KR102453564B1 - 백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

발광다이오드어레이에 구동전압을 공급하는 다수의 직류-직류 컨버터 중 적어도 두 개를 선택적으로 연결하여 서로의 구동전압을 공유함으로써, 특정 영역에서 고휘도 광을 방출하는 발광다이오드어레이를 안정적으로 동작시킬 수 있는 백라이트유닛이 제공된다. 백라이트유닛은, 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단 사이에 연결되어 스위칭신호에 따라 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단을 서로 연결하는 스위치를 포함한다.

Description

백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치{Backlight unit and display device including the same}
본 발명은 백라이트유닛에 관한 것으로, 특히 발광다이오드어레이에 구동전압을 공급하는 다수의 직류-직류 컨버터 중 적어도 두 개를 선택적으로 연결하여 서로의 구동전압을 공유함으로써, 특정 영역에서 고휘도 광을 방출하는 발광다이오드어레이를 안정적으로 동작시킬 수 있는 백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
백라이트유닛(Back Light Unit)은 디스플레이 패널을 조명하는 장치로서, 기존에는 광원으로서 냉음극선관 램프(CCFL)를 사용하였으나, 냉음극선관 램프를 사용할 경우, 수은 사용으로 인하여 환경 유해 문제가 발생할 수 있으며, 응답속도가 15ms 정도로 느리고, 색재현성이 NTSC 대비 75% 정도가 낮다. 또한 사전에 설정된 백색광을 생성하는 등 여러 문제점이 발생하기 때문에, 최근 들어 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED) 소자가 광원으로서 더욱 각광받고 있다.
발광다이오드는 냉음극선관 램프와 비교할 때, 친환경적이며, 응답 속도가 수 나노(Nano) 초로서 고속 응답이 가능하며, 임펄스(Impulse) 구동이 가능하며, 색재현성이 80%에서 100% 이상이다. 또한, 발광다이오드는 광량을 조절하여 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도를 임의로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 백라이트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 백라이트유닛(10)은 광원(13)에 구동전압을 공급하는 직류-직류 컨버터(15) 및 이를 제어하는 제어부(11)를 포함하여 구성된다.
광원(13)은 직렬 접속된 다수의 발광다이오드(LED)로 구성된 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4)를 포함한다. 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4) 각각은 대응되는 직류-직류 컨버터(15)로부터 공급되는 구동전압에 따른 구동전류에 의해 발광된다.
직류-직류 컨버터(15)는 외부에서 공급되는 입력전압에 따라 구동전압을 생성한다. 구동전압은 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4) 각각에 공급되어 다수의 발광다이오드를 발광시킨다.
백라이트유닛(10)에는 직류-직류 컨버터(15)에서 출력되는 구동전압을 전압 분배하여 피드백전압을 생성하고, 이를 직류-직류 컨버터(15)로 피드백하는 피드백회로(미도시)가 더 포함된다. 이러한 피드백회로에 의해 직류-직류 컨버터(15)는 피드백전압에 대응되는 펄스 폭 변조신호를 생성한다. 그리고, 직류-직류 컨버터(15)는 펄스 폭 변조신호에 따라 스위칭소자를 스위칭 동작시켜 입력전압에 대비하여 일정한 레벨을 갖는 구동전압을 출력한다.
한편, 백라이트유닛(10)이 부스트(boost)동작모드, 예컨대 특정 영역의 발광다이오드어레이에서 고휘도 광을 방출하는 부스트 동작을 수행하는 경우에, 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4) 중 일부는 고휘도 광을 방출해야 하므로 이에 대응되어 연결된 직류-직류 컨버터(15)에서는 구동전압의 크기를 큰 폭으로 증가시켜 생성하여야 한다.
그러나, 종래의 백라이트유닛(10)은 정상(normal)동작모드에 대응되도록 직류-직류 컨버터(15)가 설계되어 있어, 부스트동작모드에 따라 직류-직류 컨버터(15)가 구동전압의 크기를 증가시켜 생성하는데 어려움이 있다.
예컨대, 도 1의 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4) 중 제1 및 제3발광다이오드어레이(13_1, 13_3)가 온(on)된 상태로 부스트동작모드로 동작될 수 있다. 이때, 제1 및 제3발광다이오드어레이(13_1, 13_3) 각각에 연결된 제1 및 제3직류-직류 컨버터(15_1, 15_3)는 백라이트유닛(10)의 정상동작모드에서 생성된 구동전압보다 그 크기가 큰 폭으로 증가된 구동전압을 각각 출력해야 한다.
그러나, 종래의 백라이트유닛(10)에서 직류-직류 컨버터(15)는 백라이트유닛(10)의 정상동작모드에 대응되도록 설계되어 있으므로, 제1 및 제3직류-직류 컨버터(15_1, 15_3)에서 구동전압의 크기를 증가시켜 출력하는 것이 어렵다.
