KR20230073075A - Led 드라이버 및 이를 포함하는 백라이트 장치 - Google Patents

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김선권
권용일
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Abstract

LED 구동 회로, 및 이를 포함하는 백라이트 장치가 개시된다. 본 개시의 실시예에 따른 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 채널을 구동하는 LED 구동 회로는, 수신된 입력 전류를 샘플링하고, 상기 입력 전류에 대응하는 입력 전압을 증폭하는 스위치-커패시터 증폭기 회로, 제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 연결되어 제1 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로 및 상기 제1 기간 이후의 제2 기간에 상기 스위치-캐패시터 증폭기에 연결되어 제2 피드백 루프를 형성하며, 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 상기 LED 채널에 제공하는 출력 회로를 포함할 수 있다.

Description

LED 드라이버 및 이를 포함하는 백라이트 장치 {LIGHT-EMITTING DIODE DRIVER, BACKLIGHT DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시의 기술적 사상은 LED 드라이버, 및 이를 포함하는 백라이트 장치에 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 한다. 많은 수의 LED 소자들을 구동하는데 있어서, 적은 소비전력으로 휘도의 균일성을 유지할 수 있는 LED 구동 회로가 요구된다.
본 개시의 기술적 사상은 LED 채널에 제공되는 출력 전류의 정확성을 향상시키고, 다양한 디밍 제어가 가능한 LED 드라이버 및 이를 구비한 백라이트 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 실시예에 따른 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 채널을 구동하는 LED 구동 회로는, 수신된 입력 전류를 샘플링하고, 상기 입력 전류에 대응하는 입력 전압을 증폭하는 스위치-커패시터 증폭기 회로, 제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 연결되어 제1 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로 및 상기 제1 기간 이후의 제2 기간에 상기 스위치-캐패시터 증폭기에 연결되어 제2 피드백 루프를 형성하며, 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 상기 LED 채널에 제공하는 출력 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 채널을 포함하는 백라이트 유닛을 구동하는 LED 구동 회로는, 기준 전류를 생성하는 전류원 및 상기 전류원으로부터 수신되는 상기 기준 전류를 순차적으로 샘플링하여 출력 전류를 생성하는 복수의 채널 구동 회로를 포함하고, 상기 복수의 채널 구동 회로 각각은, 상기 기준 전류를 샘플링하고, 상기 입력 전류에 대응하는 입력 전압을 증폭하는 스위치-커패시터 증폭기 회로, 디밍 제어 신호에 응답하여 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 LED 소자들에 제공하는 출력 회로 및 상기 출력 회로가 오프 상태일 때, 상기 스위치드 커패시터 증폭기 회로에의 연결되어 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 백라이트 장치는, 복수의 디밍 그룹을 포함하는 백라이트 유닛(back light unit;BLU), 각각이 상기 복수의 디밍 그룹 중 대응하는 디밍 그룹을 구동하며, 대응하는 디밍 그룹에 포함되는 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 채널에 복수의 출력 전류를 제공하는 복수의 채널 구동 회로를 포함하는 복수의 픽셀 회로, 및 상기 복수의 픽셀 회로에 기준 전류를 제공하는 픽셀 구동 회로를 포함하고, 상기 복수의 채널 구동 회로 각각은, 제1 기간에 상기 기준 전류를 샘플링하는 스위치-커패시터 증폭기 회로, 상기 제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로와 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로 및 상기 제1 기간에 연속하는 제2 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 상기 출력 전류를 생성하는 출력 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 LED 드라이버, 및 이를 포함하는 백라이트 장치에 의하면, LED 드라이버에 구비되는 증폭기의 오프셋 및 누설 전류에 의한 에러 성분을 제거하여 LED 채널에 제공되는 출력 전류의 정확성을 향상시키고, 각 채널 별로 다양한 디밍 제어를 통해 LED 간 산포를 감소시켜 밝기 균일성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 패널 및 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3의 LED 구동 회로의 타이밍도이다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 CKS 페이즈의 동작을 나타내고, 도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 PWM 페이즈의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로에서 누설전류를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타낸다.
도 9는 도 8의 LED 구동 회로의 타이밍도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타낸다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 타이밍 컨트롤러(1100), 소스 드라이버(1200), 게이트 드라이버(1300), 디스플레이 패널(1400), 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(1400)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(1400)로 출력할 수 있다. 게이트 드라이버(1300)는 디스플레이 패널(1400)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)과 연결되며, 디스플레이 패널(1400)의 복수의 게이트 라인(GL1~GLn)을 순차적으로 구동할 수 있다.
디스플레이 패널(1400)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(1400)은 다른 종류의 평판 디스플레이 또는 플랙서블 디스플레이 패널로 구현될 수 있다. 한편, 이하에서 디스플레이 패널(1400)은, 스스로 발광하지 않는 소자로 구현된 박막 트랜지스터 액정 디스플레이인 것을 전제로 설명한다.
디스플레이 패널(1400)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(1400)의 후면에 배치되어, 디스플레이 패널(1400)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(1400)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.
백라이트 드라이버(1600)는 픽셀 구동 회로(1610) 및 복수의 픽셀 회로(1620)를 포함할 수 있다. 픽셀 구동 회로(1610)는 휘도 데이터(LDT)를 기초로 복수의 픽셀 회로(1620)를 제어하기 위한 제어 신호들, 예컨대 디밍 제어 신호를 복수의 픽셀 회로(1620)에 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 픽셀 구동 회로(1610)는 전류원을 포함하며, 기준 전류를 생성하여 복수의 픽셀 회로(1620)에 공급할 수 있다. 실시예에 있어서, 픽셀 구동 회로(1610)는 복수의 픽셀 회로(1620) 각각에 대응하는 기준 전류 또는 복수의 픽셀 회로(1620)에 구비되는 복수의 채널 구동 회로(도 3의 100) 각각에서 요구되는 기준 전류를 생성하여 복수의 픽셀 회로(1620)의 채널 구동 회로들 각각에 제공할 수 있다.
픽셀 회로(1620)는 복수의 LED 채널을 구동할 수 있으며, 복수의 LED 채널에 대응하는 복수의 채널 구동 회로를 포함할 수 있다. 픽셀 회로(1620)는 LED 드라이버로 지칭될 수 있다. 픽셀 회로(1620)는 sample-and-hold 증폭기로 구현될 수 있으며, 출력 회로와 동일한 구조를 갖는 리플리카 회로(replica) 회로를 기초로 증폭기의 오프셋 및 스위치의 누설 전류가 출력 전류(LED 구동 전류)에 미치는 영향을 제거할 수 있다. 이에 따라서, 출력 전류의 정확도가 증가되고, LED 채널 간 밝기의 균일성이 증가될 수 있다.
