源として用いる発光ダイオードチャネルを備える。発光ダイオードチャネルは、バックライトパネル40上にカラム(Column)およびロウ(Row)を有するマトリクス構造で配置される。各発光ダイオードチャネルは、直列に連結された複数のLEDを備えると理解できる。
本発明の実施例により、発光ダイオードチャネルは、複数の制御単位に分割され、制御単位は、同一のカラム上に連続配置された所定数の発光ダイオードチャネルを含むと定義される。
図1のバックライトパネル40は、発光ダイオードチャネルCH11~CH93が配置されたものとして例示される。
実施例は、同一のカラム上に連続配置された4個の発光ダイオードチャネルを基本制御単位に区分する。すなわち、発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41、発光ダイオードチャネルCH51、CH61、CH71、CH81、発光ダイオードチャネルCH12、CH22、CH32、CH42、発光ダイオードチャネルCH52、CH62、CH72、CH82、発光ダイオードチャネルCH13、CH23、CH33、CH43、および発光ダイオードチャネルCH53、CH63、CH73、CH83がそれぞれ1つの制御単位に区分される。
そして、本発明の実施例は、制御単位毎に1つずつ対応する電流回路を備える。
図1にて、電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33がバックライトパネル40の制御単位毎に1つずつ対応するように構成される。より具体的には、電流制御集積回路T11が発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の駆動電流を制御するように構成され、電流制御集積回路T21が発光ダイオードチャネルCH51、CH61、CH71、CH81の駆動電流を制御するように構成され、電流制御集積回路T12が発光ダイオードチャネルCH12、CH22、CH32、CH42の駆動電流を制御するように構成され、電流制御集積回路T22が発光ダイオードチャネルCH52、CH62、CH72、CH82の駆動電流を制御するように構成され、電流制御集積回路T13が発光ダイオードチャネルCH13、CH23、CH33、CH43の駆動電流を制御するように構成され、電流制御集積回路T23が発光ダイオードチャネルCH53、CH63、CH73、CH83の駆動電流を制御するように構成される。
電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、カラムドライバ10からカラム信号を受信し、ロウドライバ20からロウ信号を受信するように構成される。
バックライトパネル40は、1フレームに対応するデータにより明るさが制御されるように構成され、1フレームのデータは、複数の水平周期のデータを含む。
カラムドライバ10は、毎水平周期のデータに対応するカラム信号を提供するように構成される。例示的に、カラムドライバ10は、水平周期単位で発光ダイオードチャネルのカラムに対応するカラム信号D1、D2、D3を提供する。カラム信号D1、D2、D3が印加される信号線はカラムラインと称することができる。
カラムドライバ10に提供されるデータは、明るさを表現するための値を有し、カラムドライバ10は、ガンマ電圧を用いてデータに相当するレベルのカラム信号D1、D2、D3を提供する。
ガンマ電圧は、ガンマ電圧提供部30から提供され、カラムドライバ10は、データに相当するガンマ電圧を選択することにより、カラム信号D1、D2、D3を提供することができる。
ロウドライバ20は、フレーム単位で発光ダイオードチャネルのロウに対応するロウ信号G1、G2、..、G9を提供するように構成される。ロウ信号G1、G2、..、G9は、予め設定されたパルス幅を有し、水平周期に応じて順次に提供される。ロウ信号G1、G2、..、G9が印加される信号線はロウラインと称することができる。
電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33それぞれは、自らに相当する制御単位のカラム信号およびロウ信号を受信する。
このために、電流制御集積回路T11、T21、T31は、カラム信号D1を受信するように1つのカラムラインを共有し、電流制御集積回路T12、T22、T32がカラム信号D2を受信するように1つのカラムラインを共有し、電流制御集積回路T13、T23、T33がカラム信号D3を受信するように1つのカラムラインを共有する。
そして、各電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、制御単位のロウ信号を受信する。同じロウ位置の電流制御集積回路T11、T12、T13;T21、T22、T23;T31、T32、T33は、同一のロウ信号を受信し、ロウラインを共有する。
電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、制御単位に相当するカラム信号およびロウ信号を前記のように受信し、制御単位の発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御することにより、発光を制御する。例示的に、電流制御集積回路T11は、上述のように、カラム信号D1を受信し、ロウ信号G1~G4を受信し、発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の駆動電流を制御する。
上記の各電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、ロウ信号でもって水平周期毎のカラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、サンプリング電圧により制御単位の発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することができる。例示的に、電流制御集積回路T11は、順次に提供される水平周期毎のロウ信号G1~G4でもって水平周期毎のカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、サンプリング電圧により同一の制御単位に属する発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の発光のための駆動電流を制御する。
そして、それぞれの電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、駆動電流を制御するためのズーム制御信号CZを受信することができる。ズーム制御信号CZは、図12および図13を参照して後述する。
上述した図1に構成されたそれぞれの電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、図2のように具体的に例示される。図2は、電流制御集積回路T11を例示したものである。
電流制御集積回路T11は、カラム信号D1が入力されるカラム入力端TD1と、ロウ信号G1~G4が入力されるロウ入力端TG1~TG4と、ズーム制御信号CZが入力されるズーム入力端TCZと、モニタ信号MONが入力されるモニタ端TMONと、接地GNDに連結される接地端TGNDと、動作電圧VCCが印加される動作電圧端TVCCと、フィードバック信号FBが入力されるフィードバック端TFBと、発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の駆動電流01~04が入力される制御端T01~T04とを備える。
上述した電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、バックライトパネル40に適用されるので、光効率を改善するように構成される必要がある。このために、電流制御集積回路T11、T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33は、一部または全体の外面が明るい色より、好ましくは白色を有するようにパッケージングされることが好ましい。
図2の電流制御集積回路T11と制御単位に相当する発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41との間の電気的連結は、図3を参照して理解できる。
