KR101994107B1 - 발광다이오드 어레이 구동 장치 및 구동 방법과 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 어레이 구동 장치에 관한 것으로서, 특히, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조신호와 펄스진폭변조신호를 생성하여 정전류 트랜지스터를 제어할 수 있는, 발광다이오드 어레이 구동 장치 및 구동 방법과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치는, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이의 구동에 필요한 구동전압을 생성하여, 상기 n개의 발광다이오드 어레이들 각각으로 공급하기 위한 구동전압 생성부; 및 상기 발광다이오드 어레이들 각각과 기저전원 사이에 연결되어 있는 각각의 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 제어신호를 이용해 상기 구동전압 생성부를 제어하며, 상기 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조(PWM)신호와 펄스진폭변조(PAM)신호를 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하기 위한 제어부를 포함한다.

Description

발광다이오드 어레이 구동 장치 및 구동 방법과 이를 이용한 액정표시장치{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING OF LIGHT EMITTING DIODE ARRAY, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 발광다이오드 어레이 구동 장치에 관한 것으로서, 특히, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 발광다이오드 어레이에 공급되는 구동전압(Vd)을 피드백 제어하는 발광다이오드 어레이 구동 장치 및 구동 방법과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치의 백라이트 유닛에서 광원으로 사용되었던 종래의 형광 램프들은, 최근 저전력, 고효율 구동의 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)로 대체되고 있다.

발광다이오드(LED)는 냉음극선관 램프와 비교할 때, 친환경적이며, 응답 속도가 수 나노(Nano) 초로서 고속 응답이 가능하고, 임펄스(Impulse) 구동이 가능하며, 색재현성이 80%에서 100% 이상이다.

또한, 발광다이오드는 광량을 조절하여 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도를 임의로 조정할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 복수의 발광다이오드가 전기적으로 직렬 접속된 발광다이오드 어레이를 점등시키기 위해 발광다이오드 어레이 구동 장치가 이용된다.

백라이트 유닛과 조명장치의 광원으로 적용되는 발광다이오드 시장이 커짐에 따라 발광다이오드 어레이 구동 장치(LED 드라이버)의 수요도 급격히 증가하고 있다.

이러한 발광다이오드 어레이 구동 장치는 헤드룸 전압 감지(Headroom Voltage Monitoring, HVM) 방법에 기초하여 발광다이오드의 캐소드 전압의 변화를 감지하여 LED의 애노드 전압을 보상한다.

이를 위하여, 종래의 발광다이오드 어레이 구동 장치는 발광다이오드의 캐소드와 기저전원(GND) 사이에 연결된 정전류 트랜지스터(Sink Transistor)의 컬렉터 단자의 전압을 감지(sensing)하고 그 컬렉터 전압에 따라 LED에 공급되는 포워드 전압(Forward voltage)을 피드백 제어하여 그 포워드 전압을 일정한 직류 전압으로 공급한다.

헤드룸 전압 감지(HVM) 방법을 구현하기 위하여, 정전류 트렌지스터의 컬렉터 단자에 접속된 다이오드, 다이오드와 3.3V의 Vcc 전압원 사이에 접속된 풀업 저항들이 필요하다. 다이오드는 발광다이오드의 캐소드로부터 구동전압 생성부(부스트 콘트롤러)로 흐르는 역방향 전류를 차단하고, 풀업 저항은 다이오드의 애노드에 Vcc 전압을 공급한다.

최근, 발광다이오드 어레이 구동 장치의 소비전력과 효율을 높이기 위한 기술들이 발전하고 있다. 그런데, 상기한 바와 같은 종래의 발광다이오드 어레이 구동 장치는 비교적 높은 발광다이오드의 캐소드 전압을 감지하여 피드백을 제어하기 때문에 소비전력을 줄이기가 어렵다.

이를 해결하기 위한 방법으로 최근에는, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 발광다이오드 어레이에 공급되는 구동전압(Vd)을 피드백 제어하는 방법이 제안되고 있다.