이에, 직류-직류 컨버터(15)를 백라이트유닛(10)의 부스트동작모드에 대응되도록 설계하고 있으나, 이로 인해 직류-직류 컨버터(15)이 수가 증가되어 백라이트유닛(10)의 크기 증가 및 제조비용 상승을 발생시킨다.
또한, 다수의 발광다이오드어레이(13_1~13_4) 중 부스트동작모드로 동작되는 발광다이오드어레이에 연결된 직류-직류 컨버터(15)에서 발열이 발생되어 백라이트유닛(10)의 동작 신뢰성이 저하된다.
본 발명은 동작모드에 따라 다수의 직류-직류 컨버터 간을 선택적으로 연결하여 구동전압을 공유함으로써, 부스트동작모드에서 발광다이오드어레이에 고레벨의 구동전압을 안정적으로 생성할 수 있는 백라이트유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하고자 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트유닛은, 다수의 발광다이오드어레이 각각에 대응되어 연결된 다수의 직류-직류 컨버터를 포함한다. 다수의 직류-직류 컨버터는 외부에서 입력된 전압에 따라 구동전압을 생성한다. 다수의 직류-직류 컨버터 중 인접되는 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터는 각각의 출력단 사이가 제1스위치에 의해 연결된다.
또한, 백라이트유닛은 동작모드에 따라 제1스위치의 스위칭동작을 제어하는 스위칭제어부를 포함한다.
이에 따라, 백라이트유닛의 부스트동작모드에서 제1스위치는 스위칭신호에 의해 턴-온되며, 제1스위치에 의해 출력단 사이가 연결된 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터는 각각에서 생성된 구동전압을 공유한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시장치는, 다수의 화소가 구성된 표시패널, 외부로부터 입력된 영상신호에 대응되는 영상을 표시패널로 출력하는 패널구동부 및 표시패널에 광을 조사하는 백라이트유닛을 포함한다.
본 발명의 백라이트유닛은, 부스트동작모드에서 다수의 직류-직류 컨버터 중 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단을 공유함으로써, 고휘도 광을 방출하는 발광다이오드어레이에 크기가 증가된 구동전압을 안정적으로 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명은 부스트동작모드에서 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터가 함께 동작되므로, 부스트동작모드를 위해 추가적인 직류-직류 컨버터를 구성하지 않아도 되므로, 백라이트유닛의 크기가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 부스트동작모드에서 특정 위치의 직류-직류 컨버터의 동작에 따라 발열이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 백라이트유닛의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 백라이트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 백라이트유닛의 일부분에 대한 회로도를 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 정상동작모드를 예시하여 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 부스트동작모드를 예시하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 백라이트유닛을 포함하는 표시장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트유닛에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 백라이트유닛(100)은 백라이트구동부(101) 및 발광부(102)를 포함할 수 있다. 백라이트구동부(101)는 컨버터부(120), 피드백부(130) 및 스위칭제어부(110)를 포함할 수 있다.
컨버터부(120)는 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4)를 포함할 수 있다. 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 각각은 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 구동전압(Vd)을 생성할 수 있다. 구동전압(Vd)은 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 각각과 대응되어 연결된 발광부(102)의 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4) 각각에 공급될 수 있다.
다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 중 적어도 2개 이상의 직류-직류 컨버터는 스위칭소자, 예컨대 제1스위치(SW1-1, SW1-2)에 의해 서로 연결될 수 있다. 예컨대, 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 중 서로 인접된 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 출력단과 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 출력단은 제1-1스위치(SW1-1)를 통해 서로 연결될 수 있다. 또, 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 중 서로 인접된 제3직류-직류 컨버터(120-3)의 출력단과 제4직류-직류 컨버터(120-4)의 출력단은 제1-2스위치(SW1-2)를 통해 서로 연결될 수 있다.
한편, 도 2에서는 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 중 서로 인접된 한 쌍의 직류-직류 컨버터 간의 출력단이 연결된 것을 도시하였으나, 이에 제한되지는 않는다. 예컨대. 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 전체의 출력단은 스위칭소자를 통해 서로 연결될 수도 있다.
피드백부(130)는 다수의 피드백회로(130-1, 130-3)를 포함할 수 있다. 다수의 피드백회로(130-1, 130-3) 각각은 컨버터부(120)의 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 중 인접되는 한 쌍의 직류-직류 컨버터 사이에 연결될 수 있다. 다수의 피드백회로(130-1, 130-3) 각각은 대응되어 연결된 한 쌍의 직류-직류 컨버터 각각에서 출력된 피드백전압(Vfb) 및 외부에서 공급된 듀티신호(DR)에 따라 직류-직류 컨버터의 동작을 제어할 수 있다. 다수의 피드백회로(130-1, 130-3)는 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 각각과 동일한 수로 구성되어 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4)와 일대일로 대응되어 연결될 수도 있다.
