KR20140025862A

KR20140025862A - 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20140025862A
Application number: KR1020120092157A
Authority: KR
Inventors: 임태곤; 최민수; 김명수; 이환웅; 최승영
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-03-05
Also published as: KR102103798B1

Abstract

복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈의 광원 구동 방법은 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계 및 상기 PWM 제어 신호에 응답하여, 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는 상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 크면 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계 및 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 상기 디밍 신호가 설정치 보다 낮은 듀티비를 갖는 경우 및 상기 LED 스트링에 정전류가 흐리지 않는 경우 상기 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 높여 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어를 가능하게 함으로써 명암 대비비를 향상시킬 수 있다.

Description

광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치{METHOD OF DRIVING LIGHT-SOURCE, LIGHT-SOURCE APPARATUS FOR PERFORMING THE METHOD AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE LIGHT-SOURCE APPARATUS}

본 발명은 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 명암 대비비를 향상시키기 위한 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널 및 상기 액정 표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

상기 액정표시패널은 화소전극들 및 상기 화소전극들과 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 갖는 어레이 기판, 공통전극 및 컬러필터들을 갖는 컬러필터 기판, 및 상기 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 액정층은 상기 화소전극들 및 상기 공통전극 사이에 형성된 전기장에 의해 배열이 변경되고, 그로 인해 상기 액정층을 투과하는 광의 투과율을 변경시킨다. 여기서, 상기 광의 투과율이 최대로 증가하면, 상기 액정표시패널은 휘도가 높은 화이트 영상을 구현할 수 있고, 반면 상기 광의 투과율이 최소로 감소하면, 상기 액정표시패널은 휘도가 낮은 블랙 영상을 구현할 수 있다.

최근에는 상기 백라이트 어셈블리로 복수의 발광 다이오드들을 사용하고, 상기 발광 다이오드들을 상기 액정표시패널에 표시되는 영상의 휘도에 따라서 광량을 제어하는 PWM 디밍(Dimmming) 방식이 개발되고 있다. 상기 PWM 디밍 방식은 펄스의 듀티비를 조절하여 발광 다이오드의 광량을 조절하는 방식이다. 상기 PWM 디밍 방식에서 펄스의 듀티비가 약 1% 내지 약 2% 이하인 경우 발광 다이오드에 출력되는 전류의 하이 레벨이 급격히 떨어져 발광 다이오드의 제어에 어려움을 갖는다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광량 제어를 용이하게 하기 위한 광원 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 광원 구동 방법을 수행하기 위한 광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 광원 장치를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈의 광원 구동 방법은 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계 및 상기 PWM 제어 신호에 응답하여, 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 단계를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는 상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 크면 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계 및 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는 상기 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 작으면 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계 및 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 설정치는 1 % 내지 2 % 의 펄스 듀티비를 가지는 상기 디밍 신호에 대응할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는 상기 발광 다이오드 스트링의 단부로부터 검출된 검출 전압의 레벨이 설정치와 같으면 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계 및 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는 상기 검출 전압의 레벨이 상기 설정치 보다 작으면 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계 및 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광원 장치는 복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈 및 구동 전압을 상기 발광 다이오드 스트링에 전달하는 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여, 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 구동신호 발생부를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 구동신호 발생부는 삼각파를 발생하는 주파수 발진부와, 상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호에 기초하여 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부 및 상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 주파수 변조부는 상기 디밍 신호를 수신하는 입력부, 상기 디밍 신호의 전압을 분배하는 전압 분배부, 상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부, 상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터 및 상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압 보다 크면 상기 발진 트랜지스터는 턴-오프 되어 상기 주파수 발진부는 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하고, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압 보다 작으면 상기 발진 트랜지스터는 턴-온 되어 상기 주파수 발진부는 병렬로 연결된 상기 제1 및 제2 저항 소자들에 기초하여 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 구동신호 발생부는 삼각파를 발생하는 주파수 발진부, 상기 발광 다이오드 스트링의 일단으로부터 검출된 검출 전압에 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부 및 상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 주파수 변조부는 상기 검출 전압을 수신하는 입력부, 상기 검출 전압의 분배하는 전압 분배부, 상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부, 상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터 및 상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압과 같으면 상기 발진 트랜지스터는 턴-오프 되어 상기 주파수 발진부는 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하고, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압과 다르면 상기 발진 트랜지스터는 턴-온 되어 상기 주파수 발진부는 병렬로 연결된 상기 제1 및 제2 저항 소자들에 기초하여 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광원 장치는 수신된 영상 신호를 표시하는 표시 패널, 복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈 및 구동 전압을 상기 발광 다이오드 스트링에 전달하는 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 광원 구동부를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 광원 구동부는 상기 영상 신호를 분석하여 상기 발광 다이오드 스트링의 목표 휘도값을 결정하는 영상 분석부, 상기 목표 휘도값을 이용해 상기 발광 다이오드 스트링의 디밍 신호를 결정하는 디밍레벨 결정부 및 상기 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 구동신호 발생부를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 구동신호 발생부는 삼각파를 발생하는 주파수 발진부, 상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호에 기초하여 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부 및 상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 발진 트랜지스터는 PNP형일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 디밍 신호가 설정치 보다 낮은 듀티비를 갖는 경우 및 LED 스트링에 정전류가 흐리지 않는 경우 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 높여 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어를 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구동신호 발생부의 회로도이다.
도 3은 도 2의 구동신호 발생부의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 구동신호 발생부에 의해 디밍 신호의 듀티비에 따른 LED 스트링별 PWM 제어 신호의 파형도들이다.
도 5a 및 도 5b는 듀티비가 낮은 디밍 신호에 대한 LED 스트링의 전류를 측정한 파형도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호 발생부에 대한 회로도이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 타이밍 제어부(110), 패널 구동부(130), 광원 모듈(200) 및 광원 구동부(290)를 포함한다.

상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함하며, 예를 들면, 상기 화소들은 M×N(M, N은 자연수 임)개 이다. 각 화소(P)는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결된 화소 스위칭 소자(TR), 상기 화소 스위칭 소자(TR)에 연결된 액정 커패시터(CLC) 및 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.

