KR101716353B1 - 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 구동부의 발열을 억제하면서 복수의 발광 다이오드 어레이의 정전류 제어를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 구동전원을 공급하는 구동전원 공급부; 상기 구동전원 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전원이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 타단과 기저전원 사이에 접속되어 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 제어하는 n개의 제 1 스위칭 소자; 기준전원과 상기 기저전원 사이에 접속된 제 2 스위칭 소자; 및 상기 제 2 스위칭 소자로부터 상기 기저전원으로 흐르는 전류를 샘플링하여 스위칭 제어신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 발광 다이오드 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드 어레이, 샘플링, 비교기, 전류 제어, 스위칭 소자

Description

발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{DRIVING APPARATUS LIGHT EMITTING DIODE ARRAY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISNG THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발광 다이오드 구동부의 발열을 억제하면서 복수의 발광 다이오드 어레이의 정전류 제어를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
백 라이트 유닛(Back Light unit)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 구동 장치는 복수의 발광 다이오드가 전기적으로 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이를 포함한다. 이러한, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 직렬 연결된 발광 다이오드마다 순방향 전압 편차가 존재하기 때문에 정전류로 구동되어야 한다.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 구동전원 공급부(10), n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n), 발광 다이오드 구동부(30) 및 n개의 전류 제어부(401 내지 40n)를 구비한다.
구동전원 공급부(10)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vcc)을 이용하여 발광 다이오드 구동부(30)의 제어에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)의 구동에 필요한 구동전원(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전원(Vd)을 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 공급한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)는 구동전원 공급부(10)의 출력단에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n) 각각은 구동전원 공급부(10)의 출력단과 각 전류 제어부(401 내지 40n) 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 구비한다.
복수의 발광 다이오드(LED) 각각은 구동전원 공급부(10)의 출력단으로부터 공급되는 구동전원(Vd)에 의해 발광하여 광을 방출한다.
발광 다이오드 구동부(30)는 도시하지는 않았지만, 외부로부터 공급되는 발광 다이오드 디밍신호에 따라 구동전원 공급부(10)를 제어함으로써 구동전원 공급부(10)로부터 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 공급되는 구동전원(Vd)의 레벨을 제어한다.
또한, 발광 다이오드 구동부(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 제어부(401 내지 40n)에 공급한다.
n개의 전류 제어부(401 내지 40n) 각각은 발광 다이오드 구동부(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 제어부(401 내지 40n) 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 비교기(OP), 스위칭 소자(T), 및 저항(Rs)을 구비한다.
비교기(OP)의 비반전 단자(+)는 발광 다이오드 구동부(30)에 접속되고, 반전 단자(-)는 스위칭 소자(T)와 저항(Rs) 사이의 접점에 접속된다. 이러한, 비교기(OP)는 발광 다이오드 구동부(30)로부터 공급되는 기준 전압(Vref)을 가지는 전압 플로워(Voltage Follower)로서 동작한다.
저항(Rs)의 일단은 스위칭 소자(T)에 접속되고, 타단은 접지에 접속된다.
스위칭 소자(T)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 제어부(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(T)의 스위칭을 제어함으로써 m번째 발광 다이오드 어레이(20m)에 흐르는 구동 전류(im)를 제어하게 된다.
이와 같은, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 전류 제어부(401 내지 40n)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 흐르는 구동 전류(i1 내지 in)를 제어함으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)를 병렬 구동하게 된다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 전류 제어부(401 내지 40n)를 이용하여 n개의 발광 다이오드 어레이(201 내지 20n)에 흐르는 구동 전류(i1 내지 in)를 제어함으로써 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 발광 다이오드 어레이의 개수가 증가할수록 전류 제어부의 개수도 증가하게 됨으로써 부품 수가 증가함과 아울러 전류 제어부가 차지하는 회로 면적이 증가되어 하나의 칩으로 집적화가 어렵다는 문제점이 있다.