各発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41には発光電圧VDDが印加され、直列に連結された複数のLEDを備える。各発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41のローサイド(Low Side)の駆動電流01~04が電流制御集積回路T11に入力される。
残りの電流制御集積回路T12、T13、T21、T22、T23、T31、T32、T33の構成も、図2および図3を参照して理解できる。
一方、図4は、発光ダイオードチャネルの配置と発光ダイオードチャネルに対する制御単位の区分を例示したものである。図4には、例示的に、発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41を含む制御単位C11、発光ダイオードチャネルCH12、CH22、CH32、CH42を含む制御単位C12、発光ダイオードチャネルCH13、CH23、CH33、CH43を含む制御単位C13、および発光ダイオードチャネルCH14、CH24、CH34、CH44を含む制御単位C14が例示される。
各制御単位には1つのカラム信号と4つのロウ信号が対応する。
そして、発光のために各発光ダイオードチャネルに適用されるカラム信号は、図5のような明るさのためのレベルを有するように提供される。より具体的には、図5は、カラム信号D1、D2、D3、D4が、ロウ信号G1が提供される1番目の水平周期に「4、5、1、2」のレベルで提供され、ロウ信号G2が提供される2番目の水平周期に「3、1、5、5」のレベルで提供されることを例示する。ここで、レベルは、カラム信号の振幅として理解できる。そして、カラム信号の値は、0と7の範囲に区分される8レベルの間で表現されたものを例示する。カラム信号の値は、明るさを表現するための解像度に応じて多様なレベルで表現され、例示的に、16レベル、32レベルまたは64レベルなどの解像度で表現される。
本発明の実施例は、図4および図5のように提供されるカラム信号およびロウ信号により動作可能であり、本発明の実施例により、カラム信号がロウ信号によりサンプリングされることは、図6を参照して理解することができる。
図6にて、FR1、FR2はフレーム周期を表示し、HL1~HL4は水平周期を表示し、D1はカラム信号を表示し、G1~G4はロウ信号を表示する。そして、カラム信号D1の「4、3、1、5」は、図5で表示されたカラム信号のレベル、すなわち振幅を表示したものである。
この場合、本発明の実施例は、パルスであるカラム信号のレベル、すなわち振幅によって駆動電流が制御され、これは、パルス振幅変調(Pulse Amplitude Modulation)によって駆動電流が制御されると理解できる。
図6は、振幅変調(PAM)方式による電流制御集積回路の動作を説明するために例示された波形図である。
図6を参照すれば、フレームFR1の水平周期HL1にカラム信号D1がレベル「4」で電流制御集積回路T11に提供され、水平周期HL1にロウ信号G1がサンプリングのためのレベル(例示的に「ハイ」)で提供される。この場合、電流制御集積回路T11は、ロウ信号G1を用いてレベル「4」のカラム信号をサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、発光のためにサンプリング電圧のレベルに対応するレベル「4」の駆動電流01が流れるように制御する。電流制御集積回路T11のサンプリング電圧は、次のフレームFR2の水平周期HL1まで維持される。そのため、電流制御集積回路T11は、レベル「4」の明るさを維持するように発光ダイオードチャネルCH11の駆動電流01のレベルを次のフレームFR2の水平周期HL1まで維持する。
カラム信号D1は、水平周期HL1に続いて、順次に進行する水平周期HL2、HL3、HL4に対応してレベル「3」、「1」、「5」に変化する。電流制御集積回路T11は、水平周期毎に順次に提供されるロウ信号G2、G3、G4を用いてカラム信号をサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、発光のためにサンプリング電圧のレベルに対応する駆動電流02、03、04が流れるように制御する。電流制御集積回路T11の各ロウ信号G2、G3、G4を用いて生成されたサンプリング電圧は、次のフレームFR2の水平周期HL2、HL3、HL4まで維持される。そのため、電流制御集積回路T11は、各水平周期のカラム信号D1に相当するレベルの明るさを次のフレームFR3まで維持するように発光ダイオードチャネルCH11の駆動電流02、03、04のレベルを維持する。
そして、サンプリング電圧は、上述のように、1つのフレーム周期の間に維持され、フレーム周期単位で現在のカラム信号に対応するレベルを有するようにリセットされると理解できる。
すなわち、電流制御集積回路T11は、カラム信号D1およびロウ信号G1~G4に対応して各発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41に対するサンプリング電圧を生成し、サンプリング電圧を用いて各発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41のローサイド(Low Side)に相当する制御端T01~T04と接地GNDとの間の駆動電流を制御する。
上述した動作のために、電流制御集積回路T11は、図7のように実施できる。
図7を参照すれば、電流制御集積回路T11は、バッファBFと、駆動電流制御部101~104と、フィードバック信号提供部300と、モニタ信号提供部400と、温度検出部500とを備えるように構成される。
バッファBFは、カラム入力端TD1を介してカラム信号D1を受信し、受信されたカラム信号D1を駆動電流制御部101~104に共通に提供するように構成される。バッファBFは、図8のように、駆動電流制御部101~104それぞれの内部に実装されるように設計されてもよい。図7と図8は、バッファBFの構成のみ異なり、残りの構成要素は同一である。そのため、図8は、図7を参照して構成および動作が理解できるので、重複説明は省略する。
駆動電流制御部101~104それぞれは、相当する発光ダイオードチャネルのロウ信号G1~G4でもってカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧VCを生成し、サンプリング電圧VCを用いて制御端T01~T04に連結された発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の駆動電流01~04を制御するように構成される。
駆動電流制御部101を代表して参照することにより、駆動電流制御部101~104の構成および動作を説明する。駆動電流制御部102~104の構成は、駆動電流制御部101と同一であると理解できる。
まず、駆動電流制御部101は、カラム信号D1、ロウ信号G1、温度検出信号TPおよびズーム制御信号CZを受信し、駆動電流01を制御するように構成される。
駆動電流制御部101は、内部回路200と、チャネルディテクタ210とを備える。
図7および図8の場合、内部回路200は、ホールディング回路202と、チャネル電流制御部204とを備える。
ホールディング回路202は、ロウ信号G1でもってカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧VCを生成し、サンプリング電圧VCを維持するように構成される。このために、ホールディング回路202は、カラム信号D1の伝達をロウ信号G1によりスイッチングするスイッチSWと、スイッチSWを介して伝達されたカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧VCを生成するキャパシタCとを備える。キャパシタCは、ロウ信号G1がイネーブルされる間、スイッチSWを介して伝達されたカラム信号D1を充電するサンプリングを行い、サンプリング結果に相当するサンプリング電圧VCを格納および生成する。そして、キャパシタCは、サンプリング電圧VCを維持しながらチャネル電流制御部204にサンプリング電圧VCを提供することができる。
チャネル電流制御部204は、キャパシタCのサンプリング電圧VCを用いて制御端T01に連結された発光ダイオードチャネルCH11の発光のための駆動電流01の量を制御するように構成される。チャネル電流制御部204は、サンプリング電圧VCのレベルに対応する量を有するように、駆動電流01の流れを制御する従属電流源gmを有するように構成される。そして、従属電流源gmは、温度検出信号TPおよびズーム制御信号CZを受信することができ、温度検出信号TPにより駆動電流の流れが遮断されるか、ズーム制御信号CZのレベルに応じて増幅された駆動電流が流れるように構成される。