상기 타이밍 제어부(110)는 외부로부터 동기 신호 및 영상 신호를 수신한다. 상기 동기 신호를 이용해 상기 표시 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 제어신호를 생성한다. 상기 타이밍 제어신호는 클럭신호, 수평동기신호 및 수직동기신호를 포함한다.

상기 패널 구동부(130)는 상기 타이밍 제어부(110)로부터 제공된 동기 신호 및 영상 신호를 이용하여 상기 표시 패널(100)을 구동시킨다. 예를 들면, 상기 패널 구동부(130)는 수직동기신호를 이용하여 상기 게이트 배선(GL)에 제공하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동부와 상기 수평동기신호를 이용하여 상기 데이터 배선(DL)에 제공하는 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동부를 포함한다.

상기 광원 모듈(200)은 상기 표시 패널(100)에 광을 제공한다. 상기 광원 모듈(200)은 적어도 하나의 발광 블록(LB)을 포함하고, 상기 발광 블록(LB)은 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링(이하 "LED 스트링"으로 명칭함)을 포함하고, 상기 LED 스트링은 복수의 발광 다이오드들(LEDs)이 직렬로 연결된다. 상기 광원 모듈(200)은 복수의 발광 블록들(LB)을 포함할 수 있다. 상기 발광 블록들(LB)은 각각은 해당하는 상기 표시 패널(100)의 표시 블록(DB)에 표시되는 영상의 휘도에 기초하여 휘도가 결정될 수 있다. 상기 광원 모듈(200)의 상기 발광 블록들(LB)은 선형으로 배열될 수 있고, 또는 매트릭스형으로 배열될 수 있다. 상기 광원 모듈(200)은 상기 발광 블록들(LB)에 의해 로컬 디밍 방식으로 구동될 수 있다.

상기 광원 구동부(290)는 영상 분석부(210), 디밍레벨 결정부(230) 및 구동신호 발생부(250)를 포함한다.

상기 영상 분석부(210)는 수신된 동기 신호 및 영상 신호를 이용하여 목표 휘도값을 결정한다.

상기 디밍레벨 결정부(230)는 상기 목표 휘도값을 이용해 상기 광원 모듈(200)의 광량을 제어하는 디밍 신호를 생성한다. 상기 디밍 신호는 PWM 디밍 신호로 휘도를 제어하는 PWM 디밍 방식 및 DC 신호로 휘도를 제어하는 아날로그 디밍 방식 등을 포함할 수 있다. 상기 PWM 디밍 방식은 펄스 신호의 듀티비를 제어하여 상기 발광 블록의 휘도를 제어하고, 상기 아날로그 디밍 신호는 DC 신호의 전압 레벨을 제어하여 상기 발광 블록의 휘도를 제어한다. 상기 PWM 디밍 방식은 외부로부터 펄스 형태의 외부 디빙 신호를 수신하는 외부 디밍 방식 및 외부로부터 DC 전압을 수신하고 내부에서 펄스 형태의 신호를 생성하는 내부 디밍 방식 등을 포함할 수 있다. 이하 본 실시예에서는 PWM 디밍 방식을 설명한다.

상기 구동신호 발생부(250)는 상기 디밍 신호를 이용하여 상기 광원 모듈(200)에 구동 전압을 제공한다.

상기 구동신호 발생부(250)는 상기 LED 스트링으로부터 피드백 전압이 다른 LED 스트링들의 전류 발랜스를 맞추기 위해 PWM 평균 전류 제어 방식이 사용된다. 상기 PWM 전류 제어 방식은 피드백 전압이 서로 다른 각 LED 스트링의 애노드(Anode)단과 캐소드(Cathode)단에 동일한 전압을 인가하고 이때 발생하는 전류의 편차를 상기 LED 스트링의 캐소드단에 연결된 스위칭 소자의 온/오프 타이밍을 제어하는 PWM 제어 신호를 다르게 하여 최종적으로 평균 전류를 동일하게 제어하는 방식이다.

상기 PWM 평균 전류 제어 방식에 따르면, 각 LED 스트링의 평균 전류를 제어하기 위해서는 LED 스트링의 상기 제어 스위칭 소자에 제공되는 상기 PWM 제어 신호는 2 주기 이상의 전류 제어 펄스가 필요하다.

이에 본 실시예에 따르면, 상기 구동신호 발생부(250)는 상기 디밍 신호의 레벨, 예컨대, 듀티비가 설정치 보다 크면 제1 PWM 구동 주파수를 가지는 제1 PWM 제어 신호를 상기 LED 스트링의 캐소드단에 연결된 상기 제어 스위칭 소자에 제공한다. 한편, 상기 디밍 신호의 듀티비가 상기 설정치 보다 작으면 상기 제1 PWM 구동 주파수 보다 높은 제2 PWM 구동 주파수를 가지는 제2 PWM 제어 신호를 상기 LED 스트링의 캐소드단에 연결된 상기 제어 스위칭 소자에 제공한다. 상기 설정치는 약 1% 내지 약 2% 의 듀티비에 대응할 수 있다. 상기 설정치는 이에 한정하지 않고 다양하게 설정될 수 있다.

이에 따라서, 낮은 듀티비의 상기 디밍 신호가 인가되는 경우 상기 PWM 구동 주파수를 높여 상기 디밍 신호 내에 적어도 2 주기 이상의 전류 제어 펄스를 포함하는 상기 PWM 제어 신호를 생성함으로써 평균 전류 제어를 가능하게 할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 구동신호 발생부의 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 표시 장치는 구동신호 발생부(250) 및 상기 광원 모듈(200)을 포함한다. 상기 광원 모듈(200)은 적어도 하나의 발광 블록으로 독립적으로 구동될 수 있다. 상기 발광 블록은 적어도 하나의 LED 스트링(LS)을 포함할 수 있다.