둘째, 전류 제어부를 제어부에 집적화할 경우 전류 제어부의 스위칭 소자의 전원 소모에 의해 발생되는 발열로 인하여 제어부가 손상될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드 구동부의 발열을 억제하면서 복수의 발광 다이오드 어레이의 정전류 제어를 가능하도록 한 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 구동전원을 공급하는 구동전원 공급부; 상기 구동전원 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전원이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 타단과 기저전원 사이에 접속되어 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 제어하는 n개의 제 1 스위칭 소자; 기준전원과 상기 기저전원 사이에 접속된 제 2 스위칭 소자; 및 상기 제 2 스위칭 소자로부터 상기 기저전원으로 흐르는 전류를 샘플링하여 스위칭 제어신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 발광 다이오드 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
폭/길이에 대응되는 상기 제 2 스위칭 소자의 크기는 상기 제 1 스위칭 소자와 동일하거나, 소정 비율로 작은 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 복수 의 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, 구동전원을 공급하는 구동전원 공급부; 상기 구동전원 공급부에 전기적으로 병렬 접속되어 상기 구동전원이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이; 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 타단과 기저전원 사이에 접속되어 상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 제어하는 n개의 제 1 스위칭 소자; 기준전원과 상기 기저전원 사이에 접속된 제 2 스위칭 소자; 및 상기 제 2 스위칭 소자로부터 상기 기저전원으로 흐르는 전류를 샘플링하여 스위칭 제어신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 발광 다이오드 구동부를 포함하는 발광 다이오드의 구동 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치는 복수의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 제어하는 복수의 제 1 스위칭 소자와 동일한 동작 특성을 가지는 제 2 스위칭 소자에 흐르는 전류를 하나의 전류 제어부로 샘플링하여 제 1 및 제 2 스위칭 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전류 제어부의 회로 면적을 줄여 집적화를 가능하게 할 수 있다는 효 과가 있다.
둘째, 발광 다이오드 구동부의 발열 없이 복수의 발광 다이오드 어레이 각각에 흐르는 전류를 제어할 수 있다는 효과가 있다.
셋째, 샘플링된 신호의 펄스 폭을 변조하여 복수의 제 1 스위칭 소자의 스위칭 속도를 제어함으로써 복수의 발광 다이오드 어레이의 흐르는 전류를 개별적으로 제어할 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 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 구동전원 공급부(110), n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n), n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn), 제 2 스위칭 소자(Tr), 및 발광 다이오드 구동부(130)를 포함하여 구성된다.
구동전원 공급부(110)는 외부로부터 공급되는 입력 전원을 이용하여 발광 다이오드 구동부(130)로부터 공급되는 스위칭 제어신호(SCS)에 따라 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 구동에 필요한 구동전원(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전원(Vd)을 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공급한다. 예를 들어, 구동전원 공급부(110)는 도시하지 않은 인덕터; 트랜지스터; 다이오드; 및 커패시터를 포함하여 구성되는 직류-직류 변환회로로 구성될 수 있다. 이러한, 직 류-직류 변환회로는 발광 다이오드 구동부(130)로부터 공급되는 스위칭 제어신호에 따라 트랜지스터의 스위칭 속도가 제어됨으로써 입력 전원(Vin)을 구동전원(Vd)으로 변환하여 출력한다.
n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)는 구동전원 공급부(110)의 출력단에 전기적으로 병렬 접속된다. 이러한, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 구동전원 공급부(110)의 출력단과 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 드레인 단자 사이에 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 포함하여 구성된다.
복수의 발광 다이오드(LED) 각각은 구동전원 공급부(110)의 출력단으로부터 공급되는 구동전원(Vd)에 의해 발광하여 광을 방출한다.
제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)는 해당 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 타단에 접속된 드레인 단자, 제 1 저항(Rs1)을 통해 기저전원(GND)에 접속된 소스 단자, 및 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 제 1 제어신호 출력 단자(CST1)에 접속된 제어 단자를 포함하여 구성된다. 여기서, n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각은 동일한 폭/길이를 가지도록 형성되어 동일한 동작 특성을 가지며, 저항(Rs) 역시 동일한 저항 값을 갖는다.
이러한, 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각은 발광 다이오드 구동부(130)의 제어에 따라 스위칭 속도가 제어됨으로써 해당 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 전류(i1 내지 in)를 제어하게 된다.
제 2 스위칭 소자(Tr)는 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 기준전원 출력 단자(VrT)에 접속된 드레인 단자, 제 1 저항(Rs1)을 통해 기저전원(GND)에 접속된 소스 단자, 및 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 제 2 제어신호 출력 단자(CST2)에 접속된 제어 단자를 포함하여 구성된다. 여기서, 제 2 스위칭 소자(Tr)는 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각과 동일한 폭/길이에 대응되는 크기를 가지도록 형성되어 동일한 동작 특성을 가지며, 제 2 저항(Rs2) 역시 제 1 저항(Rs1)과 동일한 저항 값을 갖는다.