다수의 피드백회로(130-1, 130-3) 각각과 이에 대응되는 한 쌍의 직류-직류 컨버터는 스위칭소자, 예컨대 제2스위치(SW2-1, SW2-2) 및 제3스위치(SW3-1, SW3-2)에 의해 서로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1피드백회로(130-1)는 제2-1스위치(SW2-1)를 통해 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 연결되고, 제3-1스위치(SW3-1)를 통해 제2직류-직류 컨버터(120-2)와 연결될 수 있다. 또, 제3피드백회로(130-3)는 제2-2스위치(SW2-2)를 통해 제3직류-직류 컨버터(120-3)와 연결되고, 제3-2스위치(SW3-2)를 통해 제4직류-직류 컨버터(120-4)와 연결될 수 있다.
스위칭제어부(110)는 외부에서 공급된 디밍데이터(DIM)에 따라 다수의 스위칭신호, 예컨대 제1스위칭신호(SS1), 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)를 각각 생성하여 출력할 수 있다.
스위칭제어부(110)는 제1스위칭신호(SS1)를 제1-1스위치(SW1-1) 및 제1-2스위치(SW1-2) 각각으로 출력하여 이들의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 또, 스위칭제어부(110)는 제2스위칭신호(SS2)를 제2-1스위치(SW2-1) 및 제2-2스위치(SW2-2) 각각으로 출력하여 이들의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 또, 스위칭제어부(110)는 제3스위칭신호(SS3)를 제3-1스위치(SW3-1) 및 제3-2스위치(SW3-2) 각각으로 출력하여 이들의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 스위칭제어부(110)로 공급되는 디밍데이터(DIM)는 백라이트유닛(100)의 발광부(102)에 대한 디밍(dimming) 동작을 제어하는 데이터일 수 있다. 디밍데이터(DIM)에는 백라이트유닛(100)의 동작모드, 예컨대 정상동작모드 또는 부스트동작모드를 설정하는 동작모드신호가 포함될 수 있다. 스위칭제어부(110)는 디밍데이터(DIM)의 동작모드신호에 따라 제1스위칭신호(SS1) 내지 제3스위칭신호(SS3)를 생성하여 출력할 수 있다.
발광부(102)는 각각이 직렬로 연결된 다수의 발광다이오드(LED)로 구성된 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4)를 포함할 수 있다. 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4) 각각은 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 각각과 대응되어 연결될 수 있다. 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4) 각각은 이에 대응되어 연결된 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4) 각각에서 출력되는 구동전압(Vd)에 따른 구동전류에 의해 다수의 발광다이오드가 발광됨으로써 광을 방출할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 백라이트유닛의 일부분에 대한 회로도를 나타내는 도면이다.
도 3에서는 백라이트유닛(100)의 제1직류-직류 컨버터(120-1), 제2직류-직류 컨버터(120-2) 및 제1피드백회로(130-1) 간의 회로 연결의 구성을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 백라이트유닛(100)의 제3직류-직류 컨버터(120-3), 제4직류-직류 컨버터(120-4) 및 제3피드백회로(130-3) 간에도 도 3에 도시된 것과 유사한 회로 연결의 구성을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 출력단, 즉 제1노드(N1)는 제1발광다이오드어레이(140-1)와 연결될 수 있다.
제1직류-직류 컨버터(120-1)는 제1인덕터(L1), 제1다이오드(D1), 제1커패시터(C1) 및 제1스위칭소자(Q1)를 포함할 수 있다. 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 제1스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작에 따라 제1인덕터(L1)에 저장된 에너지를 제1다이오드(D1)를 통해 출력하고, 제1커패시터(C1)를 통해 승압하여 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 제1인덕터(L1)는 입력전압(Vin)에 의한 전류 변화량에 대응되는 전압을 저장한다. 제1다이오드(D1)는 제1인덕터(L1)로부터 공급되는 전압을 정류하여 출력한다. 제1커패시터(C1)는 제1스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작에 따라 제1인덕터(L1)로부터 제1다이오드(D1)를 통해 공급되는 전압을 충전하거나 또는 충전된 전압을 제1구동전압(Vd1)으로서 제1노드(N1)로 출력한다.
제2직류-직류 컨버터(120-2)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제2구동전압(Vd2)을 생성할 수 있다. 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 출력단, 즉 제2노드(N2)는 제2발광다이오드어레이(140-2)와 연결될 수 있다.