실시예에 있어서, 픽셀 회로(1620)는 복수의 채널 구동 회로에 기준 전류를 제공하는 전류원을 포함할 수 있으며, 전류원은 시분할적으로 복수의 채널 구동 회로에 대응하는 기준 전류를 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 전류원은 디지털-아날로그 컨버터로 구현될 수 있으며, 채널 구동 회로 각각에 대한 전류 제어 값을 기초로 복수의 채널 구동 회로 각각에 대응하는 기준 전류를 생성할 수 있다. 복수의 패널 구동 회로가 전류원을 공유하므로 전력 소비가 감소할 수 있으며, 전류원이 채널 구동 회로 각각에 대응하는 기준 전류를 제공하고, 채널 구동 회로는 기준 전류를 기초로 LED 채널에 제공되는 출력 전류를 생성하되, 출력 전류가 제공되는 시간, 다시 말해서 LED 채널의 발광 시간을 조절함으로써, 각 채널 별로 PAM(Pulse-amplitude-Modulation) 방식 및 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 디밍(dimming) 제어가 가능하다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 디스플레이 패널 및 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 2는 도 1의 디스플레이 패널(1400) 및 백라이트 유닛(1500)을 나타내는 도면이다.
디스플레이 패널(1400)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(1400)은 4×4 배열의 복수의 영역들로 구분되고, 백라이트 유닛(1500)은 4×4 배열의 복수의 디밍 그룹들로 구분될 수 있다. 다시 말하면, 디스플레이 패널(1400)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(1400)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(1400)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.
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(1400)의 복수의 영역들의 휘도를 산출하고, 산출한 휘도를 기초로 백라이트 유닛(1500)을 구동하도록 구현될 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타내는 회로도이다. 도 4는 도 3의 LED 구동 회로의 타이밍도이다. 설명의 편의를 위하여 복수의 LED 소자들을 포함하는 LED 채널을 함께 도시한다.
도 3을 참조하면 LED 구동 회로(10)는, 채널 구동 회로(100) 및 전류원(200)을 포함하고, 채널 구동 회로(100)는 스위치-커패시터 증폭기 회로(110), 출력 회로(120), 및 리플리카 회로(130)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 채널 구동 회로(100) 및 전류원(200)은 각각 하나의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 채널 구동 회로(100)는 픽셀 회로(도 1의 1620)에 집적되고, 전류원(200)은 픽셀 구동 회로(1610)에 집적될 수 있다. 실시예에 있어서, 채널 구동 회로(100) 및 전류원(200)은 픽셀 회로(1620)에 집적될 수 있다.
전류원(200)은 기준 전류를 생성하고, 기준 전류를 입력 전류(IIN)로서 채널 구동 회로(100)에 제공할 수 있다. 도 3에는 하나의 채널 구동 회로(100)가 도시되었으나, LED 구동 회로(10)는 복수의 채널 구동 회로(100)를 포함할 수 있으며, 전류원(200)은 복수의 채널 구동 회로(100) 각각에 대응하는 복수의 기준 전류(IIN)를 시분할적으로 생성하고, 복수의 기준 전류(IIN)를 복수의 채널 구동 회로(100) 각각에 제공할 수 있다.
채널 구동 회로(100)는 샘플-앤 홀드 증폭기 회로로 구현될 수 있다. 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)가 입력 전류(IIN)를 샘플링하고, 입력 전류(IIN)에 대응하는 샘플링된 전압을 출력하며, 출력 회로(120)는 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)로부터 출력되는 전압에 대응하여 출력 전류(IOUT)를 생성한다. 리플리카 회로(130)는 출력 회로(120)와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)의 오프셋 전압을 보상하는데 이용될 수 있다.
스위치-커패시터 증폭기 회로(110)는 제1 저항(RIN), 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5), 커패시터들(CIN, COS) 및 증폭기(AMP)를 포함할 수 있다. 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)은 트랜지스터(예컨대 metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; MOSFET)로 구현될 수 있다. 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5)은 샘플링 제어 신호(CKS)(이하, CKS 신호라고 함) 및 샘플링 제어 바 신호(CKSB)(이하, CKSB 신호라고 함)에 응답하여 턴-온 및 턴-오프될 수 있다. CKSB 신호는 CKS의 상보 신호이며, CKSB 신호와 CKS 신호는 위상이 반대이다. 실시예에 있어서, 샘플링 커패시터(CIN)의 커패시턴스 및 오프셋 커패시터(COS)의 커패시턴스는 동일할 수 있다.
출력 회로(120)는 스위치들(SW8, SW9), 제1 트랜지스터(TROUT), 및 제2 저항(ROUT)을 포함할 수 있다. 스위치(SW8)는 디밍 제어 신호(PWM)(이하, PWM 신호라고 함)에 응답하여 응답하여 턴-온 및 턴-오프되고, 스위치(SW9)는 디밍 제어 바 신호(PWMB)(이하, PWMB 신호라고 함)에 응답하여 턴-온 및 턴-오프될 수 있다. PWMB 신호는 PWM 신호의 상보 신호이며, PWMB 신호와 PWM 신호는 위상이 반대이다. 따라서, 스위치 SW8이 턴-온 되면, 스위치SW8이 턴-오프되고, 스위치 SW8이 턴-오프되면, 스위치 SW9이 턴-온될 수 있다.
리플리카 회로(130)는 출력 회로(120)와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 스위치들(SW6, SW7), 제2 트랜지스터(TRRP), 및 제3 저항(RRP)을 포함할 수 있다. 스위치들 SW6은 CKS 신호에 응답하여 턴-온 및 턴-오프되고, 스위치 SW7은 CKSB 신호에 응답하여 턴-온 및 턴-오프될 수 있다. 실시예에 있어서, 제3 저항(RRP)의 저항값은 제1 저항(RIN)의 저항값과 동일할 수 있다. 실시예에 있어서, 제2 트랜지스터(TRRP)의 사이즈와 제1 트랜지스터(TROUT)의 사이즈의 비는 제2 저항(ROUT)의 저항값과 제1 저항(RIN)의 저항값의 비와 같을 수 있다.
도 3 및 도4를 함께 참조하면, 채널 구동 회로(100)는 프레임 단위로 동작할 수 있으며, 매 프레임은 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)을 포함할 수 있다. 제1 기간(P1)에 CKS 신호가 활성 레벨, 예컨대 로직 하이이고, 제2 기간(P2)에 CKS 신호가 비활성 레벨, 예컨대 로직 로우일 수 있다. 제2 기간(P2)에 PWM 신호가 활성 레벨을 가질 수 있으며, PWM 신호가 활성 레벨을 갖는 시간은 LED 채널에 대하여 설정되는 휘도 값에 따라 가변될 수 있다.
제1 기간(P1)은 입력 샘플링 기간으로 지칭될 수 있다. 제1 기간(P1)에 CKS 신호가 활성 레벨이 되면, 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW6)이 턴-온 되며, 스위치-커패시터 증폭기 회로(110) 및 리플리카 회로(130)가 연결된다. 이때, 비활성 레벨, 예컨대 로직 로우의 PWM 신호에 응답하여 스위치 SW8이 턴-오프되고, 비활성 레벨의 CKSB 신호에 응답하여 스위치 SW5이 턴-오프될 수 있다. 이에 따라 출력 회로(120)는 오프(off) 상태이고 LED 채널에 출력 전류(IOUT)가 흐르지 않는다.