한편, n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 폭/길이에 대응되는 크기는 제 2 스위칭 소자(Tr)보다 소정 비율로 큰 크기를 가지도록 형성될 수도 있다.
이러한, 제 2 스위칭 소자(Tr)는 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 제 2 제어신호 출력 단자(CST2)로부터 공급되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭됨으로써 기준전원 출력 단자(VrT)에서 출력되는 기준전원으로부터 기저전원(GND)으로 흐르는 전류를 제어한다.
발광 다이오드 구동부(130)는 구동전원 제어부(132), 및 전류 제어부(134)를 포함하여 구성된다.
구동전원 제어부(132)는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각으로부터 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각으로 흐르는 n개의 전류(i1 내지 in)에 대응되는 n개의 피드백 전압(FB1 내지 FBn)을 이용하여 구동전원 공급부(110)를 제어함으로써 구동전원 공급부(110)로부터 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 공급되는 구동 전압(Vd)의 전압 레벨을 제어한다. 예를 들어, 발광 다이오드 구동부(130)는 n개의 피드백 전압(FB1 내지 FBn) 중 가장 큰 피드백 전압 또 는 가장 낮은 피드백 전압이 기준 비교전압보다 높을 경우, 구동전원 공급부(110)로부터 출력되는 구동전원(Vd)의 전압 값을 낮추고, 피드백 전압이 기준 비교전압보다 낮을 경우, 구동전원 공급부(110)로부터 출력되는 구동전원(Vd)의 전압 값을 높임으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 일정한 구동전원(Vd)이 공급되도록 한다.
전류 제어부(134)는 기준전원을 생성하여 기준전원 출력 단자(VrT)를 통해 제 2 스위칭 소자(Tr)의 드레인 단자에 공급한다.
또한, 전류 제어부(134)는 제 2 스위칭 소자(Tr)로부터 기저전원으로 흐르는 전류를 샘플링하여 스위칭 제어신호를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호에 따라 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 스위칭을 동시에 제어하는 스위칭 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
스위칭 제어부(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 비반전 단자(+), 반전 단자(-), 및 출력 단자를 포함하여 구성되는 하나의 스위칭 제어신호 생성부(OP)를 포함하도록 구성된다. 여기서, 하나의 스위칭 제어신호 생성부(OP)는 전압 플로워(Voltage Follower)로 동작하는 비교기(OP)가 될 수 있다.
비반전 단자(+)에는 기준전원(Vr)이 공급된다.
반전 단자(-)는 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 피드백 단자(FBT)에 전기적으로 접속된다. 여기서, 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 피드백 단자(FBT)는 제 2 스위칭 소자(Tr)의 소스 단자와 제 2 저항(Rs2) 사이인 제 1 노드(N1)에 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 반전 단자(-)에는 제 2 저항(Rs2)에 의해, 제 2 스위칭 소자(Tr)로부터 기저전원(GND)으로 흐르는 전류에 대응되도록 제 1 노드(N1)에 검출되는 전압이 피드백되어 공급된다.
출력 단자는 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 제 1 및 제 2 제어신호 출력 단자(CST1, CST2) 각각에 공통적으로 접속된다.
이러한 스위칭 제어신호 생성부(OP)는 기준전원(Vr)과 제 1 노드(N1)로부터 피드백되는 피드백 전압(Vfb)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호(SCS)를 제 1 및 제 2 제어신호 출력 단자(CST1, CST2)로 출력함으로써 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)와 제 2 스위칭 소자(Tr) 각각의 스위칭을 동시에 제어하게 된다. 결과적으로, 스위칭 제어신호 생성부(OP)는 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류에 대응되는 피드백 전압(Vfb)에 따라 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 스위칭을 제어함으로써 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류를 제어하게 된다. 이때, 제 1 및 제 2 스위칭 소자(T1 내지 Tn, Tr) 각각이 동일한 동작 특성을 가지기 때문에 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류에 기초하여 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 스위칭을 제어하더라도 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류와 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 흐르는 전류는 동일하게 된다.
