KR101608192B1 - 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위한 전류 레귤레이터를 공용으로 사용함으로써 전류 레귤레이터의 개수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압을 공급하는 구동전압 공급부; 상기 구동전압 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전압이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 상기 구동전압 공급부를 제어함과 아울러 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 시분할하여 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 제어부; 상기 선택신호에 따라 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 선택하기 위한 선택부; 및 상기 선택부에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이에 접속되며, 기준 전압을 이용하여 접속된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 전류 레귤레이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드 어레이, 전류 레귤레이터, 선택부, 집적화, 시분할

Description

발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING OF LIGHT EMITTING DIODE ARRAY}
본 발명은 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 복수의 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위한 전류 레귤레이터를 공용으로 사용함으로써 전류 레귤레이터의 개수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
백 라이트(Back Light)는 디스플레이 패널을 조명하는 장치로서, 기존에는 광원으로서 냉음극선관 램프(CCFL)를 사용하였으나, 냉음극선관 램프를 사용할 경우, 수은 사용으로 인하여 환경 유해 문제가 발생할 수 있으며, 응답속도가 15ms 정도로 느리고, 색재현성이 NTSC 대비 75% 정도가 낮다. 또한 사전에 설정된 백색광을 생성하는 등 여러 문제점이 발생하기 때문에, 최근 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 소자가 광원으로서 더욱 각광받고 있다.
발광 다이오드는 냉음극선관 램프와 비교할 때, 친환경적이며, 응답 속도가 수 나노(Nano) 초로서 고속 응답이 가능하며, 임펄스(Impulse) 구동이 가능하며, 색재현성이 80%에서 100% 이상이다. 또한, 발광 다이오드는 광량을 조절하여 백 라이트의 휘도 및 색 온도를 임의로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 발광 다이오드를 점등시키기 위한 구동장치는 복수의 발광 다이오드가 전기적으로 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이를 포함한다. 이러한, 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 직렬 연결된 발광 다이오드마다 순방향 전압 편차가 존재하기 때문에 정전류로 구동되어야 한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 개략적으로 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압 공급부(10), n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n), 제어부(30) 및 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n)를 구비한다.
구동전압 공급부(10)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vcc)을 이용하여 제어부(30)의 제어에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)의 구동에 필요한 구동전압(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전압(Vd)을 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 공급한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)는 구동전압 공급부(10)의 출력단에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n) 각각은 구동전압 공급부(10)의 출력단과 각 전류 레귤레이터(401 내지 40n) 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
복수의 발광 다이오드(LED) 각각은 구동전압 공급부(10)의 출력단으로부터 공급되는 구동전압(Vd)에 의해 발광하여 광을 방출한다.
제어부(30)는 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n) 각각으로부터 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n) 각각으로 흐르는 n개의 구동 전류(i1 내지 in)에 대응되는 n개의 피드백 전압(FB1 내지 FBn)을 이용하여 구동전압 공급부(10)를 제어함으로써 구동전압 공급부(10)로부터 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 공급되는 구동 전압(Vd)을 제어한다. 이때, 제어부(30)는 n개의 피드백 전압(FB1 내지 FBn) 중 가장 큰 피드백 전압이 기준 비교전압보다 높을 경우, 구동전압 공급부(10)로부터 출력되는 구동전압(Vd)의 전압 값을 낮추고, 피드백 전압이 기준 비교전압보다 낮을 경우, 구동전압 공급부(10)로부터 출력되는 구동전압(Vd)의 전압 값을 높임으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 일정한 구동전압(Vd)이 공급되도록 한다.
또한, 제어부(30)는 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 흐르는 n개의 구동 전류(i1 내지 in)를 일정하게 유지시키기 위한 기준 전압(Vref)을 생성하여 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n)에 공급한다.
n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n) 각각은 제어부(30)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n) 각각에 흐르는 n개의 구동 전류(i1 내지 in)를 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n) 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 비교기(OP), 스위칭 소자(Q), 및 저항(Rs)을 구비한다.
비교기(OP)의 비반전단자(+)는 제어부(30)에 접속되고, 반전단자(-)는 스위 칭 소자(Q)와 저항(Rs) 사이의 접점에 접속된다. 이러한, 비교기(OP)는 제어부(30)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 가지는 전압 플로워(Voltage Follower)로서 동작한다.
