KR101622535B1 - 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용하는 액정 표시 장치 - Google Patents

발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 발광 다이오드 어레이의 전압 편차를 보상함과 아울러 소비 전력 및 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압을 생성하는 구동전압 생성부; 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 제어부; 및 상기 구동전압 생성부로부터 공급되는 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 전압 선택부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드, 전압 편차, 소비전력, 발열, 피드백, 구동전압, 스위칭

Description

발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용하는 액정 표시 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING OF LIGHT EMITTING DIODE ARRAY, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 어레이 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 복수의 발광 다이오드 어레이의 전압 편차를 보상함과 아울러 소비 전력 및 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 액정 표시 장치 등의 디스플레이 장치에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로서 기존의 냉음극선관 램프(CCFL) 대신하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 사용되고 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 구동 장치는 복수의 발광 다이오드가 전기적으로 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이를 포함한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 구동전압 생성부(10), 및 제어부(30)를 구비한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 일단은 구동전압 생성부(10)의 출력단에 공통적으로 접속되고, 타단은 저항(Rs)을 통해 기저전원(GND)에 접속된다. 즉, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동전압 생성부(10)의 출력단과 기저전원(GND) 사이에 서로 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 구동전압 생성부(10)로부터 기저전원(GND)으로 흐르는 전류에 의해 발광하도록 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
구동전압 생성부(10)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 제어부(20)의 제어에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)의 구동에 필요한 구동전압(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전압(Vd)을 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급한다.
제어부(20)는 구동전압 생성부(10)로부터 출력되는 구동전압(Vd)의 레벨을 제어한다.
또한, 제어부(20)는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n)을 검출하고, 검출된 n개 의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 중 가장 낮은 피드백 전압에 기초하여 구동전압 생성부(10)를 제어함으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 공급되는 구동전압(Vd)의 레벨을 제어한다.
이와 같은, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 흐르는 전류에 대응되는 복수의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 중에서 가장 낮은 피드백 전압을 대표 전압으로 하여 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 전체에 공급되는 구동전압(Vd)을 제어하여 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)를 병렬 구동한다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 복수의 피드백 전압 중에서 가장 낮은 피드백 전압을 이용하여 복수의 발광 다이오드 어레이에 공급되는 구동전압을 제어함으로써 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 발광 다이오드(LED)마다 순방향 전압 편차가 존재하기 때문에 복수의 발광 다이오드 어레이 각각의 전압 편차가 발생된다는 문제점이 있다.
둘째, 복수의 발광 다이오드 어레이 중에서 일부의 발광 다이오드 어레이에 과전압이 공급될 수 있어 소비 전력이 증가하게 되고, 발열로 인하여 발광 다이오드의 수명이 단축된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 발광 다이오드 어레이의 전압 편차를 보상함과 아울러 소비 전력 및 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압을 생성하는 구동전압 생성부; 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 제어부; 및 상기 구동전압 생성부로부터 공급되는 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 전압 선택부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 어레이의 구동 방법은 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연 수)개의 발광 다이오드 어레이의 구동방법에 있어서, 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압을 생성하는 단계; 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 포함하는 표시 패널; 외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 표시 패널에 표시하는 패널 구동부; 및 상기 표시 패널에 광을 조사하기 위한 백 라이트 유닛을 포함하며, 상기 백 라이트 유닛은 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압을 생성하는 구동전압 생성부; 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 제 어부; 및 상기 구동전압 생성부로부터 공급되는 상기 m개의 구동전압 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 전압 선택부를 포함하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 각기 다른 m개의 구동전압을 생성함과 아울러 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고 m개의 구동전압 중에서 검출된 피드백 전압에 기초한 보상 전압에 대응되는 구동전압을 선택하여 적어도 하나의 발광 다이오드 어레이에 공급함으로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 순방향 전압 편차를 실시간으로 보상할 수 있다는 효과가 있다.