一方、チャネルディテクタ210は、制御端T01と接地GNDとの間の電圧を検出して第1検出信号CD1と第2検出信号CD2とを提供するように構成される。
ここで、第1検出信号CD1は、制御端T01と接地GNDとの間の電圧が第1レベル以下であるかを判断したものであり、第2検出信号CD2は、制御端T01と接地GNDとの間の電圧が第1レベルより低い第2レベル以下であるかを判断したものである。第1検出信号CD1と第2検出信号CD2は、条件に相当する場合、ハイレベルを有するように提供される。
駆動電流01は、発光ダイオードチャネルCH11に印加される発光電圧VDDが最小発光電圧よりも低い場合には、減少することができる。そのため、発光電圧VDDがレギュレーションされると、駆動電流01もレギュレーションされ、その結果、発光ダイオードチャネルCH11の明るさが一定に維持できる。第1検出信号CD1は、上記の駆動電流01のレギュレーションのためのものであり、制御端T01と接地GNDとの間の電圧が予め設定されたレベル(例示的に0.3V)以下に低くなると、ハイレベルに活性化されて提供される。前記第1検出信号CD1は、フィードバック信号提供部300に提供される。
駆動電流01は、発光ダイオードチャネルCH11にオープン(Open)またはショート(Short)が発生する場合、遮断されるか、異常に多く流れることがある。この場合、第2検出信号CD2は、制御端T01と接地GNDとの間の電圧が第1レベルより低い予め設定されたレベル(例示的に0.2V)以下に低くなると、ハイレベルに活性化されて提供される。前記第2検出信号CD2は、モニタ信号提供部400に提供される。
一方、フィードバック信号提供部300は、駆動電流制御部101~104の第1検出信号CD1それぞれに対応してフィードバック端TFBと接地GNDとの間の電流を制御することにより、フィードバック信号FBを制御するように構成される。
このために、フィードバック信号提供部300は、ORゲートと、電流駆動トランジスタとを備えることができ、ORゲートは、駆動電流制御部101~104の第1検出信号CD1の少なくとも1つに対応して電流駆動トランジスタのゲートを制御するためのものであり、電流駆動トランジスタは、ORゲートのハイレベル出力に対応してフィードバック信号FBをローレベルに制御し、ORゲートのローレベル出力に対応してフィードバック信号FBをハイレベルに制御することができる。
すなわち、フィードバック信号提供部300は、駆動電流制御部101~104の少なくとも1つの駆動電流が予め設定された水準より低くなると、フィードバック信号FBをローレベルに制御することができる。上記のフィードバック信号FBに対応する発光電圧の制御は、図10を参照して後述する。
そして、温度検出部500は、チップで構成される電流制御集積回路T11の温度をセンシングした温度検出信号TPを提供するように構成される。例示的に、温度検出部500は、電流制御集積回路T11が予め設定された以上の温度に上昇すると、ハイレベルに活性化された温度検出信号TPを提供することができる。
温度検出部500が予め設定された以上の温度を検出することにより、温度検出信号TPが活性化された場合、従属電流源gmの電流の流れは、活性化された温度検出信号TPにより遮断される。これとは逆に、温度検出部500が予め設定された未満の温度を検出することにより、温度検出信号TPが非活性化された場合、従属電流源gmの電流の流れは、温度検出信号TPに影響されない。上記の温度検出部500は、発光ダイオードチャネルに流れる駆動電流を遮断または解除するように制御することにより、過熱から集積回路およびバックライト装置を保護するためのものである。
そして、モニタ信号提供部400は、駆動電流制御部101~104の第2検出信号CD2およびロウ信号G1~G4を受信し、少なくとも1つの駆動電流制御部104のロウ信号と第2検出信号CD2がハイレベルの活性化状態であれば、モニタ端TMONと接地GNDとの間の電流を制御することにより、モニタ信号MONを制御するように構成される。
また、モニタ信号提供部400は、温度検出信号TPによりモニタ端TMONと接地GNDとの間の電流を制御することにより、モニタ信号MONを制御するように構成される。
このために、モニタ信号提供部400は、ORゲート回路と、電流駆動トランジスタとを備えることができる。ここで、ORゲート回路は、少なくとも1つの駆動電流制御部のロウ信号と第2検出信号CD2がハイレベルの活性化状態であるか、温度検出信号TPがハイレベルの活性化状態であれば、電流駆動トランジスタをターンオンさせるように構成される。このために、ORゲート回路は、各駆動電流制御部104のロウ信号と第2検出信号CD2とを比較する第1NANDゲートと、第1NANDゲートの出力を比較する第2NANDゲートと、第2NANDゲートの出力と温度検出信号TPとのOR組合せを行うORゲートとを備えることができる。上記のORゲート回路は、製作者によって多様に実施できるので、具体的な図面の構成の説明および動作は省略する。そして、電流駆動トランジスタは、NMOSトランジスタを用いて構成される。
上記の構成により、モニタ信号提供部400は、駆動電流制御部101~104の少なくとも1つのロウ信号G1~G4がハイレベルにイネーブルされる時、当該駆動電流制御部101~104の第2検出信号CD2がハイレベルに活性化されると、電流駆動トランジスタのターンオンによってモニタ信号MONをローレベルに制御することができる。また、モニタ信号提供部400は、温度検出信号TPがハイレベルに活性化されると、電流駆動トランジスタのターンオンによってモニタ信号MONをローレベルに制御することができる。
上記のモニタ信号MONは、タイミングコントローラ(図示せず)や別のアプリケーションに提供されることにより、バックライト装置の異常動作時の制御に利用可能である。
一方、電流制御集積回路T11は、図9のように実施できる。
図9にて、電流制御集積回路T11は、図7と比較して、各駆動電流制御部101~104に備えられる内部回路200のみ異なり、残りの構成要素は同一である。そのため、残りの構成要素の構成および動作に関する説明は省略する。
図9にて、電流制御集積回路T11の内部回路200は、変換回路206と、チャネル電流制御部208とを備える。
変換回路206は、ロウ信号G1でもってカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧VCを生成し、サンプリング電圧VCを維持し、サンプリング電圧VCに比例する制御電流を提供するように構成される。このために、変換回路206は、カラム信号D1の伝達をロウ信号G1によりスイッチングするスイッチSWと、スイッチSWを介して伝達されたカラム信号D1をサンプリングしたサンプリング電圧VCを生成するキャパシタCと、サンプリング電圧VCに比例する制御電流を提供する従属電流源gmとを備えるように構成される。キャパシタCは、ロウ信号G1がイネーブルされる間、スイッチSWを介して伝達されたカラム信号D1を充電するサンプリングを行い、サンプリング結果に相当するサンプリング電圧VCを格納および生成する。そして、キャパシタCは、サンプリング電圧を維持しながら従属電流源gmにサンプリング電圧VCを提供することができる。
チャネル電流制御部208は、従属電流源gmの制御電流に比例した電流量を有するように、制御端T01に連結された発光ダイオードチャネルCH11の駆動電流01を制御する構成を有する。このために、チャネル電流制御部208は、従属電流源gmの制御電流に比例する駆動電流01の流れを提供する従属電流源fmを有するように構成される。
そして、従属電流源gmは、ズーム制御信号CZを受信することができ、ズーム制御信号CZのレベルに応じて増幅された従属電流源fmに流れる駆動電流01を制御することができる。また、従属電流源gmは、温度検出信号TPを受信することができ、温度検出信号TPがハイレベルで印加される場合、電流の流れが遮断され、その結果、従属電流源fmに流れる駆動電流01の流れが遮断される。
一方、図10は、フィードバックによるレギュレーションを行う電源供給回路600を例示した回路図であり、発光ダイオードチャネルの発光電圧VSSおよび駆動電流が電源供給回路600のフィードバックによるレギュレーションにより制御できる。