상기 구동신호 발생부(250)는 DC/DC 변환부(251), 제1 주파수 발진부(252_1), 주파수 변조부(253), 제2 주파수 발진부(252_2), 전류 궤환부(254) 및 정전류 제어부(255)를 포함한다. 상기 LED 스트링(LS)은 서로 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드들(LED)을 포함하고, 상기 LED 스트링의 제1 단은 상기 DC/DC 변환부(251)의 출력단과 연결되고 제2 단은 제어 스위칭 소자(SW)를 통해 접지단과 연결된다.

상기 DC/DC 변환부(251)는 부스팅부(251a), 메인 트랜지스터(251b), 정류부(251c), 충전부(251d) 및 집적 회로(251e)를 포함한다. 상기 부스팅부(251a)는 인덕터(L1)를 포함한다. 상기 부스팅부(251a)는 상기 메인 트랜지스터(251b)의 동작에 따라서 입력 전압(Vin)을 구동 전압(Vout)으로 부스팅한다. 상기 메인 트랜지스터(251b)는 상기 집적 회로(251e)와 연결된 제어 전극, 상기 부스팅부(251a)와 연결된 입력 전극 및 접지와 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 메인 트랜지스터(251b)는 상기 집적 회로(251e)로부터 제공된 부스팅 스위칭 신호에 응답하여 턴-온 또는 턴-오프 한다. 상기 정류부(251c)는 다이오드(D1)를 포함하고, 상기 부스팅부(251a)와 상기 충전부(251d)를 연결한다. 상기 충전부(251d)는 커패시터(C1)를 포함하고, 상기 정류부(251c)와 상기 LED 스트링(LS)의 일단 사이에 연결되어 상기 구동 전압(Vout)을 충전한다.

상기 집적 회로(251e)는 상기 LED 스트링(LS)을 구동하기 위한 부스팅 동작 및 디밍 동작을 수행한다. 예를 들면, 상기 집적 회로(251e)는 상기 전류 궤환부(254)로부터 수신된 상기 부스팅 스위칭 신호에 기초하여 상기 메인 트랜지스터(251b)를 제어한다.

상기 제1 주파수 발진부(252_1)는 발진하는 부스팅용 삼각파를 생성한다. 상기 부스팅용 삼각파는 상기 전류 궤환부(254)에 제공된다.

상기 전류 궤환부(254)는 제1 OP 증폭기(254a) 및 제2 OP 증폭기(254b)를 포함한다. 상기 전류 궤환부(254)는 상기 LED 스트링(LS)의 출력 전류에 기초하여 상기 부스팅 스위칭 신호의 듀티비를 제어한다.

예를 들면, 상기 제1 OP 증폭기(254a)는 상기 LED 스트링(LS)의 제2 단으로부터 센싱된 검출 전압(VR)과 기준 전압(Vref)을 비교하여 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 출력한다. 제1 OP 증폭기(254a)는 상기 검출 전압(VR)이 상기 기준 전압(Vref) 보다 크면 제1 비교 신호를 출력하고, 상기 검출 전압(VR)이 상기 기준 전압(Vref) 보다 작으면 제2 비교 신호를 출력한다.

상기 제2 OP 증폭기(254b)는 상기 제1 OP 증폭기(254a)로부터 출력된 상기 제1 또는 제2 비교 신호와 상기 제1 주파수 발진부(252_1)로부터 수신된 상기 부스팅용 삼각파를 이용하여 상기 부스팅 스위칭 신호를 출력한다. 상기 제2 OP 증폭기(254b)는 상기 제1 비교 신호가 수신되면 상대적으로 듀티비가 감소된 상기 부스팅 스위칭 신호를 출력하고, 상기 제2 비교 신호가 수신되면 상대적으로 듀티비가 증가된 상기 부스팅 스위칭 신호를 출력한다. 따라서 상기 전류 궤환부(254)는 상기 LED 스트링(LS)에 흐르는 전류량을 제어한다.

상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 발진하는 PWM 제어용 삼각파를 생성한다. 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 복수의 OP 증폭기들, 복수의 저항 소자들, 복수의 다이오드들 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있으며, 다양한 발진회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 수학식 1에 기초하는 구동 주파수(fop)의 삼각파를 발생할 수 있다.

수학식 1

상기 수학식 1의 저항값(RRT)은 상기 제2 주파수 발진부(252_2)에 포함된 제1 저항 소자(R3)의 저항값에 대응할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 저항 소자(R3)의 저항값에 의해 상기 삼각파의 구동 주파수가 결정될 수 있다.

상기 주파수 변조부(253)는 입력부(253a), 다이오드부(253b), 전압 분배부(253c), 발진 스위칭 소자(253d) 및 저항부(253e)를 포함하고, 상기 디밍 신호의 레벨에 기초하여 상기 삼각파의 구동 주파수를 변조한다.

상기 입력부(253a)는 외부 디밍 신호(E_DIM)를 수신하는 제1 입력 단자(IT1) 및 내부 디밍 신호(I_DIM)를 수신하는 제2 입력 단자(IT2)를 포함한다. 상기 제1 입력 단자(IT1)는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 더 포함한다. 상기 외부 디밍 신호(E_IM)는 펄스를 포함하는 교류 신호이고, 상기 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 통해 상기 교류 신호를 DC 전압과 같은 직류 신호로 변환한다. 상기 내부 디밍 신호(I_DIM)는 DC 전압과 같은 직류 신호이다. 상기 내부 디밍 신호(I_DIM)는 약 0V 내지 약 3.3V 일 수 있다. 상기 입력부(253a)는 상기 외부 디밍 신호(E_DIM) 및 상기 내부 디밍 신호(I_DIM)를 선택적으로 수신한다.

상기 다이오드부(253b)는 상기 제1 입력 단자(IT1)와 연결된 제1 다이오드(D8) 및 상기 제2 입력 단자(IT2)와 연결된 제2 다이오드(D9)를 포함한다. 상기 입력부(253a)로부터 수신된 외부 또는 내부 디밍 신호는 상기 다이오드부(253b)를 통해 상기 전압 분배부(253c)에 인가된다.