도 1은 종래의 발광다이오드 어레이 구동 장치가 적용되는 백라이트 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도로서, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 발광다이오드 어레이에 공급되는 구동전압(Vd)을 피드백 제어하는 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 것이다.

정전류 트랜지스터(40)의 에미터 전압을 검출하여 헤드룸 전압 감지(HVM)를 구현하는 과정을 도 1을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

첫째, 구동전압 생성부(20)의 DC/DC 컨버터(구동전압 생성부에서 PWM IC를 제외한 부분)에서 미리 계산된 발광다이오드 어레이(10)의 포워드 전압(Vf) 만큼의 전압을 올린다.

둘째, 발광다이오드 어레이(10)로 전류가 들어가면 정전류 트랜지스터(40)의 에미터 전압(Vemitter)을 읽는다.

셋째, 모든 발광다이오드 어레이(10)에서 정전류 트랜지스터(40)의 에미터 전압이 타겟(Target) 전류와 같다고 LED D-IC(30)의 피드백 제어기(HVM controller)(31)에서 판단되면, 피드백 제어기(31)는 구동전압(Vd)을 한 단계 감소시키도록 하는 피드백 제어신호를 구동전압 생성부(20)로 전송하며, 이에 따라, 구동전압 생성부(20)가 구동전압(Vd)을 한 단계 감소시킨다.

넷째, 정전류 트랜지스터(40)의 에미터 전압이 줄어들 때까지, 구동전압(Vd)을 감소시키는 상기 세 번째 과정을 반복한다.

다섯째, 정전류 트랜지스터(40)의 에미터 전압이 줄어들었다고 피드백 제어기(31)에서 판단되면, 피드백 제어기(31)는 구동전압(Vd)을 상승시키도록 하는 피드백 제어신호를 구동전압 생성부(20)로 전송하며, 이에 따라, 구동전압 생성부(20)가 구동전압(Vd)을 상승시킨다.

여섯째, 구동전압(Vd)을 한 단계씩 감소시키는 상기 세 번째 과정부터 다시 반복한다.

그러나, 상기한 바와 같이 에미터 전압을 검출하여 헤드룸 전압 감지(HVM)를 구현하는 과정은 에미터(Emitter) 단의 전압을 읽어서, 발광다이오드 어레이(10)들 중 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 것을 기준으로 하여 피드백(Feedback)을 하고 있다. 이로 인해, 복수의 발광다이오드 어레이(10)들 중, 적어도 한 개의 채널(발광다이오드 어레이)은 전류가 떨어지게 된다.