둘째, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치의 소비전력을 감소시킴과 아울러 발광 다이오드의 발열을 감소시켜 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치(100)는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 구동전압 생성부(110), 제어부(120), 및 전압 선택부(130)를 포함하여 구성된다.
n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 일단은 전압 선택부(130)에 접속되고, 타단은 저항(Rs)을 통해 기저전원(GND)에 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전압 선택부(130)와 저항(Rs) 사이에 전기적으로 직렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하여 구성된다. 여기서, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 하나의 어레이 그룹으로 정의될 수도 있다.
구동전압 생성부(110)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm)을 생성하고, 생성된 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm)을 전압 선택부(130)에 공급한다.
제어부(120)는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n)을 검출하고, 검출된 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 각각과 기준 구동전압의 차전압을 이용하여 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn)를 생성한다. 이를 위해, 제어부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전압 검출부(122), 보상 전압 설정부(124), 및 스위칭 데이터 생성부(126)를 포함하여 구성된다.
전압 검출부(122)는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 타단 과 저항(Rs) 사이의 각 노드(N)에 접속되며, 저항(Rs)에 의해 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류에 대응되는 각 노드(N) 상의 전압 레벨에 대응되는 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 각각을 검출한다.
보상 전압 설정부(124)는 전압 검출부(122)에 의해 검출된 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 각각과 설정된 기준 구동전압의 차전압을 산출하고, 산출된 차전압을 기준 구동전압에 보상하여 발광 다이오드 어레이별 보상 전압(AVc-1 내지 AVc-n)을 설정한다. 예를 들어, 설정된 기준 구동전압이 58V이고, 피드백 전압(Vfb)이 60V일 경우, 보상 전압 설정부(124)는 피드백 전압(Vfb)이 기준 구동전압이 되도록 보상 전압(AVc)을 56V로 설정하게 된다. 즉, 보상 전압 설정부(124)는 피드백 전압(Vfb)과 기준 구동전압의 차전압이 +2V이므로 기준 구동전압에서 2V를 감산함으로써 보상 전압(AVc)을 56V로 설정하게 된다. 반대로, 기준 구동전압이 58V이고, 피드백 전압(Vfb)이 57V일 경우, 보상 전압 설정부(124)는 피드백 전압(Vfb)이 기준 구동전압이 되도록 보상 전압(AVc)을 59V로 설정한다. 즉, 보상 전압 설정부(124)는 피드백 전압(Vfb)과 기준 구동전압의 차전압이 -1V이므로 기준 구동전압에 1V를 가산함으로써 보상 전압(AVc)을 59V로 설정한다.
스위칭 데이터 생성부(126)는 보상 전압 설정부(124)에 의해 설정된 발광 다이오드 어레이별 보상 전압(AVc-1 내지 AVc-n) 각각에 대응되는 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn)를 생성한다. 여기서, 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn)는 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중에서 어느 하나를 선택하기 위한 디지털 데이터로써 구동전압(Vd1 내지 Vdm)의 개수를 포함할 수 있는 x개의 비트 수를 갖는다. 예를 들어, 구동전압(Vd1 내지 Vdm)의 개수, 즉 m이 15일 경우 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn) 각각은 4비트 디지털 데이터로 생성될 수 있다.
도 2에서, 전압 선택부(130)는 구동전압 생성부(110)로부터 공급되는 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중에서 제어부(120)로부터 공급되는 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn) 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 공급한다. 이를 위해, 전압 선택부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 스위칭 소자(SW)를 포함하여 구성된다.
복수의 스위칭 소자(SW) 각각은 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 각각이 공급되는 m개의 전압 입력 라인(VIL1 내지 VILm)과 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 접속된 n개의 전압 출력 라인(VOL1 내지 VOLn)의 교차부에 접속된다. 이러한, 복수의 스위칭 소자(SW) 각각은 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn) 각각에 대응되도록 선택적으로 스위칭되어 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중에서 발광 다이오드 어레이별 스위칭 데이터(SD1 내지 SDn) 각각에 대응되는 구동전압(Vd1 내지 Vdm)을 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 공급한다.