제2직류-직류 컨버터(120-2)는 제2인덕터(L2), 제2다이오드(D2), 제2커패시터(C2) 및 제2스위칭소자(Q2)를 포함할 수 있다. 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭 동작에 따라 제2인덕터(L2)에 저장된 에너지를 제2다이오드(D2)를 통해 출력하고, 제2커패시터(C2)를 통해 승압하여 제2구동전압(Vd2)을 생성할 수 있다. 제2인덕터(L2)는 입력전압(Vin)에 의한 전류 변화량에 대응되는 전압을 저장한다. 제2다이오드(D2)는 제2인덕터(L2)로부터 공급되는 전압을 정류하여 출력한다. 제2커패시터(C2)는 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭 동작에 따라 제2인덕터(L2)로부터 제2다이오드(D2)를 통해 공급되는 전압을 충전하거나 또는 충전된 전압을 제2구동전압(Vd2)으로서 제2노드(N2)로 출력한다.
상술한 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 출력단, 즉 제1노드(N1)와 제2노드(N2)가 제1-1스위치(SW1-1)에 각각 연결될 수 있다. 제1-1스위치(SW1-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력되는 제1스위칭신호(SS1)에 따라 스위칭 동작되며, 이에 따라 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 정상동작모드 또는 부스트동작모드로 동작될 수 있다.
예컨대, 스위칭제어부(110)에서 출력된 제1스위칭신호(SS1)에 따라 제1-1스위치(SW1-1)가 턴-온되면, 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 부스트동작모드로 동작될 수 있다. 이에 따라, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2) 중 하나에는 부스트전압, 예컨대 제1구동전압(Vd1)과 제2구동전압(Vd2)이 합산된 크기의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 부스트전압은 제1구동전압(Vd1) 또는 제2구동전압(Vd2)보다 2배 이상의 크기를 가질 수 있다.
또한, 스위칭제어부(110)에서 출력된 제1스위칭신호(SS1)에 따라 제1-1스위치(SW1-1)가 턴-오프되면, 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 정상동작모드로 동작될 수 있다. 이에 따라, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)에는 원래의 구동전압, 즉 제1구동전압(Vd1)이 인가되고, 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2)에는 제2구동전압(Vd2)이 인가될 수 있다.
제1피드백회로(130-1)는 제1분배기(132), 제2분배기(133) 및 듀티제어기(131)를 포함할 수 있다.
제1분배기(132)는 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)와 접지(GND) 사이에 직렬 접속된 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)을 포함할 수 있다. 제1분배기(132)는 제1구동전압(Vd1)으로부터 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 전압분배에 따라 생성된 제1피드백전압(Vfb1)을 출력할 수 있다. 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)은 각각 인덕터 또는 커패시터와 같은 임피던스 소자로 구성될 수도 있다.
제2분배기(133)는 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2)와 접지(GND) 사이에 직렬 접속된 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)을 포함할 수 있다. 제2분배기(133)는 제2구동전압(Vd2)으로부터 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)의 전압분배에 따라 생성된 제2피드백전압(Vfb2)을 출력할 수 있다. 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)은 각각 인덕터 또는 커패시터와 같은 임피던스 소자로 구성될 수도 있다.
듀티제어기(131)는 외부에서 공급된 듀티신호(DR)와 제1피드백전압(Vfb1)에 따라 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 듀티제어기(131)의 제어에 따라 듀티 온(duty on) 구간에서 입력전압(Vin)에 대비하여 일정한 레벨의 제1구동전압(Vd1)을 생성하여 출력할 수 있다.
또, 듀티제어기(131)는 듀티신호(DR)와 제2피드백전압(Vfb2)에 따라 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 듀티제어기(131)의 제어에 따라 듀티 온 구간에서 입력전압(Vin)에 대비하여 일정한 레벨의 제2구동전압(Vd2)을 생성하여 출력할 수 있다.
상술한 제1피드백회로(130-1)에서 제1분배기(132)의 출력단, 즉 제3노드(N3)와 듀티제어기(131)의 입력단, 즉 제4노드(N4)는 제2-1스위치(SW2-1)에 각각 연결될 수 있다. 또, 제2분배기(133)의 출력단, 즉 제5노드(N5)와 듀티제어기(131)의 제4노드(N4)는 제3-1스위치(SW3-1)에 각각 연결될 수 있다. 제2-1스위치(SW2-1) 및 제3-1스위치(SW3-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력되는 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)에 따라 스위칭 동작되며, 이에 따라 제1피드백회로(130-1)는 정상동작모드 또는 부스트동작모드로 동작될 수 있다.
예컨대, 스위칭제어부(110)에서 출력된 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)에 따라 제2-1스위치(SW2-1)가 턴-온되고, 제3-1스위치(SW3-1)가 턴-오프되면, 제1피드백회로(130-1)는 부스트동작모드로 동작될 수 있다. 이에 따라, 제1분배기(132)에서 출력된 제1피드백전압(Vfb1)은 듀티제어기(131)로 입력되며, 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 듀티제어기(131)의 제어에 따라 일정한 레벨의 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 그러나, 제2분배기(133)에서 출력된 제2피드백전압(Vfb2)은 듀티제어기(131)로 입력되지 않는다.