상기 전압 분배부(253c)는 직렬로 연결된 복수의 저항 소자들(R5, R6)을 포함한다. 상기 전압 분배부(253c)는 상기 외부 또는 내부 디밍 신호에 해당하는 전압을 분배하여 상기 발진 스위칭 소자(253d)에 분배 전압을 인가한다.

상기 발진 스위칭 소자(253d)는 PNP 형의 트랜지스터이며, 상기 전압 분배부(253c)와 연결된 제어 전극과, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 연결된 입력 전극 및 상기 저항부(253e)와 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 상기 분배 전압이 상기 발진 스위칭 소자(253d)의 임계 전압 보다 작으면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-온 된다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)가 턴-온 되면, 상기 저항부(253e)는 상기 구동 주파수에 영향을 미치는 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결된다.

반대로, 상기 분배 전압이 상기 발진 스위칭 소자(253d)의 임계 전압 보다 크면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-오프 된다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)가 턴-오프 되면, 상기 주파수 변조부(253)는 실질적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 전기적으로 차단되어 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 설정된 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

상기 저항부(253e)는 상기 제2 주파수 발진부(252_2)의 상기 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자(R6)를 포함한다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)가 턴-온 되면, 상기 제2 저항 소자(R6)는 상기 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결되어 상기 수학식 1의 저항값(RRT)이 작아진다. 상기 저항값(RRT)에 반비례하는 상기 구동 주파수(fop)는 증가하고 결과적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

즉, 상기 입력부(253a)에 수신된 외부 또는 내부 디밍 신호의 레벨이 설정치를 초과하면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-오프 되고 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 저주파의 제1 구동 주파수를 가지는 삼각파를 발생한다. 반면 상기 입력부(253a)에 수신된 외부 또는 내부 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 작으면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-온 되고 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 고주파의 제2 구동 주파수를 가지는 삼각파를 발생한다. 상기 설정치는 상기 외부 또는 내부 디밍 신호의 레벨, 예컨대, 약 1% 내지 약 2 %의 듀티비로 설정될 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 주파수 변조부(253)는 외부 어플리케이션 회로로 구현될 수 있거나, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)의 내부에 내장될 수 있다. 상기 주파수 변조부(253)는 이에 한정하지 않고 다양하게 구현될 수 있다.

상기 정전류 제어부(255)는 상기 주파수 변조부(253)로부터 상기 디밍 신호의 듀티비에 따라 결정된 상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 상기 LED 스트링의 전류를 정전류로 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성한다. 상기 PWM 제어 신호는 상기 제1 또는 제2 구동 주파수에 대응하는 반복되는 복수의 전류 제어 펄스를 포함한다. 상기 정전류 제어부(255)는 전압/듀티비 변환부(255a) 및 펄스 발생부(255b)를 포함한다.

상기 전압/듀티비 변환부(255a)는 상기 LED 스트링(LS)의 제2 단으로부터 검출된 검출 전압(VR)에 기초하여 상기 전류 제어 펄스의 듀티비를 결정한다. 예를 들면, 상기 검출 전압(VR)이 높으면 상기 전류 궤환부(254)의 제어에 따라서 상기 LED 스트링(LS)에 상대적으로 낮은 전류가 흐르게 된다. 이에 따라서 상기 전압/듀티비 변환부(255a)는 상대적으로 상기 전류 제어 펄스의 듀티비를 증가시킨다. 반대로 상기 검출 전압(VR)이 낮으면 상기 전류 궤환부(254)의 제어에 따라서 LED 스트링(LS)에 상대적으로 높은 전류가 흐리게 된다. 이에 따라서 상기 전압/듀티비 변환부(255a)는 상대적으로 상기 전류 제어 펄스의 듀티비를 감소시킨다.

상기 펄스 발생부(255b)는 상기 주파수 변조부(253)로부터 제공된 구동 주파수의 삼각파 및 상기 전압/듀티비 변환부(255a)로부터 제공된 상기 듀티비를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성한다. 상기 PWM 제어 신호를 생성한다는 상기 구동 주파수에 대응하여 주기적으로 반복되는 전류 제어 펄스를 포함한다. 상기 제어 스위칭 소자(SW)는 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 PWM 제어 신호에 포함된 상기 전류 제어 펄스에 응답하여 턴-온 및 턴-오프를 반복한다.

도 3은 도 2의 구동신호 발생부의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 2의 구동신호 발생부에 의해 디밍 신호의 듀티비에 따른 LED 스트링별 PWM 제어 신호의 파형도들이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 이하에서는 펄스 형태의 외부 디밍 신호가 상기 구동신호 발생부(250)에 수신되는 경우를 예로서 설명한다.

상기 외부 디밍 신호(E_DIM)가 상기 제1 입력 단자(IT1)에 수신된다(단계 S210).

상기 주파수 변조부(253)는 수신된 외부 디밍 신호(E_DIM)의 듀티비를 판단한다(단계 S220).

예를 들면, 상기 펄스 신호인 상기 외부 디밍 신호(E_DIM)는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 통해 아날로그 형태의 제1 전압으로 변환된다. 상기 제1 전압은 상기 전압 분배부(253c)를 통해 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압으로 분배되어 상기 발진 스위칭 소자(253d)에 인가된다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)의 임계 전압은 약 1 % 의 듀티비에 대응하여 설정될 수 있다. 즉, PNP형 상기 발진 스위칭 소자(253d)의 동작에 따라서 상기 외부 디밍 신호(E_DIM)의 듀티비가 1 % 보다 큰지 또는 작은지를 판단할 수 있다.

상기 외부 디밍 신호(E_DIM)의 듀티비가 상기 설정치인 1 % 보다 크면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-오프 된다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)가 턴-오프 되면, 상기 주파수 변조부(253)는 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 전기적으로 차단된다.

따라서, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 설정된 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생한다(단계 S230).

