KR100912856B1

KR100912856B1 - 서브 스캔 선택부를 채용한 ｐｗｍ 방식의 ｌｅｄ 구동장치 및 방법

Info

Publication number: KR100912856B1
Application number: KR1020070107027A
Authority: KR
Inventors: 김주현
Original assignee: 주식회사엘디티
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-08-18
Also published as: KR20090041494A

Abstract

본 발명은 서브 스캔 선택부를 채용한 PWM 방식의 LED 구동 장치 및 방법에 대하여 개시된다. LED 구동 장치는 카운터, 비교기, 2^m비트 서브 스캔 선택부, 그리고 PWM 클럭 결합부를 포함한다. 카운터는 PWM 클럭 신호를 카운트하여 (N-m) 비트를 출력하고, 비교기는 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트를 뺀 (N-m) 비트 그레이 데이터와 카운터의 (N-m) 비트 출력을 비교하여 일치하는 (N-m) 비트를 출력한다. 2^m비트 서브 스캔 선택부는 그레이 데이터의 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들을 선택한다. PWM 클럭 결합부는, 2^m비트 서브 스캔 선택부에 의해 선택된 서브 스캔 구간들과 (N-m) 비트 비교기(32)의 (N-m) 비트 출력을 결합시키고, 선택된 서브 스캔 온 구간에 PWM 클럭 펄스를 하나 추가할지 여부를 결정하여 PWM 제어 신호를 발생한다.

LED, PWM, 서브 스캔 선택부, 서브 스캔 구간, 서브 스캔 온 구간

Description

서브 스캔 선택부를 채용한 ＰＷＭ 방식의 ＬＥＤ 구동 장치 및 방법{LED driving device with PWM control employing sub-scan selector and method thereof}

본 발명은 LED 표시 장치에 관한 것으로, 특히 서브 스캔 선택부를 채용한 PWM 방식의 LED 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

LED(Light Emitting Doide)는 발광 다이오드로서, 순방향으로 접합된 반도체에 소정의 전압을 인가하면 접합부에서 빛을 발생하는 것이다. LED에서 발광되는 빛은 백열 전구 대비 소모 전력과 열발생이 적고, 내구성이 우수하며 회로 구성이 간단한 장점이 있다.

그레이 스케일이란 인간의 시각이 느끼는 빛의 양을 단계적으로 나눈 것으로, 128 또는 256과 같은 복수의 단계로 투과율과 휘도를 표시한다. 그레이 스케일을 자연스럽게 디지털 구동을 하기 위하여 사용하는 방법으로 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식이 있다.

도 1은 종래 기술의 PWM 구동 방식의 LED 구동 파형도이다. 도 1을 참조하면, T1 구간은 하나의 스캔 라인이 선택되는 구간이고, T2 구간은 스캔 라인이 온(on)되는 구간으로, 그레이 스케일에 따라 PWM 방식에 의해 달리 정해지는 시간폭 동안 LED 픽셀로 전류를 인가하는 구간이다. T3 구간은 스캔 라인이 오프(off)되는 구간이다. T2 구간과 T3 구간을 합한 구간이 T1 구간이 되고, T1 구간 내에서 T2 구간과 T3 구간은 가변적이다.

그런데, 보다 높은 그레이 스케일을 표현하기 위하여 PWM 클럭 주파수를 높이게 되면, 스캔 라인 방향으로 플리커(flicker)가 발생되기 쉽다.

본 발명의 목적은, 플리커 현상을 방지하기 위하여, LED 패널의 스캔 라인의 온 구간을 세분화시키는 PWM 방식의 LED 구동 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 LED 구동 장치의 구동 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 하위 m 비트를 포함하는 N(N>m) 비트의 그레이 데이터를 수신하는 LED 구동 장치는, PWM 클럭 신호를 카운트하여 (N-m) 비트를 출력하는 카운터; 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트를 뺀 (N-m) 비트 그레이 데이터와 카운터의 (N-m) 비트 출력을 비교하여, 일치하는 (N-m) 비트를 출력하는 비교기; 그레이 데이터의 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들을 선택하는 2^m비트 서브 스캔 선택부; 그리고 2^m비트 서브 스캔 선택부 에 의해 선택된 서브 스캔 구간들과 (N-m) 비트 비교기(32)의 (N-m) 비트 출력을 결합시키고, 선택된 서브 스캔 온 구간에 PWM 클럭 펄스를 하나 추가할지 여부를 결정하여 PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 클럭 결합부를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따라, LED 구동 장치는 PWM 제어 신호에 응답하여 LED 패널의 스캔 라인을 구동하는 LED 포트 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 면에 따른 PWM 방식의 LED 구동 방법은, 하위 m 비트를 포함하는 N(N>m) 비트의 그레이 데이터를 수신하는 단계; PWM 클럭 신호를 카운트하여 (N-m) 비트를 출력하는 단계; 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트를 뺀 (N-m) 비트의 그레이 데이터와 카운팅된 (N-m) 비트 출력을 비교하는 단계; 그레이 데이터의 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들을 선택하는 단계; 선택된 서브 스캔 구간들에 (N-m) 비트 출력의 펄스 폭에 해당하는 스캔 온 구간을 결합시킨 PWM 제어 신호를 발생하는 단계; 그리고 PWM 제어 신호에 응답하여 LED 패널의 스캔 라인을 구동하는 단계를 포함한다.