図10を参照すれば、電流制御集積回路T11が発光ダイオードチャネルCH11の駆動電流01を制御するように構成され、電源供給回路600が電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBを受信し、発光ダイオードチャネルCH11に発光電圧VDDを提供するように構成される。
電源供給回路600は、発光ダイオードチャネルCH11と同一の制御単位C11に含まれた発光ダイオードチャネルCH21、CH31、CH41にも発光電圧VDDを提供するように構成される。したがって、発光ダイオードチャネルCH11、CH21、CH31、CH41の発光電圧VDDのレギュレーションは、電流制御集積回路T11の説明により理解できる。
上記の電源供給回路600は、定電圧源Vsと、検出回路610と、コンバータCONと、ブースティングのためのダイオードDと、インダクタLと、発光電圧VDDの平滑のためのキャパシタC1とを備える。
このうち、定電圧源Vsは、定電圧を提供するための直流電源として理解できる。
そして、検出回路610は、直列連結された抵抗R1、R2、R3を備え、電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBに対応して、発光電圧VDDの対応するフィードバック信号FBCをコンバータCONに提供するためのものである。
コンバータCONは、定電圧源Vsの定電圧をブースティングして発光電圧VDDを提供し、検出回路610を介して提供されるフィードバック信号FBCに対応して予め設定されたレベル以上を維持するように発光電圧VDDのレベルを制御する。コンバータCONは、例示的に、交流-直流変換器または直流-直流変換器を用いて発光電圧VDD提供のために定電圧源Vsを昇圧または減圧する目的で構成される。
検出回路610の直列連結された抵抗R1、R2、R3は、発光電圧VDDの出力端と接地との間に構成され、抵抗R1が発光電圧VDDの出力端側に構成され、抵抗R3が接地に連結されるように構成される。上記の電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBは、オープンドレイン(Open Drain)の出力特性で抵抗R2、R3間のノードに印加され、コンバータCONは、抵抗R1、R2間のノードを介してフィードバック信号FBCを受信するように構成される。
例示的に、発光電圧VDDが低くて発光ダイオードチャネルCH11が連結された駆動電流制御部101が駆動電流をカラム信号Dに対応するレベルで供給できなければ、制御端T01と接地GNDとの間の電圧が、例示的に、0.3V以下に低くなり、電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBはローレベルに低くなる。
コンバータCONのフィードバック信号FBCは、前記のように、電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBがローレベルに低くなると、抵抗R1、R2間のノードに対する電圧の分圧比が減少する。
フィードバック信号FBがハイインピーダンスレベルの場合、大まかにフィードバック信号FBCは、((R2+R3)/(R1+R2+R3))×VDDで定義される。そして、フィードバック信号FBがローインピーダンスレベルの場合、フィードバック信号FBCは、(R2/(R1+R2))×VDDで定義される。
コンバータCONは、フィードバック信号FBCが減少すれば、スイッチング駆動端子LXを用いて発光電圧VDDを上昇させるブースティング動作を行う。すなわち、コンバータCONは、ダイオードDとインダクタLを用いたブースティング動作を行う。
コンバータCONのブースティング動作により発光電圧VDDは上昇し、キャパシタC1を介して平滑して発光ダイオードチャネルCH11に提供される。
上記のコンバータCONの発光電圧VDDの上昇動作は、駆動電流制御部101の制御端T01と接地GNDとの間の電圧が、例示的に、0.6V以上になるまで維持できる。
電流制御集積回路T11の駆動電流制御部101は、上記の発光電圧VDDのブースティング動作により制御端T01と接地GNDとの間の電圧が、例示的に、0.6V以上になると、ローレベルの第1検出信号CD1を提供する。この時、電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBはハイインピーダンスレベルに遷移する。
電流制御集積回路T11のフィードバック信号FBがハイインピーダンスレベルに高くなると、抵抗R1、R2間のノードに対する電圧の分圧比が増加し、コンバータCONのフィードバック信号FBCは高くなる。この時、コンバータCONは、上記の発光電圧VDDの上昇動作を中止する。
コンバータCONは、上記のフィードバック信号FBの変化に対応してブースティング動作を選択的に行うことができ、それにより、発光電圧VDDのレベルは、FBの変化に対応する水準を維持するようにレギュレーションされ、発光ダイオードチャネルCH11も一定の水準に維持される駆動電流によって一定の明るさで発光することができる。
また、図11は、モニタ信号提供部400のモニタリングを説明するための波形図である。
モニタ信号提供部400は、各発光ダイオードチャネルに対して第2検出信号CD2とロウ信号とを比較し、当該発光ダイオードチャネルのショートまたはオープンの判断に利用可能である。発光ダイオードチャネルがショートまたはオープンされてロウ信号がイネーブルされると、上述のように、モニタ信号提供部400は、ハイレベルの第2検出信号CD2に対応してローレベルにモニタ信号MONを制御する。この時、モニタ信号MONのローレベルは、当該ロウ信号がイネーブルされた水平周期の間に維持できる。
例示的に、発光ダイオードチャネルにショートやオープンが発生しない場合、モニタ信号MONは、図11の1番目の周期のようにノーマルにハイインピーダンスレベルを維持する。
これとは異なり、発光ダイオードチャネルCH11、CH21がショートした場合、モニタ信号MONは、図11の2番目のフレーム周期のように発光ダイオードチャネルCH11、CH21に対するロウ信号G1、G2がイネーブルされた2水平周期の間にローレベルを維持する。
また、発光ダイオードチャネルCH31のみショートした場合、モニタ信号MONは、図11の3番目のフレーム周期のように発光ダイオードチャネルCH31に対するロウ信号G3がイネーブルされた1水平周期の間にローレベルを維持する。
もし、電流制御集積回路T11が予め設定された以上の温度に上昇すると、温度検出部500は、ハイレベルの温度検出信号TPを提供する。これに対応して、モニタ信号提供部400は、図11の4番目のフレーム周期のように温度検出信号TPがハイレベルを維持する間にローレベルにモニタ信号MONを制御する。
一方、上述したズーム制御信号CZは、サンプリング電圧VCにより制御される発光ダイオードチャネルの駆動電流の解像度を制御するためのものである。ズーム制御信号CZにより駆動電流の解像度が増加すれば、駆動電流によって表現できる明るさの解像度は上昇すると理解できる。
上記のズーム制御信号CZによる駆動電流の制御は、図12および図13を参照して説明する。
ズーム制御信号CZは、外部のズーム制御部50により提供され、ズーム制御部50は、タイミングコントローラを用いて構成されるか、別のアプリケーションチップで提供される。
ズーム制御部50は、ズームイネーブル信号ENZによりイネーブルが制御可能であり、ズームイネーブル信号ENZは、タイミングコントローラのような外部から提供される。
ズーム制御部50は、ズームイネーブル信号ENZがイネーブル状態の場合に動作し、カラムドライバ10で提供されるカラム信号Dを受信することにより、バックライトパネル40の1フレームまたは1水平周期に相当する明るさ情報を格納することができ、ロウ信号Gを受信することにより、現在表示されるロウ単位で順次にズーム制御信号CZを提供することができる。図12のロウ信号Gは、図1の1フレームに対して順次に提供されるロウ信号G1~G9を代表的に表現したものである。
ズーム制御信号CZは、バックライトパネル40の全体発光ダイオードチャネルまたは制御単位の発光ダイオードチャネルに対して同一の値で提供される。この場合、ズーム制御部50は、格納された明るさ情報でもって各フレームまたは各フレームの制御単位に対する代表的な明るさを判断し、判断結果に対応するズーム制御信号CZを提供することができる。
また、ズーム制御信号CZは、発光ダイオードチャネル毎に発光のためのデータ、すなわちカラム信号に対応する値を有するように発光ダイオードチャネル毎に提供される。この場合、ズーム制御部50は、格納された明るさ情報でもって各発光ダイオードチャネルに対応するズーム制御信号CZを提供することができる。