상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공되고, 상기 정전류 제어부(255)는 상기 LED 스트링의 제2 단으로부터 검출된 검출 전압(VR)에 기초하여 상기 제1 구동 주파수의 제1 PWM 제어 신호를 생성한다(단계 S240). 상기 제1 PWM 제어 신호는 상기 검출 전압(VR)의 레벨에 대응하는 듀티비를 갖는 전류 제어 펄스를 가지며, 상기 전류 제어 펄스는 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 제1 구동 주파수에 따라서 반복된다.

상기 LED 스트링의 제2 단에 연결된 상기 제어 스위칭 소자(SW)는 상기 제1 구동 주파수의 상기 제1 PWM 제어 신호에 응답하여 온 및 오프 동작을 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 반복한다. 이에 따라서, 상기 LED 스트링(LS)을 발광한다(단계 S290).

예를 들면, 도 4a를 참조하면, 상기 광원 모듈(200)은 검출 전압(VR)이 서로 다른 제1 LED 스트링, 제2 LED 스트링 및 제3 LED 스트링을 포함한다. 상기 제1 LED 스트링의 제1 검출 전압이 가장 높고, 상기 제3 LED 스트링의 제3 검출 전압이 가장 작으며, 상기 제2 LED 스트링의 제2 검출 전압은 상기 제1 및 제3 검출 전압 사이의 레벨을 갖는다.

상기 광원 모듈(200)에 상기 설정치 보다 큰 듀티비(N_DR)를 갖는 디밍 신호(DIM_N)가 수신된다.

상기 주파수 변조부(253)는 상기 설정치보다 큰 상기 디밍 신호(DIM_N)의 듀티비에 따라서, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-오프 된다. 결과적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 전기적으로 차단되고, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 설정된 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

먼저, 상기 제1 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제1 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제1 듀티비를 결정한다. 상기 제1 검출 전압이 가장 크므로, 상기 제1 듀티비(DR1)는 가장 크게 설정된다. 왜냐하면, 상기 LED 스트링의 상기 검출 전압이 높을수록 상기 전류 궤환부(254)는 상기 부스팅 스위칭 신호의 듀티비를 감소시킨다. 이에 따라서 상기 LED 스트링에는 낮은 전류가 흐르게 되고, 평균 전류 제어를 위해 상기 PWM 제어 신호의 듀티비를 증가시킨다. 반대로, 상기 LED 스트링의 상기 검출 전압이 낮을수록 상기 전류 궤환부(254)는 상기 부스팅 스위칭 신호의 듀티비를 증가시킨다. 이에 따라서 상기 LED 스트링에는 높은 전류가 흐르게 되고, 평균 전류 제어를 위해 상기 PWM 제어 신호의 듀티비를 감소시킨다.

상기 펄스 발생부(255B)는 상기 제1 듀티비(DR1)와 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)를 생성한다. 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)는 상기 제1 LED 스트링의 상기 제어 스위칭 소자(SW)에 제공되고, 상기 제1 LED 스트링은 상기 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)에 응답하여 턴-온/턴-오프를 상기 디밍 신호(DIM_N)의 하이 구간 동안 반복한다.

다음, 상기 제2 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제2 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제2 듀티비(DR2)를 결정한다. 상기 제2 검출 전압이 상기 제1 검출 전압 보다 작으므로 상기 제2 듀티비(DR2)는 상기 제1 듀티비(DR1) 보다 작게 설정된다.

상기 펄스 발생부(255B)는 상기 제2 듀티비(DR2)와 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제2 PWM 제어 신호(PWM_C2)를 생성한다. 상기 제2 PWM 제어 신호(PWM_C2)는 상기 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)와 구동 주파수는 동일하나 듀티비는 다르다. 상기 제2 PWM 제어 신호(PWM_C2)는 상기 제2 LED 스트링의 상기 제어 스위칭 소자(SW)에 제공되고, 상기 제2 LED 스트링은 상기 제2 PWM 제어 신호(PWM_C2)에 응답하여 턴-온/턴-오프를 상기 디밍 신호(DIM_N)의 하이 구간 동안 반복한다.

다음, 상기 제3 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제3 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제3 듀티비(DR3)를 결정한다. 상기 제3 검출 전압이 가장 작으므로 상기 제3 듀티비(DR3)는 상기 제2 듀티비(DR2) 보다 작게 설정된다.

상기 펄스 발생부(255B)는 상기 제3 듀티비(DR3)와 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제3 PWM 제어 신호(PWM_C3)를 생성한다. 상기 제3 PWM 제어 신호(PWM_C3)는 상기 제1 및 제2 PWM 제어 신호(PWM_C1, PWM_C2)와 구동 주파수는 동일하나 듀티비는 다르다. 상기 제3 PWM 제어 신호(PWM_C3)는 상기 제3 LED 스트링의 상기 제어 스위칭 소자(SW)에 제공되고, 상기 제3 LED 스트링은 상기 제3 PWM 제어 신호(PWM_C3)에 응답하여 턴-온/턴-오프를 상기 디밍 신호(DIM_N)의 하이 구간 동안 반복한다.

결과적으로 상기 제1, 제2 및 제3 LED 스트링들 각각에 흐르는 평균 전류는 동일하게 제어될 수 있다.

한편, 상기 외부 디밍 신호(E_DIM)의 듀티비가 상기 설정치인 1 % 보다 작으면, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-온 된다. 상기 발진 스위칭 소자(253d)가 턴-온 되면, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)의 제1 저항 소자(R3)와 상기 주파수 변조부(253)의 제2 저항 소자(R6)는 서로 병렬로 연결된다. 즉, 상기 제2 저항 소자(R6)는 상기 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결되어 상기 제2 주파수 발진부(252_2)의 구동 주파수를 제어하는 상기 수학식 1의 저항값(RRT)이 작아진다. 결과적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 상기 제1 구동 주파수 보다 높은 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생한다(단계 S250).

상기 제2 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공되고, 상기 정전류 제어부(255)는 상기 LED 스트링의 제2 단으로부터 검출된 검출 전압(VR)에 기초하여 상기 제2 구동 주파수의 제2 PWM 펄스 제어 신호를 생성한다(단계 S240). 상기 제2 PWM 펄스 제어 신호는 상기 검출 전압(VR)의 레벨에 대응하는 듀티비를 갖는 펄스를 가지며, 상기 펄스는 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 제2 구동 주파수에 따라서 주기를 반복된다.