저항(Rs)의 일단은 스위칭 소자(Q)에 접속되고, 타단은 접지에 접속된다.
스위칭 소자(Q)의 제어 단자는 비교기(OP)의 출력단에 접속되고, 제 1 단자는 m(단, m은 1 내지 n 중 어느 하나인 자연수)번째 발광 다이오드 어레이(20m)에 접속되며, 제 2 단자는 저항(Rs)에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n) 각각은 비교기(OP)를 이용하여 저항(Rs)에 걸리는 전압을 통해 m번째 발광 다이오드 어레이(20m)에 흐르는 구동 전류(im)를 감지하여 스위칭 소자(Q)의 스위칭을 제어함으로써 m번째 발광 다이오드 어레이(20m)에 흐르는 구동 전류(im)을 일정하게 유지시킬 수 있다.
이와 같은, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 흐르는 구동 전류(i1 내지 in)를 일정하게 유지시킴으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)를 병렬 구동하게 된다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 n개의 전류 레귤레이터(401 내지 40n)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 흐르는 구동 전류(i1 내지 in)를 일정하게 제어함으로써 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 발광 다이오드 어레이의 개수가 증가할 수록 전류 레귤레이터의 개수 도 증가하게 됨으로써 부품 수가 증가함과 아울러 전류 레귤레이터가 차지하는 회로 면적이 증가되어 하나의 칩으로 집적화가 어렵다는 문제점이 있다.
둘째, 전류 레귤레이터의 전류 편차로 인하여 발광 다이오드 어레이들에 흐르는 전류를 균등하게 제어할 수 없어 추가적인 회로가 필요하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위한 전류 레귤레이터를 공용으로 사용함으로써 전류 레귤레이터의 개수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압을 공급하는 구동전압 공급부; 상기 구동전압 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전압이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 상기 구동전압 공급부를 제어함과 아울러 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 시분할하여 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 제어부; 상기 선택신호에 따라 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 선택하기 위한 선택부; 및 상기 선택부에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이에 접속되며, 기준 전압을 이용하여 접속된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 전류 레귤레이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압을 공급하는 구동전압 공급부; 상기 구동전압 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전압이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수) 개의 발광 다이오드 어레이; 및 상기 구동전압 공급부를 제어함과 아울러 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 x(단, x는 n/2보다 작은 2 이상의 자연수)개의 어레이 그룹으로 그룹화하고, 상기 j개의 어레이 그룹의 각 발광 다이오드 어레이를 시분할하여 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 제어부; 상기 선택신호에 따라 상기 j개의 어레이 그룹에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 선택하기 위한 j개의 선택부; 및 상기 j개의 선택부 각각에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이 각각에 접속되며, 기준 전압을 이용하여 접속된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 j개의 전류 레귤레이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법은 시분할 방식을 이용하여 전기적으로 병렬 접속된 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 단계; 구동전압을 생성하여 상기 n개의 발광 다이오드 어레이에 공통적으로 공급하는 단계; 하나의 선택부를 통해 상기 선택신호에 따라 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 선택하여 하나의 전류 레귤레이터에 접속시키는 단계; 및 기준 전압이 공급되는 상기 전류 레귤레이터를 이용하여 상기 선택부에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법은 시분할 방식을 이용하여 전기적으로 병렬 접속된 n(단, n은 자연수) 개의 발광 다이오드 어레이를 x(단, x는 n/2보다 작은 2 이상의 자연수)개의 어레이 그룹으로 그룹화하고, 상기 j개의 어레이 그룹의 각 발광 다이오드 어레이를 시분할하여 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 단계; 구동전압을 생성하여 상기 n개의 발광 다이오드 어레이에 공통적으로 공급하는 단계; j개의 선택부를 통해 상기 선택신호에 따라 상기 j개의 어레이 그룹 각각에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 선택하여 j개의 전류 레귤레이터 각각에 접속시키는 단계; 및 기준 전압이 공급되는 상기 j개의 전류 레귤레이터 각각을 이용하여 상기 j개의 선택부 각각에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법은 선택부를 이용하여 복수의 발광 다이오드 어레이를 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동하여 전류 레귤레이터를 공유하도록 함으로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전류 레귤레이터의 개수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하게 할 수 있다는 효과가 있다.