さらに、カラム信号で表現される明るさ範囲が、所定の基準明るさより明るい高い電流領域帯と、前記基準明るさより低い電流領域帯とに区分され、ズーム制御信号は、高い電流領域帯と低い電流領域帯に対して異なる値で提供される。
すなわち、ズーム制御信号CZは、低い電流領域帯が高い電流領域帯より高い解像度を有するように駆動電流を制御するための値を有するように提供される。
ズーム制御信号CZによる駆動電流の制御は、図13を参照して説明することができる。図13は、ズーム制御信号による駆動電流の制御を説明するために駆動電流とカラム信号Dとの関係を簡略に示したグラフである。ここで、カラム信号Dは、電圧成分として理解できる。図13にて、駆動電流はILEDで表現され、カラム信号はDで表現される。
例示的に、図13のように、明るさレベルが高い6mA以上の駆動電流に対して、ズーム制御信号CZは0Vで提供され、明るさレベルが低い6mA未満の駆動電流に対して、ズーム制御信号CZは5Vで提供される。ズーム制御信号CZが0Vで提供される場合、0V~電圧DF1の範囲のカラム信号Dに対応して、駆動電流は0mA~30mAの範囲に制御できる。そして、ズーム制御信号CZが5Vで提供される場合、明るさレベルが低い6mA未満の駆動電流は、元の明るさ電圧範囲0V~DF0より大きい0V~DF1の範囲で0mA~6mAまでより微細に制御できる。すなわち、ズーム制御信号CZが5Vで提供されると、低い明るさの駆動電流は高い解像度を有するように電流の量がより微細に制御できる。
上記のように、ズーム制御信号CZは、所定の基準以上の電流領域に相当する駆動電流に対して第1解像度を有するように制御する値を有し、基準未満の電流領域に相当する駆動電流に対して第1解像度より高い第2解像度を有するように制御する値を有するように提供できる。
すなわち、ズーム制御信号CZにより特定の駆動電流の明るさの表現範囲の解像度が上昇できる。
一方、上述した図1~図13の実施例は、発光ダイオードチャネルの明るさレベルがカラム信号のレベル、すなわち振幅によって表現されるパルス振幅変調(Pulse Amplitude Modulation:以下、「PAM」という)方式を適用したものである。すなわち、図1~図13の実施例は、パルスであるカラム信号の振幅によって発光ダイオードチャネルの駆動電流が制御される。
PAMの場合、カラム信号による明るさレベルは、2のn乗(nは自然数)個の離散パルス振幅によって表現される。すなわち、明るさレベルが8に区分される場合、カラム信号は、2の3乗個の離散パルス振幅を有することができる。
発光ダイオードチャネルの駆動電流対駆動電圧は、明るさの変化に応じて、図14のグラフのような変化特性を有することができる。図14にて、駆動電流はILEDで表現され、発光ダイオードチャネルの駆動電圧はVFで表現される。
発光ダイオードチャネルの明るさ変化による駆動電流対駆動電圧の変化特性は、特定の明るさレベルを基準として異なる。
具体的には、図14を参照すれば、最大明るさである100%の明るさレベルを基準として10%の明るさレベルに対応する駆動電流と駆動電圧がそれぞれ6mAと25Vと仮定する時、明るさ変化による駆動電流対駆動電圧の変化特性は、10%の明るさレベルを基準として異なる。例示的に、基準明るさに設定された10%の明るさレベル以上の明るさに相当する領域の駆動電流と駆動電圧の変化特性は一次関数的変化特性を有し、基準明るさである10%の明るさレベル未満の明るさに相当する領域の駆動電流と駆動電圧の変化特性は多次関数的変化特性を有する。前記一次関数的変化特性は、一次関数の変化に近似して駆動電流と駆動電圧の変化が形成されることを意味し、多次関数的変化特性は、多次関数の複合で表現される変化に近似して駆動電流と駆動電圧の変化が形成されることを意味する。
PAM方式の場合、発光ダイオードチャネルの明るさは、駆動電圧のレベルの変化によって一次関数的特性に近似するように線形的に変化する。そのため、発光ダイオードチャネルの10%の明るさレベル以上の明るさ範囲は、PAM方式によって変化したレベルを有する駆動電圧によって適切に表現される。しかし、発光ダイオードチャネルの10%の明るさ未満の明るさ範囲は、駆動電流と駆動電圧の多次関数的変化特性によって、PAM方式によって表現することに困難がある。
この場合、発光ダイオードチャネルの10%の明るさ未満の明るさ範囲は、カラム信号のパルス幅によって駆動電流を制御するパルス幅変調(Pulse Width Modulation:以下、「PWM」という)方式を適用して実施できる。PWM方式の場合、カラム信号は、明るさに応じて可変したパルス幅、すなわちデューティを有するように提供できる。この時、カラム信号の振幅は、例示的に、100%の明るさに対応するレベルを有するように一定に固定される。
上記のPWM方式の場合、カラム信号のデューティによって駆動電圧が制御され、その結果、10%の明るさ未満の明るさ範囲の駆動電流と駆動電圧の変化特性が表現される。
以下、説明の便宜のために、10%の明るさ未満は第1明るさ範囲とし、10%の明るさ以上は第2明るさ範囲とする。この時、10%の明るさは基準明るさとして理解できる。
本発明の実施例は、第1明るさ範囲に対してPWM方式で駆動電流を制御し、第2明るさ範囲に対してPAM方式で駆動電流を制御するように構成される。これとは異なり、本発明の他の実施例は、全体明るさ範囲に対してPWM方式で駆動電流を制御するように構成されてもよい。
前記のように、一部または全体明るさ範囲に対してPWM方式を適用するために、1フレーム周期は、時間的に分割される複数のサブフレームに区分される。複数のサブフレームは、1フレーム周期の間に順次に表現される。その結果、1フレームの各発光ダイオードチャネルの明るさは、サブフレームの各発光ダイオードチャネルの明るさが重畳した明るさとして表現される。
そのため、PWM方式の場合、発光ダイオードチャネルの明るさは、1フレーム周期内で点灯したサブフレームの数による比率で決定される。
図15を参照すれば、1フレーム周期は、15個のサブフレーム周期に区分され、発光ダイオードチャネルの明るさ範囲は16レベルに区分されてPWM制御できる。図15にて、ブランクで表示されたサブフレームのボックスは、発光ダイオードチャネルが点灯していることを表示し、ソリッドで表示されたサブフレームのボックスは、発光ダイオードチャネルが消灯していることを表示する。
例示的に、最も暗い明るさを表現する明るさ「0」に対応するカラム信号は、15個のサブフレーム区間をすべて消灯する値を有する。この場合、カラム信号は、15個のサブフレーム区間にすべて例示的にロー値を維持することができる。そして、最も明るい明るさを表現する明るさ「15」に対応するカラム信号は、15個のサブフレーム区間をすべて点灯する値を有する。この場合、カラム信号は、サブフレーム区間にすべて例示的にハイレベルを有するパルスを含むことができる。そして、明るさ「3」に対応するカラム信号は、2番目、8番目、13番目のサブフレーム区間を点灯する値を有する。この場合、カラム信号は、2番目、8番目、13番目のサブフレーム区間にハイレベルを有するパルスを含むことができる。
そのため、1フレームに対して、1つの発光ダイオードチャネルのカラム信号は、1フレーム周期を時分割したサブフレーム毎に分散して、図15のようにカラムに提供される。そして、サブフレームの水平周期に対して、カラム信号は水平周期単位で順次にカラムに提供される。
これに対応して、ロウ信号も、1フレーム周期の間にサブフレーム毎に分散して発光ダイオードチャネルのロウに提供され、サブフレームに対して水平周期単位で順次にロウに提供される。
サブフレームは、フレームと同一の面積に対する発光を表現するためのものであり、フレームは、時分割されて順次に表現されるサブフレームが重畳することにより、発光ダイオードチャネル毎に所望の明るさを有するように表現されたと理解できる。
例示的に、1フレーム周期に時分割された15個のサブフレームが含まれる場合、各サブフレーム周期は「(1フレーム周期)/15」に相当する。そして、1フレームが16個のカラムと4個のロウによって表現される場合、16個のカラムと4個のロウには15個のサブフレーム毎にカラム信号およびロウ信号が、図16のように提供される。すなわち、1フレーム周期内に15個のサブフレームが表現され、各サブフレームは16個のカラムに対して順次に提供されるカラム信号と4個のロウに順次に提供されるロウ信号により表現され、フレームの各発光ダイオードチャネルは、サブフレームの重畳表現による明るさを有することができる。