즉, 정전류 트랜지스터(40)의 에미터 단 자체가 발광다이오드 어레이(10)의 정전류를 제어하는 곳이기 때문에, 이를 이용해 구동전압(Vd)을 피드백(Feedback) 제어하면 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(LED String)(10)를 포함한 적어도 하나 이상의 발광다이오드 어레이의 전류가 낮아질 수 있다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 에미터 전압을 검출하여 헤드룸 전압 감지(HVM)를 수행하는 종래의 발광다이오드 어레이 구동 장치는, 각 발광다이오드 어레이(10)들 간에 전류간 편차가 많이 발생할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조신호와 펄스진폭변조신호를 생성하여 정전류 트랜지스터를 제어할 수 있는, 발광다이오드 어레이 구동 장치 및 구동 방법과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치는, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이의 구동에 필요한 구동전압을 생성하여, 상기 n개의 발광다이오드 어레이들 각각으로 공급하기 위한 구동전압 생성부; 및 상기 발광다이오드 어레이들 각각과 기저전원 사이에 연결되어 있는 각각의 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 제어신호를 이용해 상기 구동전압 생성부를 제어하며, 상기 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조(PWM)신호와 펄스진폭변조(PAM)신호를 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 발광다이오드 어레이들 각각과 기저전원 사이에 각각 연결되어 있는 복수의 정전류 트랜지스터; 및 상기 피드백 제어신호를 생성하여 상기 구동전압 생성부로 전송하고, 상기 피드백 보상전압을 생성하여 상기 정전류 트랜지스터에 정상전류가 흐르도록 하기 위한 발광다이오드 드라이브 IC를 포함한다. 상기 발광다이오드 드라이브 IC는, 상기 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 피드백 정보를 생성하는 검출부; 상기 정전류 트랜지스터의 베이스로 출력전압을 인가하는 증폭부; 상기 검출부에서 생성된 피드백 정보를 이용하여 상기 구동전압 생성부로 전송할 피드백 제어신호를 생성하며, 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 증폭부의 상기 출력전압을 보상하기 위한 보상전압을 생성하는 보상부; 및 상기 보상부로부터 전송되어온 상기 피드백 제어신호를 피드백 제어전압으로 변경하여 상기 구동전압 생성부로 전송하기 위한 전송부를 포함한다. 상기 보상부는, 상기 구동전압 생성부가 상기 구동전압의 레벨을 변경시킬 수 있도록, 상기 피드백 정보에 따라 상기 피드백 제어신호를 생성하여 상기 전송부로 전송하며, 상기 보상부는, 상기 피드백 정보에 따라 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 적어지거나 많아졌다고 판단되는 경우에는, 상기 펄스폭변조(PWM)신호와 펄스진폭변조(PAM)신호를 포함하고 있는 보상전압을 생성하여 상기 증폭부로 인가하는 것을 특징으로 한다. 상기 정전류 트랜지스터가 정상상태로 구동되는 경우 상기 보상전압은, 상기 정전류 트랜지스터에 정상전류를 흐르도록 할 수 있는 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기 발광다이오드 어레이들이 가지고 있는 최대편차 만큼을 제외한 듀티를 갖는 최대편차PWM신호; 및 상기 정상상태에서 상기 최대편차PWM신호와 함께 상기 증폭부로 인가되어 상기 정전류 트랜지스터로 상기 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 보상PAM신호를 포함한다. 상기 피드백 정보에 따라 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 상기 정상전류와 차이가 있다고 판단되는 경우, 상기 보상부는, 상기 최대편차PWM신호 대신, 상기 차이를 보상할 수 있는 보상PWM신호를 생성하여 상기 보상PAM신호와 함께 상기 증폭부로 인가시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 방법은, 구동전압 생성부가, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이의 구동에 필요한 구동전압을 생성하여, 상기 n개의 발광다이오드 어레이로 공급하는 단계; 및 상기 발광다이오드 어레이들 각각과 기저전원 사이에 연결되어 있는 각각의 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 제어신호를 이용해 상기 구동전압 생성부를 제어하며, 상기 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조(PWM)신호와 펄스진폭변조(PAM)신호를 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 구동전압 생성부와 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계는, 상기 정전류 트랜지스터의 베이스로 출력전압을 인가하는 단계; 상기 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 피드백 정보를 생성하는 단계; 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 구동전압 생성부로 피드백 제어전압을 전송하며, 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 출력전압을 보상하기 위한 보상전압을 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 보상전압을 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계는, 상기 피드백 정보의 판단 결과, 상기 정전류 트랜지스터가 정상상태로 구동되는 경우에는, 상기 정전류 트랜지스터에 정상전류를 흐르도록 할 수 있는 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기 발광다이오드 어레이들이 가지고 있는 최대편차 만큼을 제외한 듀티를 갖는 최대편차PWM신호 및, 상기 정상상태에서 상기 최대편차PWM신호와 함께 증폭부로 인가되어 상기 정전류 트랜지스터로 상기 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 보상PAM신호를 이용하여 상기 출력전압을 생성하며, 상기 피드백 정보의 판단 결과, 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 상기 정상전류와 차이가 있다고 판단되는 경우, 상기 최대편차PWM신호 대신 상기 차이를 보상할 수 있는 보상PWM신호를 생성하여 상기 보상PAM신호와 함께 상기 증폭기로 인가시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 포함하는 패널; 외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 패널에 표시하는 패널 구동부; 상기 표시 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, n개의 발광다이오드 어레이들로 구성되는 발광다이오드 어레이부; 및 상기에 기재된 발광다이오드 어레이 구동 장치를 포함한다.