한편, n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 폭/길이에 대응되는 크기가 제 2 스위칭 소자(Tr)보다 소정 비율을 가지도록 큰 크기로 형성될 경우, n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에는 제 2 스위칭 소자(Tr)의 크기 비율에 대응하여 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류에 비례되는 전류가 흐르게 된다. 예를 들어, 제 2 스위칭 소자(Tr)와 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 크기 비율이 1:2일 경우에 있어서, 제 2 스위칭 소자(Tr)에 10mA가 흐르게 되면 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에는 20mA가 흐르게 된다. 이에 따라, 본 발명은 제 2 스위칭 소자(Tr)와 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 크기 비율을 조절하여 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 흐르는 전류를 조절할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류를 제어하는 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)와 동일한 동작 특성을 가지는 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류를 샘플링(Sampling)하여 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 개수에 상관없이 하나의 스위칭 제어부(140)를 이용하여 모든 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 전류를 제어할 수 있고, 이에 따라, 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)의 개수가 증가하더라도 스위칭 제어부(140)를 발광 다이오드 구동부(130)의 내부에 집적화할 수 있고, 발광 다이오드 구동부(130)의 발열 없이 복수의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 구동전원 공급부(110), n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n), n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn), 제 2 스위칭 소자(Tr), 및 발광 다이오드 구동부(230)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 발광 다이오드 구동부(230)를 제외한 나머지 구성은 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 하고, 동일한 도면 부호를 부여하기로 한다.
발광 다이오드 구동부(230)는 구동전원 제어부(232), 및 전류 제어부(234)를 포함하여 구성된다.
구동전원 제어부(232)는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각으로부터 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각으로 흐르는 n개의 전류(i1 내지 in)에 대응되는 n개의 피드백 전압(FB1 내지 FBn)을 이용하여 구동전원 공급부(110)를 제어한다.
전류 제어부(234)는 외부로부터 공급되는 디밍신호(DIM)에 응답하여 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 스위칭을 오프시키거나, 스위칭 속도를 제어하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류(i1 내지 in)를 제어하는 스위칭 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
스위칭 제어부(240)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 스위칭 제어신호 생성부(OP), n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn), 및 듀티 제어부(242)를 포함하여 구성된다.
스위칭 제어신호 생성부(OP)는 도 4를 참조하여 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치에서의 스위칭 제어신호 생성부(OP)와 동일하게 구성되어, 기준전원(Vr)과 제 1 노드(N1)로부터 피드백되는 피드백 전압(Vfb)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호(SCS)를 출력한다. 이에 따라, 스위칭 제어신호 생성부(OP)에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
이러한, 스위칭 제어신호 생성부(OP)로부터 출력되는 스위칭 제어신호(SCS)는 제 2 스위칭 소자(Tr)의 제어단자에 공급됨과 아울러 n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn) 각각에 공급된다.
n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn) 각각은 스위칭 제어신호 생성부(OP)의 출력단자, 발광 다이오드 구동부(130)에 마련된 각 제 1 제어신호 출력 단자(CST1), 및 듀티 제어부(242)에 접속된다. 이러한, n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn) 각각은 듀티 제어부(242)로부터 공급되는 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)에 따라 스위칭되어 스위칭 제어신호 생성부(OP)로부터 출력되는 스위칭 제어신호(SCS)를 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 중 적어도 하나의 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 공급한다.
듀티 제어부(242)는 외부로부터 공급되는 디밍신호(DIM)에 따라 n개의 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)를 생성하여 n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn) 중 적어도 하나의 스위칭 소자(S1 내지 Sn)를 스위칭시킨다. 여기서, 디밍신호(DIM)는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각을 순차적으로 구동시키거나 선택 적으로 구동시키기 위한 구동 정보, 또는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각의 휘도 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 디밍신호(DIM)가 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각을 순차적으로 구동시키기 위한 정보일 경우, 듀티 제어부(242)는 n개의 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)를 순차적으로 생성하여 n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn)를 순차적으로 스위칭시킴으로써 스위칭 제어신호 생성부(OP)로부터 출력되는 스위칭 제어신호(SCS)를 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 제어 단자에 순차적으로 공급하게 된다. 이에 따라, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 순차적인 스위칭에 의해 순차적으로 구동되게 된다.
이와 마찬가지로, 디밍신호(DIM)가 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 중 소정 개수의 발광 다이오드 어레이들만을 선택적으로 구동시키기 위한 정보일 경우, 듀티 제어부(242)는 디밍신호(DIM)에 대응되는 적어도 하나의 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)를 생성하여 n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn)를 선택적으로 스위칭시킴으로써 스위칭 제어신호 생성부(OP)로부터 출력되는 스위칭 제어신호(SCS)를 적어도 하나의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 제어 단자에 선택적으로 공급하게 된다. 이에 따라, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)의 선택적인 스위칭에 의해 선택적으로 구동되게 된다.