둘째, 전류 레귤레이터에 의한 전류 편차를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압 공급부(110), n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n), 제어부(130), 선택부(140), 및 전류 레귤레이터(150)를 포함하여 구성된다.
구동전압 공급부(110)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 제어부(130)로부터 공급되는 스위칭 제어신호(SCS)에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 구동에 필요한 구동전압(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전압(Vd)을 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공급한다.
이를 위해, 구동전압 공급부(110)는 인덕터(L); 트랜지스터(T); 다이오드(D); 및 커패시터(C)를 포함하여 구성된다.
인덕터(L), 트랜지스터(T) 및 다이오드(D)는 전력 변환 회로로 동작함으로써 입력 전원(Vcc)을 구동전압(Vd)으로 변환하여 출력한다. 그리고, 커패시터(C)는 다이오드(D)를 통과하여 출력되는 구동전압(Vd)을 직류 전압으로 평활하는 역할을 한다. 이러한, 구동전압 공급부(110)는 제어부(130)로부터 공급되는 스위칭 제어신호(SCS)에 따라 트랜지스터(T)의 스위칭 속도가 제어됨으로써 입력 전원(Vcc)을 구동전압(Vd)으로 변환하여 출력한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)는 구동전압 공급부(110)의 출력단에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 구동전압 공급부(110)의 출력단과 선택부(140) 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다. 복수의 발광 다이오드(LED) 각각은 구동전압 공급부(110)의 출력단으로부터 공급되는 구동전압(Vd)에 의해 발광하여 광을 방출한다.
제어부(130)는 시분할 방식을 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 순차적으로 구동시킴과 아울러 하나의 전류 레귤레이터(150)에 기준 전압을 공급하여 전류 레귤레이터(150)로 하여금 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 한다. 또한, 제어부(130)는 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동되는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 구동 전류에 대응되도록 검출되는 피드백 전압(FB)을 이용하여 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하여 구동전압 공급부(110)의 트랜지스터(T)의 스위칭 속도를 제어한다.
이를 위해, 제어부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 제어부(132), 선택신호 생성부(134), 및 기준 전압 생성부(136)를 포함하여 구성된다.
스위칭 제어부(132)는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 선택부(140)에 의해 선택된 m(단, m은 제 1 내지 n 중 어느 하나인 자연수)번째 발광 다이오드 어레이(120m)로부터 전류 레귤레이터(150)로 흐르는 구동 전류(im)에 대응되도록 검출되는 피드백 전압(FB)을 이용하여 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호(SCS)에 따라 구동전압 공급부(110)의 트랜지스터(T)의 스위칭 속도를 제어한다. 이때, 스위칭 제어부(132)는 피드백 전압(FB)이 기준 비교전압보다 높을 경우, 구동전압 공급부(110)로부터 출력되는 구동전압(Vd)의 전압 값을 낮추기 위한 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고, 피드백 전압(FB)이 기준 비교전압보다 낮을 경우, 구동전압 공급부(110)로부터 출력되는 구동전압(Vd)의 전압 값을 높이기 위한 스위칭 제어신호(SCS)를 생성한다.
선택신호 생성부(134)는 시분할 방식에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 순차적으로 구동하기 위한 각기 다른 n개의 선택신호(SS)를 생성하고, 생성된 선택신호(SS)를 외부 또는 내부의 클럭신호 생성부(미도시)로부터 공급되는 클럭신호(CLK)에 따라 선택부(140)에 공급한다. 이때, 선택신호(SS)는 복수 비트를 가지는 디지털 신호로 생성될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)가 8개로 구성될 경우, 선택신호(SS)는 3비트 디지털 신호로 생성될 수 있다.
한편, 클럭신호(CLK)는 적어도 60Hz 이상의 주파수를 가질 수 있으며, 바람직하게는 90Hz의 주파수를 가질 수 있다. 이는 클럭신호(CLK)의 주파수에 따라 출력되는 선택신호(SS)에 의해 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)가 순차적으로 구동되기 때문에 클럭신호(CLK)의 주파수가 60Hz 이하일 경우에는 각 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 점등 및 소등이 사용자의 눈에 인지될 수 있기 때문에 클럭신호(CLK)는 60Hz 이상의 주파수를 가져야만 한다.
