KR20210136829A - 백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법 - Google Patents

백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법 Download PDF

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KR20210136829A
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권용일
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허준호
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Abstract

본 개시의 기술적 사상에 따른 백라이트 장치는, 복수의 LED 소자들을 포함하고, 상기 복수의 LED 소자들은 복수의 디밍(dimming) 그룹들로 구분되는 백라이트 유닛, 상기 복수의 LED 소자들을 구동하기 위한 기준 전류를 출력하는 패널 드라이버 및 상기 패널 드라이버와 공통 라인을 통해 연결되고, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 포함된 제1 LED 소자들을 각각 구동하는 복수의 픽셀 회로들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 회로들 각각은, 프레임 구간 중 제1 구간에서, 시분할 방식으로 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하여 저장하고, 상기 프레임 구간 중 제2 구간에서, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 의해 표시되는 이미지의 휘도 데이터를 획득하고, 상기 프레임 구간 중 제3 구간에서, 상기 저장한 기준 전압을 이용하여 상기 획득한 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동할 수 있다.

Description

백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법 {BACKLIGHT DRIVER, BACKLIGHT DEVICE INCLUDING THE SAME AND OPERATIONG METHOD OF THE BACKLIGHT DEVICE}
본 개시의 기술적 사상은 백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 하나의 전류원을 공유하는 복수의 픽셀 회로들을 이용하여 LED 소자들을 구동하는 백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치가 스마트 폰, 노트북 컴퓨터 및 모니터 등에 널리 이용되고 있고, 디스플레이 장치는 이미지를 표시하는 디스플레이 패널을 구비할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널이 스스로 발광하는 소자를 포함하는 OLED(organic light emitting diodes) 패널이 아닌 LCD(liquid crystal display) 패널인 경우, 명암비(contrast ratio)를 개선하기 위한 백라이트 장치가 구비될 수 있다. 백라이트 장치는 복수의 LED(light emitting diode) 소자들을 포함하며, 디스플레이 패널의 후면에 배치될 수 있다.
최근에는 디스플레이 패널의 영역별로 복수의 LED 소자들을 구동하는 로컬 디밍(Local Dimming) 기법이 백라이트 장치에 많이 적용되고 있으며, 특히 디스플레이 패널의 전체 영역에 걸쳐 2D 어레이로 LED 소자들을 배치하는 FALD(Full Array Local Dimming) 방식이 크게 주목받고 있다. 상기 FALD 방식은 수많은 LED 소자들을 필요로 하므로, LED 소자들을 구동하기 위한 픽셀 회로도 상당 개수 필요하다. 그러나 픽셀 회로의 개수가 증가하면, 칩간 균일성(chip-to-chip uniformity)이 악화되고, 부품 증가에 따른 제조 비용이 증가될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은 하나의 전류원을 공유하는 복수의 픽셀 회로에 시간 분할 방식으로 기준 전류를 저장하고, 저장한 기준 전류를 기초로 로컬 디밍 동작을 수행하는 백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 백라이트 장치는, 복수의 LED 소자들을 포함하고, 상기 복수의 LED 소자들은 복수의 디밍(dimming) 그룹들로 구분되는 백라이트 유닛, 상기 복수의 LED 소자들을 구동하기 위한 기준 전류를 출력하는 패널 드라이버 및 상기 패널 드라이버와 공통 라인을 통해 연결되고, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 포함된 제1 LED 소자들을 각각 구동하는 복수의 픽셀 회로들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀 회로들 각각은, 프레임 구간 중 제1 구간에서, 시분할 방식으로 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하여 저장하고, 상기 프레임 구간 중 제2 구간에서, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 의해 표시되는 이미지의 휘도 데이터를 획득하고, 상기 프레임 구간 중 제3 구간에서, 상기 저장한 기준 전압을 이용하여 상기 획득한 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 백라이트 드라이버는, 디스플레이 패널의 제1 영역에 대응하는 제1 LED 소자들을 구동하는 제1 픽셀 회로, 상기 디스플레이 패널의 제2 영역에 대응하는 제2 LED 소자들을 구동하는 제2 픽셀 회로 및 상기 제1 픽셀 회로 및 상기 제2 픽셀 회로와 병렬로 연결되는 전류원을 포함하며, 상기 전류원을 기초로 상기 제1 픽셀 회로 및 상기 제2 픽셀 회로에 기준 전류를 제공하는 패널 드라이버를 포함하고, 상기 제1 픽셀 회로는, 상기 충전 구간 중 제1 샘플링 구간에서, 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하여 저장하고, 상기 표시 구간에서, 상기 제1 영역에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 휘도 데이터를 기초로 상기 제1 LED 소자들을 구동하고, 상기 제2 픽셀 회로는, 상기 충전 구간 중 제2 샘플링 구간에서, 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하고, 상기 표시 구간에서, 상기 제2 영역에 대응하는 휘도를 나타내는 제2 휘도 데이터를 기초로 상기 제2 LED 소자들을 구동할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일 측면에 따른 백라이트 장치의 구동 방법은, 프레임 구간 중 제1 구간에서, 전류원을 이용하여 기준 전류를 생성하는 단계, 상기 제1 구간에서, 상기 전류원을 공유하는 N개(N은 양의 정수)의 픽셀 회로들을 이용하여 시분할 방식으로 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하고, 상기 변환한 기준 전압을 저장하는 단계, 상기 프레임 구간 중 제2 구간에서, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지의 N개의 영역들 각각에 대응하는 N개의 휘도 데이터를 획득하는 단계 및 상기 프레임 구간 중 제3 구간에서, 상기 N개의 픽셀 회로에 저장된 기준 전압을 이용하여 상기 N개의 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 LED 소자들을 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 백라이트 드라이버, 이를 포함하는 백라이트 장치 및 백라이트 장치의 동작 방법에 의하면, 하나의 전류원을 공유하는 복수의 픽셀 회로에 시간 분할 방식으로 기준 전류를 저장하고, 저장한 기준 전류를 기초로 로컬 디밍 동작을 수행함으로써, LED 간 산포를 감소시켜 밝기 균일성이 뛰어나며, 제품을 소형화하고, 제조 비용 및 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 및 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 4는 백라이트 드라이버의 프레임 구간(frame period)별 동작들을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀 회로를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전류-전압 변환 회로를 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 샘플 앤 홀드 회로를 나타내는 도면이다.
도 8a는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 적용된 전류 기입 동작을 나타내는 도면이다. 도 8b는 도 8a의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식 및 PWM 방식이 적용된 전류 기입 동작을 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 백라이트 드라이버의 프레임 구간별 동작들의 다양한 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀 회로들의 프레임 구간별 동작을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 백라이트 드라이버의 프레임 구간별 동작들을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 타이밍 컨트롤러(1100), 소스 드라이버(1200), 게이트 드라이버(1300), 디스플레이 패널(1500), 백라이트 유닛(1500) 및 백라이트 드라이버(1600)를 포함한다. 일부 실시예에서, 타이밍 컨트롤러(1100), 소스 드라이버(1200), 게이트 드라이버(1300) 및 백라이트 드라이버(1600)를 포함하는 구성은 디스플레이 드라이버로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 백라이트 유닛(1500) 및 백라이트 드라이버(1600)를 포함하는 구성은 백라이트 장치(1700)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 장치(1000)의 구동에 필요한 각종 전압들을 생성하는 전압 발생기(미도시), 데이터를 저장하는 메모리(미도시) 등의 구성요소를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)는 이미지 표시 기능을 가지는 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), PMP(portable multimedia player), 카메라(camera), 웨어러블 장치(wearable device), 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 냉장고, 에어컨, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 로봇, 드론, 각종 의료기기, 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), 차량용 장치, 가구 또는 각종 계측기기 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(1100)는 디스플레이 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 컨트롤러(1100)는 외부 장치로부터 수신되는 이미지 데이터(IDT)가 디스플레이 패널(1500)에 표시되도록 소스 드라이버(1200) 및 게이트 드라이버(1300)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 타이밍 컨트롤러(1100)는 외부로부터 수신한 이미지 데이터(IDT)를 기초로 소스 드라이버(1200)와의 인터페이스 사양에 맞도록 포맷(format)을 변환한 픽셀 데이터(RGB_DT)를 생성하고, 픽셀 데이터(RGB_DT)를 소스 드라이버(1200)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 데이터(RGB_DT)는 이미지를 구성하는 픽셀들 각각의 레드(RED) 성분, 블루(BLUE) 성분, 그린(GREEN) 성분을 포함할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(1100)는 소스 드라이버(1200) 및 게이트 드라이버(1300)의 타이밍을 제어하기 위한 각종 제어 신호들(CTRL1, CTRL2)을 생성할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(1100)는 제1 제어 신호(CTRL1)를 소스 드라이버(1200)로 출력하고, 제2 제어 신호(CTRL2)를 게이트 드라이버(1300)로 출력할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(1100)는 이미지 데이터(IDT)를 기초로 이미지의 휘도(luminance)를 나타내는 휘도 데이터(LDT)를 생성하고, 생성한 휘도 데이터(LDT)를 백라이트 드라이버(1600)로 출력할 수 있다. 휘도 데이터(LDT)는 프레임 별로 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 타이밍 컨트롤러(1100)는 생성한 휘도 데이터(LDT)를 픽셀 데이터(RGB_DT)에 반영할 수 있다.
소스 드라이버(1200)는 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 수신되는 픽셀 데이터(RGB_DT)를 복수의 영상 신호, 예컨대, 복수의 데이터 전압으로 변환하고, 복수의 데이터 전압을 복수의 소스 라인(SL1~SLm)을 통해 디스플레이 패널(1500)로 출력할 수 있다. 게이트 드라이버(1300)는 디스플레이 패널(1500)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)과 연결되며, 디스플레이 패널(1500)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)을 순차적으로 구동할 수 있다.
디스플레이 패널(1500)은 실제 영상이 표시되는 표시부이며, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; OLED) 디스플레이, 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display; TFT-LCD), 전계 방출 디스플레이(filed emission display), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP) 등 전기적으로 전달되는 영상 신호를 입력받아 2차원 영상을 표시하는 표시 장치 중 하나일 수 있다. 그러나 본 개시는 이에 제한되는 것은 아니며, 디스플레이 패널(1500)은 다른 종류의 평판 디스플레이 또는 플랙서블 디스플레이 패널로 구현될 수 있다. 한편, 이하에서 디스플레이 패널(1500)은, 스스로 발광하지 않는 소자로 구현된 박막 트랜지스터 액정 디스플레이인 것을 전제로 설명한다.
