KR101956269B1 - 발광 다이오드의 구동장치 및 구동방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

발광 다이오드의 구동장치 및 구동방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이의 일 전극에 접속되어 상기 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하기 위한 구동전원 생성부; 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속된 제 1저항; 상기 제 1저항에 직렬접속된 제 1캐패시터; 및 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속되어 상기 제 1저항과 병렬연결된 구동 트랜지스터; 및 상기 제 1캐패시터의 양단전압을 이용하여 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부를 제어하고, 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부에 따라 상기 제 1캐패시터가 충전과 방전을 반복하도록 제어하는 트랜지스터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치에 관한 것으로,
본 발명에 따르면, 구동 트랜지스터의 턴온 시간을 감소시켜 구동 트랜지스터의 발열을 줄이는 효과가 있다.

Description

발광 다이오드의 구동장치 및 구동방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING OF LIGHT EMITTING DIODE, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이에 있어서 발광 다이오드의 구동장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
백 라이트 유닛(Back Light Unit)은 액정 표시 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.
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드의 구동장치를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 발광 다이오드 어레이 구동장치는 발광 다이오드 어레이(10), 구동전원 생성부(20), 스위칭 소자(Q), 저항(Rs), 및 발광 다이오드 구동부(30)를 구비한다.
발광 다이오드 어레이(10)는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)로 이루어진다. 이러한, 발광 다이오드 어레이(10)는 직렬 연결된 발광 다이오드마다 순방향 전압 편차가 존재하기 때문에 정전류로 구동되어야 한다.
구동전원 생성부(20)는 입력 전원(Vin)을 이용하여 발광 다이오드 구동부(30)의 제어에 따라 발광 다이오드 어레이(10)의 구동에 필요한 구동전원(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전원(Vd)을 발광 다이오드 어레이(10)에 공급한다.
스위칭 소자(Q)는 발광 다이오드 어레이(10)의 타단과 제 1 노드(N1) 사이에 접속된다. 이러한, 스위칭 소자(Q)는 발광 다이오드 구동부(30)로부터 출력되는 전류 제어신호(CCS)에 따라 스위칭되어, 발광다이오드 어레이(10)로부터 제 1 노드(N1)로 흐르는 전류 량을 제어한다.
저항(Rs)은 제 1 노드(N1)와 기저전원(GND) 사이에 접속되어 스위칭 소자(Q)로부터 제 1 노드(N1)를 경유하여 기저전원(GND)로 흐르는 전류에 대응되는 전압이 제 1 노드(N1)에 검출되도록 한다.
발광 다이오드 구동부(30)는 외부로부터 공급되는 발광 다이오드 디밍신호에 따라 구동전원 생성부(20)를 제어함으로써 구동전원 생성부(20)로부터 발광 다이오드 어레이(10)에 공급되는 구동전원(Vd)의 레벨을 제어한다.
또한, 발광 다이오드 구동부(30)는 저항(Rs)에 의해 제 1 노드(N1)에 걸리는 피드백 전압(Vfb)을 이용해 발광 다이오드 어레이(10)에 흐르는 전류(i1)를 감지하여 스위칭 소자(Q)의 스위칭을 제어함으로써 각 발광 다이오드 어레이(10)에 흐르는 전류(i1)를 제어한다.
그러나, 종래기술에 따른 발광 다이오드 어레이 구동장치에 의하면 다음과 같은 문제가 있다.
종래의 기술은 스위칭 소자(Q)를 이용하여 발광 다이오드 어레이(10)에 흐르는 전류를 제어한다. 따라서, 발광 다이오드 어레이(10)에 전류를 흘려 광을 방출하기 위해서는 스위칭 소자(Q)에 항상 전류가 흘러야한다. 따라서, 스위칭 소자(Q)에는 전류가 흐르는 동안 스위칭 소자의 에미터와 컬렉터 사이에 걸리는 전압(Vce)에 비례하여 전력이 소모되고, 스위칭 소자(Q)에 발열이 발생되어 문제된다.
또한, 스위칭 소자의 발열문제를 해결하기 위해 방열판을 설계해야하므로 방열판을 위한 공간 및 재료비용이 발생되어 문제된다.