상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 생성된 피드백 보상신호에 따라, 펄스폭변조(PWM)신호와 펄스진폭변조(PWM)신호를 생성하여 정전류 트랜지스터를 제어함으로써, 정전류 트랜지스터의 에미터 전압 검출을 이용한 피드백 제어시, 각 발광다이오드 어레이를 통해 흐르는 전류의 편차를 최소화시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 발광다이오드 어레이 구동 장치가 적용되는 백라이트 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 적용되는 백라이트 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 구동전압을 피드백 제어하기 위한 방법을 보여 주는 파형도.
도 4는 도 2에 도시된 발광다이오드 어레이 구동장치의 구성을 상세하게 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 각 발광다이오드 어레이의 편차를 보정하는 알고리즘을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 적용되는 백라이트 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 예시도이다.

본 발명이 적용되는 백라이트 유닛(500)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광다이오드 어레이부(510) 및 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치(520)를 포함한다.

우선, 발광다이오드 어레이부(510)는 n개의 발광다이오드 어레이(LA1 내지LAn)(511)를 포함하여 구성될 수 있다.

발광다이오드 어레이(511)들 각각은 직렬 접속된 다수의 발광다이오드(LED)들을 포함한다.

n개의 발광다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)(511) 각각의 일단은 발광다이오드 어레이 구동 장치(520)의 구동전압 생성부(540)의 출력단에 공통적으로 접속되어 있고, 타단은 저항(R)을 통해 기저전원(GND)에 접속된다.

즉, 각각의 발광다이오드 어레이(511)는, 구동전압 생성부(540)로부터 발광다이오드 어레이(511)의 제1 LED의 애노드에 공급되는 구동전압(Vd)에 따라 발광한다. 발광다이오드 어레이(511)들 각각에서 마지막 LED의 캐소드와 기저전원(GND) 사이에는 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)가 접속된다.

다음으로, 발광다이오드 어레이 구동 장치(520)는 제어부(570) 및 구동전압 생성부(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

발광다이오드 어레이 구동 장치(520)의 구동전압 생성부(540)는, 직류 입력전압(Vin)을 부스팅하여 구동전압(Vd)을 출력한다. 구동전압 생성부(540)로부터 출력되는 구동전압(Vd)은 발광다이오드 어레이(511)들에 병렬로 공급된다. 따라서, 구동전압 생성부(540)는 멀티 채널의 발광다이오드 어레이(511)들로 구성되어 있는 발광다이오드 어레이부(510)에 포워드 전압(Vf)을 공급한다. 구동전압 생성부(540)는 제어부(570)로부터 전송되어오는 피드백 제어전압이 높아질 때 구동전압(Vd)을 높이고, 피드백 제어전압이 낮아질 때 구동전압(Vd)을 낮춘다.

발광다이오드 어레이 구동 장치(520)의 제어부(570)는 다음과 같은 기능을 수행한다.

첫째, 제어부(570)는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터에서 검출된 피드백 정보를 이용하여 피드백 제어전압을 생성하여 구동전압 제어부(540)로 피드백 제어전압을 전송함으로써, 구동전압 제어부(540)가 구동전압(Vd)의 레벨을 변경하도록 하여, 발광다이오드 어레이부(510) 및 정전류 트랜지스터(550)에 과부하가 걸리지 않도록 한다(이하, 간단히 '제1기능'이라 함).