기준 전압 생성부(136)는 입력 전원(Vin)을 이용하여 각 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키기 위한 기준 전압(Vref)을 생성하고, 생성된 기준 전압(Vref)을 전류 레귤레이터(150)에 공급한다.
도 3에서, 선택부(140)는 선택신호 입력단자, n개의 입력단자, 및 하나의 출 력단자를 포함하는 것으로, n×1 멀티플렉서로 구성될 수 있다.
선택신호 입력단자에는 제어부(130)로부터 공급되는 선택신호(SS)가 입력된다.
n개의 입력단자 각각은 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 전기적으로 접속된다.
하나의 출력단자는 전류 레귤레이터(150)에 전기적으로 접속된다.
이러한, 선택부(140)는 제어부(130)로부터 공급되는 선택신호(SS)에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 어느 하나를 전류 레귤레이터(150)에 접속시킨다. 즉, 선택부(140)는 클럭신호(CLK)의 주파수에 의해 생성되는 선택신호(SS)에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 순차적으로 전류 레귤레이터(150)에 접속시킴으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)가 시분할 방식으로 구동되도록 한다.
전류 레귤레이터(150)는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공유되도록 선택부(140)와 접지 사이에 접속된다. 이러한, 전류 레귤레이터(150)는 제어부(30)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 이용하여 선택부(140)에 의해 선택된 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)에 흐르는 구동 전류(im)를 일정하게 유지시킨다. 이를 위해, 전류 레귤레이터(150)는 비교기(OP), 스위칭 소자(Q), 및 저항(Rs)을 구비한다.
비교기(OP)의 비반전단자(+)는 제어부(130)에 접속되고, 반전단자(-)는 스위칭 소자(Q)와 저항(Rs) 사이의 접점에 접속된다. 이러한, 비교기(OP)는 제어 부(130)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 가지는 전압 플로워(Voltage Follower)로서 동작한다.
저항(Rs)의 일단은 스위칭 소자(Q)에 접속되고, 타단은 접지에 접속된다.
스위칭 소자(Q)의 제어 단자는 비교기(OP)의 출력단에 접속되고, 제 1 단자는 선택부(140)에 의해 선택된 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)에 접속되며, 제 2 단자는 저항(Rs)에 접속된다.
이러한 구성을 가지는 전류 레귤레이터(150)는 비교기(OP)를 이용하여 저항(Rs)에 걸리는 전압을 통해 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)에 흐르는 구동 전류(im)를 감지하여 스위칭 소자(Q)의 스위칭을 제어함으로써 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)에 흐르는 구동 전류(im)를 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편, 상술한 선택부(140) 및 전류 레귤레이터(150)는 상세한 설명을 위하여, 도 3과 같이 제어부(130)의 외부에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상술한 선택부(140) 및 전류 레귤레이터(150) 중 적어도 하나는 제어부(130)에 내장되어 집적화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 도 3과 결부하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시분할 방식을 이용하여 전기적으로 병렬 접속된 n개의 발광 다이오드 어레이 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호(SS)를 생성한다.
그런 다음, 구동전압(Vd)을 생성하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공통적으로 공급한다.
그런 다음, 선택부(140)를 통해 선택신호(SS)에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 순차적으로 전류 레귤레이터(150)에 접속시켜 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 순차적으로 구동함과 아울러 전류 레귤레이터(150)를 통해 선택부(140)에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킨다.
구체적으로, 선택부(140)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 선택신호(SS)에 대응되도록 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)를 전류 레귤레이터(150)에 접속시킴으로써 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)를 점등시킨다. 이때, 선택신호(SS)에 의해 선택부(140)에서 선택된 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)를 제외한 나머지 발광 다이오드 어레이는 소등 상태가 된다.