본 발명은 상술한 바와 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 본 발명은 구동 트랜지스터의 턴온시간을 제어하여 구동 트랜지스터에 흐르는 평균 전류를 감소시키는 발광 다이오드의 구동장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 구동 트랜지스터의 발열을 줄이는 발광 다이오드의 구동장치 및 구동 방법, 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이의 일 전극에 접속되어 상기 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하기 위한 구동전원 생성부; 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속된 제 1저항; 상기 제 1저항에 직렬접속된 제 1캐패시터; 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속되어 상기 제 1저항과 병렬연결된 구동 트랜지스터; 및 상기 제 1캐패시터의 양단전압을 이용하여 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부를 제어하고, 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부에 따라 상기 제 1캐패시터가 충전과 방전을 반복하도록 제어하는 트랜지스터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 구동전원 생성부를 구동시켜 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하는 단계; 상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속된 제 1캐패시터를 충전하며 상기 발광 다이오드 어레이에 전류가 흐르도록 하는 단계; 상기 제 1캐패시터의 전압이 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커지면 트랜지스터 구동부가 상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속되어 제 1캐패시터와 병렬 연결된 구동 트랜지스터를 턴 온(Turn on) 시키는 단계; 및 상기 제 1캐패시터의 전압이 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아지면 상기 트랜지스터 구동부가 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프(Turn off) 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 픽셀을 포함하는 표시 패널; 외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 표시 패널에 표시하는 패널 구동부; 및 상기 표시 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이의 일 전극에 접속되어 상기 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하기 위한 구동전원 생성부; 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속된 제 1저항; 상기 제 1저항에 직렬접속된 제 1캐패시터; 및 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속되어 상기 제 1저항과 병렬연결된 구동 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 우선, 구동 트랜지스터의 턴온 시간을 감소시켜 구동 트랜지스터에 흐르는 평균 전류를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 구동 트랜지스터의 턴온 시간을 감소시켜 구동 트랜지스터의 발열을 줄이는 효과가 있다.
또한, 구동 트랜지스터의 방열판 설치를 위한 공간 및 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 영상표시장치의 발광 다이오드 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1캐패시터 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1다이오드 전류의 평균값을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치의 다른 실시예를 나타내기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1캐패시터 전압 및 제 2캐패시터 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1다이오드 전류 및 제 2다이오드 전류의 평균값을 나타내는 도면이다 도 8은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치를 이용한 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치 및 구동방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "접속되어" 또는 "연결되어" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치를 나타낸 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드의 구동장치는 발광 다이오드 어레이(100), 구동전원 생성부(200), 제 1저항(R1), 제 2저항(R2), 제 1캐패시터(C1), 트랜지스터 구동부(300), 구동 트랜지스터(Q), 및 비교기(400)를 포함한다.
발광 다이오드 어레이(100)는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드(LED)로 이루어져 빛을 발산한다.
구동전원 생성부(200)는 외부로부터 공급되는 입력 전원(Vin)을 이용하여, 트랜지스터 구동부(300)의 제어에 따라 발광 다이오드 어레이(100)의 구동에 필요한 구동전원(Vd)을 생성하고, 생성된 구동전원(Vd)을 발광 다이오드 어레이(100)에 공급한다.
제 1저항(R1)은 구동 트랜지스터(Q)에 접속된 제 1노드(N1)와 제 1캐패시터(C1) 사이에 접속되어, 구동 트랜지스터(Q)로부터 제 1노드(N1)를 경유하여 제 1캐패시터(C1)로 흐르는 전류에 대응되는 전압이 제 1노드(N1)에 검출되도록 한다.
제 2저항(R2)은 구동 트랜지스터(Q)에 접속된 제 2노드(N2)와 기저전원(GND) 사이에 접속되어, 구동 트랜지스터(Q)로부터 제 2노드(N2)를 경유하여 기저전원(GND)으로 흐르는 전류에 대응되는 전압이 제 2노드(N2)에 검출되도록 한다.
제 1캐패시터(C1)는 상기 제 1저항(R1)과 기저전원(GND) 사이에 접속되어, 발광 다이오드 어레이(100)에서 흘러나오는 전하를 충전한다. 제 1캐패시터(C1)를 충전할 때는 구동 트랜지스터(Q)를 턴 오프하여 발광 다이오드 어레이(100)에 흐르는 전류의 양을 조절하고, 제 1캐패시터(C1)를 방전할 때는 구동 트랜지스터(Q)를 턴온하여 발광 다이오드 어레이(100)에 흐르는 전류의 양을 조절한다.