둘째, 제어부(570)는 각 정전류 트랜지스터(550)의 에미터에서 검출된 피드백 정보를 이용하여 PWM신호와 PAM신호를 생성하여 각 정전류 트랜지스터(550)를 제어함으로써, 발광다이오드 어레이(511)들에서 발생될 수 있는 전류 편차를 줄이는 기능을 수행한다(이하, 간단히 '제2기능'이라 함).

즉, 상기한 바와 같이 에미터 전압을 검출하여 헤드룸 전압 감지(HVM)를 구현하는 과정은 에미터(Emitter) 단의 전압을 읽어서, 발광다이오드 어레이(10)들 중 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 것을 기준으로 하여 피드백(Feedback)을 하고 있다. 따라서, 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(511)에 연결되어 있는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압(Ve)은 모든 발광다이오드 어레이(511)들 중에서 가장 작다. 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(511)에 연결되어 있는 정전류 트랜지스터의 에미터 전압(Ve)이 가장 작기 때문에, 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류 역시 최소값을 가지게 된다.

따라서, 제1기능을 통해 발광다이오드 어레이부(510)로 인가되는 구동전압(Vd)을 상승시킨다고 하더라도, 상기 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(511)를 포함한 적어도 한 개의 발광다이오드 어레이로는 다른 발광다이오드 어레이들과 비교해 볼 때 적은 전류가 흐르게 된다.

이를 방지하기 위해 본 발명은 상기한 바와 같이, PWM신호와 PAM신호를 이용하여, 상기 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(511)를 포함한 적어도 하나 이상의 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 적어도 하나 이상의 정전류 트랜지스터(550)를 제어함으로써, 정전류 트랜지스터로 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 이를 통해 본 발명은, 상기 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(511)를 포함한 적어도 어느 하나 이상의 발광다이오드 어레이에서 발생될 수 있는 전류 편차를 줄일 수 있다(이하, 간단히 '제2기능'이라 함). 즉, 본 발명은 각 발광다이오드 어레이부(510)에 대한 피드백 정보를 이용하여, 기준치보다 전류가 적거나 많게 흐르는 정전류 트랜지스터에 대하여 PWM신호 및 PAM신호를 전송하여 전류의 양을 제어하고 있다.

상기와 같은 기능들을 수행하기 위한 제어부(570)는, 정전류 트랜지스터(550) 및 발광다이오드 드라이브 IC(이하, 간단히 'LED D-IC'라 함)(530)를 포함한다. 구동전압 생성부(540) 및 제어부(570)를 포함하는 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치의 구성 및 기능에 대하여는 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 구동전압을 피드백 제어하기 위한 방법을 보여 주는 파형도이다.

하나의 발광다이오드 어레이(511)를 점등하기 위한 구동전압(Vd)은 발광다이오드 어레이(511)를 턴-온시킬 수 있는 포워드 전압(Vf), 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)의 컬렉터-에미터 전압(Vce), 그리고 풀다운 저항(R)에 의해 인가되는 에미터 전압(Ve)의 합이다.

하나의 발광다이오드 어레이(511)에 포함된 발광다이오드들이 10 개이고, 발광다이오드들 각각의 문턱전압이 0.3V 일 때 Vf = 30V 이다. Vf = 30V, Vce = 0.3V, Ve = 0.3V 라면, 하나의 발광다이오드 어레이(511)가 점등할 수 있는 구동전압(Vd)은 Vd = Vf + Vce + Ve = 30.6 V 이다.

이 경우, 구동전압(Vd)이 30.6 V 이상일 때, 에미터 전압(Ve)은 0.3V 이상이다. 구동전압(Vd)이 30.6 V 보다 낮아질 때, 에미터 전압(Ve)은 0.3V 보다 낮아진다.