입력 전류(IIN)가 제1 저항(RIN)을 통해 흐르게 되며, 제1 저항(RIN)은 입력 전류(IIN)를 대응하는 입력 전압으로 변환한다. 샘플링 커패시터(CIN)의 일 단은 제1 저항(RIN)의 일 단 및 증폭기(AMP)의 일 단(+)에 연결된다. 입력 전압은 샘플링 커패시터(CIN)에 저장되며, 입력 전압이 증폭기(AMP)의 일 단(+)에 제공될 수 있다.
증폭기(AMP)와 제2 트랜지스터(TRRP)는 전압 팔로워(voltage follow)를 형성할 수 있다. 제2 트랜지스터(TRRP)는 증폭기(AMP)의 출력 전압을 기초로 전류(예컨대 리플리카 전류)를 생성할 수 있으며, 전류는 제3 저항(RRP)을 통해 흐를 수 있다.
증폭기(AMP)와 제2 트랜지스터(TRRP)는 네거티브 피드백 루프(negative feedback loop)를 형성할 수 있다. 증폭기(AMP)의 출력 전압에 대응하는 전압이 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 제공될 수 있다. 증폭기(AMP)와 제2 트랜지스터(TRRP)는 오프셋 커패시터(COS)의 일 단은 제1 저항(RIN)의 일 단에 연결되고, 타 단은 증폭기(AMP)의 타 단(-)에 연결될 수 있다. 이상적으로 증폭기(AMP)의 제1 입력단(+)에 인가되는 제1 입력 전압(VINP)과 제2 입력단(-)에 인가되는 제2 입력 전압(VINN)은 동일할 수 있다. 그러나, 증폭기(AMP)의 오프셋으로 인하여 제1 입력 전압(VINP)과 제2 입력 전압(VINN) 간에 전압 차이가 발생하며, 이러한 오프셋 전압이 오프셋 커패시터(COS)에 저장될 수 있다.
제2 기간(P2)은 디밍 기간으로 지칭될 수 있다. 제2 기간(P2)에 CKS 신호가 비활성 레벨이 되면, 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW6)이 턴-오프 되며, 리플리카 회로(130)는 오프 상태일 수 있다. 활성 레벨의 CKSB 신호에 응답하여 스위치 SW8이 턴-온되고, 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)와 출력 회로(120)가 연결될 수 있다.
스위치-커패시터 증폭기 회로(110)는 제2 기간(P2)에 샘플링된 입력 신호(IIN)에 대응하는 입력 전압을 홀딩하고, 입력 전압에 대응하는 전압을 출력할 수 있다. 출력 회로(120)는 PWM 신호를 기초로 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)의 출력 전압에 대응하는 출력 전류(IOUT)를 생성함으로써, LED 채널을 구동할 수 있다.
활성 레벨의 PWM 신호에 응답하여 스위치 SW8이 턴-온되며, 스위치-커패시터 증폭기(AMP)의 출력 전압이 제1 트랜지스터(TROUT)에 인가될 수 있다. 제1 트랜지스터(TROUT)는 인가된 전압에 대응하는 출력 전류(IOUT)를 생성할 수 있다. PWM 신호를 기초로 제2 기간(P2) 중에 제1 트랜지스터(TROUT)가 출력 전류(IOUT)을 생성하는 시간이 제어됨으로써, LED 채널의 휘도가 조절될 수 있다.
증폭기(AMP), 제1 트랜지스터(TROUT) 및 오프셋 커패시터(COS)는 네거티브 피드백 루프(negative feedback loop)를 형성할 수 있다. 제1 트랜지스터(TROUT)는 증폭기(AMP)의 출력 전압에 대응하는 전압을 생성하며, 오프셋 커패시터(COS)를 통해 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 제공될 수 있다.
이때, 증폭기(AMP)의 오프셋에 의해 발생하는 오프셋 전압이 증폭기(AMP)의 출력 전압에 미치는 영향은 제1 기간(P1)에 오프셋 커패시터(COS)에 저장된 오프셋 전압에 의하여 상쇄될 수 있다. 이에 따라서, 증폭기(AMP)의 오프셋이 출력 전류(IOUT)에 영향을 미치지 않는다. 입력 전류(IIN)와 출력 전류(IOUT)의 관계식은 제1 저항(RIN)과 제2 저항(ROUT)의 비율로 결정되며 수식 1으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
도 4에 도시된 바와 같이, PWM 신호는 프레임 마다 가변될 수 있다. 예컨대 제1 프레임(PWM1)과 제2 프레임(PWM2)에 LED 채널에 설정되는 휘도가 상이할 경우, 제1 프레임(PWM1)에 PWM 신호가 활성 레벨을 갖는 기간은 제2 프레임(PWM2)에 PWM 신호가 활성 레벨을 갖는 기간과 상이할 수 있다. 매 프레임에 LED 채널에 설정되는 휘도에 따라서 PWM 신호가 가변되어, LED 채널에 출력 전류(IOUT)가 흐르는 시간, 예컨대 디밍 시간이 조정될 수 있다. LED 채널은 출력 전류(IOUT)의 세기 및 디밍 시간에 따른 휘도를 갖는 광 신호를 출력할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 채널 구동 회로(100)는 제1 기간(P1)에 스위치-커패시터 증폭기 회로(110) 및 리플리카 회로(130)가 입력 전류(IIN)를 샘플링하고, 제2 기간(P2)에 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)가 입력 전류(IIN)에 대응하는 입력 전압을 홀딩하고, 출력 회로(120)가 PWM 신호를 기초로 스위치-커패시터 증폭기 회로(110)의 출력 전압에 대응하는 출력 전류(IOUT)를 생성함으로써, LED 채널을 구동할 수 있다.