구동 트랜지스터(Q)는 발광 다이오드 어레이(100)의 타단과 기저전원(GND) 사이에 접속된다. 이러한, 구동 트랜지스터(Q)는 트랜지스터 구동부(300)로부터 공급되는 전류 제어신호(CCS)에 따라 스위칭되어, 발광 다이오드 어레이(100)로부터 제 2저항(R2)을 통해 기저전원(GND)으로 흐르는 전류의 양을 제어한다. 일 실시예에 있어서, 구동 트랜지스터(Q)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor : FET)를 사용할 수 있다.
트랜지스터 구동부(300)는 구동 트랜지스터(Q)의 베이스 단자에 연결되며, 전류 제어신호(CCS)를 이용하여 상기 구동 트랜지스터(Q)를 스위칭 동작시킨다.
트랜지스터 구동부(300)는 상기 제 1캐패시터의 양단전압을 이용하여 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부를 제어하고, 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부에 따라 상기 제 1캐패시터가 충전과 방전을 반복하도록 제어한다.
트랜지스터 구동부(300)는 상기 구동 트랜지스터를 턴 온하여 상기 발광 다이오드 어레이를 흐르는 다이오드 전류를 선형 제어하고, 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프하여 상기 제 1캐패시터의 양단전압에 따라 상기 다이오드 전류가 제어되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 트랜지스터 구동부(300)는 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커질 경우 상기 구동 트랜지스터를 턴 온(Turn on)시키고, 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아질 경우 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프(Turn off)시킬 수 있다.
이하 트랜지스터 구동부(300)의 동작을 설명하기 위해 도면을 참조한다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1캐패시터 전압의 변화를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1다이오드 전류의 평균값을 나타내는 도면이다
도 2 내지 도 4에서 알 수 있듯이, 구동전원 생성부(200)에서 발광 다이오드 어레이(100)로 구동전원(Vd)을 발생시키면, 발광 다이오드 어레이(100)로 다이오드 전류(i1)가 흐른다. 이때, 트랜지스터 구동부(300)가 구동 트랜지스터(Q)를 턴오프하였다면, 상기 발광 다이오드 어레이(100)를 통과한 다이오드 전류(i1)는 제 1캐패시터(C1)를 충전시키게 된다(CP1).
제 1캐패시터(C1)가 충전 됨에 따라 제 1캐패시터(C1)의 양단 전압(Vc)은 증가하게 되고, 이에 따라 발광 다이오드 어레이(100) 양단 전압 및 다이오드 전류(i1)는 감소된다.
제 1캐패시터(C1)가 계속 충전되어 상기 제 1캐패시터(C1)의 양단 전압(Vc)이 사전에 설정된 제 1비교전압(V1)보다 커지면, 트랜지스터 구동부(300)는 구동 트랜지스터(Q)를 턴온하여 제 1캐패시터(C1)를 방전시킨다(DP1).
구동 트랜지스터(Q)를 턴온하면 발광 다이오드 어레이(100)를 흐르는 전류(i1)는 구동 트랜지스터(Q)를 따라 흐를 수 있다.구동 트랜지스터(Q)는 제 1캐패시터(C1)가 방전되는 동안 발광 다이오드 어레이(100)를 흐르는 전류(i1)의 양을 선형제어(linear control)한다.
일 실시예에 있어서, 트랜지스터 구동부(300)는 N2 단자에 형성된 피드벡전압(Vfb)의 전압 레벨에 따라 전류 제어신호(CCS)를 생성하여 구동 트랜지스터(Q)의 베이스 단자에 출력함으로써 구동 트랜지스터(Q)가 발광 다이오드 어레이(100)를 흐르는 전류(i1)를 선형제어할 수 있다.
한편, 제 1캐패시터(C1)가 방전되어, 제 1캐패시터(C1)의 양단전압(Vc)이 사전에 설정된 제 2비교전압(V2)보다 작아지면, 트랜지스터 구동부(300)는 구동 트랜지스터(Q)를 턴오프하고 다시 제 1캐패시터(C1)를 충전시킨다(CP2)
그후, 제 1캐패시터(C1)가 계속 충전되어 상기 제 1캐패시터(C1)의 양단 전압(Vc)이 사전에 설정된 제 1비교전압(V1)보다 커지면, 트랜지스터 구동부(300)는 구동 트랜지스터(Q)를 턴온하여 제 1캐패시터(C1)를 방전시킨다(DP2).
상술한 바와 같이, 트랜지스터 구동부(300)는 제 1캐패시터(C1)의 양단전압을 추적하여 구동 트랜지스터를 턴 온 및 턴 오프하고, 제 1캐패시터(C1)의 충전 및 방전을 유도하는 방식으로 다이오드 전류(i1)를 제어할 수 있다. 트랜지스터 구동부(300)는 이러한 제어를 통해 상기 다이오드 전류(i1)의 평균값이 목표 전류(iref)에 도달하도록 한다.