그런 다음, 전류 레귤레이터(150)를 이용하여 선택부(140)에 의해 선택된 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법은 선택부(140)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동하여 하나의 전류 레귤레이터(150)를 공유하도록 함으로써 전류 레귤레이터(150)의 개수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터(150)의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하게 할 수 있으며, 하나의 전류 레귤레이터(150)를 사용하므로 종래와 같이 복수의 전류 레귤레이터의 사용에 따른 문제점이 발생되지 않는다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법에서는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 전체를 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동하는 것으로 설명하였으나, 후술되는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치와 같이, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 적어도 2개 이상의 어레이 그룹으로 그룹화하고, 시분할 방식을 이용하여 각 어레이 그룹의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 동시에 구동시킴과 아울러 각 어레이 그룹에 접속된 전류 레귤레이터를 이용하여 순차적으로 구동되는 각 어레이 그룹의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치는 구동전압 공급부(110), n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n), 제어부(130), 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b), 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b)를 포함하여 구성된다.
구동전압 공급부(110)는 상술한 제 1 실시 예에서와 동일하므로 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 포함하여 구성된다. 복수의 발광 다이오드(LED) 각각은 구동전압 공급부(110)의 출력단으로부터 공급되는 구동전압(Vd)에 의해 발광하여 광을 방출한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 제 1 내지 i번째 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)를 포함하는 제 1 어레이 그룹(AG1), 및 제 i+1 내지 n번째 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)를 포함하는 제 2 어레이 그룹(AG2)으로 분할된다.
제 1 어레이 그룹(AG1)은 구동전압 공급부(110)의 출력단과 제 1 선택부(140a) 사이에 접속되고, 제 2 어레이 그룹(AG2)은 구동전압 공급부(110)의 출력단과 제 2 선택부(140b) 사이에 접속된다.
제어부(130)는 시분할 방식을 이용하여 제 1 및 제 2 어레이 그룹(AG1, AG2) 각각의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i, 120i+1 내지 120n)를 순차적으로 구동시킴과 아울러 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b)에 기준 전압(Vref)을 공급하여 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b) 각각으로 하여금 제 1 및 제 2 어레이 그룹(AG1, AG2) 각각에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i, 120i+1 내지 120n) 각각에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 한다. 또한, 제어부(130)는 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동되는 제 1 및 제 2 어레이 그룹(AG1, AG2)에 흐르는 구동 전류에 대응되도록 검출되는 피드백 전압(FBm, FBi+m) 중 큰 전압 값을 가지는 피드백 전압(FBm, FBi+m)을 이용하여 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하여 구동전압 공급부(110)의 트랜지스터(T)의 스위칭 속도를 제어한다. 이를 위해, 제어부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 제어부(132), 선택신호 생성부(134), 및 기준 전압 생성부(136)를 포함하여 구성되기 때문에 상술한 도 4에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
제 1 선택부(140a)는 제어부(130)로부터 공급되는 선택신호(SS)에 따라 제 1 어레이 그룹(AG1)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i) 중 어느 하나를 제 1 전류 레귤레이터(150a)에 접속시킨다. 즉, 제 1 선택부(140a)는 클럭신호(CLK)에 따라 공급되는 선택신호(SS)에 따라 제 1 어레이 그룹(AG1)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)를 순차적으로 제 1 전류 레귤레이터(150a)에 접속시킴으로써 제 1 어레이 그룹(AG1)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)가 시분할 방식으로 구동되도록 한다.
제 2 선택부(140b)는 제어부(130)로부터 공급되는 선택신호(SS)에 따라 제 2 어레이 그룹(AG2)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n) 중 어느 하나를 제 2 전류 레귤레이터(150b)에 접속시킨다. 즉, 제 2 선택부(140b)는 선택신호(SS)에 따라 제 2 어레이 그룹(AG2)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)를 순차적으로 제 2 전류 레귤레이터(150b)에 접속시킴으로써 제 2 어레이 그룹(AG2)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)가 시분할 방식으로 구동되도록 한다.
제 1 전류 레귤레이터(150a)는 제어부(130)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 이용하여 제 1 선택부(140a)에 의해 순차적으로 선택되는 제 1 어레이 그룹(AG1)에 그룹화된 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)에 흐르는 구동 전류를 일정하게 유지시킨다.