제1 기간(P1)에 리플리카 회로(130)가 증폭기(AMP)의 오프셋에 따른 오프셋 전압을 오프셋 커패시터(COS)에 저장하며, 제2 기간(P2)에 증폭기(AMP)의 오프셋이 오프셋 커패시터(COS)에 저장된 오프셋 전압을 기초로 상쇄됨으로써, 증폭기(AMP)의 오프셋이 출력 전류(IOUT)에 미치는 영향이 제거될 수 있다. 이에 대하여 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 입력 신호 샘플링 동작을 나타내고, 도 5b는 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로의 출력 전류 생성 동작을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 채널 구동 회로(100)는 단계(phase)별로 동작할 수 있으며, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 기간(P1)에 채널 구동 회로(100)는 입력 신호를 샘플링할 수 있으며, 리플리카 회로(120)가 스위치-커패시터 증폭기 회로(100)에 연결되어 입력 전류(IIN)를 샘플링할 수 있다. 제2 기간(P2)에 채널 구동 회로(100)는 출력 전류를 생성할 수 있다. 출력 회로(130)가 스위치-커패시터 증폭기 회로(100)에 연결되어 PWM 신호를 기초로 샘플링된 입력 전류(IIN)에 대응하는 출력 전류(IOUT)를 생성할 수 있다. 증폭기(AMP)의 오프셋에 따른 오프셋 전압(VOS)이 증폭기(AMP)의 제1 입력단(+)에 인가되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 제1 기간에 입력 전류(IIN)에 대응하여 생성되는 입력 전압(VIN)이 샘플링 커패시터(CIN)에 저장되고 입력 전압(VIN)은 증폭기(110)와 리플리카 회로(130)를 통해, 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 연결되는 오프셋 캐패시터(COS)에 전달된다. 이때, 증폭기(AMP) 및 제2 트랜지스터(TRRP)에 의해 형성되는 네거티브 피드백 루프(negative feedback loop)에 의해 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 입력 전압(VIN)에 오프셋 전압(VOS)이 더해진 전압이 인가된다. 오프셋 캐패시터(COS)의 일 단은 입력 저항(RIN)의 일 단에 연결되고, 오프셋 캐패시터(COS)의 타 단은 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 연결되므로, 오프셋 커패시터(COS)양단에 걸리는 전압은 오프셋 전압(VOS)이 된다. 다시 말해서, 오프셋 캐패시터(COS)에 오프셋 전압(VOS)이 저장된다.한편, 출력 회로(130)는 오프 상태이므로, LED 채널에는 출력 전류(IOUT)가 흐르지 않는다.
도 5b를 참조하면, 제1 기간에 연속하는 제2 기간에 리플리카 회로(130)는오프 상태가 되고, 오프셋 캐패시터(COS)의 일 단은 출력 저항(ROUT)에 연결된다. 입력 캐패시터(CIN)는 제1 기간 동안 샘플링한 입력 전압(VIN)을 홀딩하고, 증폭기(AMP) 및 제1 트랜지스터(TROUT)에 의해 형성되는 네거티브 피드백 루프에 의해 증폭기(AMP)의 제2 입력단(-)에 입력 전압(VIN)에 오프셋 전압(VOS)이 더해진 전압이 인가된다. 오프셋 캐패시터(COS)의 양 단 간에는 제1 기간 동안 저장한 오프셋 전압(VOS)이 걸려 있기 때문에, 제2 저항(ROUT)의 일 단의 출력 전압(VOUT)은 수식 2와 같을 수 있다.
Figure pat00002
이에 따라, 출력 전류(IOUT)는 수학식 3과 같이 증폭기(AMP)의 오프셋에 의한 성분이 제거될 수 있다. 출력 전류(IOUT)는 입력 전류(IIN) 및 제1 저항(RIN)과 제2 저항(ROUT)의 비율에 의하여 결정될 수 있다.
Figure pat00003
이와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 채널 구동 회로(100)는 출력 회로(120)과 동일한 구조를 갖는 리플리카 회로(130)를 증폭기(AMP)의 오프셋 성분을 출력 전류(IOUT)에서 제거함으로써 출력 전류(IOUT)의 정확도를 향상시킬 수 있다. 여기서 출력 전류(IOUT)의 정확도란 타겟하는 출력 전류와 실제 출력 전류의 동일성을 의미한다. 채널 구동 회로(100)를 기초로, 복수의 LED 채널을 구동하는 다 채널 구동 회로를 구현했을 때 각 채널의 증폭기가 서로 다른 오프셋을 가지고 있어도, 오프셋이 출력 전류에 영향을 주지 않기 때문에 채널간 부정합 요소가 제거될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로에서 누설전류를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위하여 증폭기(AMP)의 두 입력단(+,-)에 연결되는 스위치(SW2, SW4)에 대해서 누설 전류(ILEAK1, ILEAK2)를 모델링하였다.
도 6을 참조하면, 제1 기간 동안 샘플링 동작이 수행된 후 제2 기간에, 스CKS 신호에 응답하여 스위칭되는 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW6)이 턴-오프되며, 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW6)에서 누설 전류가 발생할 수 있다.
증폭기(AMP)의 양 단에 연결된 스위치들(SW2, SW4)에서 발생하는 누설 전류(ILEAK1, ILEAK2)로 인하여, 시간이 경과함에 따라 증폭기(AMP)의 제1 입력(+)과 제2 입력단(-)의 전압이 변하게 될 수 있다. 이 때 전압 변화량을 각각
Figure pat00004
VIN+,
Figure pat00005
VIN이라고 하면, 그 값은 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure pat00006
두 스위치(SW2, SW4)의 누설 전류(ILEAK1, ILEAK2)는 스위치(SW2, SW4)에 인가되는 전압과 스위치(SW2, SW4)로 구현되는 트랜지스터의 크기에 의해 결정될 수 있다. 증폭기(AMP)와 출력 회로(120)가 네거티브 피드백 루프를 형성하고 있기 때문에, 증폭기(AMP)의 양 입력단(+, -)에 연결된 스위치(WS2, SW4)에는 같은 전압이 인가된다. 스위치 SW2와 스위치 SW4가 같은 사이즈의 트랜지스터로 구현되면, 두 누설 전류(ILEAK1, ILEAK2)는 같은 값을 가질 수 있다. 여기서, 입력 커패시터(CIN)의 커패시턴스 및 오프셋 커패시터(COS)의 커패시턴스가 동일하면, 증폭기(AMP)의 제1 입력단(+)의 전압 변화량 ΔVIN+과 제2 입력단(+)의 전압 변화량 ΔVIN 이 같아지게 된다. 이에 따라, 증폭기(AMP)의 두 입력단(+, -)의 전압이 시간이 경과함에 따라 변화되더라도, 두 입력단(+, -)의 전압차는 일정한 값을 유지할 수 있다. 따라서, 증폭기(AMP)의 출력 전압은 변하지 않고, 출력 회로(120)는 시간이 경과되더라도 출력 전류(IOUT)를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 채널 구동 회로(100)는 제조 공정 및 온도에 의해 누설 전류 및 커패시터의 커패시턴스가 변하더라도 증폭기(AMP)의 양 단의 전압차를 일정하게 유지할 수 있으므로, 출력 전류(IOUT)가 누설 전류에 의한 영향을 받지 않는다.
채널 구동 회로(100)은 스위치의 누설 전류로 인해 발생하는 에러값을 제거하여 LED 채널의 구동 전류, 다시 말해서, 출력 회로(120)의 출력 전류(IOUT)의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타낸다.
도 7을 참조하면, LED 드라이버(10a)는 전류원(200a) 및 채널 구동 회로(100) 를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 채널 구동 회로(100) 및 전류원(200a)은 각각 하나의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 채널 구동 회로(100)는 픽셀 회로(도 1의 1620)에 집적되고, 전류원(200a)은 픽셀 구동 회로(1610)에 집적될 수 있다. 실시예에 있어서, 채널 구동 회로(100) 및 전류원(200a)은 픽셀 회로(1620)에 집적될 수 있다.