PWM方式によって1フレームの発光ダイオードチャネルを制御する場合、画像の1つのフレーム内でサブフレームのすべての消灯および点灯を除いた残りの明るさは、消灯または点灯するサブフレームができるだけ互いに分散して1つのフレームの明るさを達成するように制御されることが好ましい。
全体の明るさ範囲に対してPWM方式が適用される場合、ガンマ電圧提供部30は、予め設定されたレベルのガンマ電圧を提供し、ガンマ電圧は、例示的に、最も明るい明るさを表現するためのレベルを有するものに設定できる。そして、ロウドライバ20は、サブフレーム毎に予め設定されたパルス幅のロウ信号をサブフレーム毎にロウに順次に提供するように構成される。
そして、カラムドライバ10は、外部から提供されるデータに対応して明るさを表現するためのカラム信号をカラムに提供し、各カラム信号は、サブフレーム毎にローまたはハイのパルスを有するように分散提供される。上記のカラム信号は、サブフレーム区間の間、水平周期毎にガンマ電圧に対応するレベルを有するようにカラムに提供される。
上記の構成により、例示的に、電流制御集積回路T11は、PWM方式によってカラム信号およびロウ信号を受信し、ロウ信号でもってサブフレームの水平周期毎にカラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、サンプリング電圧により制御単位の発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することができる。一方、一部の明るさ範囲に対してPWM方式が適用される場合、より具体的には、第1明るさ範囲に対してPWM方式が適用され、第2明るさ範囲に対してPAMが適用される場合、ガンマ電圧提供部30は、多様な明るさのためのガンマ電圧を提供するように構成され、ロウドライバ20は、サブフレーム毎に予め設定されたパルス幅のロウ信号をサブフレーム毎にロウに順次に提供するように構成される。
そして、カラムドライバ10は、外部から提供されるデータに対応して明るさを表現するためのカラム信号をカラムに提供し、各カラム信号は、サブフレーム毎に分散提供される。上記のカラム信号は、サブフレーム区間の間、水平周期毎にガンマ電圧に対応するレベルを有するようにカラムに提供される。
この時、第1明るさ範囲に対して、カラムドライバ10は、明るさを表現するためのカラム信号をカラムに提供し、各カラム信号は、PWM方式によって例示的に最も明るい明るさを表現するためのレベルを有するようにサブフレーム毎に分散提供される。そして、第2明るさ範囲に対して、カラムドライバ10は、PAM方式によって各発光ダイオードチャネルの発光のための明るさに相当するガンマ電圧に対応するレベルを有するようにサブフレーム毎に分散提供される。
カラムドライバ10は、第1明るさ範囲に対してサブフレーム毎にローまたはハイのパルスを有するようにカラム信号を分散提供することができ、第2明るさ範囲に対してサブフレーム毎にデータに対応するガンマ電圧に相当するレベルのカラム信号をパルス形態で分散提供することができる。
上記の構成により、例示的に、電流制御集積回路T11は、PWM方式またはPAM方式によって提供されるカラム信号およびロウ信号を受信し、ロウ信号でもってサブフレームまたは1フレームの水平周期毎のカラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、サンプリング電圧により制御単位の発光ダイオードチャネルの発光と明るさの維持を制御することができる。
上述したところにより、本発明は、カラム信号をサンプリングしたサンプリング電圧によりフレーム単位で発光を維持するように発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御することができ、その結果、ディスプレイのバックライト装置によるフリッカを低減または解消することができる。
また、本発明によれば、複数の発光ダイオードチャネルを含む制御単位毎に電流制御集積回路が構成されることにより、バックライトパネル上の発光ダイオードチャネルの駆動電流の制御のための設計および製作の便宜性が保障できる。
さらに、本発明によれば、発光ダイオードチャネルが均一な明るさで発光するように制御可能であり、発光ダイオードチャネルの電気的なショート(Short)および電気的なオープン(open)が周期的に検知できる。
さらに、本発明によれば、能動的なディミング制御を行うことが可能なディスプレイのためのバックライト装置およびその電流制御集積回路が提供できる。
さらに、本発明によれば、PAM、PWMおよびPAMとPWMとの複合のような多機能でLCDパネルに対する光量を制御することができ、それにより、高い信頼性が確保できる。

Claims (31)

  1. フレームを形成するマトリクス構造を有し、複数の制御単位に分割される発光ダイオードチャネルを備えるバックライトパネルと、
    各発光ダイオードチャネルに対して1フレーム周期を時分割したサブフレーム毎にカラム信号を分散提供し、前記カラム信号は、前記1フレーム周期に含まれる前記サブフレームが点灯する数によって明るさが決定されるように生成され、前記フレームのカラムに前記サブフレームの水平周期単位で前記カラム信号を提供するカラムドライバと、
    前記サブフレーム毎に前記フレームのロウにロウ信号を提供し、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号を前記水平周期に応じて順次に提供するロウドライバと、
    前記制御単位毎に1つずつ対応するように前記バックライトパネルに構成され、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応する前記カラム信号および前記ロウ信号を受信し、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光を制御する電流制御集積回路と、
    を備え、
    それぞれの前記電流制御集積回路が、
    前記サブフレーム毎に前記ロウ信号でもって前記水平周期単位で提供される前記カラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、
    前記サンプリング電圧により前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光と明るさ維持するように制御する、ディスプレイのためのバックライト装置。
  2. 予め設定されたレベルのガンマ電圧を提供するガンマ電圧提供部を備え、
    前記ロウドライバが、前記ロウ信号を予め設定されたパルス幅を有するように提供し、
    前記カラムドライバが、各発光ダイオードチャネルに対して、外部から提供されるデータに対応して明るさを表現するために前記ガンマ電圧に対応するレベルを有し、前記サブフレーム毎に分散する前記カラム信号を提供し、
    前記発光ダイオードチャネルが、前記サブフレームのすべてを消灯させる場合及び前記サブフレームのすべてを点灯させる場合を除き、1つの前記フレーム内で消灯または点灯するサブフレームが互いに分散して1つのフレームの明るさを達成するように制御される、請求項1に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  3. 前記電流制御集積回路が、前記カラム信号が入力されるカラム入力端と、前記ロウ信号が入力されるロウ入力端と、前記カラム信号を共通に受信し、前記ロウ入力端に一対一で連結された駆動電流制御部と、前記駆動電流制御部に一対一連結された制御端とを備え、
    それぞれの前記駆動電流制御部が、前記ロウ信号でもって前記サブフレーム毎の前記水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を用いて前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御する、請求項1に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  4. それぞれの前記駆動電流制御部が、前記サンプリング電圧を用いて前記発光ダイオードチャネルのローサイド(Low Side)に相当する前記発光ダイオードチャネルと接地との間の前記駆動電流を制御する、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  5. 前記電流制御集積回路が、前記カラム入力端を介して前記カラム信号を受信するバッファを備え、