디스플레이 패널(1500)은 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과, 상기 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 방향으로 배치되는 복수의 소스 라인들(SL1~SLm)과, 게이트 라인 및 소스 라인이 교차하는 영역에 배열된 복수의 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(1500)은 디스플레이 패널(1500)의 후면에 배치되어, 디스플레이 패널(1500)의 명암비 개선을 위해 추가적인 조명을 제공할 수 있다. 이를 위해, 백라이트 유닛(1500)은 백라이트 드라이버(1600)의 제어에 따라 발광하는 복수의 LED 소자들을 포함할 수 있다. 복수의 LED 소자들은 디스플레이 패널(1500)의 복수의 영역들에 대응하는 복수의 디밍(dimming) 그룹들로 구분될 수 있으며, 복수의 디밍 그룹들에 포함되는 LED 소자의 개수는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 복수의 LED 소자들 각각은 블루(Blue) LED 소자 또는 화이트(White) LED 소자로 구현될 수 있으나, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 레드(Red) LED 소자, 그린(Green) LED 소자 등 다양한 LED 소자로 구현될 수 있다.
백라이트 드라이버(1600)는 로컬 디밍(Local Dimming) 방식으로 백라이트 유닛(1500)의 복수의 LED 소자들을 구동할 수 있다. 구체적으로, 백라이트 드라이버(1600)는 백라이트 유닛(1500)의 복수의 디밍 그룹들이 개별적인 휘도로 발광하도록 복수의 LED 소자들을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(1600)는 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 수신한 휘도 데이터(LDT)를 이용하여 복수의 디밍 그룹들이 개별적인 휘도로 발광하도록 복수의 LED 소자들을 제어할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 및 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 2는 도 1의 디스플레이 패널(1500) 및 백라이트 유닛(1500)을 나타내는 도면이다.
디스플레이 패널(1500)은 m×n 배열(m 및 n은 양의 정수)의 복수의 영역들로 구분될 수 있으며, 백라이트 유닛(1500)도 상기 복수의 영역들 각각에 대응하는 m×n 배열의 복수의 디밍 그룹들로 구분될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(1500)은 4×4 배열의 복수의 영역들로 구분되고, 백라이트 유닛(1500)은 4×4 배열의 복수의 디밍 그룹들로 구분될 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이 패널(1500)은 제1 영역 내지 제16 영역으로 구분될 수 있으며, 백라이트 유닛(1500)은 제1 영역 내지 제16 영역 각각에 대응하는 제1 디밍 그룹 내지 제16 디밍 그룹으로 구분될 수 있다. 한편, 복수의 디밍 그룹들의 m×n 배열에 대한 예시는 전술한 예에 한하지 않으며, 다양한 m×n 배열이 적용될 수 있음은 물론이다.
백라이트 드라이버(1600)는 수신한 휘도 데이터(LDT)를 기초로 디스플레이 패널(1500)의 복수의 영역들 각각에서 표시되는 이미지의 휘도를 확인할 수 있다. 그리고 백라이트 드라이버(1600)는 복수의 영역들의 휘도에 대응하는 밝기로 발광하도록 백라이트 유닛(1500)을 디밍 그룹별로 구동할 수 있다. 휘도 데이터(LDT)는 이미지의 휘도의 정도를 나타내는 복수의 레벨들로 구성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 드라이버(1600)는 휘도 데이터(LDT)를 기초로 디스플레이 패널(1500)의 제1 영역에 표시되는 이미지의 휘도를 판단하고, 판단한 휘도에 대응하는 밝기로 발광하도록 백라이트 유닛(1500)의 제1 디밍 그룹에 포함된 LED 소자들을 제어할 수 있다. 백라이트 드라이버(1600)의 휘도 데이터(LDT)를 기초로 백라이트 유닛(1500)을 구동하는 방법에 대한 구체적인 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 백라이트 드라이버(1600)가 휘도 데이터(LDT)를 수신하고, 수신한 휘도 데이터(LDT)를 이용하여 백라이트 유닛(1500)을 구동하는 것으로 설명하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 백라이트 드라이버(1600)는 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 이미지 데이터(IDT) 또는 픽셀 데이터(RGB_DT)를 수신하고, 수신한 이미지 데이터(IDT) 또는 픽셀 데이터(RGB_DT)를 이용하여 디스플레이 패널(1500)의 복수의 영역들의 휘도를 산출하고, 산출한 휘도를 기초로 백라이트 유닛(1500)을 구동하도록 구현될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 3은 도 1의 백라이트 드라이버(1600)를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 전력을 제공하는 패널 드라이버(100) 및 상기 제공된 전력을 기초로 백라이트 유닛(1500)의 복수의 LED 소자들을 구동하는 픽셀 회로 그룹(200)을 포함할 수 있다. 픽셀 회로 그룹(200)은 M개(M은 양의 정수)의 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)을 포함할 수 있다. 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각은 백라이트 유닛(1500)의 복수의 디밍 그룹들 중 적어도 하나에 포함되는 LED 소자들을 구동하거나, 어느 하나의 디밍 그룹에 포함되는 LED 소자들 중 일부를 구동할 수 있다. 즉, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각은 디스플레이 패널(1500)의 복수의 영역들 중 적어도 일부에 대응할 수 있다. 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)이 구동하는 LED 소자들의 개수는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
패널 드라이버(100) 및 픽셀 회로 그룹(200)은, 각 프레임(frame)에 할당된 시간인 프레임 구간(frame period) 마다, LED 소자들을 구동하기 위한 전류의 저장 동작, 구동할 LED 소자들의 밝기에 대응하는 휘도 데이터(LDT)의 저장 동작, 및 LED 소자들의 구동 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 이하에서는, 프레임 구간 내에서 수행되는 상기 동작들에 대해 구체적으로 설명한다.
패널 드라이버(100)는 시간 분할 방식으로 기준 전류를 픽셀 회로 그룹(200)에 제공할 수 있다. 구체적으로, 패널 드라이버(100)는 프레임 구간 중 제1 구간에서만 기준 전류를 픽셀 회로 그룹(200)에 제공할 수 있다. 또한, 패널 드라이버(100)는 픽셀 드라이버(110) 및 전류 기입 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다. 픽셀 드라이버(110)는 전류원(112) 및 전류원 컨트롤러(114)를 포함할 수 있고, 전류원 컨트롤러(114)는 상기 제1 구간에서 기준 전류를 제공하도록 전류원(112)을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 전류원 컨트롤러(112)는 기준 전류의 크기를 제어하거나, 기준 전류의 듀티비(duty ratio)를 제어할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 8a 및 도 8b을 참조하여 후술한다.
픽셀 드라이버(110)는 공통 라인을 통해 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)에 병렬적으로 연결되므로, 전류원(112)에서 제공되는 기준 전류는 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)에 병렬적으로 제공될 수 있다. 즉, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 전류원(112)을 공유할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 제공된 기준 전류를 복사(copy)하여 저장할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 기준 전류를 제공하고, 제공된 기준 전류를 복사하여 저장하는 동작을 전류 기입(current writing, CW) 동작이라 지칭한다. 한편, 상기 동작의 명칭은 전술한 예에 한하지 않으며, 충전 동작이라 지칭할 수 있다.
전류 기입 컨트롤러(120)는 상기 기준 전류의 제공에 대응하여 전류 기입 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호(WRITE<1:M>)를 출력할 수 있다. 상기 기입 신호(WRITE<1:M>)는 전류 기입 컨트롤러(120)와 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각을 연결하는 M개의 라인들을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 기입 신호(WRITE<1>)는 제1 라인을 통해 제1 픽셀 회로(210_1)에 제공되고, 기입 신호(WRITE<2>)는 제2 라인을 통해 제2 픽셀 회로(210_2)에 제공되고, 기입 신호(WRITE<M>)는 제M 라인을 통해 제M 픽셀 회로(210_M)에 제공될 수 있다. 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 상기 기입 신호(WRITE<1:M>)에 따라 기준 전류를 복사하여 저장하고, 저장된 기준 전류를 기초로 LED 소자들을 구동할 수 있다.
한편, 픽셀 드라이버(110)는 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)과 병렬적으로 연결되어 있으므로, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)이 동시에 전류를 복사하고자 하는 경우, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각에 도달하는 전류의 양은 1/M으로 감소하여 복사한 전류의 양이 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 전류 기입 컨트롤러(120)는 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)의 전류 기입 동작의 수행 시간들이 서로 다르도록 기입 신호(WRITE<1:M>)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전류 기입 컨트롤러(120)는 제1 픽셀 회로(210_1)의 전류 기입 동작의 수행 시간 이후에 제2 픽셀 회로(210_2)의 전류 기입 동작의 수행 시간이 배치되도록 기입 신호(WRITE<1:M>)를 생성할 수 있다. 한편, 픽셀 드라이버(110)는 제1 구간에서만 기준 전류를 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)에 제공할 수 있으므로, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)의 전류 기입 동작의 수행 시간들은 모두 제1 구간 내에 위치할 수 있다.
픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 프레임 구간 중 제1 구간에서 기준 전류를 복사 및 저장하는 전류 기입 동작을 수행할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 프레임 구간 중 제2 구간에서 대응하는 휘도 데이터(LDT)를 저장할 수 있다. 여기서 휘도 데이터(LDT)는, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각에 대응하는 디스플레이 패널(1500)의 일부 영역에 표시되는 이미지의 휘도를 나타낸다. 예를 들어, 제1 픽셀 회로(210_1)의 휘도 데이터(LDT)는, 제1 픽셀 회로(210_1)에 대응하는 디스플레이 패널(1500)의 일부 영역(예컨대, 제1 영역)에 표시되는 이미지의 휘도를 나타낸다.
일부 실시예에서, 휘도 데이터(LDT)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 휘도 데이터(LDT)는 이미지의 휘도에 대응하는 폭(width)을 갖는 펄스의 형태로 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 휘도 데이터(LDT)가 PWM 방식으로 구현되는 것을 전제로 설명하며, 휘도 데이터(LDT)를 타이밍 컨트롤러(1100) 등으로부터 수신하여 저장하는 동작을 휘도 데이터 독출(luminance data reading, LDR) 동작이라 지칭한다.
그리고 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 프레임 구간 중 제3 구간에서 저장된 기준 전류를 이용하여 LED 소자들을 구동할 수 있다. 이때, 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 LED 소자들을 저장된 휘도 데이터(LDT)에 대응하는 밝기로 구동할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀 회로(210_1)는 제1 픽셀 회로(210_1)의 휘도 데이터(LDT)에 대응하는 발광 시간 동안 LED 소자들이 발광하도록 구동할 수 있다. 디스플레이 패널(1500)에서 표시되는 이미지의 휘도가 높을수록 백라이트 유닛(1500)의 추가 조명이 필요하므로, 휘도 데이터(LDT)가 높은 휘도를 나타낼수록 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)은 긴 발광 시간으로 LED 소자들을 구동할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, LED 소자들을 구동하는 동작을 발광 동작(light emitting, LE) 동작이라 지칭한다.