LED D-IC(530)에 설정된 기준 전압(Vref)이 0.3V이면, LED D-IC(530)는 에미터 전압(Ve)을 기준전압(Vref)과 비교하여 에미터 전압(Ve)이 0.3V 보다 낮아질 때 피드백 제어전압을 높여 구동전압 생성부(540)로 전송함으로써, 구동전압(Vd)을 높인다. 또한, LED D-IC(530)는 에미터 전압(Ve)을 기준전압과 비교하여 에미터 전압(Ve)이 0.3V 보다 높아질 때 피드백 제어전압을 낮추어 구동전압 생성부(540)로 전송함으로써, 구동전압(Vd)을 낮춘다(제1기능).

이때, LED D-IC(530)는 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이와 연결되어 있거나 또는 가장 작은 에미터 전압(Ve)을 갖는 정전류 트랜지스터를 PWM신호 및 PAM신호를 이용하여 제어함으로써, 모든 발광다이오드 어레이(511)들로 흐르는 전류의 편차가 발생되지 않도록 한다(제2기능). 여기서, LED D-IC(530)는 상기한 바와 같이 가장 작은 에미터 전압을 갖는 정전류 트랜지스터뿐만 아니라, 일정 기준에 미치지 못하는 에미터 전압을 갖는 정전류 트랜지스터에 대하여도 상기한 바와 같이 PWM신호 및 PAM신호를 이용하여 제어할 수 있다. 이를 위해 각 정전류 트랜지스터의 에미터 단으로부터 전송되어온 에미터 전압을 분석한다. 전류의 편차가 발생되지 않도록 하기 위한 LED D-IC(530)의 세부 구성 및 기능은 이하에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.

도 4는 도 2에 도시된 발광다이오드 어레이 구동장치의 구성을 상세하게 나타낸 예시도로서, 도 2에 도시된 구동전압 생성부(540)와 LED D-IC(530)의 세부 회로 구성이 도시되어 있다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치가 각 발광다이오드 어레이의 편차를 보정하는 알고리즘을 설명하기 위한 예시도이다.

우선, 구동전압 생성부(540)는 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이(511)의 구동에 필요한 구동전압(Vd)을 생성하여, n개의 발광다이오드 어레이(511)들 각각으로 공급하는 기능을 수행한다. 이를 위해 구동전압 생성부(540)는 인덕터(L), 다이오드(D), 커패시터(C), 트랜지스터(M) 및 PWM(Pulse Width Modulation) IC(541) 등을 포함한다.

구동전압 생성부(540)의 인덕터(L)는 발광다이오드 어레이 구동 장치의 입력단자에 접속되어 직류 입력전압원(Vin)으로부터의 에너지를 저장하고 노이즈를 제거한다. 인덕터(L)는 트랜지스터(M)가 턴-온(turn-on)될 때 에너지를 저장하고 트랜지스터(M)가 턴-오프될 때 다이오드(D)를 통해 발광다이오드 어레이(511) 쪽으로 구동전압(Vd)을 발생한다.

구동전압 생성부(540)의 다이오드(D)의 애노드는 제1 노드(n1)에 접속되고, 다이오드(D)의 캐소드는 제2 노드에 접속된다. 다이오드(D)는 제2 노드(n2)로부터 제1 노드(n1) 쪽으로 흐르는 역방향 전류를 차단한다. 제1 노드(n1)는 인덕터(L), 다이오드(D)의 애노드 및 트랜지스터(M)의 드레인 사이에 형성된다. 제2 노드(n2)는 다이오드(D)의 캐소드와 제1 LED의 애노드 사이에 형성된다.

구동전압 생성부(540)의 커패시터(C)는 제2 노드(n2)와 기저전원(GND) 사이에 접속되어 제2 노드(n2)에 흐르는 고주파 노이즈를 제거하여 제2 노드(n2)의 전압을 평활한다.