본 실시예에서, 전류원(200a)은 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 포함할 수 있으며, 디지털-아날로그 변환기(DAC)는 전류 제어 신호 (PAM)에 따른 전류값을 갖는 기준 전류를 생성할 수 있다. 기준 전류는 입력 전류(IIN)로서 채널 구동 회로(100)에 제공될 수 있다. 전류 제어 신호(PAM)는 채널 드라이버(100)가 구동하는 LED 채널에 대하여 설정된 휘도에 따라 가변될 수 있다.
전류 제어 신호(PAM)는 복수의 디지털 비트들을 포함할 수 있으며, 디지털-아날로그 변환기(DAC)는 전류 제어 신호(PAM)의 복수의 디지털 비트들이 나타내는 값에 따른 전류값을 갖는 기준 전류를 생성할 수 있다. 예를 들어, 디지털-아날로그 변환기(DAC)는 전류 제어 신호(PAM)가 나타내는 값이 클수록, 높은 전류 값을 갖는 기준 전류를 생성할 수 있다.
수학식 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 출력 전류(IOUT)는 입력 전류(IIN)를 기초로 결정될 수 있으며, 출력 전류(IOUT)의 세기 및 LED 구동 채널에 출력 전류(IOUT)가 제공되는 시간에 기초하여 LED 구동 채널의 휘도가 결정될 수 있다. 따라서, 입력 전류(IIN)로서 제공되는 기준 전류의 세기에 따라 LED 구동 채널의 휘도가 결정될 수 있다.
이와 같이, LED 드라이버(10a)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식뿐만 아니라 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 방식으로 LED 채널의 휘도를 제어할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 LED 구동 회로를 나타낸다. 도 9는 도 8의 LED 구동 회로의 타이밍도이다.
도 8을 참조하면, LED 드라이버(10b)는 전류원(200a)및 복수의 채널 구동회로(100_1, 100_2,...,100_N, N은 2 이상의 양의 정수)를 포함할 수 있다. LED 드라이버(10b)가 N개의 LED 채널을 구동하는 것으로 가정하면, LED 드라이버(10b)는 N개의 LED 채널을 각각 구동하기 위한, N개의 채널 구동 회로(100_1, 100_2, ...,100_N)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 복수의 채널 구동 회로(100_1, 100_2,...,100_N)는 하나의 반도체 칩으로 구현되고, 전류원(200a)은 다른 하나의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 복수의 채널 구동 회로(100_1, 100_2,...,100_N)는 픽셀 회로(도 1의 1620)에 집적되고, 전류원(200a)은 픽셀 구동 회로(1610)에 집적될 수 있다. 실시예에 있어서, 복수의 채널 구동 회로(100_1, 100_2, ??100_N) 및 전류원(200a)은 픽셀 회로(1620)에 집적될 수 있다.
복수의 채널 드라이버(100_1, 100_2, ??100_N)는 전류원(200b)을 공유할 수 있다. 전류원(200b)은 전류 제어 신호(PAM)에 따른 기준 전류를 생성하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)로 구현될 수 있다. 기준 전류는 입력 전류(IIN)로서, N개의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N)에 시분할적으로 제공될 수 있다.
도 9를 참조하면, 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2, ??100_N)는 순차적으로 전류원(200b)으로부터 입력 전류(IIN)를 수신 및 샘플링할 수 있다. 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N)는 각 채널에 할당된 제1 기간 동안 디지털-아날로그 변환기(DAC)로부터 입력 전류(IIN)를 수신하고, 이를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2, ..., 100_N)에 샘플링 제어 신호들(CKS1, CKS2,..., CKSN)이 각각 제공되며, 대응하는 샘플링 제어 신호가 활성 레벨을 갖는 제1 기간에 입력 전류(IIN)를 샘플링할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N)는 샘플링 제어 신호들(CKS1, CKS2,..., CKSN)을 기초로, 순차적으로 입력 전류(IIN)를 샘플링할 수 있다.
이때, 입력 전류(IIN)는 전류 제어 신호(PAM)에 의해 제어되고, 전류 제어 신호(PAM)는 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N) 각각에 할당된 제1 기간과 동기화되어 가변될 수 있다. 제1 기간 이후에 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N) 각각은 제2 기간 동안, 대응하는 디밍 제어 신호(PWM1, PWM2,..., PWMN)에 응답하여 출력 전류(IOUT1, IOUT2, IOUTN)를 생성함으로써, 대응하는 LED 채널을 구동할 수 있다. 이때, 복수의 채널 구동 회로 (100_1, 100_2,...,100_N)의 하나의 채널 드라이버의 제2 기간, 다시 말해서 디밍 기간과 다른 채널 드라이버의 제1 기간, 다시 말해서 입력 샘플링 기간이 오버랩될 수 있다.
이와 같이, LED 드라이버(10b)는 복수의 채널 드라이버(100_1, 100_2,...,100_N)를 구비하고, 복수의 LED 채널을 구동할 수 있으며, 각 채널 드라이버에 할당된 제1 기간 동안 각 채널 드라이버가 전류 제어 신호(PAM)를 기초로, 해당 LED 채널의 휘도 제어를 위해 설정된 전류값을 갖는 입력 전류(IIN)를 전류원(200b)으로부터 공급 받을 수 있다. 이후, 각 채널 구동 회로는 할당된 제2 기간 동안 해당하는 디밍 제어 신호를 기초로 출력 전류를 생성하고, 이를 기초로 복수의 LED 채널를 구동할 수 있게 된다. 전류원(200a)이 복수의 채널 구동 회로(100_1, 100_2, ...,100_N)에 공유되기 때문에, 전력 소모가 감소될 수 있고, 또한 복수의 채널 구동 회로(100_1, 100_2,...,100_N) 간 부정합 요소 및 전력 소모가 감소될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 10은 도 1의 백라이트 드라이버(1600)를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 백라이트 드라이버(1600)는 전력을 제공하는 픽셀 구동 회로(1610) 및 상기 제공된 전력을 기초로 백라이트 유닛(도1의 1500)의 복수의 LED 채널들을 구동하는 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M, M은 2 이상의 양의 정수)을 포함할 수 있다.