이와 같이, 백라이트 드라이버(1600)는 전류원(112)을 공유하도록 구성된 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)을 포함하고, 하나의 픽셀 회로를 기초로 복수의 LED 소자들을 구동할 수 있으므로, 부품들이 줄어 들어 백라이트 드라이버(1600)의 크기가 작아지고, 제조 비용이 감소할 수 있다. 또한, 백라이트 드라이버(1600)는 프레임 구간의 제1 구간에서만 전류를 제공하므로, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 4는 백라이트 드라이버의 프레임 구간(frame period)별 동작들을 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 4는 도 3의 백라이트 드라이버(1600)의 프레임 구간별 동작들을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 프레임 구간(T_FRAME) 단위로 동작할 수 있다. 예를 들어, 백라이트 드라이버(1600)는 제1 프레임(FRAME 1)에 대응하는 프레임 구간에서, 먼저 전류 기입 동작(CW)을 수행할 수 있다. 이때, 전류 기입 동작(CW)은 백라이트 드라이버(1600)에 포함된 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각에 대하여 순차적으로 수행될 수 있다. 즉, 도 3과 같이 백라이트 드라이버(1600)가 M개의 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M)을 포함하는 경우, 백라이트 드라이버(1600)는 제1 픽셀 회로(210_1)의 전류 기입 동작(WRITE<1>)을 수행한 후, 제2 픽셀 회로(210_2)의 전류 기입 동작(WRITE<2>)을 수행할 수 있다. 전술한 방식으로 백라이트 드라이버(1600)는 제M 픽셀 회로(210_M)의 전류 기입 동작(WRTIE<M>)까지 완료할 수 있다. 이와 같이, 전류 기입(CW) 동작을 수행하는 구간을 제1 구간이라 지칭할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 제1 구간은 충전 기간 또는 기타 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.
그리고 백라이트 드라이버(1600)는 전류 기입(CW) 동작이 완료되면, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행할 수 있다. 즉, M개의 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각은 대응하는 디스플레이 패널(1500)의 일부 영역에 표시되는 이미지의 휘도를 나타내는 휘도 데이터(LDT)를 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 수신하여 저장할 수 있다. 이와 같이, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하는 구간을 제2 구간이라 지칭할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 제2 구간은 데이터 독출 기간 또는 기타 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.
그리고 백라이트 드라이버(1600)는 휘도 데이터 독출(LDR) 동작이 완료되면, 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다. 즉, M개의 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 각각은 백라이트 유닛(1500)의 휘도 데이터(LDT)에 대응하는 발광 시간 동안 LED 소자들이 발광하도록 구동할 수 있다. 이와 같이 휘도 데이터 발광(LE) 동작을 수행하는 구간을 제3 구간이라 지칭할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 제3 구간은 발광 기간 또는 기타 다른 명칭으로 지칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(1600)는 프레임 구간 별로 상기 전류 기입(CW) 동작, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 발광(LE) 동작을 반복할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 제1 프레임(FRAME 1)에 대한 프레임 구간에서, 전류 기입 동작(CW), 휘도 데이터 독출 동작(LDR) 및 발광 동작(LE)을 수행할 수 있다. 그리고 백라이트 드라이버(1600)는 제2 프레임(FRAME 2)에 대한 프레임 구간에서, 전류 기입 동작(CW), 휘도 데이터 독출 동작(LDR) 및 발광 동작(LE)을 수행할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀 회로를 나타내는 도면이다.
도 5의 픽셀 회로(210)는 도 3의 픽셀 회로들(210_1, 210_2, ??, 210_M) 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 도 5를 참조하면, 픽셀 회로(210)는 전류-전압 변환 회로(220), 샘플 앤 홀드(sample and hold) 회로(230), LED 드라이버 그룹(240), 스위칭 회로(250) 및 데이터 스토리지(260)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 스토리지(260)는 스위칭 컨트롤러(2610) 및 메모리(263)을 포함할 수 있다.
프레임 구간의 제1 구간에서, 전류-전압 변환 회로(220) 및 샘플 앤 홀드 회로(230)는 기준 전류(I_REF)를 전압으로 변환하고, 변환한 전압을 저장하는 전류 기입 동작을 수행할 수 있다. 프레임 구간의 제2 구간에서, 데이터 스토리지(260)는 휘도 데이터 독출 동작을 수행할 수 있다. 프레임 구간의 제3 구간에서, 샘플 앤 홀드 회로(230), LED 드라이버 그룹(240), 스위칭 회로(250) 및 데이터 스토리지(260) 는 LED 소자들을 구동하는 발광 동작을 수행할 수 있다. 이하에서는 픽셀 회로(210)의 구성 요소들의 구조 및 동작들을 구체적으로 설명한다.
픽셀 회로(210)는 픽셀 드라이버(도 3, 110)의 전류원(112)과 연결될 수 있다. 전류원(112)은 도 5에는 도시되지 않았지만 전류원 컨트롤러(114)의 제어에 따라 기준 전류(I_REF)를 출력할 수 있다. 그리고 기준 전류(I_REF)는 픽셀 회로(210)의 전류-전압 변환 회로(220)에 입력될 수 있다. 상기 기준 전류(I_REF)는 프레임 구간 중 전류 기입 동작을 수행하는 제1 구간 동안에 제공될 수 있다.
전류-전압 변환 회로(220)는 픽셀 회로(210)와 연결된 전류원(112)으로부터 기준 전류(I_REF)를 입력받고, 입력된 기준 전류(I_REF)를 전압으로 변환하여 샘플 앤 홀드 회로(230)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 전류-전압 변환 회로(220)는 드레인(drain) 단자가 전류원(112)에 연결되고, 게이트(gate) 단자가 상기 드레인 단자에 연결되는 제1 트랜지스터(M1) 및 일 단이 제1 트랜지스터(M1)의 소스(source) 단자에 연결되고, 타 단이 접지되는 제1 저항(R1)을 포함할 수 있다. 상기 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자는 샘플 앤 홀드 회로(230)로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 전류-전압 변환 회로(220)는 전류 기입 컨트롤러(도 3, 120)로부터 기입 신호(WRITE)를 수신하고, 기입 신호(WRITE)에 따라 선택적으로 기준 전류(I_REF)를 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 전류-전압 변환 회로(220)는 전류원(112)과 제1 트랜지스터(M1)를 연결하는 라인 상에 배치되며, 기입 신호(WRITE)에 따라 구동하는 스위치(SW1)를 더 포함할 수 있다. 기입 신호(WRITE)는 프레임 구간의 제1 구간 중에서, 픽셀 회로(210)에 할당된 전류 기입 동작의 수행 시간에 활성 레벨을 갖는 신호로 구현될 수 있다. 따라서, 기입 신호(WRITE)가 활성 레벨을 가지면 스위치(SW1)가 온(on)으로 동작함으로써, 기준 전류(I_REF)가 전류-전압 변환 회로(220)에 입력될 수 있다. 픽셀 회로(210)에 할당된 전류 기입 동작의 수행 시간은 샘플링 구간 등으로 지칭될 수 있다.
샘플 앤 홀드 회로(230)는 전류-전압 변환 회로(220)에 의해 변환된 전압을 샘플링(sampling)하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 샘플 앤 홀드 회로(230)는 전압을 샘플링하기 위한 제2 스위치(SW2)와, 전압을 홀드(즉, 저장)하기 위한 제1 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 또한, 샘플 앤 홀드 회로(230)는 노이즈를 제거하기 위한 로우 패스 필터(low pass filter, LPF)를 포함할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 실시예에 따라 로우 패스 필터는 생략될 수 있다.
샘플 앤 홀드 회로(230)는 전류 기입 컨트롤러(120)로부터 수신한 기입 신호(WRITE)에 따라 선택적으로 변환된 전압을 샘플링할 수 있다. 다시 말하면, 샘플 앤 홀드 회로(230)는 프레임 구간의 제1 구간 중에서, 픽셀 회로(210)에 할당된 전류 기입 동작의 수행 시간 동안 변환된 전압을 샘플링하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 기입 신호(WRITE)가 전류 기입 동작을 수행할 것을 나타내면 제2 스위치(SW2)는 온(on)으로 동작함으로써, 변환된 전압이 샘플링될 수 있다. 그리고 샘플링된 전압은 제1 캐패시터(C1)에 의해 저장되며, 제2 스위치(SW2)가 오프(off)로 동작함으로써 홀드될 수 있다. 그리고 샘플 앤 홀드 회로(230)는 프레임 구간 중 발광 동작을 수행하는 제3 구간에서 홀드(즉, 저장)한 전압을 출력할 수 있다.
LED 드라이버 그룹(240)은 샘플 앤 홀드 회로(230)로부터 제공되는 전압을 기초로 백라이트 유닛(1500)의 LED 소자들을 구동할 수 있다. 구체적으로, LED 드라이버 그룹(240)은 프레임 구간 중 발광 동작을 수행하는 제3 구간에서 LED 소자들을 구동할 수 있다. 일부 실시예에서, LED 드라이버 그룹(240)은 백라이트 유닛(1500)의 K개의 LED 소자들(LED_1, LED_2, ??, LED_K) 각각을 구동하는 K개의 LED 드라이버들(240_1, 240_2, ??, 240_K)을 포함할 수 있다. 상기 K개의 LED 드라이버들(240_1, 240_2, ??, 240_K)은 상기 샘플 앤 홀드 회로(230)와 병렬적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 K개의 LED 드라이버들(240_1, 240_2, ??, 240_K) 각각은, 게이트 단자가 샘플 앤 홀드 회로(230)에 연결되고, 드레인 단자가 LED 소자 쪽으로 연결되는 제2 트랜지스터(M2)와, 일 단이 상기 제2 트랜지스터(M2)의 소스 단자에 연결되며, 타 단이 접지되는 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 LED 드라이버 그룹(240) 및 LED 소자들 사이에는, 스위칭 회로(250)가 배치될 수 있다. 일부 예에서, 스위칭 회로(250)는 K개의 LED 드라이버들(240_1, 240_2, ??, 240_K) 및 상기 K개의 LED 소자들(LED_1, LED_2, ??, LED_K) 사이에 배치되는 K개의 스위치들(SW3_1, SW3_2, ??, SW3_K)을 포함할 수 있다. 스위칭 회로(250)의 K개의 스위치들(SW3_1, SW3_2, ??, SW3_K)은 스위칭 컨트롤러(261)의 제어에 따라 온(on) 또는 오프(off)될 수 있다.