구동전압 생성부(540)의 PWM IC(541)의 피드백 단자에는 LED D-IC(530)로부터 피드백 제어전압이 공급된다. PWM IC(541)는 피드백 제어전압에 따라 트랜지스터(M)의 게이트 전압에 공급되는 PWM신호의 듀티비를 조절하여 발광다이오드 어레이(511)에 공급되는 구동전압(Vd)을 조절한다. PWM IC(541)는 피드백 제어전압과 미리 설정된 소정의 피드백 기준전압을 비교하는 피드백 검출부(미도시)를 포함한다. PWM IC(541)는 피드백 제어전압이 피드백 기준전압보다 높으면 PWM신호의 듀티비를 높여 발광다이오드 어레이(511)에 공급되는 구동전압(Vd)을 높이는 반면, 피드백 제어전압이 기준전압보다 낮으면 PWM신호의 듀티비를 낮추어 발광다이오드 어레이(511)에 공급되는 구동전압(Vd)을 낮춘다.

즉, 구동전압 생성부(540)는 제어부(570)로부터 전송되어온 피드백 제어전압에 따라 구동전압(Vd)의 레벨을 변경시킴으로써, 발광다이오드 어레이부(510) 및 정전류 트랜지스터(550)에 과부하가 걸리지 않도록 하는 제1기능을 수행한다.

다음으로, 제어부(570)는, 정전류 트랜지스터(550) 및 발광다이오드 드라이브 IC(이하, 간단히 'LED D-IC'라 함)(530)를 포함한다.

제어부(570)의 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)는 발광다이오드 어레이(511)의 캐소드와 기저전원(GND) 사이에 접속된다.

정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)의 컬렉터(Collector)는 발광다이오드 어레이(511)의 마지막 LED의 캐소드와 접속되고, 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)의 에미터(Emitter)는 풀다운(Pull-down) 저항(R)을 통해 기저전원(GND)에 접속된다. 정전류 트랜지스터(550)의 베이스(Base)는 LED D-IC(530)의 증폭부(531)에 접속되어 출력전압을 인가받는다.

제어부(570)의 LED D-IC(530)는 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)들 각각의 에미터 전압들(Ve1, Ve2)을 감지하여 에미터 전압들(Ve1, Ve2)이 소정의 기준 전압 보다 낮아질 때 피드백 제어전압을 높여 구동전압(Vd)을 높인다(제1기능). 즉, LED D-IC(530)는 정전류 트랜지스터(Q1, Q2)(550)의 에미터 전압(Ve1, Ve2)을 감지하여 구동전압 생성부(540)를 피드백 제어하는 기능을 수행한다.

또한, LED D-IC(530)는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터에서 검출된 피드백 정보를 이용해, 각 정전류 트랜지스터(550) 별로 PWM신호와 PAM신호를 생성하여, 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(또는 에미터 전압이 가장 낮은 발광다이오드 어레이)를 포함한 적어도 하나 이상의 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 적어도 하나 이상의 정전류 트랜지스터(550)를 제어함으로써, 발광다이오드 어레이(511)들에서 발생될 수 있는 전류 편차를 줄이는 기능을 수행한다(제2기능).

상기한 바와 같은 기능들을 수행하기 위해 LED D-IC(530)는, 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압을 검출하여 피드백 정보를 생성하는 검출부(532), 정전류 트랜지스터(550)의 베이스로 출력전압을 인가하는 증폭부(531), 검출부(532)에서 생성된 피드백 정보를 이용하여 구동전압 생성부(540)로 전송할 피드백 제어신호를 생성하며, 피드백 정보를 이용하여 증폭부(531)의 출력전압을 보상하기 위한 보상전압을 생성하는 보상부(533) 및 보상부(533)로부터 전송되어온 피드백 제어신호를 피드백 제어전압으로 변경하여 구동전압 생성부(540)로 전송하기 위한 전송부(534)를 포함한다.

LED D-IC(530)의 검출부(532)는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압이 기준전압(Vref) 보다 낮으면 정극성 전압을 출력하는 반면, 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압이 기준전압(Vref) 보다 높으면 부극성 전압을 출력함으로써, 에미터 전압의 상태를 검출하여 피드백 정보를 생성한다. 즉, 검출부(532)는 아날로그 신호인 전압을 이용하여 피드백 제어신호라는 디지털 신호를 생성하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 기능을 수행한다.