또한, 스위칭제어부(110)에서 출력된 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)에 따라 제2-1스위치(SW2-1) 및 제3-1스위치(SW3-1) 모두가 턴-온되면, 제1피드백회로(130-1)는 정상동작모드로 동작될 수 있다. 이에 따라, 제1분배기(132)에서 출력된 제1피드백전압(Vfb1)은 듀티제어기(131)로 입력되며, 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 듀티제어기(131)의 제어에 따라 일정한 레벨의 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 또한, 제2분배기(133)에서 출력된 제2피드백전압(Vfb2)도 듀티제어기(131)로 입력되며, 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 듀티제어기(131)의 제어에 따라 일정한 레벨의 제2구동전압(Vd2)을 생성할 수 있다.
이하, 상술한 백라이트유닛의 정상동작모드 및 부스트동작모드에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 정상동작모드를 예시하여 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 백라이트유닛의 부스트동작모드를 예시하여 나타낸 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 백라이트유닛(100)이 정상동작모드로 동작될 수 있다. 이때, 스위칭제어부(110)는 외부에서 공급된 디밍데이터(DIM)로부터 제1스위칭신호(SS1), 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)를 각각 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, 제1스위칭신호(SS1)는 로우(low)레벨이고, 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)는 모두 하이(high)레벨일 수 있다. 스위칭제어부(110)는 제1스위칭신호(SS1) 내지 제3스위칭신호(SS3) 각각을 제1-1스위치(SW1-1), 제2-1스위치(SW2-1) 및 제3-1스위치(SW3-1)로 각각 출력하여 이들의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
제1직류-직류 컨버터(120-1)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 이때, 제1-1스위치(SW1-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 로우레벨의 제1스위칭신호(SS1)에 따라 턴-오프 되었으므로, 제1구동전압(Vd1)은 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)를 통해 제1발광다이오드어레이(140-1)에 공급될 수 있다. 따라서, 제1발광다이오드어레이(140-1)는 제1구동전압(Vd1)에 따른 구동전류에 의해 발광될 수 있다.
제2직류-직류 컨버터(120-2)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제2구동전압(Vd2)을 생성할 수 있다. 이때, 제1-1스위치(SW1-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 로우레벨의 제1스위칭신호(SS1)에 따라 턴-오프 되었으므로, 제2구동전압(Vd2)은 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2)를 통해 제2발광다이오드어레이(140-2)에 공급될 수 있다. 따라서, 제2발광다이오드어레이(140-2)는 제2구동전압(Vd2)에 따른 구동전류에 의해 발광될 수 있다.
제1피드백회로(130-1)의 제1분배기(132)는 제1구동전압(Vd1)으로부터 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 전압분배에 따라 생성된 제1피드백전압(Vfb1)을 출력할 수 있다. 이때, 제2-1스위치(SW2-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 하이레벨의 제2스위칭신호(SS2)에 따라 턴-온 되었으므로, 제1피드백전압(Vfb1)은 듀티제어기(131)로 공급될 수 있다.
제1피드백회로(130-1)의 제2분배기(133)는 제2구동전압(Vd2)으로부터 제3저항(R3) 및 제4저항(R4)의 전압분배에 따라 생성된 제2피드백전압(Vfb2)을 출력할 수 있다. 이때, 제2-1스위치(SW2-1)는 하이레벨의 제2스위칭신호(SS2)에 따라 턴-온 되었으므로, 제2피드백전압(Vfb2)은 듀티제어기(131)로 공급될 수 있다.
듀티제어기(131)는 듀티신호(DR) 및 제1피드백전압(Vfb1)에 따라 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 제1직류-직류 컨버터(120-1)는 입력전압(Vin)에 대비하여 일정한 레벨을 갖는 제1구동전압(Vd1)을 생성하여 출력하는 정상동작모드로 동작될 수 있다.
또, 듀티제어기(131)는 듀티신호(DR) 및 제2피드백전압(Vfb2)에 따라 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 입력전압(Vin)에 대비하여 일정한 레벨을 갖는 제2구동전압(Vd2)을 생성하여 출력하는 정상동작모드로 동작될 수 있다.
상술한 바와 같이, 백라이트유닛(100)의 정상동작모드에서, 스위칭제어부(110)는 제1-1스위치(SW1-1)의 스위칭 동작을 제어하여 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2) 간의 출력단 사이의 연결을 오픈(open)시킨다.