여기서, 제 1, 제 2, 및 제 n 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SD1, SD2, SDx)를 예로 들어 전압 선택부(130)의 구동방법을 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 5에서와 같이, 제 1 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SD1)는 제 1 구동전압(Vd1)을 선택하기 위한 디지털 데이터이고, 제 2 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SD2)는 제 2 구동전압(Vd2)을 선택하기 위한 디지털 데이터이며, 제 n 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SDn)는 제 m 구동전압(Vdm)을 선택하기 위한 디지털 데이터인 것으로 가정하기로 한다.
먼저, 전압 선택부(130)에서는 m개의 전압 입력 라인(VIL1 내지 VILm)과 제 1 전압 출력 라인(VOL1)의 교차부에 접속된 복수의 스위칭 소자(SW) 중에서 제 1 전압 입력 라인(VIL1)에 접속된 스위칭 소자(SW)만이 제 1 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SD1[1])에 따라 턴-온됨으로써 제 1 전압 출력 라인(VOL1)에는 제 1 구동전압(Vd1)이 선택되어 출력되고, 이에 따라 제 1 발광 다이오드 어레이(LA1)에는 제 1 구동전압(Vd1)이 공급된다.
또한, 전압 선택부(130)에서는 m개의 전압 입력 라인(VIL1 내지 VILm)과 제 2 전압 출력 라인(VOL2)의 교차부에 접속된 복수의 스위칭 소자(SW) 중에서 제 2 전압 입력 라인(VIL2)에 접속된 스위칭 소자(SW)만이 제 2 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SD2[1])에 따라 턴-온됨으로써 제 2 전압 출력 라인(VOL2)에는 제 2 구동전압(Vd2)이 선택되어 출력되고, 이에 따라 제 2 발광 다이오드 어레이(LA2)에는 제 2 구동전압(Vd2)이 공급된다.
그리고, 전압 선택부(130)에서는 m개의 전압 입력 라인(VIL1 내지 VILm)과 제 n 전압 출력 라인(VOLn)의 교차부에 접속된 복수의 스위칭 소자(SW) 중에서 제 m 전압 입력 라인(VILm)에 접속된 스위칭 소자(SW)만이 제 n 발광 다이오드 어레이 스위칭 데이터(SDn[1])에 따라 턴-온됨으로써 제 n 전압 출력 라인(VOLn)에는 제 m 구동전압(Vdm)이 선택되어 출력되고, 이에 따라 제 n 발광 다이오드 어레이(LAn)에 는 제 m 구동전압(Vdm)이 공급된다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 각기 다른 m개의 구동전압을 생성함과 아울러 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, m개의 구동전압 중에서 검출된 피드백 전압에 기초한 보상 전압에 대응되는 구동전압을 선택하여 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각에 공급함으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 순방향 전압 편차를 실시간으로 보상할 수 있다. 이로 인하여, 본 발명의 제 1 실시 예는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치의 소비전력을 감소시킴과 아울러 발광 다이오드의 발열을 감소시켜 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치(200)는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn), 구동전압 생성부(210), 제어부(220), 및 전압 선택부(230)를 포함하여 구성된다.
n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 일단은 전압 선택부(230)에 접속되고, 타단은 저항(Rs)을 통해 기저전원(GND)에 접속된다. 여기서, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각은 전압 선택부(230)와 저항(Rs) 사이에 전기적으로 직렬 접속된 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하여 구성된다.
이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)는 i(단, i는 2 이상의 자연수) 개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i)으로 그룹화된다.
i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각은 병렬 접속된 j(단, j는 n/i인 자연수)개의 발광 다이오드 어레이를 포함하여 구성된다. 여기서, n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)는 홀수번째 또는 짝수번째로 나뉘어 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i)에 그룹화되거나, 각기 다른 개수로 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 그룹화될 수도 있다.