다시 도 2를 참고하면, 비교기(110)는 상기 제 1캐패시터(C1)의 일단에 접속되어 제 1캐패시터(C1)의 전압을 사전에 설정된 제 1비교전압(V1) 및 제 2비교전압(V2)과 비교한다. 제 1비교전압(V1)은 제 1캐패시터(C1)의 충전을 중지하고 방전을 시작하는 임계전압이고, 제 2비교전압(V2)은 제 1캐패시터(C1)의 방전을 중지하고 충전을 시작하는 임계전압이다.
비교기(110)의 일단은 트랜지스터 구동부(300)에 연결되어 상기 비교한 결과를 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치는 발광 다이오드 어레이(100)에 다이오드 전류(i1)가 흐르는 시간 중 일정 시간(제 1캐패시터를 충전하는 시간)에 구동 트랜지스터(Q)를 턴 오프하여도 상기 다이오드 전류(i1)를 제어할 수 있으므로, 구동 트랜지스터(Q)에 항상 전류가 흐르도록 하지 않아도 발광 다이오드를 통해 광을 방출할 수 있다. 따라서, 구동 트랜지스터(Q)에 전류가 흐르지 않는 시간에는 구동 트랜지스터(Q)에 발열이 발생하지 않으므로, 구동 트랜지스터(Q)의 발열을 줄일 수 있는 효과가 있다.도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치의 다른 실시예를 나타내기 위한 도면이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 상기 발광 다이오드의 구동장치는 복수의 구동 트랜지스터(Q1, Q2) 및 상기 복수의 구동 트랜지스터(Q1, Q2)에 각각 병렬 연결된 복수의 캐패시터(C1, C2)를 포함하고, 상기 트랜지스터 구동부(300)는 상기 복수의 캐패시터(C1, C2)의 양단전압(Vc1, Vc2) 중 적어도 어느 하나가 제 1비교전압보다 커질 경우 상기 복수의 구동 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴 온시키고, 상기 복수의 캐패시터의 양단전압 중 적어도 어느 하나가 제 2비교전압보다 작아질 경우 상기 복수의 구동 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴 오프시킬 수 있다.
이하, 이를 더욱 상세하게 설명하기 위해 도 6 및 도 7을 참고하여 설명한다. 다만, 중복을 피하기 위하여 도 2와 중복된 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1캐패시터 전압 및 제 2캐패시터 전압의 변화를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치에서 시간에 따른 제 1다이오드 전류 및 제 2다이오드 전류의 평균값을 나타내는 도면이다
도 5 내지 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 구동장치는 제 1발광 다이오드 어레이(110), 제 2발광 다이오드 어레이(120), 구동전원 생성부(200), 제 1캐패시터(C1), 제 2캐패시터(C2), 트랜지스터 구동부(300), 제 1구동 트랜지스터(Q1), 제 2구동 트랜지스터(Q2) 및 비교기(400)를 포함한다.제 1발광 다이오드 어레이(110) 및 제 2발광 다이오드 어레이(120)의 일단에는 하나의 구동전원이 연결된다. 이로써 제 1발광 다이오드 어레이(110) 및 제 2발광 다이오드 어레이(120)의 일단에는 동일한 구동전압이 인가된다.
그런데 발광 다이오드 어레이를 구성하는 발광 다이오드는 그 개별 소자마다의 특성이 조금씩 차이가 있는 바, 이를 어레이로 구성하게 되면 전체적으로 제 1발광 다이오드 어레이(110) 및 제 2발광 다이오드 어레이(120)에 걸리는 전압 및 전류에는 차이가 생기기 마련이다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동장치는 각 발광 다이오드 어레이(110, 120) 별 전류의 편차를 줄이기 위해 다음과 같이 제어한다.
먼저, 제 1발광 다이오드 어레이(110)에 제 2발광 다이오드 어레이(120) 보다 많은 초기 전류가 흐른다고 가정한다. 제 1발광 다이오드 어레이(110)에 흐르는 전류인 제 1다이오드 전류(i1)는 제 2발광 다이오드 어레이(120)에 흐르는 전류인 제 2다이오드 전류(i2) 보다 초기 전류가 많이 흐르므로, 그만큼 제 1캐패시터(C1)가 충전되는 시간이 짧아지게 된다. 즉, 도 6과 같이 제 1캐패시터 양단전압(Vc1)은 제 2캐패시터 양단전압(Vc2) 보다 빠르게 상승한다. 또한, 제 1캐패시터의 양단 전압(Vc1)이 충전으로 인해 빠르게 증가되면, 제 1다이오드 전류(i1)는 빠르게 줄어들기 시작한다.