따라서, 제1발광다이오드어레이(140-1) 및 제2발광다이오드어레이(140-2) 각각은 제1구동전압(Vd1) 및 제2구동전압(Vd2)에 의해 발광되어 광을 방출하는 정상동작모드로 동작될 수 있다. 이때, 제1피드백회로(130-1) 역시 스위칭제어부(110)의 제2-1스위치(SW2-1) 및 제3-1스위치(SW3-1)의 스위칭 동작 제어에 따라 정상동작모드로 동작되므로, 제1구동전압(Vd1) 및 제2구동전압(Vd2) 각각은 입력전압(Vin)에 대비하여 일정한 레벨을 가지게 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 백라이트유닛(100)이 특정 위치의 발광다이오드어레이, 예컨대 제1발광다이오드어레이(140-1)에서 고휘도 광이 방출되는 부스트동작모드로 동작될 수 있다. 이때, 스위칭제어부(110)는 외부에서 공급된 디밍데이터(DIM)로부터 제1스위칭신호(SS1), 제2스위칭신호(SS2) 및 제3스위칭신호(SS3)를 각각 생성하여 출력할 수 있다. 제1스위칭신호(SS1) 및 제2스위칭신호(SS2)는 하이레벨이고, 제3스위칭신호(SS3)는 로우레벨일 수 있다. 스위칭제어부(110)는 제1스위칭신호(SS1) 내지 제3스위칭신호(SS3) 각각을 제1-1스위치(SW1-1), 제2-1스위치(SW2-1) 및 제3-1스위치(SW3-1)로 각각 출력하여 이들의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 제2발광다이오드어레이(140-2)는 오프(off) 상태일 수 있다.
제1직류-직류 컨버터(120-1)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제1구동전압(Vd1)을 생성할 수 있다. 제1구동전압(Vd1)은 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)에 인가될 수 있다. 제2직류-직류 컨버터(120-2)는 외부에서 공급된 입력전압(Vin)에 따라 제2구동전압(Vd2)을 생성할 수 있다. 제2구동전압(Vd2)은 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2)에 인가될 수 있다.
이때, 제1-1스위치(SW1-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 하이레벨의 제1스위칭신호(SS1)에 따라 턴-온 되었으므로, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2노드(N2) 간을 서로 연결된다. 그리고, 제2발광다이오드어레이(140-2)가 오프 상태이므로, 제2노드(N2)의 제2구동전압(Vd2)은 턴-온된 제1-1스위치(SW1-1)를 통해 제1노드(N1)에 인가된다. 따라서, 제1노드(N1)에는 부스트전압(Vb), 즉 제1구동전압(Vd1)과 제2구동전압(Vd2)이 합산된 크기를 갖는 전압이 인가된다.
따라서, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)에 연결된 제1발광다이오드어레이(140-1)에는 부스트전압(Vb)에 따라 크기가 증가된 구동전류가 흐르게 된다. 이로 인해 제1발광다이오드어레이(140-1)는 백라이트유닛(100)의 정상동작모드와 대비하여 휘도가 큰 폭으로 증가된 광을 방출하는 부스트동작모드로 동작될 수 있다.
한편, 제2-1스위치(SW2-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 하이레벨의 제2스위칭신호(SS2)에 따라 턴-온 되었으므로, 제1피드백회로(130-1)의 제1분배기(132)는 부스트전압(Vb)으로부터 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 전압분배에 따라 생성된 제1피드백전압(Vfb1)을 출력할 수 있다. 제1피드백전압(Vfb1)은 듀티제어기(131)로 공급될 수 있다. 듀티제어기(131)는 듀티신호(DR) 및 제1피드백전압(Vfb1)에 따라 제1직류-직류 컨버터(120-1)에서 일정한 레벨을 갖는 부스트전압(Vb)이 출력되도록 제어할 수 있다.
반면에, 제3-1스위치(SW3-1)는 스위칭제어부(110)에서 출력된 로우레벨의 제3스위칭신호(SS3)에 따라 턴-오프 되었으므로, 제1피드백회로(130-1)의 제2분배기(133)는 제2피드백전압(Vfb2)을 출력하지 않는다. 따라서, 듀티제어기(131)는 듀티신호(DR)에 따라 제2직류-직류 컨버터(120-2)의 제2스위칭소자(Q2)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제2스위칭소자(Q2)는 듀티신호(DR)의 듀티 온 구간에서 턴-온되도록 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 백라이트유닛(100)의 부스트동작모드에서, 스위칭제어부(110)는 제1-1스위치(SW1-1)의 스위칭 동작을 제어하여 제1직류-직류 컨버터(120-1)와 제2직류-직류 컨버터(120-2) 간의 출력단을 서로 연결시킨다. 따라서, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)에는 제1구동전압(Vd1)과 제2구동전압(Vd2)이 합산된 크기를 갖는 부스트전압(Vb)이 인가된다. 이로 인해, 제1직류-직류 컨버터(120-1)의 제1노드(N1)에 연결된 제1발광다이오드어레이(140-1)에는 부스트전압(Vb)에 의해 크기가 증가된 구동전류가 흐르게 되어 제1발광다이오드어레이(140-1)의 다수의 발광다이오드는 고휘도를 갖는 광을 방출하게 된다.