제 2 전류 레귤레이터(150b)는 제어부(130)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 이용하여 제 2 선택부(140b)에 의해 순차적으로 선택되는 제 2 어레이 그룹(AG2)의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)에 흐르는 구동 전류를 일정하게 유지시킨다.
이러한, 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b) 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교기(OP), 스위칭 소자(Q), 및 저항(Rs)을 포함하여 구성되므로, 이들에 대한 설명은 도 3의 전류 레귤레이터(150)에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 상술한 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b) 및 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b)는 상세한 설명을 위하여, 도 6과 같이 제어부(130)의 외부에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 상술한 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b) 및 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b)는 중 적어도 하나는 제어부(130)에 내장되어 집적화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 도 6과 결부하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 시분할 방식을 이용하여 제 1 및 제 2 어레이 그룹(AG1, AG2) 각각의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i, 120i+1 내지 120n)를 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호(SS)를 생성한다.
그런 다음, 구동전압(Vd)을 생성하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공통적으로 공급한다.
그런 다음, 선택부(140)를 이용하여 선택신호(SS)에 따라 제 1 어레이 그룹(AG1)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)를 순차적으로 제 1 전류 레귤레이터(150a)에 접속시킴과 동시에 제 2 어레이 그룹(AG2)에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)를 순차적으로 제 2 전류 레귤레이터(150b)에 접속시킴으로써 제 1 및 제 2 어레이 그룹(AG1, AG2) 각각에 그룹화된 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i, 120i+1 내지 120n)를 순차적으로 동시에 구동함과 아울러 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b) 각각을 통해 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b) 각각에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이들에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킨다.
구체적으로, 선택부(140)를 이용하여 제 1 어레이 그룹(AG1)의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i) 중 선택신호(SS)에 대응되도록 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)를 제 1 전류 레귤레이터(150a)에 접속시켜 m번째 발광 다이오드 어레이(120m)를 점등시킴과 동시에 제 2 어레이 그룹(AG2)의 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n) 중 i+m번째 발광 다이오드 어레이(120i+m)를 제 2 전류 레귤레이터(150b)에 접속시켜 i+m번째 발광 다이오드 어레이(120i+m)를 점등시킨다. 이때, 선택신호(SS)에 의해 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b)에서 선택된 발광 다이오드 어레이(120m, 120i+m)를 제외한 나머지 발광 다이오드 어레이는 소등 상태가 된다.
그런 다음, 제 1 및 제 2 전류 레귤레이터(150a, 150b) 각각을 이용하여 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b) 각각에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이(120m, 120i+m)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법은 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 2개의 어레이 그룹(AG1, AG2)으로 그룹화하고, 제 1 및 제 2 선택부(140a, 140b)를 이용하여 각 어레이 그룹(AG1, AG2)의 발광 다이오드 어레이를 시분할 방식에 따라 순차적으로 구동하여 각 어레이 그룹(AG1, AG2)의 발광 다이오드 어레이가 하나의 전류 레귤레이터(150a, 150b)를 공유하도록 함으로써 부품 수를 줄임과 아울러 전류 레귤레이터의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하게 할 수 있으며, 2개의 전류 레귤레이터(150a, 150b)를 사용하므로 종래와 같이 복수의 전류 레귤레이터의 사용에 따른 문제점을 최소화할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법에서는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 제 1 내지 i 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120i)를 제 1 어레이 그룹(AG1)으로 그룹화하고, 제 i+1 내지 n 발광 다이오드 어레이(120i+1 내지 120n)를 제 2 어레이 그룹(AG2)으로 그룹화하였으나, 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 다른 예로써, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 홀수번째 발광 다이오드 어레이들을 제 1 어레이 그룹(AG1)으로 그룹화하고, 짝수번째 발광 다이오드 어레이들을 제 2 어레이 그룹(AG2)으로 그룹화할 수 있다.