    該バッファが、前記カラム信号を前記駆動電流制御部に共通に提供する、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  6. 前記電流制御集積回路が、フィードバック信号を提供するフィードバック端と、前記フィードバック端に連結されたフィードバック信号提供部と、を備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧を検出して第1検出信号を提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記フィードバック信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第1検出信号それぞれに対応して前記フィードバック端の前記フィードバック信号を制御する、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  7. 前記電流制御集積回路が、モニタ信号を提供するモニタ端と、前記モニタ端に連結されたモニタ信号提供部と、を備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧を検出して第2検出信号を提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記モニタ信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第2検出信号および前記ロウ信号を受信し、少なくとも1つの前記駆動電流制御部の前記ロウ信号と前記第2検出信号が活性化状態であれば、前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  8. 前記電流制御集積回路が、温度をセンシングした温度検出信号を提供する温度検出部を備え、
    前記モニタ信号提供部が、前記温度検出信号により前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項7に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  9. 前記電流制御集積回路が、フィードバック信号を提供するフィードバック端と、モニタ信号を提供するモニタ端と、前記フィードバック端に連結されたフィードバック信号提供部と、前記モニタ端に連結されたモニタ信号提供部と、を備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧が第1レベル以下であるかを判断した第1検出信号と、前記第1レベルより低い第2レベル以下であるかを判断した第2検出信号とを提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記フィードバック信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第1検出信号それぞれに対応して前記フィードバック端の前記フィードバック信号を制御し、
    前記モニタ信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第2検出信号および前記ロウ信号を受信し、少なくとも1つの前記駆動電流制御部の前記ロウ信号と前記第2検出信号が活性化状態であれば、前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  10. 前記駆動電流制御部が、
    前記ロウ信号でもって前記サブフレームの水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を維持するホールディング回路と、
    前記サンプリング電圧を用いて前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの発光のための駆動電流が前記サンプリング電圧に比例するように制御するチャネル電流制御部と、
    を備える、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  11. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記チャネル電流制御部が、前記サンプリング電圧により制御される前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項10に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  12. 前記駆動電流制御部が、
    前記ロウ信号でもって前記サブフレームの水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を維持し、前記サンプリング電圧に比例する制御電流を提供する変換回路と、
    前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの発光のための駆動電流が前記制御電流に比例した電流量を有するように制御するチャネル電流制御部と、
    を備える、請求項3に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  13. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記変換回路が、前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項12に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  14. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記チャネル電流制御部が、前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項12に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  15. 前記制御単位が、同一のカラム上に連続配置された所定数の発光ダイオードチャネルを含む、請求項1に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  16. フレームを形成するマトリクス構造を有し、複数の制御単位に分割される発光ダイオードチャネルを備えるバックライトパネルと、
    各発光ダイオードチャネルに対して1フレーム周期を時分割したサブフレーム毎にカラム信号を分散提供し、前記カラム信号で表現される明るさ範囲が第1明るさ範囲と第2明るさ範囲とに区分され、前記第1明るさ範囲の前記カラム信号が、前記1フレーム周期に含まれる前記サブフレームが点灯する数によって明るさが決定されるように生成され、前記第2明るさ範囲の前記カラム信号が、振幅によって明るさを表現するように生成され、前記フレームのカラムに前記サブフレームの水平周期単位で前記カラム信号を提供するカラムドライバと、
    前記サブフレーム毎に前記フレームのロウにロウ信号を提供し、前記サブフレーム毎に前記ロウ信号を前記水平周期に応じて順次に提供するロウドライバと、
    前記制御単位毎に1つずつ対応するように前記バックライトパネルに構成され、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルに対応する前記カラム信号および前記ロウ信号を受信し、前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光を制御する電流制御集積回路と、
    を備え、
    それぞれの前記電流制御集積回路が、
    前記サブフレーム毎に前記ロウ信号でもって前記水平周期単位で提供される前記カラム信号を順次にサンプリングしたサンプリング電圧を生成し、
    前記サンプリング電圧により前記制御単位の前記発光ダイオードチャネルの発光と明るさ維持するように制御する、ディスプレイのためのバックライト装置。
  17. ガンマ電圧を提供するガンマ電圧提供部を備え、
    前記ロウドライバが、前記ロウ信号を予め設定されたパルス幅を有するように提供し、