즉, 본 발명의 백라이트유닛(100)은 서로 인접되는 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터 간의 출력단을 스위치에 연결시키고, 백라이트유닛(100)의 부스트동작모드 시에 스위치가 턴-온되도록 제어함으로써, 부스트동작모드에서 해당하는 발광다이오드어레이가 고휘도의 광을 방출하도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 백라이트유닛(100)은 다수의 직류-직류 컨버터(120-1~120-4)가 정상동작모드에 대응되도록 설계되더라도, 부스트동작모드 시 특정 영역에서 고휘도 광을 방출하는 발광다이오드어레이에 크기가 증가된 구동전류를 안정적으로 공급할 수 있으므로, 백라이트유닛(100)의 동작 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트유닛(100)은 부스트동작모드에서 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터가 함께 동작되므로, 백라이트유닛(100)의 부스트동작모드를 위해 직류-직류 컨버터를 추가로 구성하지 않아 백라이트유닛(100)의 크기가 증가되는 방지할 수 있고, 특정 위치의 직류-직류 컨버터의 동작에 따라 발열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 백라이트유닛을 포함하는 표시장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 표시장치(200)는 표시패널(210), 패널구동부 및 백라이트유닛(100)을 포함할 수 있다.
표시패널(210)은 다수의 게이트라인(GL) 및 다수의 데이터라인(DL)에 의해 정의되는 영역마다 형성된 다수의 화소(P)를 포함할 수 있다. 다수의 화소(P) 각각은 게이트라인(GL) 및 데이터라인(DL)에 접속된 박막트랜지스터(T), 상기 박막트랜지스터(T)에 접속된 액정커패시터(Clc) 및 스토리지커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 표시패널(210)은 각 화소(P)에 공급되는 데이터전압에 따라 전계를 형성하여 백라이트유닛(100)에서 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 영상을 표시할 수 있다.
패널구동부는 외부로부터 입력된 영상신호(RGB)에 대응되는 영상을 표시패널(210)로 출력하여 표시패널(210)을 동작시킬 수 있다. 패널구동부는 게이트구동부(220), 데이터구동부(230) 및 타이밍제어부(240)를 포함할 수 있다.
게이트구동부(220)는 타이밍제어부(240)에서 공급되는 게이트제어신호(GCS)에 따라 게이트신호를 생성할 수 있다. 게이트신호는 표시패널(210)의 다수의 게이트라인(GL)에 순차적으로 출력될 수 있다. 게이트구동부(220)는 표시패널(210) 내에 형성될 수 있다.
데이터구동부(230)는 타이밍제어부(240)에서 공급되는 데이터제어신호(DCS)에 따라 영상데이터(DATA)를 래치하고, 다수의 감마전압을 이용하여 래치된 영상데이터로부터 소정의 극성을 갖는 데이터전압을 생성할 수 있다. 데이터전압은 표시패널(210)의 다수의 데이터라인(DL)에 출력될 수 있다.
타이밍제어부(240)는 외부에서 입력된 영상신호(RGB)를 표시패널(210)에 대응되도록 정렬하여 영상데이터(DATA)를 생성할 수 있다. 영상데이터(DATA)는 데이터구동부(230)로 출력될 수 있다.
또한, 타이밍제어부(240)는 외부에서 입력된 제어신호(CNT), 예컨대 타이밍신호를 이용하여 게이트제어신호(GCS) 및 데이터제어신호(DCS)를 생성하여 출력할 수 있다. 타이밍신호는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 데이터인에이블신호(DE) 및 클럭신호(DCLK) 등을 포함할 수 있다. 게이트제어신호(GCS)는 게이트스타트펄스(Gate Start Pulse), 게이트쉬프트클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트출력인에이블(Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다. 데이터제어신호(DCS)는 소스스타트펄스(Source Start Pulse), 소스샘플링클럭(Source Sampling Clock), 소스출력인에이블(Source Output Enable) 및 극성제어신호(POL) 등을 포함할 수 있다.
또한, 타이밍제어부(240)는 백라이트유닛(100)의 휘도를 제어하기 위한 디밍데이터(DIM) 및 듀티신호(DR)를 생성하여 출력할 수 있다. 디밍데이터(DIM)는 하나의 프레임에 대한 영상데이터(DATA)를 분석하여 산출된 평균영상레벨에 따라 생성될 수 있다. 디밍데이터(DIM)에는 백라이트유닛(100)의 동작모드, 예컨대 정상동작모드 또는 부스트동작모드를 설정하는 동작모드신호가 포함될 수 있다.
백라이트유닛(100)은 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4)에 구성된 다수의 발광다이오드의 발광을 이용하여 표시패널(210)에 광을 조사할 수 있다. 백라이트유닛(100)은 타이밍제어부(240)로부터 제공된 디밍데이터(DIM)에 따라 정상동작모드로 동작되거나 또는 부스트동작모드로 동작될 수 있다. 백라이트유닛(100)의 부스트동작모드에서는 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4) 중 특정 영역의 발광다이오드어레이에서 고휘도의 광이 방출될 수 있다.