데이터 스토리지(260)는 인에이블 신호(EN)를 수신하고, 인에이블 신호(EN)에 따라 선택적으로 휘도 데이터 독출 동작을 수행할 수 있다. 인에이블 신호(EN)는 프레임 구간의 제2 구간에서 활성 레벨을 갖는 신호로 구현될 수 있고, 패널 드라이버(100) 또는 타이밍 컨트롤러(1100)에 의해 생성될 수 있다. 인에이블 신호(EN)가 활성 레벨을 가지면 데이터 스토리지(260)는 휘도 데이터 동작을 수행할 수 있다.
구체적으로, 데이터 스토리지(260)의 스위칭 컨트롤러(261)는 프레임 구간 중 제2 구간에서 인에이블 신호(EN)에 응답하여, 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 휘도 데이터(LDT)를 직접 수신하거나, 메모리(263)에 저장된 휘도 데이터(LDT)를 독출할 수 있다. 메모리(263)는 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 휘도 데이터(LDT)를 수신하여 저장할 수 있다. 그리고 스위칭 컨트롤러(261)는 프레임 구간 중 발광 동작을 수행하는 제3 구간에서 상기 획득한 휘도 데이터(LDT)를 기초로 스위칭 회로(250)를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(261)는 스위칭 회로(250)의 K개의 스위치들(SW3_1. SW3_2, ??, SW3_K)을 휘도 데이터(LDT)에 대응하는 발광 시간 동안 온으로 동작하도록 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 휘도 데이터(LDT)가 PWM 방식으로 구현된 경우, 스위칭 회로(250)는 휘도 데이터(LDT)의 펄스의 폭에 대응하는 발광 시간 동안 K개의 스위치들(SW3_1. SW3_2, ??, SW3_K)을 온으로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로(250)는 휘도 데이터(LDT)의 펄스의 폭이 길수록 더 긴 발광 시간 동안K개의 스위치들(SW3_1. SW3_2, ??, SW3_K)을 온으로 동작하도록 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(261)는 CPU(Central Processing Unit), 프로세서, 마이크로프로세서, 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), MCU(Micro Controller Unit), 마이컴(microcomputer), 또는 미니 컴퓨터와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따른 전류-전압 변환 회로를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 전류-전압 변환 회로(220)의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5의 픽셀 회로(210)는 하나의 기입 신호(WRITE)를 이용하여 전류-전압 변환 회로(220)의 제1 스위치(SW1) 및 샘플 앤 홀드 회로(230)의 제2 스위치(SW2)를 동시에 제어할 수 있다. 전술한 구조는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 단순 연결하여 구현될 수 있으므로, 가장 간단한 회로에 해당할 수 있다.
한편, 기준 전류(I_REF)의 샘플링을 안정적으로 하기 위해서는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 구동 타이밍들이 서로 다른 것이 유리할 수 있다. 구체적으로, 기준 전류(I_REF)로부터 변환된 전압을 샘플링하는 동안 기준 전류(I_REF)의 공급은 계속 유지되어야 하므로, 제1 스위치(SW1)가 온에서 오프로 동작하는 시점이 제2 스위치(SW2)가 온에서 오프로 동작하는 시점 이후에 놓이도록 구현될 수 있다. 이하에서는, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 구동 타이밍들이 서로 다르도록 구현한 픽셀 회로(210a, 210b)를 설명한다.
도 6a를 참조하면, 픽셀 회로(210a)는 제1 기입 신호(WRITE) 및 제2 기입 신호(WRITE_D)를 수신할 수 있다. 여기서, 제1 기입 신호(WRITE)는 도 5의 기입 신호(WRITE)와 동일한 신호이다. 또한, 제2 기입 신호(WRITE_D)는 제1 기입 신호(WRITE)와 동일한 시점에 활성 레벨인 제1 레벨을 가지지만, 제1 기입 신호(WRITE) 보다 더 늦은 시점에 제1 레벨에서 제2 레벨로 변경되는 신호이다.
제1 기입 신호(WRITE)는 도 5의 실시예와 동일하게, 샘플 앤 홀드 회로(230)의 제2 스위치(SW2)의 동작을 제어하는데 이용된다. 한편, 전류-전압 변환 회로(220a)는 도 5의 실시예와 달리, 제2 기입 신호(WRITE_D)를 기초로 동작할 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 동일한 시점에 온으로 동작하지만, 제2 스위치(SW2)가 오프로 변경되는 시점 이후에 제1 스위치(SW1)가 오프로 변경될 수 있다.
도 6a와 관련하여, 제2 기입 신호(WRITE_D)가 제1 기입 신호(WRITE)와 동일한 시점에 활성 레벨을 갖는 것으로 설명하고 도시하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 제2 기입 신호(WRITE_D)는 제1 기입 신호(WRITE)보다 늦은 시점에 활성 레벨을 갖도록 구현될 수도 있다.
한편, 제1 기입 신호(WRITE) 및 제2 기입 신호(WRITE_D)를 개별적으로 수신하는 실시예 대신, 제1 기입 신호(WRITE)를 이용하여 제2 기입 신호(WRITE_D)를 생성하는 실시예도 구현 가능하다. 도 6b를 참조하면, 전류-전압 변환 회로(220b)는 신호에 대한 지연을 발생시키는 딜레이 소자(DE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 딜레이 소자(DE)는 아날로그 소자로 구현되거나, 시프트(shift) 레지스터 등의 디지털 소자로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 아날로그 소자 및 디지털 소자의 조합으로 구현될 수 있다.
전류-전압 변환 회로(220b)는 제1 기입 신호(WRITE)를 수신하고, 상기 딜레이 소자(DE)를 이용하여 제1 기입 신호(WRITE)를 지연시킴으로써, 제2 기입 신호(WRITE_D)를 생성할 수 있다. 그리고 전류-전압 변환 회로(220b)는 생성한 제2 기입 신호(WRITE_D)를 기초로 제1 스위치(SW1)를 구동할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 일 실시예에 따른 샘플 앤 홀드 회로를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 7a 내지 도 7c는 도 5의 샘플 앤 홀드 회로(230)의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5의 샘플 앤 홀드 회로(230)는 제2 스위치(SW2)를 이용하여 전압을 샘플링하고, 제1 캐패시터(C1)를 이용하여 전압을 저장 및 방출할 수 있다. 전술한 구조는 제1 캐패시터(C1)만을 이용하여 전압을 저장하므로, 가장 간단한 회로에 해당할 수 있다.
한편, 샘플 앤 홀드 회로(230)를 통해 LED 소자들에 전류를 제공하거나 제공을 중단하는 과정에서, LED 드라이버 그룹(240)에 포함된 제2 트랜지스터(M2)의 드레인 전압이 변화할 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)의 전압의 변화는 제1 캐패시터(C1)에 저장된 전압에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제1 캐패시터(C1)에 저장된 전압의 안정성을 위해, 아날로그 버퍼를 추가적으로 포함할 수 있다. 이하에서는, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 아날로그 버퍼를 포함하는 샘플 앤 홀드 회로(230a, 230b)를 설명한다.
도 7a를 참조하면, 샘플 앤 홀드 회로(230a)는 제2 스위치(SW2), 제1 캐패시터(C1), 제1 OPAMP(OP1), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 샘플 앤 홀드 회로(230a)는 제2 캐패시터(C2)로 구성된 로우 패스 필터(LPF)를 더 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 로우 패스 필터(LPF)는 생략될 수 있다.
도 5의 샘플 앤 홀드 회로(230)와 같이, 제2 스위치(SW2)는 전류-전압 변환 회로(220)에 의해 변환된 전압을 샘플링하고, 제1 캐패시터(C1)는 샘플링된 전압을 저장할 수 있다. 제2 스위치(SW2)의 일 단은 전류-전압 변환 회로(220)에 연결되고, 타 단은 제1 캐패시터(C1)의 일 단에 연결될 수 있다. 그리고 제1 OPAMP(OP1)의 (-) 단자는 제1 캐패시터(C1)의 타 단 및 제3 스위치(SW3)의 일 단에 연결되고, (+) 단자는 접지되며, 출력 단자는 제3 스위치(SW3)의 타 단 및 제4 스위치(SW4)의 일 단에 연결될 수 있다. 제4 스위치(SW4)의 타 단은 제2 스위치(SW2) 및 제1 캐패시터(C1)의 사이의 노드에 연결될 수 있다. 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)는 서로 서로 반대로 동작함으로써, 제1 캐패시터(C1)가 전압을 홀드할 수 있다.
한편, 아날로그 버퍼를 구성하는 트랜지스터들의 AC 성분 노이즈를 제거하기 위해 또 다른 형태의 회로가 적용될 수 있다. 도 7b를 참조하면, 샘플 앤 홀드 회로(230b)는 제2 OPAMP(OP2)를 포함하고, 제2 OPAMP(OP2)의 입력 단자들의 연결 관계를 특정 주파수(fMOD)를 기초로 변경하고, 출력 단자들의 연결 관계도 상기 특정 주파수(fMOD)를 기초로 변경하도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 플리거(flicker) 노이즈 등의 큰 진폭을 가지는 저주파 노이즈들이 효과적으로 제거될 수 있다. 샘플 앤 홀드 회로(230b)는 제2 캐패시터(C2) 및 제3 저항(R3)으로 구성된 로우 패스 필터(LPF)를 더 포함할 수 있으나, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 로우 패스 필터(LPF)는 생략될 수 있다.
도 7c는 도 7b의 샘플 앤 홀드 회로(230b)를 구체적으로 나타낸 회로도이다. 도 7c를 참조하면, 샘플 앤 홀드 회로(230b)의 제2 OPAMP(OP2)는 제1 스위칭 컨트롤 신호(SC1)에 따라 동작하는 스위치들(SW5, SW8, SW11, SW12), 제2 스위칭 컨트롤 신호(SC2)에 따라 동작하는 스위치들(SW6, SW7, SW9, SW10), 복수의 트랜지스터들(M3, M4, M5, M6) 및 전류원(I3)을 포함할 수 있다. 제1 스위칭 컨트롤 신호(SC1) 및 제2 스위칭 컨트롤 신호(SC2)는 상기 특정 주파수(fMOD)의 역수에 해당하는 주기를 가지며, 서로 반대되는 레벨을 갖는 신호들이다.
한편, 도 5에서는 도시되지 않았으나, 픽셀 회로(210)는 샘플 앤 홀드 회로(230a, 230b)를 제어할 수 있는 샘플 앤 홀드 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다. 샘플 앤 홀드 컨트롤러는 샘플 앤 홀드 회로(230a)의 제1 OPAMP(OP1), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 제어하거나, 샘플 앤 홀드 회로(230b)의 제2 OPAMP(OP2)를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 앤 홀드 컨트롤러는CPU, 프로세서, 마이크로프로세서, AP, MCU, 마이컴, 또는 미니 컴퓨터와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에 따른 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b) 외에도 다양한 형태를 갖는 회로가 적용될 수 있다. 예를 들어, 하프 더미 스위치(half dummy switch) 등이 추가된 회로가 적용될 수 있다. 또한, 로우 패스 필터(LPF)도 캐패시터으로 구성되거나 저항 및 캐패시터로 구성되는 실시예 외에도, 능동 소자를 포함하는 회로가 적용될 수 있다.