상기 LED 스트링의 제2 단에 연결된 상기 제어 스위칭 소자(SW)는 상기 제2 구동 주파수의 상기 제2 PWM 펄스 제어 신호에 응답하여 온 및 오프 동작을 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 반복한다. 이에 따라서, 상기 LED 스트링(LS)을 발광한다(단계 S290).

예를 들면, 도 4b를 참조하면, 상기 광원 모듈(200)은 검출 전압(VR)이 서로 다른 제1 LED 스트링, 제2 LED 스트링 및 제3 LED 스트링을 포함한다. 상기 제1 LED 스트링의 제1 검출 전압이 가장 높고, 상기 제3 LED 스트링의 제3 검출 전압이 가장 작으며, 상기 제2 LED 스트링의 제2 검출 전압은 상기 제1 및 제3 검출 전압 사이의 레벨을 갖는다.

상기 광원 모듈(200)에 상기 설정치 보다 작은 듀티비(L_DR)를 갖는 디밍 신호(DIM_L)가 수신된다. 상기 주파수 변조부(253)는 상기 설정치보다 작은 상기 디밍 신호(DIM_L)의 듀티비에 따라서, 상기 발진 스위칭 소자(253d)는 턴-온 된다. 결과적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 상기 제1 구동 주파수보다 높은 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

먼저, 상기 제1 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제2 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제1 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제1 듀티비를 결정한다. 상기 제1 검출 전압이 가장 크므로, 상기 제1 듀티비(DR1)는 가장 크게 설정된다.

상기 펄스 발생부(255B)는 상기 제1 듀티비(DR1)와 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)를 생성한다. 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)는 상기 제1 LED 스트링의 상기 제어 스위칭 소자(SW)에 제공되고, 상기 제1 LED 스트링은 상기 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)에 응답하여 턴-온/턴-오프를 상기 디밍 신호(DIM_N)의 하이 구간 동안 반복한다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 PWM 제어 신호(PWM_C1)는 상기 설정치에 보다 작은 듀티비에 대응하는 상기 디밍 신호(DIM_L)의 하이 구간에 적어도 2 개의 제1 듀티비(DR1)를 갖는 전류 제어 펄스를 포함한다.

다음, 상기 제2 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제2 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제2 듀티비(DR2)를 결정한다. 상기 제2 검출 전압이 상기 제1 검출 전압 보다 작으므로 상기 제2 듀티비(DR2)는 상기 제1 듀티비(DR1) 보다 작게 설정된다. 도시된 바와 같이, 상기 제2 PWM 제어 신호(PWM_C2)는 상기 디밍 신호(DIM_L)의 하이 구간에 적어도 2 개의 제2 듀티비(DR2)를 갖는 전류 제어 펄스를 포함한다.

다음, 상기 제3 LED 스트링의 구동 방법은 다음과 같다. 상기 제1 구동 주파수의 삼각파는 상기 정전류 제어부(255)에 제공된다. 상기 전압/듀티 변환부(255a)는 상기 제3 검출 전압에 기초하여 전류 제어 펄스의 제3 듀티비(DR3)를 결정한다. 상기 제3 검출 전압이 가장 작으므로 상기 제3 듀티비(DR3)는 상기 제2 듀티비(DR2) 보다 작게 설정된다. 도시된 바와 같이, 상기 제3 PWM 제어 신호(PWM_C3)는 상기 디밍 신호(DIM_L)의 하이 구간에 적어도 2 개의 제3 듀티비(DR3)를 갖는 전류 제어 펄스를 포함한다.

결과적으로 낮은 듀티비를 갖는 디밍 신호가 수신되는 경우, 상기 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 증가시켜 상기 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 PWM 제어 신호는 적어도 2 개의 전류 제어 펄스를 갖도록 한다. 이에 따라서, 상기 제1, 제2 및 제3 LED 스트링들 각각에 흐르는 평균 전류를 동일하게 제어할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 높은 듀티비를 갖는 디밍 신호는 물론 1 % 이하의 낮은 듀티비를 갖는 디밍 신호에 대해서도 평균 전류 제어를 용이하게 할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 명암 대비비를 향상시킬 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 듀티비가 낮은 디밍 신호에 대한 LED 스트링의 전류를 측정한 파형도들이다. 도 5a는 비교예에 따른 디밍 신호 및 LED 스트링의 출력 전류를 나타낸 그래프이고, 도 5b는 실시예에 따른 디밍 신호 및 LED 스트링의 출력 전류를 나타낸 그래프이다.

도 5a를 참조하면, 비교예에 따른 PWM 제어 신호의 구동 주파수는 디밍 신호(DIM)의 듀티비와 무관하게 일정하게 12 kHz로 설정되었다. 이에 따라서, 듀티비가 1% 이하의 낮은 듀티비를 갖는 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 PWM 제어 신호에는 1 개의 전류 제어 펄스가 존재하였다. 이 경우, 상기 LED 스트링에 흐르는 전류량(LS_I)은 약 145 mA 로서 110 mA 의 목표 전류량을 넘었다.

이와 같은 비교예에 따르면 상기 디밍 신호의 듀티비가 낮은 경우, 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어가 용이하지 않음을 확인할 수 있다.

반면, 도 5b를 참조하면, 실시예에 따른 PWM 제어 신호의 구동 주파수는 디밍 신호(DIM)의 듀티비에 따라서 고주파로 변조되었다. 즉, 상기 디밍 신호의 듀티비가 낮은 경우 상기 구동 주파수는 30kHz로 설정되었다. 이에 따라서, 듀티비가 1% 이하의 낮은 듀티비를 갖는 디밍 신호의 하이 구간 동안 상기 PWM 제어 신호에는 적어도 2 이상의 전류 제어 펄스가 존재하였다. 이 경우, 상기 LED 스트링에 흐르는 전류량(LS_I)은 목표 전류량, 약 110 mA 로 제어할 수 있었다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 디밍 신호의 듀티비가 낮은 경우에도 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어가 용이함을 확인할 수 있다.