또한, 디밍신호(DIM)가 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각의 휘도 정보일 경우, 듀티 제어부(242)는 디밍신호(DIM)에 대응되는 펄스 폭을 가지는 n개의 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)를 생성하여 n개의 제 3 스위칭 소자(S1 내지 Sn) 각각의 스위칭 속도를 제어함으로써 스위칭 제어신호 생성부(OP)로부터 출력되는 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 변조하여 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 제어 단자에 공급하게 된다. 이에 따라, n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각은 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn) 각각의 스위칭 속도에 대응되도록 구동되게 된다.
한편, 듀티 제어부(242)는 외부로부터 디밍신호(DIM) 없이 설정된 구동 정보에 따라 상술한 n개의 듀티 제어신호(DC1 내지 DCn)를 생성할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류를 제어하는 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)와 동일한 동작 특성을 가지는 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류를 샘플링(Sampling)하여 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고, 생성된 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 변조하여 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 흐르는 전류를 제어하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치와 동일한 효과를 제공함과 아울러 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 변조하여 n개의 제 1 스위칭 소자(T1 내지 Tn)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위 한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 표시 패널(300), 패널 구동부(400), 디밍신호 생성부(500), 및 백 라이트 유닛(600)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(600)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 공급한 다. 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.
디밍신호 생성부(500)는 표시 패널(300)을 복수의 블록으로 분할하여 각 블록에 공급될 데이터 신호(R, G, B)의 휘도 정보에 대응되는 블록별 디밍신호(DIM)를 생성하거나, 표시 패널(300)을 복수의 수평 블록으로 분할하여 각 수평 블록에 포함된 게이트 라인(GL)의 구동에 따라 각 수평 블록에 순차적으로 광을 조사하기 위한 수평 블록별 디밍신호(DIM)를 생성하여 백 라이트 유닛(600)에 공급한다. 여기서, 디밍신호 생성부(500)는 타이밍 제어부(430)에 내장되거나, 패널 구동부(400)에 입력 데이터(RGB) 및 타이밍 동기신호(TSS)를 제공하는 시스템 본체(미도시) 또는 백 라이트 유닛(600)을 제어하는 백 라이트 제어 보드(미도시)에 포함될 수 있다.
백 라이트 유닛(600)은 발광 다이오드를 이용하여 표시 패널(300)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(600)은 발광 다이오드 어레이부(610), 및 백 라이트 구동부(620)를 포함하여 구성된다.
발광 다이오드 어레이부(610)는 도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)를 가지는 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)를 포함하도록 구성되는 것으로, 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
일 실시 예에 따른 백 라이트 구동부(620)는 도 3 및 도 4에 도시된 구동전원 공급부(110), 및 발광 다이오드 구동부(130)를 포함하도록 구성된다. 이에 따라, 백 라이트 구동부(620)는 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류에 기초하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n)에 흐르는 전류를 제어함으로써 표시 패널(300)에 광이 조사되도록 한다.
다른 실시 예에 따른 백 라이트 구동부(620)는 도 5 및 도 6에 도시된 구동전원 공급부(110), 및 발광 다이오드 구동부(130)를 포함하도록 구성된다. 이에 따라, 백 라이트 구동부(620)는 제 2 스위칭 소자(Tr)에 흐르는 전류에 기초하여 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하고 디밍신호 생성부(500)로부터 제공되는 블록별 디밍신호(DIM) 또는 수평 블록별 디밍신호(DIM)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 제어하여 n개의 발광 다이오드 어레이(1201 내지 120n) 각각에 흐르는 전류를 제어함으로써 표시 패널(300)의 각 블록에 광이 선택적으로 조사되도록 한다.