본 발명의 LED 구동 장치 및 방법은, 하나의 스캔 라인을 구동함에 있어서 다수개의 서브 스캔 구간들로 세분화한다. 선택된 서브 스캔 구간들의 서브 스캔 온 구간들 동안에 스캔 라인을 나누어서 구동하기 때문에, 종래의 한 번의 스캔 라인 온 구간 동안 스캔 라인을 구동하는 방식에 비하여, 높은 주파수의 PWM 클럭 신호에 따른 플리커 현상을 줄일 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패널의 PWM 구동 방식을 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, T1 구간은 하나의 스캔 라인이 선택되는 구간으로, 도 1의 T1 구간과 동일하다. T21, T22, T23, T24(T2n, n=1,2,3,4, n은 변수)) 구간들은 스캔 라인이 온되는 구간들이고, T31, T32, T33, T34(T3n) 구간들은 스캔 라인이 오프되는 구간들이다. T41, T42, T43, T44(T4n) 구간들은 서브 스캔 구간들로, T4n 구간들은 동일하고, T4n=T2n+T3n이 된다. T1 구간은 T41, T42, T43, T44 서브 스캔 구간들의 합과 같다.

제1 서브 스캔 구간(T41)의 제1 서브 스캔 온 구간(T21)과 제1 서브 스캔 오프 구간(T31)을 기준으로 하면, 제2 서브 스캔 온 구간(T22)는, 예컨대, T21 구간과 같거나, T21 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 더한 구간, 즉 T22=T21+1PWMCK이 될 수 있다. 이 때, 제2 서브 스캔 오프 구간(T32)는 T31 구간과 같거나, T31 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 뺀 구간, 즉 T32=T31-1PWMCK이 될 수 있다.

마찬가지로, 제3 서브 스캔 온 구간(T23)는, 예컨대, T21 구간과 같거나, T21 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 더한 구간, 즉 T23=T21+1PWMCK이 될 수 있다. 이 때, 제3 서브 스캔 오프 구간(T33)는 T31 구간과 같거나, T31 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 뺀 구간, 즉 T33=T31-1PWMCK이 될 수 있다.

그리고, 제4 서브 스캔 온 구간(T24)는, 예컨대, T21 구간과 같거나, T21 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 더한 구간, 즉 T24=T21+1PWMCK이 될 수 있다. 이 때, 제4 서브 스캔 오프 구간(T34)는 T31 구간과 같거나, T31 구간에다가 하나의 PWM 클럭 신호(1PWMCK)를 뺀 구간, 즉 T34=T31-1PWMCK이 될 수 있다.

이러한 PWM 구동 방식을 구현하는 LED 구동 장치가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, LED 구동 장치(30)는 (N-m)비트 카운터(31), (N-m)비트 비교기(32), 2^m비트 서브 스캔 선택부(33), PWM 클럭 결합부(34), 그리고 LED 포트 드라이버(35)를 포함한다. N 비트는 그레이 데이터 비트를 말하고, m 비트는 N 비트의 하위 m 비트를 말한다.

(N-m)비트 카운터(31)는 PWM 클럭 신호(PWMCK)을 카운트하여 (N-m) 비트 카운트를 출력한다. (N-m)비트 비교기(32)는, 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트를 뺀, 즉 (N-m) 비트 그레이 데이터와 (N-m)비트 카운트를 비교하여, 일치하는 (N-m) 비트를 출력한다. (N-m) 비트는 도 1의 서브 스캔 온 구간들(T21, T22, T23, T24: T2n)의 펄스 폭을 결정한다. 2^m비트 서브 스캔 선택부(33)는 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들(T41, T42, T43, T44:T4n)을 선 택한다. PWM 클럭 결합부(34)는 2^m비트 서브 스캔 선택부(33)에 의해 선택된 서브 스캔 구간들(T4n)과 (N-m)비트 비교기(32)의 (N-m) 비트 출력(T2n)을 결합시키고, 선택된 서브 스캔 온 구간에 PWM 클럭 펄스를 하나 추가할지 여부를 결정하여 PWM 제어 신호를 발생한다. LED 포트 구동부는 PWM 제어 신호에 응답하여 LED 패널의 스캔 라인을 구동한다.