도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 LED 드라이버(10, 10a, 10b)중 하나 또는 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 채널 구동 회로(100)가 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)에 적용될 수 있다. 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 각각은 백라이트 유닛(1500)의 복수의 디밍 그룹들 중 적어도 하나에 포함되는 LED 채널들을 구동하거나, 어느 하나의 디밍 그룹에 포함되는 LED 채널들 중 일부를 구동할 수 있다. 즉, 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 각각은 디스플레이 패널(1400)의 복수의 영역들 중 적어도 일부에 대응할 수 있다. 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)이 구동하는 LED 채널들의 개수는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
픽셀 구동 회로(1610) 및 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)은, 각 프레임(frame)에 할당된 시간인 프레임 구간(frame period) 마다, LED 채널들을 구동하기 위한 전류의 저장 동작, 구동할 LED 채널들의 밝기에 대응하는 휘도 데이터(LDT)의 저장 동작, 및 LED 채널들의 구동 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
픽셀 구동 회로(1610)는 컨트롤러(1611) 및 전류원(1612)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(1611)는 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 각각에 제어 신호들(CS)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호들(CS)은 픽셀 회로에 구비되는 스위치들(SW1 내지 SW9)의 온/오프를 제어하는 CKS 신호, 및 PWM 신호일 수 있다. 또한, 전류원(1612)은 기준 전류를 생성하고, 시분할 방식으로 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)에 입력 전류로서 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 전류원(1612)은 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 전류원(200a), 예컨대 가변 전류원으로 구현될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전류원(1612)는 정전류원으로 구현될 수도 있다.
전류원(1612)은 공통 라인을 통해 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 에 병렬적으로 연결되므로, 전류원(1610)에서 생성되는 기준 전류는 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)에 병렬적으로 제공될 수 있다. 다시 말해서, 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)은 전류원(1611)을 공유할 수 있다. 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)은 제공된 입력 전류를 샘플링할 수 있다.
픽셀 구동 회로(1610)는 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 과 병렬적으로 연결되어 있으므로, 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)이 동시에 전류를 샘플링하고자 하는 경우, 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M) 각각에 도달하는 전류의 양은 1/M으로 감소하여 샘플링된 전류의 양이 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 컨트롤러(1611)는 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)의 전류 기입 동작의 수행 시간들이 서로 다르도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1611)는 제1 픽셀 회로(1620_1)의 전류 기입 동작의 수행 시간(예컨대 샘플링 기간) 이후에 제2 픽셀 회로(1620_2)의 전류 기입 동작의 수행 시간이 배치되도록 제어 신호(CS), 예컨대 CKS 신호를 생성할 수 있다.
픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)은 프레임 구간 중 제1 구간(예컨대 샘플링 기간)에서 기준 전류를 샘플링하는 전류 기입 동작을 수행할 수 있다. 그리고 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)은 프레임 구간 중 제2 구간(예컨대 디밍 기간)에서 대응하는 PWM 신호에 따른 기간 동안 출력 전류를 출력함으로써, LED 채널을 구동할 수 있다.
이와 같이, 백라이트 드라이버(1600)는 전류원(1612)을 공유하도록 구성된 픽셀 회로들(1620_1, 1620_2, …, 1620_M)을 포함하고, 하나의 픽셀 회로가 복수의 LED 채널들을 구동할 수 있으므로, 백라이트 드라이버(1600)에 구비되는 부품들이 줄어 들어 백라이트 드라이버(1600)의 크기가 작아지고, 제조 비용이 감소할 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 백라이트 드라이버를 나타내는 블록도이다. 상세하게는, 도 11은 도 10의 백라이트 드라이버(1600)의 변형 가능한 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 11의 백라이트 드라이버(700)에 대한 설명 중, 도 10의 백라이트 드라이버(1600)에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 백라이트 드라이버(700)는 픽셀 구동 회로(710) 및 복수의 픽셀 회로 그룹들(720_1, 720_2, …, 720_N)을 포함할 수 있다. 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M) 각각은 M개(M은 2 이상의 양의 정수)의 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M)을 포함할 수 있고, 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M)은 백라이트 유닛(도 1의 1500)의 적어도 하나의 LED 채널을 구동할 수 있다. 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M)이 구동하는 LED 채널의 개수는 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 LED 드라이버(10, 10a, 10b) 중 하나 또는 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 채널 구동 회로(100)가 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M)에 적용될 수 있다.
픽셀 구동 회로(710)는 상기 픽셀 회로들(721_1, 721_2, …, 721_M)에 대응하는 복수의 전류원(712_1, 712_2, …, 712_N)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전류원(712_1)은 제1 픽셀 회로 그룹(720_1)에 기준 전류를 제공하고, 제2 전류원(712_2)는 제2 픽셀 회로 그룹(720_2)에 기준 전류를 제공하며, 제N 전류원(712_N)는 제N 픽셀 회로 그룹(720_N)에 기준 전류를 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 전류원(200a), 예컨대 가변 전이 복수의 전류원(712_1, 712_2, …, 712_N)에 적용될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 고정 전류를 생성하는 정전류원이 복수의 복수의 전류원(712_1, 712_2, …, 712_N)에 적용될 수 있다.
픽셀 구동 회로(710)는 컨트롤러(711)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(711)는 복수의 픽셀 회로 그룹들(720_1, 720_2, …, 720_N) 각각에 제어 신호들을 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 동일한 열에 배치된 픽셀 회로들의 샘플링 기간은 동일할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(711)는 동일한 열에 배치된 픽셀 회로들(예컨대 픽셀 회로<1,1>, 픽셀 회로<1,2>,...,픽셀 회로<1,M>)에 동일한 CKS 신호를 제공할 수 있다. 컨트롤러(711)는 픽셀 회로들 각각에 대응하는 PWM 신호를 제공할 수 있다. 복수의 픽셀 회로 그룹들(720_1, 720_2, …, 720_N) 각각에 구비되는 픽셀 회로들 각각은 대응하는 제어 신호를 기초로, 할당된 시간 동안 기준 전류를 샘플링하고, 대응하는 PWM 신호에 응답하여 기준 전류에 기초하여 생성되는 출력 전류를 출력할 수 있다.
도 12는 본 개시의 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타낸다.
백라이트 장치(2000)는 백라이트 유닛(2100) 및 백라이트 드라이버(2200)을포함할 수 있다. 백라이트 유닛(2100)은 복수의 디밍 그룹들로 구분될 수 있고, 백라이트 드라이버(2200)는 백라이트 유닛(2100)을 복수의 디밍 그룹별로 구동할 수 있다.
일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(2000)는 백라이트 유닛(2100)을 복수의 디밍 그룹별로 구동하기 위해, 복수의 패널 드라이버(2210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(2220)을 포함할 수 있다. 패널 드라이버(2210) 및 픽셀 회로 그룹(2220)은 도 11의 픽셀 구동 회로(100) 및 픽셀 회로 그룹(200)에 대응할 수 있다.
백라이트 유닛(2100)은 동일한 개수의 복수의 패널 드라이버(2210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(2220)을 포함할 수 있다. 복수의 패널 드라이버(2210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(2220)은 복수의 디밍 그룹들 각각에 대응할 수 있으며, 대응하는 디밍 그룹의 LED 채널들을 구동할 수 있다. 복수의 패널 드라이버(2210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(2220)의 각각은 대응하는 디밍 그룹의 LED 채널들이 위치하는 영역에 인접하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(2100)이 4×4 배열의 디밍 그룹들로 구분되는 경우, 백라이트 드라이버(2200)는 16개의 패널 드라이버(2210) 및 16개의 픽셀 회로 그룹(2220)을 포함할 수 있다. 16개의 패널 드라이버(2210) 및 16개의 픽셀 회로 그룹(2220)은, 16개의 디밍 그룹들 중 대응하는 디밍 그룹이 위치한 영역에 인접하여 배치될 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 백라이트 장치를 나타내는 도면이다. 상세하게는, 도 13은 도 12의 변형 가능한 실시예를 나타내는 도면이다.