또한, 도 5, 도 7a 및 도 7b에서는 하나의 픽셀 회로(210)가 하나의 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b)를 포함하는 전제로 설명하였지만, 실시예에 따라 복수의 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b)를 포함하고, 복수의 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b)가 K개의 LED 소자들(LED_1, LED_2, ??, LED_K)에게 전압을 제공하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, n개의 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b)가 포함되는 경우, 각각의 샘플 앤 홀드 회로(230, 230a, 230b)가 K/n개의 LED 소자들에게 전압을 제공하도록 구현될 수 있다.
또 다른 실시예로, 하나의 픽셀 회로(210)가 하나의 샘플 앤 홀드 회로(230a, 230b)를 포함하되, 샘플 앤 홀드 회로(230a, 230b)가 아날로그 버퍼(OP1, OP2)를 복수 개 포함하도록 구현될 수 있다. 즉, 샘플 앤 홀드 회로(230a, 230b)가 변환된 전압을 저장하는 제1 캐패시터(C1)를 하나만 포함하되, 상기 제1 캐패시터(C1)에 연결되는 아날로그 버퍼(OP1, OP2)를 복수 개 포함할 수 있다. 복수의 아날로그 버퍼(OP1, OP2)는 K개의 LED 소자들(LED_1, LED_2, ??, LED_K)에게 전압을 제공하도록 구현될 수 있다.
도 8a는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 적용된 전류 기입 동작을 나타내는 도면이다. 도 8b는 도 8a의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
패널 드라이버(100)는 픽셀 드라이버 그룹(240)에 다양한 방식으로 전류를 제공함으로써, 백라이트 유닛(1500)의 LED 소자들을 구동할 수 있다. 전류 제공 방식은, 전류의 크기를 변화시키는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식, 전류의 출력 듀티비를 변화시키는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식, 및 상기 PAM 방식과 PWM 방식을 동시에 적용하는 하이브리드 방식을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 패널 드라이버(100)는 프레임 구간 중 제1 구간에서만 기준 전류를 픽셀 회로들(210)에 제공하므로, 기본적으로 PWM 방식으로 동작할 수 있다. 이와 같이, 기준 전류가 프레임 구간의 전체에서 제공되는 것이 아니므로, 전류 소비량은 감소할 수 있다.
한편, 변형 가능한 실시예에 따르면, 패널 드라이버(100)는 전류 소비량을 추가적으로 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 패널 드라이버(100)는 모든 프레임 구간 마다 기준 전류를 제공하지 않고, 기설정된 개수의 프레임 구간 마다 기준 전류를 제공함으로써, 전류 소비량이 추가적으로 감소할 수 있다. 다시 말하면, 패널 드라이버(100)는 기설정된 개수의 프레임 구간에 대응하는 주기(이하, 전류 기입 주기라고 지칭함)로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 본 실시예는, 1회의 전류 기입(CW) 동작에 의해 충분한 양의 기준 전류가 저장되면, 저장된 기준 전류를 이용하여 복수의 프레임 구간 동안 LED 소자들이 발광할 수 있다는 점에 기인할 수 있다.
예를 들어, 도 8a를 참조하면, 패널 드라이버(100)는 3개의 프레임 구간에 대응하는 전류 기입 주기(T_CW)로 기준 전류를 제공하도록 구현될 수 있다. 패널 드라이버(100)는 제1 프레임(FRAME 1)의 프레임 구간에서 픽셀 회로들(210)에 기준 전류(I_REF)를 제공할 수 있다. 그리고 패널 드라이버(100)는 제2 프레임(FRAME 2) 및 제3 프레임(FRAME 3)의 프레임 구간에서는 기준 전류(I_REF)의 제공을 생략할 수 있다. 그리고 패널 드라이버(100)는 제4 프레임(FRMAE 4)의 프레임 구간에서 다시 픽셀 회로들(210)에 기준 전류(I_REF)를 제공할 수 있다. 그리고 패널 드라이버(100)는 기준 전류(I_REF)를 제공할 때 전류 기입(CW) 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호도 함께 제공할 수 있다. 픽셀 회로들(210)은 기입 신호에 따라 제1 프레임(FRAME 1) 및 제4 프레임(FRAME 4)에 대응하는 프레임 구간에서 제공된 기준 전류(I_REF)를 저장하는 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다.
상기 전류 기입 주기(T_CW)는, 샘플 앤 홀드 회로(230)의 제1 캐패시터(C1)의 캐패시턴스, 제2 스위치(SW2)의 누설 전류량, 및 LED 드라이빙 그룹(240)의 제2 트랜지스터(M2)의 온도 변화 특성 등을 기초로 설정될 수 있다.
한편, 변형 가능한 실시예에 따르면, 픽셀 회로들(210)은 복수의 그룹으로 나뉠 수 있고, 상기 복수의 그룹들 각각이 전류 기입(CW) 동작을 수행하는 프레임 구간은 서로 상이하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 도 8b를 참조하면, 픽셀 회로들(210)은 3개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 그리고 상기 3개의 그룹 중 제1 그룹(GROUP 1)은 제1 프레임(FRAME 1)에서 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 제2 그룹(GROUP 2)은 제2 프레임(FRAME 2)에서 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 제3 그룹(GROUP 3)은 제3 프레임(FRAME 3)에서 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 상기 3개의 그룹들은 전류 기입 주기(T_CW) 마다 전류 기입(CW) 동작을 반복할 수 있다. 패널 드라이버(100)는 상기 3개의 그룹별로 전류 기입(CW) 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호를 제공할 수 있다.
도 9는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식 및 PWM 방식이 적용된 전류 기입 동작을 나타내는 도면이다.
일부 실시예에서, 디스플레이 패널(1500)에 표시되는 이미지의 명암비를 더욱 개선하기 위해, 패널 드라이버(100)는 기존 PWM 방식에서 PAM 방식이 추가적으로 적용된 하이브리드 방식으로 전류를 제공할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(1500)에 표시되는 이미지의 휘도가 매우 높은 경우, 패널 드라이버(100)가 PAM 방식에 따라 기준 전류의 크기를 증가시키면 백라이트 유닛(1500)의 LED 소자들 또한 보다 밝은 조명을 제공할 수 있으므로, 명암비가 개선될 수 있다.
하이브리드 방식으로 기준 전류를 제공하는 경우, 패널 드라이버(100)는 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 휘도 데이터(LDT)를 수신하고, 수신한 휘도 데이터(LDT)를 기초로 기준 전류의 크기를 결정하고, 결정한 크기를 갖는 기준 전류를 픽셀 회로들(210)에 제공할 수 있다. 휘도 데이터(LDT)는 프레임 마다 생성될 수 있으므로, 패널 드라이버(100)는 프레임 구간마다 기준 전류의 크기를 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 패널 드라이버(100)는 제1 프레임(FRAME 1)의 제1 휘도 데이터를 수신하고, 수신한 제1 휘도 데이터를 기초로 전류의 크기를 결정하고, 결정한 크기를 갖는 기준 전류(I_REF1)를 픽셀 회로들(210)에 제공할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(210)은 제공된 기준 전류(I_REF1)를 저장하는 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 패널 드라이버(100)는 제2 프레임(FRAME 2)의 제2 휘도 데이터를 수신하고, 수신한 제2 휘도 데이터를 기초로 전류의 크기를 결정하고, 결정한 크기를 갖는 기준 전류(I_REF2)를 픽셀 회로들(210)에 제공할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(210)은 제공된 기준 전류(I_REF2)를 저장하는 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다.
한편, 전술한 예에서는 패널 드라이버(100)가 타이밍 컨트롤러(1100)로부터 휘도 데이터(LDT)를 수신하고, 휘도 데이터(LDT)를 기초로 기준 전류의 크기를 결정하는 것으로 설명하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 패널 드라이버(100)는 이미지 데이터(IDT) 또는 픽셀(RGB_DT)를 수신하고, 수신한 이미지 데이터(IDT) 또는 픽셀(RGB_DT)를 기초로 기준 전류의 크기를 결정하도록 구현될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 백라이트 드라이버의 프레임 구간별 동작들의 다양한 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 10a를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 도 4에서 전술한 바와 같이, 가장 먼저 전류 기입(CW) 동작을 수행한 후, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 마지막으로 발광(LE) 동작을 수행하는 제1 방식(M1)으로 동작할 수 있다.
한편, 전류 기입(CW) 동작과 휘도 데이터 독출(LDR) 동작은 서로 독립적으로 수행될 수 있다. 따라서, 전류 기입(CW) 동작이 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 보다 늦게 수행되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행한 후, 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 마지막으로 발광(LE) 동작을 수행하는 제2 방식(M2)으로 동작할 수 있다.
또는, 전류 기입(CW) 동작은 휘도 데이터 독출(LDR) 동작과 동시에 수행되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 전류 기입(CW) 동작 및 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 동시에 수행하고, 마지막으로 발광(LE) 동작을 수행하는 제3 방식(M3)으로 동작할 수 있다.
또는, 전류 기입(CW) 동작은 발광(LE) 동작과 동시에 수행되도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 휘도 데이터 독출(LDR)을 수행하고, 전류 기입(CW) 동작 및 발광(LE) 동작을 동시에 수행하는 제4 방식(M4)으로 동작할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 백라이트 드라이버(1600)는 전류 기입(CW) 동작 또는 휘도 데이터(LDR) 동작이 생략되는 방식으로 동작할 수도 있다. 예컨대, 패널 드라이버(100)가 모든 프레임 구간마다 기준 전류를 제공하지 않고, 기설정된 개수의 프레임 구간마다 기준 전류를 제공하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 백라이트 드라이버(1600)는 일부 프레임 구간에서 전류 기입(CW) 동작을 생략할 수 있다.
예를 들어, 도 10b를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 제1 프레임(FRAME 1)에서 전류 기입(CW) 동작, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 발광(LE) 동작을 순차적으로 수행할 수 있다. 그리고 백라이트 드라이버(1600)는 제2 프레임(FRAME 2)에서 전류 기입(CW) 동작을 생략하고, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 발광(LE) 동작을 순차적으로 수행할 수 있다. 이때, 기존의 전류 기입(CW) 동작에 할당된 구간에서, 백라이트 드라이버(1600)는 별도의 동작을 수행하지 않을 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 백라이트 드라이버(1600)는 상기 구간에서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 앞당겨 수행하고, 발광(LE) 동작을 더 길게 수행할 수 있다. 백라이트 드라이버(1600)는 전류 기입(CW) 동작을 수행할 차례인 프레임 구간 전까지 상기 제2 프레임(FRAME 2)과 같은 방식으로 동작할 수 있다. 이와 같이, 백라이트 드라이버(1600)는 일부 프레임 구간에서 전류 기입(CW) 동작을 생략하는 제5 방식(M5)으로 동작할 수 있다.