따라서, 제 1캐패시터 양단전압(Vc1)은 제 2캐패시터 양단전압(Vc2) 보다 빠르게 제 1비교전압에 도달하게 된다. 제 1캐패시터 양단전압(Vc1)이 제 1비교전압 보다 커지면 비교기(400)는 이를 트랜지스터 구동부(300)에 알릴 수 있고, 트랜지스터 구동부(300)는 t1의 시간에 CCS 신호를 전송하여 제 1구동 트랜지스터(Q1) 및 제 2구동 트랜지스터(Q2)를 턴 온한다.
제 1구동 트랜지스터(Q1) 및 제 2구동 트랜지스터(Q2)가 턴 온되면 제 1캐패시터(C1) 및 제 2캐패시터(C2)는 방전을 시작한다.
이때, 제 2캐패시터(C2)는 제 1캐패시터(C1)에 비해 작은 충전전압을 가지고 있는 바, 제 2비교전압에 먼저 도달하게 된다(t2).
트랜지스터 구동부(300)는 제 1캐패시터(C1) 및 제 2캐패시터(C2) 중 어느 하나의 양단 전압이 제 2비교전압 보다 낮아지면 제 1구동 트랜지스터(Q1) 및 제 2구동 트랜지스터(Q2)를 턴 오프시키고, 제 1캐패시터(C1) 및 제 2캐패시터(C2)를 충전하기 시작한다.
그러나, 이때에는 초기 제 1캐패시터의 양단전압 보다 높은 양단전압이 충전되어 있는 상태이므로 제 1발광 다이오드 어레이(110)에 흐르는 초기 전류는 최초의 초기 전류보다 작아지게 된다.
즉, 최초에는 각 발광 다이오드 어레이에 흐르는 전류에 차이(Δia)가 발생하지만 시간이 지날 수록 캐패시터의 양단 전압의 초기값에 의해 그 차이가 줄어들게 되고(Δib), 결국 각 발광 다이오드 어레이를 흐르는 평균 전류는 기준 전류(iref)에 수렴하게 된다. 따라서, 각 발광 다이오드 어레이 별 전류의 편차는 줄어든다.
이하 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 우선 구동전원 생성부를 구동시켜 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급한다(S100).
다음, 제 1캐패시터 전압이 제 1비교전압보다 낮으면(S200), 상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속된 제 1캐패시터를 충전하며 상기 발광 다이오드 어레이에 전류가 흐르도록 한다. 이때 구동 트랜지스터는 턴 오프된 상태이다(S300).
다음, 상기 제 1캐패시터의 전압이 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커지면, 트랜지스터 구동부가 상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속되어 제 1캐패시터와 병렬 연결된 구동 트랜지스터를 턴 온(Turn on) 시킨다. 이때 제 1캐패시터는 방전을 시작한다(S400).
한편, 상기 제 1캐패시터의 전압은 상기 제 1캐패시터의 일단에 연결된 비교기를 통하여 상기 제 1비교전압 및 제 2비교전압과 비교한다.
다음, 상기 제 1캐패시터의 전압이 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아지면(S500), 상기 트랜지스터 구동부가 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프(Turn off) 시키고 제 1캐패시터를 충전시킨다(S300).
이렇게 제 1캐패시터 및 구동 트랜지스터를 교대로 번갈아가며 사용하므로 본 발명에 따른 구동장치는 구동 트랜지스터의 발열을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치를 이용한 액정 표시장치를 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구동장치를 이용한 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 표시 패널(400), 패널 구동부(500), 및 백라이트 유닛(600)을 포함한다.
표시 패널(400)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(400)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(500)는 데이터 구동회로부(510), 게이트 구동회로부(520) 및 타이밍 제어부(530)를 포함하여 이루어진다.
데이터 구동회로부(510)는 타이밍 제어부(530)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 제어부(530)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(520)는 타이밍 제어부(530)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 구동회로부(520)는 박막 트랜지스터 형성과 동시에 기판상에 형성될 수 있다.
타이밍 제어부(530)는 외부로부터 입력되는 입력 데이터(RGB)를 표시 패널(400)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동회로부(510)에 공급한다.