구동전압 생성부(210)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm)을 생성하고, 생성된 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm)을 전압 선택부(230)에 공급한다.
제어부(220)는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n)을 검출하고, i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 대응되는 j개의 피드백 전압(Vfb)을 이용하여 i개의 어레이 그룹별 전압 각각과 기준 구동전압의 차전압을 이용하여 i개의 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDi)를 생성한다. 이를 위해, 제어부(220)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전압 검출부(222), 보상 전압 설정부(224), 및 스위칭 데이터 생성부(226)를 포함하여 구성된다.
전압 검출부(222)는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 타단과 저항(Rs) 사이의 각 노드(N)에 접속되며, 저항(Rs)에 의해 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)에 흐르는 전류에 대응되는 각 노드(N) 상의 전압 레벨에 대응되 는 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n) 각각을 검출한다.
보상 전압 설정부(224)는 전압 검출부(222)로부터 n개의 피드백 전압(Vfb-1 내지 Vfb-n)을 공급받아 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 대응되는 j개의 피드백 전압을 이용하여 i개의 어레이 그룹별 전압을 산출하고, 산출된 i개의 어레이 그룹별 전압 각각과 기준 구동전압의 차전압을 기준 구동전압에 보상하여 i개의 어레이 그룹별 보상 전압(GVc-1 내지 GVc-i)을 설정한다.
여기서, i개의 어레이 그룹별 전압은 j개의 피드백 전압의 평균 전압이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, j개의 피드백 전압 중에서 가장 낮은 피드백 전압과 가장 높은 피드백 전압의 평균 전압이 되거나, 가장 낮은 피드백 전압과 가장 높은 피드백 전압을 제외한 나머지 피드백 전압의 평균 전압이 될 수도 있다.
또한, i개의 어레이 그룹별 보상 전압(GVc-1 내지 GVc-i) 각각은 상술한 본 발명의 제 1 실시 예의 보상 전압 생성부(124)와 동일한 방법으로 설정될 수 있다.
스위칭 데이터 생성부(226)는 보상 전압 설정부(224)에 의해 설정된 i개의 어레이 그룹별 보상 전압(GVc-1 내지 GVc-i) 각각에 대응되는 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDn)를 생성한다. 여기서, 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDn)는 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중에서 어느 하나를 선택하기 위한 디지털 데이터로써 구동전압(Vd1 내지 Vdm)의 개수를 포함할 수 있는 x개의 비트 수를 갖는다. 예를 들어, 구동전압(Vd1 내지 Vdm)의 개수, 즉 m이 15일 경우 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDn) 각각은 4비트 디지털 데이터로 생성될 수 있다.
도 6에서, 전압 선택부(230)는 구동전압 생성부(210)로부터 공급되는 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중에서 제어부(220)로부터 공급되는 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDn) 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 공급한다. 이를 위해, 전압 선택부(230)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 i 선택부(232-1 내지 232-i)를 포함하여 구성된다.
제 1 내지 제 i 선택부(232-1 내지 232-i) 각각은 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1 내지 GSDn) 각각에 따라 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중 어느 하나의 전압을 선택하여 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 공급한다.
여기서, 제 1, 제 2, 및 제 n 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1, GSD2, GSDn)를 예로 들어 전압 선택부(230)의 구동방법을 설명하면 다음과 같다. 이때, 제 1 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1)는 제 1 구동전압(Vd1)을 선택하기 위한 디지털 데이터이고, 제 2 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD2)는 제 2 구동전압(Vd2)을 선택하기 위한 디지털 데이터이며, 제 n 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSDn)는 제 m 구동전압(Vdm)을 선택하기 위한 디지털 데이터인 것으로 가정하기로 한다.
먼저, 제 1 선택부(232-1)는 제 1 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD1)에 따라 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중 제 1 구동전압(Vd1)을 선택하여 제 1 어레이 그룹(LAG-1)에 공급한다.