또 다른 예로, 연속적인 프레임들의 휘도가 동일한 경우, 백라이트 드라이버(1600)는 일부 프레임 구간에서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 생략할 수 있다. 예컨대, 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도가 서로 동일하면 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도 데이터(LDT)도 동일하므로, 타이밍 컨트롤러(1100)는 백라이트 드라이버(1600)에 휘도 데이터(LDT)의 전송을 생략할 수 있다. 이 경우, 백라이트 드라이버(1600)는 이전 프레임의 휘도 데이터(LDT)를 래칭(latching)하여 재사용할 수 있다.
예를 들어, 도 10c를 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 제1 프레임(FRAME 1)에서 전류 기입(CW) 동작, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 발광(LE) 동작을 순차적으로 수행할 수 있다. 그리고 백라이트 드라이버(1600)는 제2 프레임(FRAME 2)에서 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 대신 제1 프레임(FRAME 1)의 휘도 데이터(LDT)를 래칭(latching)하고, 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다. 이와 같이, 백라이트 드라이버(1600)는 일부 프레임 구간에서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 생략하는 제6 방식(M6)으로 동작할 수 있다.
한편, 도 10b 및 도 10c과 관련하여, 제5 방식(M5) 및 제6 방식(M6)은 전류 기입(CW) 동작이 수행된 후 휘도 데이터 독출(LDR) 동작이 수행되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 본 개시의 기술적 사상은 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 제5 방식(M5) 및 제6 방식(M6)도 상기 제1 방식(M1) 내지 제4 방식(M4)과 같이 전류 기입(CW) 동작 및 휘도 데이터 독출(LDR) 동작의 배치는 변경될 수 있다.
또한, 상기 제1 방식(M1) 내지 제5 방식(M5)은 전류 제공 방식(예컨대, PWM 방식, 하이브리드 방식)에 구애되지 않고 적용될 수 있다. 즉, 제1 방식(M1) 내지 제5 방식(M5) 중 어떤 방식으로 동작하더라도, 전류 기입(CW) 동작은 PWM 방식에 따라 일정한 크기의 전류가 시분할 방식으로 제공되거나, 하이브리드 방식에 따라 프레임 구간 별로 크기가 변경되는 전류가 시분할 방식으로 제공됨으로써 수행될 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 픽셀 회로들의 프레임 구간별 동작을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 10를 참조하여 전술한 바와 같이, 백라이트 드라이버(1600)는 프레임 구간의 제1 구간에서 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 프레임 구간의 제2 구간에서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 프레임 구간의 제3 구간에서 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다. 이때, 전류 기입(CW) 동작은, 픽셀 회로들(210) 각각에 대해 전류가 순차적으로 제공됨으로써 수행되므로, 픽셀 회로들(210) 각각은 제1 구간 내 해당 픽셀 회로(210)의 전류 기입 수행 시간이 아닌 나머지 시간에서 대기할 수 있다.
한편, 변형 가능한 실시예에 따르면, 백라이트 드라이버(1600)는 픽셀 회로들(210) 각각에 대하여 전류 기입(CW) 동작, 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 발광(LE) 동작을 수행하는 구간들을 개별적으로 가지도록 구현될 수 있다. 예컨대, 백라이트 드라이버(1600)는 픽셀 회로들(210) 각각에 순차적으로 전류를 제공하되, 픽셀 회로들(210) 각각은 전류 기입(CW)이 완료되면, 바로 이어서 다음 동작을 수행할 수 있다. 한편, 본 실시예에서도, 픽셀 회로들(210)은 서로 동일한 주기(예컨대, 프레임 구간(T_FRAME))를 갖고 상기 동작들을 수행하도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 제1 픽셀 회로(210_1)는 프레임 구간(T_FRAME)에서, 기입 신호(WRITE<1>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 제1 픽셀 회로(210_1)는 전류 기입(CW) 동작이 완료되면, 이어서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 제1 픽셀 회로(210_1)는 휘도 데이터 독출(LDR) 동작이 완료되면, 이어서 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다.
그리고 제2 픽셀 회로(210_2)는 프레임 구간(T_FRAME)에서 제1 픽셀 회로(210_1)의 전류 기입(CW) 동작이 완료된 후에, 기입 신호(WRITE<2>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 제2 픽셀 회로(210_2)는 전류 기입 동작(CW)이 완료되면, 이어서 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 제1 픽셀 회로(210_1)는 휘도 데이터 독출(LDR) 동작이 완료되면, 이어서 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다. 한편, 제2 픽셀 회로(210_2)의 발광(LE) 동작은 하나의 프레임 구간(T_FRAME) 내에서 완료되는 것이 아닌, 다음 프레임 구간에 걸쳐 수행될 수 있다.
이와 같은 방식으로 동작하는 경우, 픽셀 회로들(210)이 기존의 대기 시간을 활용하여 발광(LE) 동작을 보다 길게 수행할 수 있다. 따라서, 기준 전류의 크기를 증가시키지 않더라도 백라이트 유닛(1500)의 조명량을 증가시킬 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 12는 도 3의 백라이트 드라이버(1600)의 변형 가능한 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 12의 백라이트 드라이버(2000)에 대한 설명 중, 도 3의 백라이트 드라이버(1600)에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 백라이트 드라이버(2000)는 패널 드라이버(300) 및 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N) 각각은 M개(M은 양의 정수)의 픽셀 회로들(410_1, 410_2, ??, 410_M)을 포함할 수 있고, 픽셀 회로들(410_1, 410_2, ??, 410_M)은 백라이트 유닛(1500)의 적어도 하나의 LED 소자를 구동할 수 있다. 픽셀 회로들(410_1, 410_2, ??, 410_M)이 구동하는 LED 소자의 개수는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 픽셀 회로들(410_1, 410_2, ??, 410_M)은 도 3의 픽셀 회로(410_1, 410_2, ??, 410_M)에 대응할 수 있다.
패널 드라이버(300)는 상기 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N)에 대응하는 복수의 픽셀 드라이버들(310_1, 310_2, ??, 310_N)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀 드라이버(310_1)는 제1 픽셀 회로 그룹(400_1)에 대응하고, 제2 픽셀 드라이버(310_2)는 제2 픽셀 회로 그룹(400_2)에 대응하고, 제N 픽셀 드라이버(310_N)는 제N 픽셀 회로 그룹(400_N)에 대응할 수 있다.
복수의 픽셀 드라이버들(310_1, 310_2, ??, 310_N) 각각은 전류원(312_1, 312_2, ??, 312_N) 및 전류원 컨트롤러(314_1,314_2, ??, 314_N)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 드라이버들(310_1, 310_2, ??, 310_N)은 대응하는 픽셀 회로 그룹에 기준 전류를 제공할 수 있다.
패널 드라이버(300)는 전류 기입 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다. 전류 기입 컨트롤러(320)는 기준 전류의 제공에 대응하여 전류 기입 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호(WRITE<1:M>)를 출력할 수 있다. 상기 기입 신호(WRITE<1:M>)는 전류 기입 컨트롤러(320)와 연결되는 M개의 라인들(L1 내지 LM)을 통해 제공될 수 있으며, 상기 M개의 라인들은 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N) 각각의 픽셀 회로들(410_1, 410_2, ??, 410_M)에 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 기입 신호(WRITE<1>)는 제1 라인(L1)을 통해 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N) 각각의 제1 픽셀 회로(410_1)에 제공될 수 있다. 그리고 기입 신호(WRITE<2>)는 제2 라인(L2)을 통해 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N) 각각의 제2 픽셀 회로(410_2)에 제공될 수 있다. 기입 신호(WRITE<M>)는 제M 라인(LM)을 통해 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N) 각각의 제M 픽셀 회로(410_M)에 제공될 수 있다.
도 12의 백라이트 드라이버(2000)는 도 3의 백라이트 드라이버(1600)와 비교시, 복수의 픽셀 드라이버들(310_1, 310_2, ??, 310_N) 및 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N)을 포함하다는 차이점이 있으나, 도 4 내지 도 11에서 전술한 실시예들과 실질적으로 동일한 방법으로 동작할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 13은 도 12의 백라이트 드라이버(2000)의 변형 가능한 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 13의 백라이트 드라이버(3000)에 대한 설명 중, 도 12의 백라이트 드라이버(2000)에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다
도 13을 참조하면, 백라이트 드라이버(3000)는 패널 드라이버(500) 및 복수의 픽셀 회로 그룹들(600_1, 600_2, ??, 600_N)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 회로 그룹들(600_1, 600_2, ??, 600_N)은 도 12의 복수의 픽셀 회로 그룹들(400_1, 400_2, ??, 400_N)에 대응할 수 있다. 패널 드라이버(500)는 상기 복수의 픽셀 회로 그룹들(600_1, 600_2, ??, 600_N)에 대응하는 복수의 픽셀 드라이버들(510_1, 510_2, ??, 510_N)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀 드라이버들(510_1, 510_2, ??, 510_N) 각각은 전류원(512_1, 512_2, ??, 512_N) 및 전류원 컨트롤러(514_1, 514_2, ??, 514_N)을 포함할 수 있다.
패널 드라이버(500)는 전류 기입 컨트롤러(520)를 포함할 수 있다. 본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 전류 기입 컨트롤러(520)는 도 12의 전류 기입 컨트롤러(320)와 비교 시, 기입 신호(WRITE<0>)을 추가적으로 출력할 수 있다. 즉, 전류 기입 컨트롤러(520)는 M+1개의 라인들(L1 내지 LM+1)을 통해 기입 신호(WRITE<0:M>)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조하면, 도 13의 백라이트 드라이버(3000)의 M+1개의 라인들은, 도 12의 백라이트 드라이버(2000)의 M개의 라인들(L1 내지 LM)에서 기입 신호(WRITE<0>)를 전송하는 제M+1 라인(LM+1)이 추가된 것으로, 상기 제M+1 라인(LM+1)은 복수의 픽셀 회로 그룹들(600_1, 600_2, ??, 600_N) 각각의 제1 픽셀 회로(610_1)에 연결될 수 있다.