또한, 타이밍 제어부(530)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동회로부(510) 및 게이트 구동회로부(520)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(600)은 발광 다이오드를 이용하여 표시 패널(400)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백 라이트 유닛(600)은 도 2 및 도 5에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 포함하여 구성되므로 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 구동 트랜지스터에 전류가 흐르는 시간을 조절하여 구동 트랜지스터의 발열문제 및 전력손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 구성을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 발광 다이오드 어레이
110 - 제 1발광 다이오드 어레이
120 - 제 2발광 다이오드 어레이
200 - 구동전원 생성부
300 - 트랜지스터 구동부
400 - 비교기

Claims (10)

  1. 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이;
    상기 발광 다이오드 어레이의 일 전극에 접속되어 상기 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하기 위한 구동전원 생성부;
    상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속된 제 1저항;
    상기 제 1저항에 직렬접속된 제 1캐패시터; 상기 발광 다이오드 어레이의 타 전극에 접속되어 상기 제 1저항과 병렬 연결된 구동 트랜지스터; 및
    상기 제 1캐패시터의 양단전압을 이용하여 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부를 제어하고, 상기 구동 트랜지스터의 턴 온 여부에 따라 상기 제 1캐패시터가 충전과 방전을 반복하도록 제어하는 트랜지스터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 트랜지스터 구동부는, 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커질 경우 상기 구동 트랜지스터를 턴 온(Turn on)시키고, 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아질 경우 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프(Turn off)시키는 것을 특징으로 하는,
    발광 다이오드의 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1캐패시터의 일단에 접속되어 상기 제 1캐패시터의 양단전압과 사전에 설정된 제 1비교전압 및 제 2비교전압의 크기를 비교하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 트랜지스터 구동부는,
    상기 구동 트랜지스터를 턴 온하여 상기 발광 다이오드 어레이를 흐르는 다이오드 전류를 선형 제어하고, 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프하여 상기 제 1캐패시터의 양단전압에 따라 상기 다이오드 전류가 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 구동장치는 복수의 구동 트랜지스터 및 상기 복수의 구동 트랜지스터에 각각 병렬 연결된 복수의 캐패시터를 포함하고,
    상기 트랜지스터 구동부는 상기 복수의 캐패시터의 양단전압 중 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커질 경우 상기 복수의 구동 트랜지스터를 턴 온시키고, 상기 복수의 캐패시터의 양단전압 중 적어도 어느 하나가 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아질 경우 상기 복수의 구동 트랜지스터를 턴 오프시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동장치.
  6. 구동전원 생성부를 구동시켜 복수의 발광 다이오드가 직렬 접속된 발광 다이오드 어레이에 구동전원을 공급하는 단계;
    상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속된 제 1캐패시터를 충전하며 상기 발광 다이오드 어레이에 전류가 흐르도록 하는 단계;
    상기 제 1캐패시터의 양단전압이 사전에 설정된 제 1비교전압보다 커지면 트랜지스터 구동부가 상기 발광 다이오드 어레이의 타단에 접속되어 제 1캐패시터와 병렬 연결된 구동 트랜지스터를 턴 온(Turn on) 시키는 단계; 및
    상기 제 1캐패시터의 전압이 사전에 설정된 제 2비교전압보다 작아지면 상기 트랜지스터 구동부가 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프(Turn off) 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1캐패시터의 일단에 연결된 비교기가 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 상기 제 1비교전압보다 커진 것을 상기 트랜지스터 구동부에 전달하면, 상기 트랜지스터 구동부는 상기 제 1캐패시터를 방전시키고 상기 구동 트랜지스터를 턴 온시켜서, 상기 발광 다이오드 어레이를 흐르는 전류가 상기 구동 트랜지스터를 통해 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1캐패시터의 일단에 연결된 비교기가 상기 제 1캐패시터의 양단전압이 상기 제 2비교전압보다 작아진 것을 상기 트랜지스터 구동부에 전달하면, 상기 트랜지스터 구동부는 상기 제 1캐패시터를 충전시키고 상기 구동 트랜지스터를 턴 오프시켜서, 상기 발광 다이오드 어레이를 흐르는 전류가 상기 제 1캐패시터를 통해 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1캐패시터의 양단전압은 상기 제 1캐패시터의 일단에 연결된 비교기를 통하여 상기 제 1비교전압 및 제 2비교전압과 비교하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 구동방법.
  10. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 픽셀을 포함하는 표시 패널;
    외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 표시 패널에 표시하는 패널 구동부; 및
    상기 표시 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드의 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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