백라이트 장치(3000)은 백라이트 유닛(3100) 및 백라이트 드라이버(3200)을포함할 수 있다. 백라이트 드라이버(3200)는 백라이트 유닛(3100)의 복수의 디밍 그룹들을 컬럼(column) 별로 (또는 로우(row) 별로) 구동할 수 있다. 예컨대, 백라이트 드라이버(3200)는 백라이트 유닛(3100)의 복수의 디밍 그룹들의 컬럼들에 대응하는 복수의 패널 드라이버(3210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(3220)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 백라이트 드라이버(3200)는 백라이트 유닛(3210)의 비표시 부분에 배치되고, 백라이트 유닛(3210)의 LED 채널들에 연결된 라인들을 통해 LED 채널들을 구동할 수 있다. 패널 드라이버(3210) 및 픽셀 회로 그룹(3220)은 도 11의 픽셀 구동 회로(100) 및 픽셀 회로 그룹(200)에 대응할 수 있다.
예를 들어, 도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(3100)이 4×4 배열의 디밍 그룹들로 구분되고, 상기 디밍 그룹들이 4개의 컬럼으로 구분되는 경우, 백라이트 드라이버(3200)는 컬럼 개수에 대응하는 4개의 패널 드라이버(3210) 및 4개의 픽셀 회로 그룹(3220)을 포함할 수 있다. 4개의 패널 드라이버(3210) 및 4개의 픽셀 회로 그룹(3220)은, 4개의 컬럼들 중 대응하는 컬럼에 인접한 비표시 영역에 배치될 수 있다.
한편, 도 13에서 백라이트 드라이버(3200)가 백라이트 유닛(3100)의 복수의 디밍 그룹들의 컬럼들에 대응하여 복수의 패널 드라이버(3210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(3220)을 포함하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 이에 한하지 않는다. 예를 들어, 백라이트 드라이버(3200)가 백라이트 유닛(3100)의 복수의 디밍 그룹들의 로우(row)별로 구동하기 위해, 로우들에 대응하여 복수의 패널 드라이버(3210) 및 복수의 픽셀 회로 그룹(3220)을 포함할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다.
도 14의 디스플레이 장치(4000)는 중대형 디스플레이 패널(4400)을 구비하는 장치로, 예컨대, 텔레비전 및 모니터 등에 적용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 디스플레이 장치(4000)는 타이밍 컨트롤러(4100), 소스 드라이버(4200), 게이트 드라이버(4300), 디스플레이 패널(4400), 백라이트 유닛(4500) 및 백라이트 드라이버(4600)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(4100)는 하나 이상의 집적 회로 또는 모듈로 구성될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(4100)는 설정된 인터페이스를 통해 복수의 소스 드라이버 IC(SDIC) 및 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)와 통신할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(4100)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(4200)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(4400)에 부착되거나, COG 방식으로 디스플레이 패널(4400)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다.
게이트 드라이버(4300)는 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)를 포함하고 복수의 게이트 드라이버 IC(GDIC)는, 회로 필름에 실장되어 디스플레이 패널(4400)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 디스플레이 패널(4400)의 비표시 영역 상에 실장될 수 있다. 또는 게이트 드라이버(4300)는 GIP(Gate-driver In Panel) 방식으로 디스플레이 패널(4400)의 하부 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 게이트 드라이버(4300)는 디스플레이 패널(6400)에서 픽셀들이 형성되는 화소 어레이 바깥의 비표시영역에 형성되며, 픽셀들과 동일한 TFT 공정으로 형성될 수 있다.
백라이트 드라이버(4600)는 도 1, 도 10, 도 11을 참조하여 설명한 백라이트 드라이버(1600, 700)로 구현될 수 있으며, 도 1 내지 도9를 참조하여 전술한 LED 드라이버(10, 10a, 10b) 중 하나를 포함할 수 있다. 백라이트 드라이버(4600)의 출력 전류의 정확도가 증가하고 소비 전류가 감소될 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 나타낸다. 도 15의 디스플레이 장치(5000)는 소형 디스플레이 패널(5200)을 구비하는 장치로, 예컨대, 스마트폰 및 태플릿 PC 등의 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 적용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 장치(5000)는 디스플레이 구동 회로(5100), 디스플레이 패널(5200) 및 백라이트 유닛(5300)을 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(5100)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(5200)에 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(5200)의 비표시 영역(예컨대 이미지가 표시되지 않는 영역) 상에 실장될 수 있다.
디스플레이 구동 회로(5100)는 소스 드라이버(5110), 게이트 드라이버(5120), 백라이트 드라이버(5130) 및 타이밍 컨트롤러(5140)를 포함할 수 있다. 백라이트 드라이버(5130)는 도 1, 도 10, 도 11을 참조하여 설명한 백라이트 드라이버(1600, 700)로 구현될 수 있으며, 도 1 내지 도 9를 참조하여 전술한 LED 드라이버(10, 10a, 10b) 중 하나를 포함할 수 있다. 백라이트 드라이버(5130)의 출력 전류의 정확도가 증가하고 소비 전류가 감소될 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 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 채널을 구동하는 LED 구동 회로에 있어서,
    수신된 입력 전류를 샘플링하고, 상기 입력 전류에 대응하는 입력 전압을 증폭하는 스위치-커패시터 증폭기 회로;
    제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 연결되어 제1 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로; 및
    상기 제1 기간 이후의 제2 기간에 상기 스위치-캐패시터 증폭기에 연결되어 제2 피드백 루프를 형성하며, 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 상기 LED 채널에 제공하는 출력 회로를 포함하는 LED 구동 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 출력 회로는,
    상기 제2 기간에 상기 출력 전압을 기초로 출력 전류를 생성하는 제1 트랜지스터; 및
    상기 제1 트랜지스터에 연결되는 제1 저항을 포함하고,
    상기 리플리카 회로는,
    상기 제1 기간에 상기 출력 전압을 기초로 리플리카 전류를 생성하는 제2 트랜지스터; 및
    상기 제2 트랜지스터에 연결되는 제2 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 스위치-커패시터 증폭기 회로는,
    제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하는 증폭기;
    상기 증폭기의 제1 입력단에 일 단이 연결되고 상기 입력 전압을 저장하는 제1 커패시터; 및
    상기 연산 증폭기의 제2 입력단에 일 단이 연결되는, 제2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 커패시터의 커패시턴스 및 상기 제2 커패시터의 커패시턴스가 동일한 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 스위치-커패시터 증폭기 회로는,
    상기 제1 기간에 상기 입력 전류가 흐르는 제1 저항;
    상기 제1 기간에 상기 제1 저항의 일 단을 상기 제1 커패시터의일 단과 연결하는 제1 스위치;