또한, 제 2 선택부(232-2)는 제 2 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSD2)에 따 라 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중 제 2 구동전압(Vd2)을 선택하여 제 2 어레이 그룹(LAG-2)에 공급한다.
그리고, 제 i 선택부(232-i)는 제 i 어레이 그룹별 스위칭 데이터(GSDi)에 따라 m개의 구동전압(Vd1 내지 Vdm) 중 제 m 구동전압(Vdm)을 선택하여 제 i 어레이 그룹(LAG-i)에 공급한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 각기 다른 m개의 구동전압을 생성함과 아울러 복수의 발광 다이오드 어레이(LA)로 구성된 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i)에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, m개의 구동전압 중에서 검출된 피드백 전압에 기초한 보상 전압에 대응되는 구동전압을 선택하여 i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i) 각각에 공급함으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn) 각각의 순방향 전압 편차를 실시간으로 보상할 수 있다. 이로 인하여, 본 발명의 제 2 실시 예는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치의 소비전력을 감소시킴과 아울러 발광 다이오드의 발열을 감소시켜 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(300), 패널 구동부(400), 및 백 라이트 유닛(500)을 포함하여 구성된다.
표시 패널(300)은 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 화소(P)를 포함하여 이루어진다.
복수의 화소(P) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 접속된 박막 트랜지스터(미도시) 및 박막 트랜지스터에 접속된 액정셀을 포함하여 이루어진다.
이러한 표시 패널(300)은 각 화소(P)에 공급되는 화소 전압에 따라 액정셀에 전계를 형성하여 백 라이트 유닛(500)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 소정의 영상을 표시하게 된다.
패널 구동부(400)는 데이터 구동회로부(410), 게이트 구동회로부(420), 및 타이밍 제어부(430)를 포함하여 이루어진다.
데이터 구동회로부(410)는 타이밍 제어부(430)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(430)로부터 입력되는 데이터 신호(R, G, B)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 데이터 신호를 정극성/부극성 아날로그 화소 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성을 가지는 화소 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.
게이트 구동회로부(420)는 타이밍 제어부(430)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 구동회로부(420)는 박막 트랜지스터 형성과 동시에 기판상에 형성될 수 있다.
타이밍 제어부(430)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 표시 패널(300)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(410)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(430)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(410) 및 게이트 구동회로부(420)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다.
타이밍 동기신호(TSS)는 수직 동기신호(Vsync); 수평 동기신호(Hsync); 데이터 인에이블 신호(Data Enable); 및 도트클럭(DCLK) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse); 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock); 소스 출력 인에이블(Source Output Enable); 및 극성 제어신호(POL) 등이 될 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse); 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock); 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다.
백 라이트 유닛(500)은 발광 다이오드를 이용하여 표시 패널(300)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(500)은 발광 다이오드 어레이부(510), 및 백 라이트 구동부(520)를 포함하여 구성된다.