또한, 이에 한정하지 않고, 본 발명의 실시예들에는 포함되지 않았으나 상기 디밍 신호가 고설정치 보다 높은 듀티비를 갖는 경우 상대적으로 상기 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 낮추도록 설계할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 LED 스트링을 구동하는 상기 스위칭 소자의 열화를 막을 수 있는 효과를 갖는다.

이하에서는 앞서 설명된 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 간략하게 하거나 생략한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동신호 발생부에 대한 회로도이다.

도 1 및 도 8을 참조하면, 상기 구동신호 발생부(250A)는 DC/DC 변환부(251), 제1 주파수 발진부(252_1), 주파수 변조부(256), 제2 주파수 발진부(252_2), 전류 궤환부(254) 및 정전류 제어부(255)를 포함한다. 상기 LED 스트링(LS)은 서로 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드들(LED)을 포함하고, 상기 LED 스트링의 제1 단은 상기 DC/DC 변환부(251)의 출력단과 연결되고 제2 단은 제어 스위칭 소자(SW)를 통해 접지단과 연결된다.

본 실시예는 도 2에 도시된 이전 실시예와 비교하여, 상기 주파수 변조부(256)를 제외하고는 나머지는 실질적으로 동일하다. 이에 반복되는 설명은 생략한다.

상기 주파수 변조부(256)는 입력부(256a), 다이오드부(256b), 전압 분배부(256c), 발진 스위칭 소자(256d) 및 저항부(256e)를 포함하고, 상기 디밍 신호의 레벨에 기초하여 상기 삼각파의 구동 주파수를 변조한다.

상기 입력부(256a)는 상기 LED 스트링의 제2 단으로부터 검출된 검출 전압(VR)을 수신한다. 상기 LED 스트링에 흐르는 전류가 평균 전류 즉, 정전류로 유지되지 않는 경우, 상기 LED 스트링에 예컨대, 과전류(혹은 전류 부족)가 흐르게 되면, 상기 검출 전압(VR)의 높아지게(또는 낮아지게) 된다. 상기 입력부(256a)는 상기 LED 스트링에 정전류가 흐르게 되면 설정치와 같은 레벨의 상기 검출 전압(VR)이 수신되고, 상기 LED 스트링에 정전류가 흐르지 않게 되면 상기 설정치와 다른 레벨의 상기 검출 전압(VR)이 수신된다.

상기 다이오드부(256b)는 상기 제1 입력 단자(IT1)와 연결된 제1 다이오드(D8)를 포함한다. 상기 입력부(256a)로부터 수신된 상기 검출 전압(VR)은 상기 다이오드부(256b)를 통해 상기 전압 분배부(256c)에 인가된다.

상기 전압 분배부(256c)는 직렬로 연결된 복수의 저항 소자들(R9, R10)을 포함한다. 상기 전압 분배부(256c)는 상기 검출 전압(VR)을 분배하고, 상기 발진 스위칭 소자(256d)에 분배 전압을 인가한다.

상기 발진 스위칭 소자(256d)는 상기 전압 분배부(256c)와 연결된 제어 전극과, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 연결된 입력 전극 및 상기 저항부(256e)와 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 발진 스위칭 소자(256d)는 상기 분배 전압이 상기 발진 스위칭 소자(256d)의 임계 전압과 다르면, 상기 발진 스위칭 소자(256d)는 턴-온 된다. 상기 발진 스위칭 소자(256d)가 턴-온 되면, 상기 저항부(256e)는 상기 구동 주파수에 영향을 미치는 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결된다.

반대로, 상기 분배 전압이 상기 발진 스위칭 소자(256d)의 임계 전압과 같으면, 상기 발진 스위칭 소자(256d)는 턴-오프 된다. 상기 발진 스위칭 소자(256d)가 턴-오프 되면, 상기 주파수 변조부(256)는 실질적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)와 전기적으로 차단된다. 따라서, 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 설정된 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

상기 저항부(256e)는 상기 제2 주파수 발진부(252_2)의 상기 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자(R6)를 포함한다. 상기 발진 스위칭 소자(256d)가 턴-온 되면, 상기 제2 저항 소자(R6)는 상기 제1 저항 소자(R3)와 병렬로 연결되어 상기 수학식 1의 저항값(RRT)이 작아진다. 상기 저항값(RRT)에 반비례하는 상기 구동 주파수(fop)는 증가하고 결과적으로 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생한다.

즉, 상기 입력부(256a)에 수신된 상기 검출 전압(VR)의 레벨이 설정치와 다르면, 상기 발진 스위칭 소자(256d)는 턴-오프 되고 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 저주파의 제1 구동 주파수를 가지는 삼각파를 발생한다. 반면 상기 입력부(256a)에 수신된 상기 검출 전압(VR)이 설정치와 같으면, 상기 발진 스위칭 소자(256d)는 턴-온 되고 상기 제2 주파수 발진부(252_2)는 고주파의 제2 구동 주파수를 가지는 삼각파를 발생한다. 상기 설정치는 상기 LED 스트링에 정전류가 흐르는 경우에 대응하는 검출 전압(VR)의 레벨로 설정될 수 있다.

상기 제2 주파수 발진부(252_2)에서 생성된 상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 상기 PWM 제어 신호를 생성하고 상기 LED 스트링(LS)을 구동하는 방법은 이전 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 상기 LED 스트링에 정전류가 흐리지 않는 경우, 상기 주파수 변조부(253)는 상기 제2 주파수 발진부(252_2)를 제어하여 고주파의 삼각파를 발생하도록 제어한다. 이에 따라서, 상기 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 높여 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어를 용이하게 할 수 있다.