한편, 백 라이트 유닛(600)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 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전류 제어부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 전류 제어부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 어레이의 구동 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 전류 제어부를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
110: 구동전원 공급부 1201 내지 120n: 발광 다이오드 어레이
130, 230: 발광 다이오드 구동부 132, 232: 구동전원 제어부
134, 234: 전류 제어부 140, 240: 스위칭 제어부
242: 듀티 제어부 300: 표시 패널
400: 패널 구동부 410: 데이터 구동회로부
420: 게이트 구동회로부 430: 타이밍 제어부
500: 디밍신호 생성부 600: 백 라이트 유닛

Claims (11)

  1. 구동전원을 공급하는 구동전원 공급부;
    상기 구동전원 공급부에 전기적으로 병렬 접속되고 상기 구동전원이 공통적으로 공급되는 n(단, n은 자연수)개의 발광 다이오드 어레이;
    상기 n개의 발광 다이오드 어레이 각각의 타단과 기저전원 사이에 접속된 n개의 제 1 스위칭 소자;
    기준전원과 상기 기저전원 사이에 접속된 하나의 제 2 스위칭 소자; 및
    상기 기준전원으로부터 상기 하나의 제 2 스위칭 소자를 통하여 상기 기저전원으로 흐르는 전류를 샘플링하여 상기 n개의 제 1 스위칭 소자와 상기 하나의 제 2 스위칭 소자를 각각 제어하고, 상기 n개의 제 1 스위칭 소자 각각으로부터 상기 기저전원으로 흐르는 전류에 대응되는 n개의 피드백 전압에 따라 상기 구동전원 공급부를 제어하는 발광 다이오드 구동부를 가지며,
    상기 발광 다이오드 구동부는,
    상기 제 2 스위칭 소자에 상기 기준전원을 공급하는 기준전원 출력 단자;
    상기 제 2 스위칭 소자와 상기 기저전원 사이의 노드에 접속된 피드백 단자;
    상기 n개의 피드백 전압과 기준 비교전압을 이용하여 상기 구동전원 공급부를 제어하는 구동전원 제어부; 및
    상기 기준전원과 상기 피드백 단자에 공급되는 전압을 이용하여 스위칭 제어신호를 생성하고 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 n개의 제 1 스위칭 소자와 상기 제 2 스위칭 소자를 각각 제어하는 하나의 전류 제어부를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폭/길이에 대응되는 상기 제 2 스위칭 소자의 크기는 상기 제 1 스위칭 소자와 동일하거나, 상기 제 1 스위칭 소자보다 작은, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 전류 제어부는 상기 스위칭 제어신호를 생성하는 스위칭 제어신호 생성부를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어신호 생성부는,
    상기 기준전원이 공급되는 비반전 단자;
    상기 피드백 단자에 연결된 반전 단자; 및
    상기 n개의 제 1 스위칭 소자 각각의 제어 단자와 상기 제 2 스위칭 소자의 제어 단자에 공통적으로 연결된 출력 단자를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 전류 제어부는,
    상기 피드백 단자의 전압과 상기 기준전원을 이용하여 상기 스위칭 제어신호를 생성하는 스위칭 제어신호 생성부;
    디밍신호를 기반으로 n개의 듀티 제어신호를 생성하는 듀티 제어부; 및
    상기 n개의 듀티 제어신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭 제어신호 생성부로부터 출력되는 상기 스위칭 제어신호를 상기 n개의 제 1 스위칭 소자 각각의 제어 단자에 공급하는 n개의 제 3 스위칭 소자를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어신호 생성부는,
    상기 기준전원이 공급되는 비반전 단자;
    상기 피드백 단자에 연결된 반전 단자; 및
    상기 n개의 제 3 스위칭 소자 각각에 공통적으로 연결된 출력 단자를 포함하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 듀티 제어부는 상기 디밍신호를 기반으로 상기 n개의 제 3 스위칭 소자를 순차적으로 또는 동시에 스위칭시키거나, 적어도 하나의 제 3 스위칭 소자를 선택적으로 스위칭시키거나, 상기 제 3 스위칭 소자 각각의 스위칭 속도를 개별적으로 제어하기 위한 상기 n개의 듀티 제어신호를 생성하는, 발광 다이오드 어레이의 구동 장치.
  8. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 갖는 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 4 항 중 어느 한 항에 따른 발광 다이오드의 구동 장치를 포함하는, 액정 표시 장치.
  9. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 갖는 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 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 발광 다이오드의 구동 장치를 포함하는, 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표시 패널을 복수의 블록으로 분할하여 각 블록에 공급될 상기 입력 데이터에 따라 블록별 디밍신호를 생성하거나, 상기 각 블록에 포함된 상기 게이트 라인의 구동에 따라 각 수평 블록 단위로 광을 조사하기 위한 수평 블록별 디밍신호를 생성하여 상기 백 라이트 유닛에 공급하는 디밍신호 생성부를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 듀티 제어부는 상기 디밍신호 생성부로부터 공급되는 상기 블록별 디밍신호 또는 상기 수평 블록별 디밍신호에 따라 상기 n개의 듀티 제어신호를 생성하는, 액정 표시 장치.
KR1020090129737A 2009-12-23 2009-12-23 발광 다이오드 어레이의 구동 장치 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 KR101716353B1 (ko)

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