발광 다이오드 어레이부(510)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 가지는 n개의 발광 다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)를 포함하도록 구성되거나, 도 6에 도시된 바와 같이, i개의 어레이 그룹(LAG-1 내지 LAG-i)를 포함하도록 구성되는 것으로, 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
백 라이트 구동부(520)는 도 2 내지 도 8을 참조하여 상술한 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드의 구동장치(100, 200)를 포함하도록 구성 되어 발광 다이오드 어레이부(510)의 구동을 제어하는 것으로, 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 백 라이트 유닛(500)은 상술한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 이외에도 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 복수의 광학 부재를 더 포함하여 구성될 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 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 전압 선택부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 전압 선택부의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 제어부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 도 6에 도시된 전압 선택부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
110, 210: 구동전압 생성부 120, 220: 제어부
122, 222: 전압 검출부 124, 224: 보상 전압 설정부
126, 226: 스위칭 데이터 생성부 130, 230: 전압 선택부
300: 표시 패널 400: 패널 구동부
500: 백 라이트 유닛

Claims (11)

  1. 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이;
    적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압들을 생성하는 구동전압 생성부;
    상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 제어부; 및
    상기 구동전압 생성부로부터 공급되는 상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 전압 선택부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압들을 검출하고, 검출된 n개의 피드백 전압들 각각과 기준 구동전압의 차전압을 이용하여 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성되는 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 n개의 피드백 전압들을 검출하는 전압 검출부;
    상기 n개의 피드백 전압들 각각과 기준 구동전압의 차전압을 산출하고, 상기 산출된 차전압을 상기 기준 구동전압에 보상하여 어레이 그룹별 보상 전압을 설정하는 보상 전압 설정부; 및
    상기 어레이 그룹별 보상 전압 각각에 대응되는 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 스위칭 데이터 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 선택부는 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되도록 선택적으로 스위칭되어 상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 상기 복수의 어레이 그룹별 각각에 공급하는 복수의 스위칭 소자들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압들을 검출하고, j(단, j는 2 이상의 자연수) 개의 발광 다이오드 어레이로 구성되는 i(단, i는 n/j인 자연수) 개의 어레이 그룹별 j개의 피드백 전압에 기초한 i개의 어레이 그룹별 전압 각각과 기준 구동전압의 차전압을 이용하여 i개의 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 n개의 피드백 전압들을 검출하는 전압 검출부;
    상기 i개의 어레이 그룹별 j개의 피드백 전압에 기초하여 상기 i개의 어레이 그룹별 전압을 산출하고, 산출된 상기 i개의 그룹별 전압 각각과 상기 기준 구동전압의 차전압을 상기 기준 구동전압에 보상하여 상기 i개의 어레이 그룹별 보상 전압을 설정하는 보상 전압 설정부; 및
    상기 i개의 어레이 그룹별 보상 전압 각각에 대응되는 상기 i개의 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 스위칭 데이터 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 선택부는 상기 구동전압 생성부로부터 공급되는 상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 i개의 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 i개의 어레이 그룹 각각에 공급하는 i개의 선택부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  8. 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이의 구동방법에 있어서,
    적어도 하나의 발광 다이오드 어레이로 구성된 복수의 어레이 그룹의 구동에 필요한 각기 다른 m(단, m은 자연수)개의 구동전압들을 생성하는 단계;
    상기 복수의 어레이 그룹 각각에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압을 검출하고, 검출된 피드백 전압을 이용하여 상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급될 상기 구동전압을 선택하기 위한 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 m개의 구동전압들 중에서 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터 각각에 대응되는 구동전압을 선택하여 상기 복수의 어레이 그룹 각각에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압들을 검출하는 단계;
    상기 n개의 피드백 전압들 각각과 기준 구동전압의 차전압을 산출하고, 상기 산출된 차전압을 상기 기준 구동전압에 보상하여 어레이 그룹별 보상 전압을 설정하는 단계; 및
    상기 어레이 그룹별 보상 전압 각각에 대응되는 상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압들을 검출하는 단계;
    j(단, j는 2 이상의 자연수)개의 발광 다이오드 어레이로 구성되는 i(단, i는 n/j인 자연수)개의 어레이 그룹별 j개의 피드백 전압들에 기초하여 상기 i개의 어레이 그룹별 전압을 산출하고, 산출된 상기 i개의 그룹별 전압 각각과 기준 구동전압의 차전압을 상기 기준 구동전압에 보상하여 상기 i개의 어레이 그룹별 보상 전압을 설정하는 단계; 및
    상기 i개의 어레이 그룹별 보상 전압 각각에 대응되는 상기 i개의 어레이 그룹별 스위칭 데이터를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이의 구동방법.
  11. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 포함하는 표시 패널;
    외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 표시 패널에 표시하는 패널 구동부; 및
    상기 표시 패널에 광을 조사하기 위한 백 라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백 라이트 유닛은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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