설명의 편의를 위하여, N=16 비트이고 m=2 비트인 경우, LED 구동 장치(30)의 동작은 도 4 및 도 5와 같이 이루어진다. 도 4를 참조하면, 그레이 데이터 하위 2 비트에 의해 서브 스캔 구간은 4개(T41, T42, T43, T44)로 구분되고, 그레이 데이터(D15~D0)가 16'h0000 내지 16'h0003인 경우에 대하여 설명된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0000(16'h0000)이면, 상위 14(16-2) 비트가 0000_0000_0000_00 이므로 서브 스캔 온 구간들(T21, T22, T23, T24: T2n)의 펄스 폭은 0이다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0001(16'h0001)이면, 하위 2 비트 01에 의해 T41 서브 스캔 구간이 선택되고, T21 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0010(16'h0002)이면, 하위 2 비트 10에 의해 T41 및 T42 서브 스캔 구간들이 선택되고, T21 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, 그리고 T22 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0011(16'h0003)이면, 하위 2 비트 11에 의해 T41, T42 및 T43 서브 스캔 구간들이 선택되고, T21 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, T22 서브 스 캔 온 구간에 1 PWMCK, 그리고 T23 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다.

도 5를 참조하면, 그레이 데이터(D15~D0)가 16'h0004 내지 16'h0007인 경우에 대하여 설명되는 데, 4개의 서브 스캔 구간들(T41, T42, T43, T44)에 나뉘어져서 PWM 제어 신호들이 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0100(16'h0004)이면, T21 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, T22 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, T23 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, 그리고 T24 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0101(16'h0005)이면, T21 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, T22 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, T23 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, 그리고 T24 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0110(16'h0006)이면, T21 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, T22 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, T23 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK, 그리고 T24 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다. 그레이 데이터가 D15~D0:0000_0000_0000_0111(16'h0007)이면, T21 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, T22 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, T23 서브 스캔 온 구간에 2 PWMCK, 그리고 T24 서브 스캔 온 구간에 1 PWMCK에 해당하는 PWM 제어 신호가 발생된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 기술의 PWM 구동 방식의 LED 구동 파형도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 패널의 PWM 구동 방식을 설명하는 도면이다.

도 3은 도 2의 PWM 구동 방식을 구현하는 LED 구동 장치를 설명하는 도면이다.

도 4 및 도 5는 도 3의 LED 구동 장치의 동작을 설명하는 도면이다.

Claims

하위 m 비트를 포함하는 N(N>m) 비트의 그레이 데이터를 수신하는 LED 구동 장치에 있어서,

PWM 클럭 신호를 카운트하여 (N-m) 비트를 출력하는 카운터;

상기 그레이 데이터 N 비트 중 하위 m 비트를 뺀 (N-m) 비트 그레이 데이터와 상기 카운터의 (N-m) 비트 출력을 비교하여, 일치하는 (N-m) 비트를 출력하는 비교기;

상기 그레이 데이터의 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들을 선택하는 2^m비트 서브 스캔 선택부; 및

상기 2^m비트 서브 스캔 선택부에 의해 선택된 상기 서브 스캔 구간들과 상기 (N-m) 비트 비교기(32)의 (N-m) 비트 출력을 결합시키고, 상기 선택된 서브 스캔 온 구간에 상기 PWM 클럭 펄스를 하나 추가할지 여부를 결정하여 PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 클럭 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
상기 제1항에 있어서, 상기 LED 구동 장치는

상기 PWM 제어 신호에 응답하여 LED 패널의 스캔 라인을 구동하는 LED 포트 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
PWM 방식의 LED 구동 방법에 있어서,

하위 m 비트를 포함하는 N(N>m) 비트의 그레이 데이터를 수신하는 단계;

PWM 클럭 신호를 카운트하여 (N-m) 비트를 출력하는 단계;

상기 그레이 데이터 N 비트 중 상기 하위 m 비트를 뺀 (N-m) 비트의 그레이 데이터와 상기 카운팅된 (N-m) 비트의 출력을 비교하여, 일치하는 (N-m) 비트를 출력하는 단계;

상기 그레이 데이터의 상기 하위 m 비트에 응답하여 서브 스캔 구간들을 선택하는 단계;

상기 선택된 서브 스캔 구간들과 상기 카운팅된 (N-m) 비트의 출력을 결합시키고, 선택된 서브 스캔 온 구간에 PWM 클럭 펄스를 하나 추가할지 여부를 결정하여 PWM 제어 신호를 발생하는 단계; 및

상기 PWM 제어 신호에 응답하여 LED 패널의 스캔 라인을 구동하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.