    前記カラムドライバが、各発光ダイオードチャネルに対して、外部から提供されるデータに対応して明るさを表現するために前記ガンマ電圧に対応するレベルを有し、前記サブフレーム毎に分散するカラム信号を提供し、前記第1明るさ範囲に対して、前記カラム信号は、予め設定された前記ガンマ電圧に対応するレベルを有し、前記1フレーム周期に含まれる前記サブフレームが点灯する数によって明るさが決定されるように生成され、前記第2明るさ範囲に対して、前記カラム信号は、前記データの明るさに相当する前記ガンマ電圧に対応するレベルを有し、前記1周期に含まれる前記サブフレームに分散するように生成され、
    前記発光ダイオードチャネルが、前記サブフレームのすべてを消灯させる場合及び前記サブフレームのすべてを点灯させる場合を除き、1つの前記フレーム内で消灯または点灯するサブフレームが互いに分散して1つのフレームの明るさを達成するように制御される、請求項16に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  18. 前記第1明るさ範囲が、予め設定された基準明るさより暗い明るさを有し、前記第2明るさ範囲が、前記基準明るさ以上の明るさを有する、請求項17に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  19. 前記電流制御集積回路が、前記カラム信号が入力されるカラム入力端と、前記ロウ信号が入力されるロウ入力端と、前記カラム信号を共通に受信し、前記ロウ入力端に一対一で連結された駆動電流制御部と、前記駆動電流制御部に一対一連結された制御端とを備え、
    それぞれの前記駆動電流制御部が、前記ロウ信号でもって前記サブフレームの水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を用いて前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの駆動電流を制御する、請求項17に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  20. それぞれの前記駆動電流制御部が、前記サンプリング電圧を用いて前記発光ダイオードチャネルのローサイド(Low Side)に相当する前記発光ダイオードチャネルと接地との間の前記駆動電流を制御する、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  21. 前記電流制御集積回路が、前記カラム入力端を介して前記カラム信号を受信するバッファを備え、
    前記バッファが、前記カラム信号を前記駆動電流制御部に共通に提供する、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  22. 前記電流制御集積回路が、フィードバック信号を提供するフィードバック端と、前記フィードバック端に連結されたフィードバック信号提供部と、を備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧を検出して第1検出信号を提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記フィードバック信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第1検出信号それぞれに対応して前記フィードバック端の前記フィードバック信号を制御する、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  23. 前記電流制御集積回路が、モニタ信号を提供するモニタ端と、前記モニタ端に連結されたモニタ信号提供部とをさらに備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧を検出して第2検出信号を提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記モニタ信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第2検出信号および前記ロウ信号を受信し、少なくとも1つの前記駆動電流制御部の前記ロウ信号と前記第2検出信号が活性化状態であれば、前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  24. 前記電流制御集積回路が、温度をセンシングした温度検出信号を提供する温度検出部をさらに備え、
    前記モニタ信号提供部が、前記温度検出信号により前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項23に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  25. 前記電流制御集積回路が、フィードバック信号を提供するフィードバック端と、モニタ信号を提供するモニタ端と、前記フィードバック端に連結されたフィードバック信号提供部と、前記モニタ端に連結されたモニタ信号提供部と、を備え、
    前記駆動電流制御部が、前記制御端と接地との間の電圧が第1レベル以下であるかを判断した第1検出信号と、前記第1レベルより低い第2レベル以下であるかを判断した第2検出信号とを提供するチャネルディテクタをそれぞれ備え、
    前記フィードバック信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第1検出信号それぞれに対応して前記フィードバック端の前記フィードバック信号を制御し、
    前記モニタ信号提供部が、前記駆動電流制御部の前記第2検出信号および前記ロウ信号を受信し、少なくとも1つの前記駆動電流制御部の前記ロウ信号と前記第2検出信号が活性化状態であれば、前記モニタ端の前記モニタ信号を制御する、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  26. 前記駆動電流制御部が、
    前記ロウ信号でもって前記サブフレームの水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を維持するホールディング回路と、
    前記サンプリング電圧を用いて前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの発光のための駆動電流が前記サンプリング電圧に比例するように制御するチャネル電流制御部と、
    を備える、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  27. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記チャネル電流制御部が、前記サンプリング電圧により制御される前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項26に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  28. 前記駆動電流制御部が、
    前記ロウ信号でもって前記サブフレームの水平周期に相当する前記カラム信号をサンプリングした前記サンプリング電圧を生成し、前記サンプリング電圧を維持し、前記サンプリング電圧に比例する制御電流を提供する変換回路と、
    前記制御端に連結された前記発光ダイオードチャネルの発光のための駆動電流が前記制御電流に比例した電流量を有するように制御するチャネル電流制御部と、
    を備える、請求項19に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  29. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記変換回路が、前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項28に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  30. 前記電流制御集積回路が、ズーム制御信号を受信するズーム入力端を備え、
    前記チャネル電流制御部が、前記駆動電流の解像度を前記ズーム制御信号により制御する、請求項28に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
  31. 前記制御単位が、同一のカラム上に連続配置された所定数の発光ダイオードチャネルを含む、請求項16に記載のディスプレイのためのバックライト装置。
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