이상에 실시예들에 따르면, 상기 디밍 신호가 설정치 보다 낮은 듀티비를 갖는 경우 및 상기 LED 스트링에 정전류가 흐리지 않는 경우 상기 PWM 제어 신호의 구동 주파수를 높여 상기 LED 스트링의 평균 전류 제어를 가능하게 함으로써 명암 대비비를 향상시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 표시 패널 110 : 타이밍 제어부
130 : 패널 구동부 200 : 광원 모듈
210 : 영상 분석부 230 : 디밍 레벨 결정부
290 : 구동신호 발생부 251 : DC/DC 변환부
252_1 : 제1 주파수 발진부 252_2 : 제2 주파수 발진부
253, 256 : 주파수 변조부 254 : 전류 궤환부
255 : 정전류 제어부 LS : LED 스트링
SW : 제어 스위칭 소자

Claims

복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈의 광원 구동 방법에서,
상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계; 및
상기 PWM 제어 신호에 응답하여, 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
제1항에 있어서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는
상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 크면 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계; 및
상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
제2항에 있어서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는
상기 디밍 신호의 레벨이 설정치 보다 작으면 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계; 및
상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
제3항에 있어서, 상기 설정치는 1 % 내지 2 % 의 펄스 듀티비를 가지는 상기 디밍 신호에 대응하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
제1항에 있어서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는
상기 발광 다이오드 스트링의 단부로부터 검출된 검출 전압의 레벨이 설정치와 같으면 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계; 및
상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제1 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
제5항에 있어서, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하는 단계는
상기 검출 전압의 레벨이 상기 설정치 보다 작으면 상기 제1 구동 주파수 보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 단계; 및
상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 이용하여 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈; 및
구동 전압을 상기 발광 다이오드 스트링에 전달하는 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여, 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 구동신호 발생부를 포함하는 광원 장치.
제7항에 있어서, 상기 구동신호 발생부는
삼각파를 발생하는 주파수 발진부;
상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호에 기초하여 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부; 및
상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함하는 광원 장치.
제8항에 있어서, 상기 주파수 변조부는
상기 디밍 신호를 수신하는 입력부;
상기 디밍 신호의 전압을 분배하는 전압 분배부;
상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부;
상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터; 및
상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함하는 광원 장치.
제9항에 있어서, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압 보다 크면 상기 발진 트랜지스터는 턴-오프 되어 상기 주파수 발진부는 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하고,
상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압 보다 작으면 상기 발진 트랜지스터는 턴-온 되어 상기 주파수 발진부는 병렬로 연결된 상기 제1 및 제2 저항 소자들에 기초하여 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
제7항에 있어서, 상기 구동신호 발생부는
삼각파를 발생하는 주파수 발진부;
상기 발광 다이오드 스트링의 일단으로부터 검출된 검출 전압에 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부; 및
상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함하는 광원 장치.
제11항에 있어서, 상기 주파수 변조부는
상기 검출 전압을 수신하는 입력부;
상기 검출 전압의 분배하는 전압 분배부;
상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부;
상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터; 및
상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함하는 광원 장치.
제12항에 있어서, 상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압과 같으면 상기 발진 트랜지스터는 턴-오프 되어 상기 주파수 발진부는 상기 제1 구동 주파수의 삼각파를 발생하고,
상기 분배 전압이 상기 발진 트랜지스터의 임계 전압과 다르면 상기 발진 트랜지스터는 턴-온 되어 상기 주파수 발진부는 병렬로 연결된 상기 제1 및 제2 저항 소자들에 기초하여 상기 제2 구동 주파수의 삼각파를 발생하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
수신된 영상 신호를 표시하는 표시 패널;
복수의 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 발광 다이오드 스트링을 포함하는 광원 모듈; 및
구동 전압을 상기 발광 다이오드 스트링에 전달하는 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 발광 다이오드 스트링의 구동을 제어하는 전류 제어 펄스를 갖는 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 광원 구동부를 포함하는 표시 장치.
제14항에 있어서, 상기 광원 구동부는
상기 영상 신호를 분석하여 상기 발광 다이오드 스트링의 목표 휘도값을 결정하는 영상 분석부;
상기 목표 휘도값을 이용해 상기 발광 다이오드 스트링의 디밍 신호를 결정하는 디밍레벨 결정부; 및
상기 메인 트랜지스터를 포함하고, 상기 PWM 제어 신호의 주파수를 조절하고 상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 발광 다이오드 스트링의 단부에 연결된 제어 스위칭 소자를 제어하는 구동신호 발생부를 포함하는 표시 장치.
제15항에 있어서, 상기 구동신호 발생부는
삼각파를 발생하는 주파수 발진부;
상기 발광 다이오드 스트링의 휘도를 제어하는 디밍 신호에 기초하여 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부; 및
상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 주파수 변조부는
상기 디밍 신호를 수신하는 입력부;
상기 디밍 신호의 전압을 분배하는 전압 분배부;
상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부;
상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터; 및
상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함하는 표시 장치.
제17항에 있어서, 상기 발진 트랜지스터는 PNP형인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제15항에 있어서, 상기 구동신호 발생부는
삼각파를 발생하는 주파수 발진부;
상기 발광 다이오드 스트링의 일단으로부터 검출된 검출 전압에 제1 구동 주파수 또는 상기 제1 구동 주파수보다 고주파인 제2 구동 주파수의 삼각파를 출력하는 주파수 변조부; 및
상기 제1 또는 제2 구동 주파수의 삼각파에 기초하여 제1 또는 제2 PWM 제어 신호를 생성하는 정전류 제어부를 포함하는 표시 장치.
제19항에 있어서, 상기 주파수 변조부는
상기 검출 전압을 수신하는 입력부;
상기 검출 전압의 분배하는 전압 분배부;
상기 입력부와 상기 전압 분배부를 연결하는 다이오드부;
상기 전압 분배부로부터 제공된 분배 전압에 응답하여 구동하는 발진 트랜지스터; 및
상기 주파수 발진부에 포함되고 상기 삼각파의 구동 주파수를 결정하는 제1 저항 소자와 병렬로 연결된 적어도 하나의 제2 저항 소자를 포함하는 저항부를 포함하는 표시 장치.