또한, 기입 신호(WRITE<1:M-1>)를 전송하는 제1 라인(L1) 내지 제M-1 라인(LM-1) 각각은 1개의 픽셀 회로에 추가적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조하면, 도 12의 제1 라인(L1)은 제1 픽셀 회로(410_1)에만 연결되나, 도 13의 제1 라인(L1)은 제1 픽셀 회로(610_1) 뿐만 아니라, 제1 픽셀 회로(610_1)에 인접한 제2 픽셀 회로(610_2)에도 연결될 수 있다. 또한, 도 13의 제2 라인(L2)은 제2 픽셀 회로(610_2) 뿐만 아니라, 제2 픽셀 회로(610_2)에 인접한 제3 픽셀 회로(미도시)에도 연결될 수 있다. 또한, 도 13의 제M-1 라인(LM-1)은 제M-1 픽셀 회로(미도시) 뿐만 아니라, 제M-1 픽셀 회로에 인접한 제M 픽셀 회로(610_M)에도 연결될 수 있다.
정리하면, 기입 신호(WRITE<0> 및 WRITE<M>)를 전송하는 제M+1라인 및 제M 라인은 하나의 픽셀 회로만이 연결되고, 기입 신호(WRITE<1:M-2>)를 전송하는 제1 라인 내지 제M-1 라인은 서로 인접한 두 개의 픽셀 회로들에 연결될 수 있다. 이에 따라, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각은 2개의 라인들을 통해 2개의 기입 신호들을 수신할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 전류 기입 컨트롤러(520)는 순차적으로 활성 레벨을 갖도록 기입 신호(WRITE<0:M>)를 생성할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각은 하나의 기입 신호를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 또 다른 하나의 기입 신호를 기초로 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 13을 참조하면, 제1 픽셀 회로(610_1)는 기입 신호(WRITE<0>)를 기초로 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<1>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제2 픽셀 회로(610_2)는 기입 신호(WRITE<1>)를 기초로 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<2>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제M 픽셀 회로(610_M)는 기입 신호(WRITE<M-1>)를 기초로 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<M>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 한편, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 제1 픽셀 회로(610_1)가 기입 신호(WRITE<0>)를 기초로 전류 기입(CW) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<1>)를 기초로 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하는 방식으로 구현될 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 실시예의 전류 기입 컨트롤러(520)는 추가된 기입 신호(WRITE<0>)를 포함하는 기입 신호(WRITE<0:M>)를 이용하여, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)에 휘도 데이터 독출(LDR) 동작 및 전류 기입(CW) 동작의 수행 시간들을 전송할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)은, 도 5에서 전술한 휘도 데이터 독출(LDR) 동작의 수행 시간을 나타내는 인에이블 신호(EN)를 수신할 필요성이 없어지며, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각에 인에이블 신호(EN)를 전송하는 라인들은 생략될 수 있다.
즉, 본 실시예의 백라이트 드라이버(3000)는 기입 신호(WRITE<0>)를 전송하는 하나의 라인을 추가함으로써, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각에 인에이블 신호(EN)를 전송하는 라인들을 생략할 수 있으므로, 제조 비용이 감소되고, 제품이 축소될 수 있다.
한편, 또 다른 변형 가능한 실시예에 따르면, 기입 신호(WRITE<0>)를 전송하는 제M+1 라인(LM+1)은 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 모두에 연결되도록 구현될 수 있다. 즉, 도 12의 백라이트 드라이버(2000)와 같이, 기입 신호(WRITE<1:M>)를 전송하는 M개의 라인들(L1 내지 LM)은 각각 하나의 픽셀 회로에 연결되고, 기입 신호(WRITE<0>)를 전송하는 제M+1 라인(LM+1)만이 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 모두에 연결되도록 구현될 수 있다.
이 경우, 전류 기입 컨트롤러(520)는, 도 12와 관련하여 전술한 바와 같이, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각의 전류 기입(CW) 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호(WRITE<1:M>)를 생성하고, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)의 휘도 데이터 독출(LDR) 동작의 수행 시간을 나타내는 기입 신호(WRITE<0>)를 생성할 수 있다. 즉, 기입 신호(WRITE<0>)는 도 5에서 전술한 인에이블 신호(EN)의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 이 경우에도 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각에 인에이블 신호(EN)를 전송하는 라인들이 생략될 수 있다.
도 14는 도 13의 백라이트 드라이버의 프레임 구간별 동작들을 나타내는 도면이다.
백라이트 드라이버(3000)도 프레임 구간 단위로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 백라이트 드라이버(3000)는 제1 프레임(FRAME 1)에 대응하는 프레임 구간에서, 전류 기입 동작(CW) 및 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 동시에 수행할 수 있다.
구체적으로, 기입 신호(WRITE<0:M>)는 순차적으로 활성 레벨을 갖도록 생성될 수 있고, 복수의 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 각각은 대응하는 기입 신호들에 따라 전류 기입 동작(CW) 및 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 순차적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 픽셀 회로(610_1)는 기입 신호(WRITE<0>)가 활성 레벨을 가지면 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<1>)가 활성 레벨을 가지면 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다. 그리고 제2 픽셀 회로(610_2)는 기입 신호(WRITE<1>)가 활성 레벨을 가지면 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 기입 신호(WRITE<2>)가 활성 레벨을 가지면 전류 기입(CW) 동작을 수행할 수 있다.
그리고 복수의 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)의 전류 기입 동작(CW) 및 휘도 데이터 독출(LDR) 동작이 완료되면, 백라이트 드라이버(3000)는 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다.
한편, 도 14에서 전술한 기입 신호(WRITE<0>)가 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M) 모두에 연결되는 경우, 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)은 기입 신호(WRITE<0>)가 활성 레벨을 가지면 휘도 데이터 독출(LDR) 동작을 수행하고, 나머지 기입 신호(WRITE<1:M>)가 순차적으로 활성 레벨을 가지면 전류 기입(CW) 동작을 각각 수행할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(610_1, 610_2, ??, 610_M)의 전류 기입(CW) 동작이 완료되면 발광(LE) 동작을 수행할 수 있다.
한편, 도 14를 도시하고 설명함에 있어서, 기입 신호(WRITE<0>), 기입 신호(WRITE<1>), ??, 기입 신호(WRITE<M>)의 순서로 활성 레벨을 갖는 것으로 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않으며, 기입 신호(WRITE<0:M>)가 활성 레벨을 갖는 순서는 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 15의 동작 방법은 도 1의 백라이트 장치(1700)에 의해 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 백라이트 장치(1700)는 프레임 구간 중 제1 구간에서, 전류원을 이용하여 기준 전류를 생성할 수 있다(S110). 그리고 백라이트 장치(1700)는 제1 구간에서, 전류원을 공유하는 N(N은 양의 정수)개의 픽셀 회로를 이용하여 시분할 방식으로 기준 전류를 변환하고, 변환한 기준 전압을 저장할 수 있다(S120). N개의 픽셀 회로들 각각은, 기준 전류를 기준 전압으로 변환하는 변환 회로, 기준 전압을 샘플링하여 저장하는 샘플 앤 홀드 회로를 포함할 수 있다.
그리고 백라이트 장치(1700)는 프레임 구간의 제2 구간에서, 디스플레이 패널에 표시되는 이미지의 N개의 영역들 각각에 대응하는 N개의 휘도 데이터를 획득할 수 있다(S130). 그리고 백라이트 장치(1700)는 프레임 구간의 제3 구간에서, N개의 픽셀 회로에 저장된 기준 전압을 이용하여 N개의 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 LED 소자들을 구동할 수 있다(S140).
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 2에서 전술한 백라이트 유닛(1500)과 같이, 도 16의 백라이트 유닛(4100)은 복수의 디밍 그룹들로 구분될 수 있고, 백라이트 드라이버(4200)는 백라이트 유닛(4100)을 복수의 디밍 그룹별로 구동할 수 있다.
일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(4200)는 백라이트 유닛(4100)을 복수의 디밍 그룹별로 구동하기 위해, 복수의 패널 드라이버(4210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(4220)을 포함할 수 있다. 패널 드라이버(4210) 및 픽셀 회로 그룹(4220)은 도 3의 패널 드라이버(100) 및 픽셀 회로 그룹(200)에 대응할 수 있다.
백라이트 유닛(4100)은 동일한 개수의 복수의 패널 드라이버(4210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(4220)을 포함할 수 있다. 복수의 패널 드라이버(4210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(4220)은 복수의 디밍 그룹들 각각에 대응할 수 있으며, 대응하는 디밍 그룹의 LED 소자들을 구동할 수 있다. 복수의 패널 드라이버(4210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(4220)의 각각은 대응하는 디밍 그룹의 LED 소자들이 위치하는 영역에 인접하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 16을 참조하면, 백라이트 유닛(4100)이 4×4 배열의 디밍 그룹들로 구분되는 경우, 백라이트 드라이버(4200)는 16개의 패널 드라이버(4210) 및 16개의 픽셀 회로 그룹(4220)을 포함할 수 있다. 16개의 패널 드라이버(4210) 및 16개의 픽셀 회로 그룹(4220)은, 16개의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹이 위치한 영역에 인접하여 배치될 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 17은 도 16의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(5200)는 백라이트 유닛(5100)의 복수의 디밍 그룹들을 컬럼(column) 별로 구동할 수 있다. 예컨대, 백라이트 드라이버(5200)는 백라이트 유닛(5100)의 복수의 디밍 그룹들의 컬럼들에 대응하는 복수의 패널 드라이버(5210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(5220)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(5200)는 백라이트 유닛(5210)의 비표시 부분에 배치되고, 백라이트 유닛(5210)의 LED 소자들에 연결된 라인들을 통해 LED 소자들을 구동할 수 있다. 패널 드라이버(5210) 및 픽셀 회로 그룹(5220)은 도 3의 패널 드라이버(100) 및 픽셀 회로 그룹(200)에 대응할 수 있다.
예를 들어, 도 17을 참조하면, 백라이트 유닛(5100)이 4×4 배열의 디밍 그룹들로 구분되고, 상기 디밍 그룹들이 4개의 컬럼으로 구분되는 경우, 백라이트 드라이버(5200)는 컬럼 개수에 대응하는 4개의 패널 드라이버(5210) 및 4개의 픽셀 회로 그룹(5220)을 포함할 수 있다. 4개의 패널 드라이버(5210) 및 4개의 픽셀 회로 그룹(5220)은, 4개의 컬럼들 중 대응하는 컬럼에 인접한 비표시 영역에 배치될 수 있다.
한편, 도 17과 관련하여, 백라이트 드라이버(5200)가 백라이트 유닛(5100)의 복수의 디밍 그룹들의 컬럼들에 대응하여 복수의 패널 드라이버(5210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(5220)을 포함하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 백라이트 드라이버(5200)가 백라이트 유닛(5100)의 복수의 디밍 그룹들의 로우(row)별로 구동하기 위해, 로우들에 대응하여 복수의 패널 드라이버(5210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(5220)을 포함할 수 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다. 도 18의 디스플레이 장치(6000)는 중대형 디스플레이 패널(6400)을 구비하는 장치로, 예컨대, 텔레비전 및 모니터 등에 적용될 수 있다.