    상기 제1 기간에 상기 제1 저항의 일 단과 상기 제2 커패시터의 타 단을 연결하는 제2 스위치;
    상기 제1 기간에 상기 제2 커패시터의 일 단과 상기 리플리카 회로를 연결하는 제3 스위치; 및
    상기 제2 기간에 상기 제2 커패시터의 타 단과 상기 출력 회로를 연결하는 제4 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 기간에 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 턴-오프되고,
    상기 제1 스위치의 누설 전류에 의한 상기 제1 입력단의 전압 변화량은 상기 제2 스위치의 누설 전류에 의한 상기 제2 입력단의 전압 변화량과 동일한 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기간에 상기 스위치드-커패시터 증폭기 회로 및 출력 리플리카 회로가 연결되어, 상기 제2 커패시터에 상기 증폭기의 오프셋에 따른 오프셋 전압을 저장하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기간에 상기 출력 회로가 오프 상태이고,
    상기 제2 기간에 상기 리플리카 회로가 오프 상태이고, 상기 출력 회로가 디밍 제어 신호에 응답하여 상기 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  9. 제1 항에 있어서,
    기준 전류를 생성하며, 상기 기준 전류를 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 상기 입력 전류로서 제공하며, 입력 데이터에 따라 상기 기준 전류를 가변시키는 디지털-아날로그 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  10. 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 채널을 포함하는 백라이트 유닛을 구동하는 LED 구동 회로에 있어서,
    기준 전류를 생성하는 전류원; 및
    상기 전류원으로부터 수신되는 상기 기준 전류를 순차적으로 샘플링하여 출력 전류를 생성하는 복수의 채널 구동 회로를 포함하고,
    상기 복수의 채널 구동 회로 각각은,
    상기 기준 전류를 샘플링하고, 상기 입력 전류에 대응하는 입력 전압을 증폭하는 스위치-커패시터 증폭기 회로;
    디밍 제어 신호에 응답하여 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 출력 전류를 생성하고 상기 출력 전류를 LED 소자들에 제공하는 출력 회로; 및
    상기 출력 회로가 오프 상태일 때, 상기 스위치드 커패시터 증폭기 회로에의 연결되어 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로를 포함하는, LED 구동 회로.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 전류원은,
    상기 복수의 채널 구동 회로 각각에 대응하는 입력 데이터를 기초로 상기 복수의 구동 회로 각각에 대응하는 전류값을 갖는 상기 기준 전류를 생성하는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  12. 제10 항에 있어서,
    제1 기간에 상기 리플리카 회로가 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 연결되어 상기 입력 전류를 샘플링하며, 상기 출력 회로는 오프되고,
    상기 제1 기간에 연속하는 제2 기간에 상기 출력 회로가 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로에 연결되어 상기 출력 전압을 기초로 출력 전류를 생성하고, 상기 리플리카 회로는 오프되는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 복수의 구동 회로 중 제1 채널 구동 회로가 상기 출력 전류를 생성하는 기간과 상기 복수의 구동 회로 중 제2 채널 구동 회로가 상기 기준 전류를 샘플링하는 기간은 오버랩되는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  14. 제10 항에 있어서, 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로는,
    제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하는 증폭기;
    상기 증폭기의 제1 입력단에 일 단이 연결되는 제1 커패시터;
    상기 증폭기의 제2 입력단에 일 단이 연결되는 제2 커패시터;
    상기 기준 전류가 인가되는 일 단을 포함하는 입력 저항;
    턴-온되어 상기 입력 저항의 일 단과 상기 제1 커패시터의 일 단을 연결하는 제1 스위치;
    턴-온되어 상기 입력 저항의 일 단과 상기 제2 커패시터의 타 단을 연결하는 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동 회로.
  15. 복수의 디밍 그룹을 포함하는 백라이트 유닛(back light unit;BLU);
    각각이 상기 복수의 디밍 그룹 중 대응하는 디밍 그룹을 구동하며, 대응하는 디밍 그룹에 포함되는 복수의 LED(Light-Emitting Diode) 채널에 복수의 출력 전류를 제공하는 복수의 채널 구동 회로를 포함하는, 복수의 픽셀 회로; 및
    상기 복수의 픽셀 회로에 기준 전류를 제공하는 픽셀 구동 회로를 포함하고,
    상기 복수의 채널 구동 회로 각각은,
    제1 기간에 상기 기준 전류를 샘플링하는 스위치-커패시터 증폭기 회로;
    상기 제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로와 피드백 루프를 형성하는 리플리카 회로; 및
    상기 제1 기간에 연속하는 제2 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력 전압에 따른 상기 출력 전류를 생성하는 출력 회로를 포함하는, 백라이트 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로는,
    제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하는 증폭기;
    상기 증폭기의 제1 입력단에 일 단이 연결되는 제1 커패시터;
    상기 증폭기의 제2 입력단에 일 단이 연결되는 제2 커패시터;
    상기 기준 전류가 인가되는 일 단을 포함하는 입력 저항;
    턴-온되어 상기 입력 저항의 일 단과 상기 제1 커패시터의 일 단을 연결하는 제1 스위치;
    턴-온되어 상기 입력 저항의 일 단과 상기 제2 커패시터의 타 단을 연결하는 제2 스위치; 및
    턴-온되어 상기 제2 커패시터의 일 단과 상기 리플리카 회로를 연결하는 제3 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 기간에 상기 리플리카 회로가 상기 제2 커패시터의 상기 일 단에 연결되어 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 오프셋 전압을 저장하고,
    제2 기간에 상기 출력 회로가 상기 제2 커패시터의 타 단에 연결되어 상기 제2 커패시터에 저장된 상기 오프셋 전압을 기초로 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 상기 오프셋 전압을 보상하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 장치.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 픽셀 구동 회로는,
    상기 복수의 픽셀 회로 각각의 상기 복수의 채널 구동 회로 각각에 대응하여 가변되는 전류 제어 신호를 기초로 상기 복수의 채널 구동 회로 각각에 대응하는 기준 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 장치.
  19. 제15 항에 있어서, 상기 복수의 채널 구동 회로는,
    순차적으로 상기 기준 전류를 샘플링하고, 샘플링된 신호에 기초하여 상기 출력 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 장치.
  20. 제15 항에 있어서, 상기 출력 회로는, 상기 출력 전류를 생성하는 구동 트랜지스터, 및 상기 출력 전류가 인가되는 출력 저항을 포함하고,
    상기 리플리카 회로는 상기 제1 기간에 상기 스위치-커패시터 증폭기 회로의 출력을 기초로 동작하는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터에 연결되는 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, 백라이트 장치.
KR1020220095009A 2021-11-18 2022-07-29 Led 드라이버 및 이를 포함하는 백라이트 장치 KR20230073075A (ko)

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