다른 한편, 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치 및 구동방법에서는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 2개의 어레이 그룹으로 그룹화하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 2개 이상의 어레이 그룹으로 그룹화하고, 시분할 방식을 이용하여 각 어레이 그룹의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 동시에 구동시킴과 아울러 각 어레이 그룹에 공유되도록 접속된 전류 레귤레이터를 이용하여 순차적으로 구동되는 각 어레이 그룹의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 수도 있다. 하지만, 이와 같이 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 복수의 어레이 그룹으로 그룹화할 경우, 전류 레귤레이터의 개수가 증가하게 되고, 이로 인하여 회로 면적 역시 증가하기 때문에 집적화에 어려움이 발생될 수 있다. 따라서, 어레이 그룹의 개수는 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 총 개수, 전류 레귤레이터가 차지하는 회로 면적 등을 고려하여 집적화가 가능한 범위 내에서 설정될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 개략적으로 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전류 레귤레이터를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동방법을 설명하기 위한 파형도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
110: 구동전압 공급부 1201 내지 120n: 발광 다이오드 어레이
130: 제어부 132: 스위칭 제어부
134: 선택신호 생성부 136: 기준 전압 생성부
140: 선택부 150: 전류 레귤레이터

Claims (10)

  1. 구동전압을 공급하는 구동전압 공급부;
    상기 구동전압 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전압이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이;
    상기 구동전압 공급부를 제어함과 아울러 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 시분할하여 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 제어부;
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 끝단에 연결되고, 상기 선택신호에 따라 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 하나씩 선택하는 선택부; 및
    상기 선택부에 의해 상기 n개의 발광 다이오드 어레이에 순차적으로 접속되며, 기준 전압을 이용하여 상기 선택부를 통해 접속된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 하나의 전류 레귤레이터를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 선택부와 상기 전류 레귤레이터 사이의 노드에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압에 따라 상기 구동전압 공급부를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하는 스위칭 제어부;
    상기 시분할 방식에 대응되도록 상기 선택신호를 생성하여 상기 선택부에 공급하는 선택신호 생성부; 및
    상기 기준 전압을 생성하여 상기 전류 레귤레이터에 공급하는 기준 전압 생성부를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 선택 신호를 수신하는 선택신호 입력단자;
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 끝단에 접속된 n개의 입력단자; 및
    상기 하나의 전류 레귤레이터에 접속된 하나의 출력단자를 포함하며,
    상기 선택신호는 복수 비트를 갖는 디지털 신호인, 발광 다이오드 어레이의 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나의 전류 레귤레이터는,
    상기 선택부의 출력단자에 접속된 스위칭 소자;
    상기 스위칭 소자와 접지 사이에 접속된 저항; 및
    상기 스위칭 소자로부터 상기 저항으로 흐르는 전류에 대응되는 전압과 상기 기준 전압을 이용해 상기 스위칭 소자의 스위칭을 제어하여 상기 선택부에 의해 선택된 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 비교기를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동장치.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선택부 및 상기 하나의 전류 레귤레이터 중 적어도 하나는 상기 제어부에 내장되어 집적화되는, 발광 다이오드 어레이의 구동장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 선택신호 생성부는 60Hz 이상의 클럭신호에 따라 상기 선택신호를 상기 선택부의 선택신호 입력단자로 공급하는, 발광 다이오드 어레이의 구동장치.
  7. 시분할 방식을 이용하여 전기적으로 병렬 접속된 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 구동시키기 위한 선택신호를 생성하는 단계;
    구동전압을 생성하여 상기 n개의 발광 다이오드 어레이에 공통적으로 공급하는 단계;
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 끝단에 연결되는 하나의 선택부를 통해 상기 선택신호에 따라 상기 n개의 발광 다이오드 어레이를 순차적으로 하나씩 선택하여 하나의 전류 레귤레이터에 접속시키는 단계;
    기준 전압이 공급되는 상기 하나의 전류 레귤레이터를 이용하여 상기 선택부에 의해 순차적으로 선택되는 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 단계; 및
    상기 선택부의 출력단자와 상기 하나의 전류 레귤레이터 사이의 노드에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 이용하여 상기 구동전압을 제어하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 선택 신호를 수신하는 선택신호 입력단자;
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 끝단에 접속된 n개의 입력단자; 및
    상기 하나의 전류 레귤레이터에 접속된 하나의 출력단자를 포함하며,
    상기 선택신호는 복수 비트를 갖는 디지털 신호인, 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
  10. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 선택신호는 60Hz 이상의 클럭신호에 따라 상기 선택부로 공급되는, 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
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