이러한 백라이트유닛(100)은 백라이트구동부(101) 및 발광부(102)를 포함할 수 있다. 백라이트구동부(101)는 컨버터부(120), 피드백부(130) 및 스위칭제어부(110)를 포함할 수 있다. 발광부(102)는 다수의 발광다이오드어레이(140-1~140-4)를 포함할 수 있다. 백라이트유닛(100)의 구성 및 동작은 앞서 도 2 내지 도 4b를 참조하여 전술하였으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100: 백라이트유닛 101: 백라이트구동부
102: 발광부 110: 스위칭제어부
120: 컨버터부 130: 피드백부
140: 발광다이오드어레이 210: 표시패널
220: 게이트구동부 230: 데이터구동부
240: 타이밍제어부

Claims (10)

  1. 각각이 다수의 발광다이오드어레이에 대응되어 연결되고, 외부에서 입력된 전압에 따라 구동전압을 생성하는 다수의 직류-직류 컨버터;
    상기 다수의 직류-직류 컨버터 중 인접되는 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단 사이에 연결된 제1스위치; 및
    동작모드에 따라 스위칭신호를 출력하여 상기 제1스위치의 스위칭동작을 제어하는 스위칭제어부를 포함하고,
    부스트동작모드에서, 상기 제1스위치는 상기 스위칭신호에 따라 턴-온되고, 상기 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단이 서로 연결되어 각각에서 생성된 구동전압이 공유되는 백라이트유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단 중 하나에는 공유된 구동전압에 따라 크기가 증가된 부스트전압이 인가되는 백라이트유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 개의 직류-직류 컨버터 중 하나에 대응되어 연결된 하나의 발광다이오드어레이는 상기 부스트전압에 따라 고휘도의 광을 방출하는 백라이트유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    정상동작모드에서, 상기 제1스위치는 상기 스위칭신호에 따라 턴-오프되고, 상기 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터 각각은 상기 구동전압을 대응되는 두 개의 발광다이오드어레이 각각으로 출력하는 백라이트유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 두 개의 직류-직류 컨버터 각각과 연결되며, 피드백전압에 따라 상기 두 개의 직류-직류 컨버터의 동작을 제어하는 피드백회로;
    상기 두 개의 직류-직류 컨버터 중 하나와 상기 피드백회로 사이를 연결하며, 상기 스위칭신호에 따라 스위칭동작이 제어되는 제2스위치; 및
    상기 두 개의 직류-직류 컨버터 중 다른 하나와 상기 피드백회로 사이를 연결하며, 상기 스위칭신호에 따라 스위칭동작이 제어되는 제3스위치를 더 포함하는 백라이트유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부스트동작모드에서, 상기 스위칭신호에 따라 상기 제2스위치 및 상기 제3스위치 중 하나가 턴-온되고,
    상기 피드백회로는 턴-온된 스위치를 통해 상기 두 개의 직류-직류 컨버터 중 하나로부터 상기 피드백전압을 제공받는 백라이트유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    정상동작모드에서, 상기 제2스위치 및 상기 제3스위치는 상기 스위칭신호에 따라 모두 턴-온되고,
    상기 피드백회로는 상기 두 개의 직류-직류 컨버터 각각으로부터 상기 피드백전압을 제공받는 백라이트유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭제어부는 외부로부터 동작모드를 설정하는 동작모드신호가 포함된 디밍데이터를 공급받아 상기 스위칭신호를 출력하는 백라이트유닛.
  9. 다수의 화소가 구성된 표시패널;
    외부로부터 입력된 영상신호에 대응되는 영상을 상기 표시패널로 출력하는 패널구동부; 및
    상기 표시패널에 광을 조사하는 백라이트유닛을 포함하고,
    상기 백라이트유닛은,
    각각이 다수의 발광다이오드어레이에 대응되어 연결되고, 입력전압에 따라 구동전압을 생성하는 다수의 직류-직류 컨버터;
    상기 다수의 직류-직류 컨버터 중 인접되는 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단 사이에 연결된 제1스위치; 및
    상기 백라이트유닛의 동작모드에 따라 스위칭신호를 출력하여 상기 제1스위치의 스위칭동작을 제어하는 스위칭제어부를 포함하며,
    상기 백라이트유닛의 부스트동작모드에서, 상기 제1스위치는 상기 스위칭신호에 따라 턴-온되고, 상기 적어도 두 개의 직류-직류 컨버터의 출력단이 서로 연결되어 각각에서 생성된 구동전압이 공유되는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패널구동부는 하나의 프레임에 대한 영상데이터를 분석하여 상기 백라이트유닛의 동작모드를 설정하는 동작모드신호가 포함된 디밍데이터를 생성하고, 상기 디밍데이터를 상기 백라이트유닛의 상기 스위칭제어부로 출력하는 표시장치.
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