도 18을 참조하면, 디스플레이 장치(6000)는 타이밍 컨트롤러(6100), 소스 드라이버(6200), 게이트 드라이버(6300), 디스플레이 패널(6400), 백라이트 유닛(6500) 및 백라이트 드라이버(6600)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(6100)는 하나 이상의 IC 또는 모듈로 구성될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(6100)는 설정된 인터페이스를 통해 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC) 및 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)와 통신할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(6100)는 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC) 및 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)의 구동 타이밍을 제어하는 제어 신호들을 생성하고, 제어 신호들을 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC) 및 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)에 제공할 수 있다.
소스 드라이버(6200)는 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC)를 포함하고, 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC)는 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되고, TAB 방식으로 디스플레이 패널(6400)에 부착되거나, COG 방식으로 디스플레이 패널(6400)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다.
게이트 드라이버(6300)는 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)를 포함하고 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)는, 회로 필름에 실장되어 디스플레이 패널(6400)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 디스플레이 패널(6400)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다. 또는 게이트 드라이버(6300)는 GIP(Gate-driver In Panel) 방식으로 디스플레이 패널(6400)의 하부 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 게이트 드라이버(6300)는 디스플레이 패널(6400)에서 픽셀들이 형성되는 화소 어레이 바깥의 비표시영역에 형성되며, 픽셀들과 동일한 TFT 공정으로 형성될 수 있다.
백라이트 드라이버(6600)는 도 1 내지 도 17을 참조하여 전술한 백라이트 드라이버들(1600, 2000, 3000, 4200, 5200) 중 하나에 대응할 수 있다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다. 도 19의 디스플레이 장치(7000)는 소형 디스플레이 패널(7200)을 구비하는 장치로, 예컨대, 스마트폰 및 태플릿 PC 등의 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 적용될 수 있다.
도 19를 참조하면, 디스플레이 장치(7000)는 디스플레이 구동 회로(7100), 디스플레이 패널(7200) 및 백라이트 유닛(7300)을 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(7100)는 하나 이상의 IC로 구성될 수 있으며, TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit)등과 같은 회로 필름에 실장되고, TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 디스플레이 패널(7200)에 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(7200)의 비표시 영역(예컨대 이미지가 표시되지 않는 영역) 상에 실장될 수 있다.
디스플레이 구동 회로(7100)는 소스 드라이버(7110), 게이트 드라이버(7120), 백라이트 드라이버(7130) 및 타이밍 컨트롤러(7140)를 포함할 수 있다. 백라이트 드라이버(7130)는 도 1 내지 도 17을 참조하여 전술한 백라이트 드라이버들(1600, 2000, 3000, 4200, 5200) 중 하나에 대응할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널에 조명을 제공하는 백라이트 장치에 있어서,
    복수의 LED 소자들을 포함하고, 상기 복수의 LED 소자들은 복수의 디밍(dimming) 그룹들로 구분되는 백라이트 유닛;
    상기 복수의 LED 소자들을 구동하기 위한 기준 전류를 출력하는 패널 드라이버; 및
    상기 패널 드라이버와 공통 라인을 통해 연결되고, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 포함된 제1 LED 소자들을 각각 구동하는 복수의 픽셀 회로들;을 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각은,
    프레임 구간 중 제1 구간에서, 시분할 방식으로 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    상기 프레임 구간 중 제2 구간에서, 상기 복수의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹에 의해 표시되는 이미지의 휘도 데이터를 획득하고,
    상기 프레임 구간 중 제3 구간에서, 상기 저장한 기준 전압을 이용하여 상기 획득한 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 구간 중 상기 제1 구간은,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각에 대응하는 복수의 샘플링 구간들을 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각은,
    상기 복수의 샘플링 구간들 중 대응하는 샘플링 구간에서, 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패널 드라이버는,
    상기 프레임 구간 중 상기 제1 구간에서, 상기 기준 전류를 출력하는 전류원; 및
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각에 대응하고, 상기 복수의 샘플링 구간들 각각을 나타내는 복수의 기입 신호들을 출력하는 전류 기입 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각은,
    상기 복수의 기입 신호들 중 대응하는 기입 신호를 기초로 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각은,
    상기 대응하는 기입 신호를 기초로 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하는 변환 회로;
    상기 대응하는 기입 신호를 기초로 상기 변환된 기준 전압을 저장하는 샘플 앤 홀드 회로; 및
    상기 저장된 기준 전압을 이용하여 상기 제1 LED 소자들 각각을 구동하는 LED 드라이버들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변환 회로는,
    지연 소자를 이용하여 상기 대응하는 기입 신호를 지연시키고, 상기 지연된 기입 신호를 기초로 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 샘플 앤 홀드 회로는,
    제1 샘플 앤 홀드 회로; 및 제2 샘플 앤 홀드 회로;를 포함하고,
    상기 LED 드라이버들은,
    상기 제1 샘플 앤 홀드 회로에 저장된 기준 전압을 기초로 상기 제1 LED 소자들 중 제1 그룹의 LED 소자들을 구동하는 제1 LED 드라이버들; 및
    상기 제2 샘플 앤 홀드 회로에 저장된 기준 전압을 기초로 상기 제1 LED 소자들 중 제2 그룹의 LED 소자들을 구동하는 제2 LED 드라이버들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로들 각각은,
    상기 제1 LED 소자들 및 상기 LED 드라이버들을 연결하는 스위치들을 포함하는 스위칭 회로; 및
    상기 휘도 데이터를 획득하고, 상기 획득한 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 상기 스위치들을 구동하도록 상기 스위칭 회로를 제어하는 스위칭 컨트롤러;를 포함하는 백라이트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 휘도 데이터는,
    휘도에 대응하는 폭을 갖는 펄스로 표현된 PWM(Pulse Width Modulation) 데이터이고,
    상기 스위칭 컨트롤러는,
    상기 PWM 데이터의 폭에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패널 드라이버는,
    상기 기준 전류의 크기를 변경하도록 상기 전류원을 제어하는 전류원 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 전류원 컨트롤러는,
    상기 휘도 데이터에 대응하는 기준 전류의 크기를 선택하고, 상기 선택한 크기의 기준 전류를 출력하도록 상기 전류원을 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간은,
    적어도 일부가 서로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제3 구간은,
    적어도 일부가 서로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로들은,
    기설정된 개수의 프레임 구간 마다, 상기 제1 구간에서 상기 기준 전류를 시분할 방식으로 순차적으로 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    모든 프레임 구간 마다, 상기 제2 구간에서 상기 휘도 데이터를 획득하고, 상기 제3 구간에서 상기 획득한 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로들 중 제1 픽셀 회로들은,
    제1 프레임 구간을 기준으로 상기 기설정된 개수의 프레임 구간 마다, 상기 제1 구간에서 상기 기준 전류를 시분할 방식으로 순차적으로 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    상기 복수의 픽셀 회로들 중 제2 픽셀 회로들은,
    제2 프레임 구간을 기준으로 상기 기설정된 개수의 프레임 구간 마다, 상기 제1 구간에서 상기 기준 전류를 시분할 방식으로 순차적으로 기준 전압으로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 회로들은,
    이전 프레임 및 현재 프레임 각각의 휘도 데이터가 동일하면, 상기 제2 구간에서 상기 휘도 데이터를 획득하는 동작을 생략하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  15. 충전 기간 및 표시 구간을 포함하는 프레임 구간 단위로 동작하는 백라이트 드라이버에 있어서,
    디스플레이 패널의 제1 영역에 대응하는 제1 LED 소자들을 구동하는 제1 픽셀 회로;
    상기 디스플레이 패널의 제2 영역에 대응하는 제2 LED 소자들을 구동하는 제2 픽셀 회로; 및
    상기 제1 픽셀 회로 및 상기 제2 픽셀 회로와 병렬로 연결되는 전류원을 포함하며, 상기 전류원을 기초로 상기 제1 픽셀 회로 및 상기 제2 픽셀 회로에 기준 전류를 제공하는 패널 드라이버;를 포함하고,
    상기 제1 픽셀 회로는,
    상기 충전 구간 중 제1 샘플링 구간에서, 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    상기 표시 구간에서, 상기 제1 영역에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 휘도 데이터를 기초로 상기 제1 LED 소자들을 구동하고,
    상기 제2 픽셀 회로는
    상기 충전 구간 중 제2 샘플링 구간에서, 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    상기 표시 구간에서, 상기 제2 영역에 대응하는 휘도를 나타내는 제2 휘도 데이터를 기초로 상기 제2 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 패널 드라이버는,
    상기 제1 샘플링 구간을 나타내는 제1 기입 신호 및 상기 제2 샘플링 구간을 나타내는 제2 기입 신호를 출력하고,
    상기 제1 픽셀 회로는,
    상기 제1 기입 신호에 따라 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하고,
    상기 제2 픽셀 회로는,
    상기 제2 기입 신호에 따라 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 휘도 데이터 및 상기 제2 휘도 데이터 각각은,
    휘도에 대응하는 폭을 갖는 펄스를 포함하는 PWM 데이터이고,
    상기 제1 픽셀 회로는,
    상기 제1 휘도 데이터의 펄스 폭에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제1 LED 소자들을 구동하고,
    상기 제2 픽셀 회로는,
    상기 제2 휘도 데이터의 펄스 폭에 대응하는 발광 시간 동안 상기 제2 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 패널 드라이버는,
    상기 기준 전류의 크기를 변경하거나, 상기 기준 전류의 펄스 폭을 변경하도록 상기 전류원을 제어하는 전류원 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 픽셀 회로 및 상기 제2 픽셀 회로는,
    기설정된 개수의 프레임 구간마다, 상기 표시 구간에서, 상기 기준 전류를 상기 기준 전압으로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
  20. 디스플레이 패널에 조명을 제공하는 백라이트 장치의 구동 방법에 있어서,
    프레임 구간 중 제1 구간에서, 전류원을 이용하여 기준 전류를 생성하는 단계;
    상기 제1 구간에서, 상기 전류원을 공유하는 N개(N은 양의 정수)의 픽셀 회로들을 이용하여 시분할 방식으로 상기 기준 전류를 기준 전압으로 변환하고, 상기 변환한 기준 전압을 저장하는 단계;
    상기 프레임 구간 중 제2 구간에서, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 이미지의 N개의 영역들 각각에 대응하는 N개의 휘도 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 프레임 구간 중 제3 구간에서, 상기 N개의 픽셀 회로에 저장된 기준 전압을 이용하여 상기 N개의 휘도 데이터에 대응하는 발광 시간 동안 LED 소자들을 구동하는 단계;를 포함하는 백라이트 장치의 구동 방법.
    상기 제2 LED 소자들을 구동하는 것을 특징으로 하는 백라이트 드라이버.
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