이러한 검출부(532)는 비교기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 비교기의 비반전 입력단자에는 기준전압(Vref)이 공급되고, 비교기의 반전 입력단자에는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압이 공급된다. 기준전압(Vref)은 발광다이오드 어레이(511)의 휘도, 정전류 트랜지스터(550)의 특성 및 풀다운 저항(R) 등을 고려하여 설정될 수 있고, 도 3와 같은 경우에 0.3V로 설정될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

LED D-IC(530)의 증폭부(531)의 비반전 입력단자는 보상부(533)와 연결되어 있어서, 보상부(353)로부터 PWM신호와 PAM신호(이하, 간단히 '보상전압'이라 함)가 공급된다. 증폭부(531)의 반전 입력단자에는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압이 공급된다.

증폭부(531)는 보상전압과 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 전압을 비교하여 그 차이를 차동 증폭하여 정전류 트랜지스터(550)의 베이스 단자에 출력전압으로 공급한다.

LED D-IC(530)의 전송부(534)는 보상부(533)로부터 전송되어온 피드백 제어신호를 피드백 제어전압으로 변경하여 구동전압 생성부(540)의 PWM IC(541)로 전송한다.

LED D-IC(530)의 보상부(533)는 제어신호 생성기(533a), PWM신호 발생기(533b) 및 PAM신호 발생기(533c)를 포함하고 있으며, 다음과 같은 기능을 수행한다.

첫째, 제어신호 생성기(533a)는 검출부(532)로부터 전송되어온 피드백 정보를 이용하여 피드백 제어신호를 생성한 후 피드백 제어신호를 전송부(534)로 전송한다(제1기능). 제어신호 생성기(533a)는 검출부(532)의 출력이 정극성 전압일 때 PWM IC(541)의 피드백 기준전압 보다 높은 전압에 대응되는 피드백 제어신호를 출력한다. 그리고, 제어신호 생성기(533a)는 검출부(532)의 출력이 부극성 전압일 때 PWM IC(541)의 피드백 기준전압 보다 낮은 전압에 대응되는 피드백 제어신호를 출력한다.

둘째, 제어신호 생성기(533a)는 상기한 바와 같이 검출부(532)로부터 전송되어온 피드백 정보를 이용하여 상기한 바와 같이 피드백 제어신호를 생성하는 한편, 피드백 정보를 이용하여 피드백 보상신호를 생성한 후 이를 이용해 PWM신호 발생기(533b) 및 PAM신호 발생기(533c)를 구동하여 PWM신호와 PAM신호가 혼합되어 있는 보상전압을 증폭부(531)로 전송한다(제2기능). 보상전압을 수신한 증폭부(531)는 보상전압과 에미터 전압을 이용하여 정전류 트랜지스터(550)를 제어할 수 있는 출력전압을 정전류 트랜지스터(550)로 전송함으로써, 각 발광다이오드 어레이(550)에서의 전류 편차를 줄일 수 있다.

즉, 본 발명은 정전류 트랜지스터(550)의 에미터 부분을 센싱하여 HVM을 구현할 때, 각 발광다이오드 어레이(550)들에서 발생되는 전류 편차를 줄이기 위한 것으로서, 보상PAM신호와 함께, 최대편차PWM신호 또는 보상PWM신호를 증폭부(531)로 전송하는 기능(제2기능)을 수행하고 있다.

상기한 바와 같은 제2기능을 설명하기에 앞서, 이하에서 설명될 용어들을 정의하면 다음과 같다.

정상상태란 에미터 전압이 기설정된 전압의 범위에 포함되, 정전류 트랜지스터(550)로 기설정된 전류가 흐르고 있는 상태를 말한다. 정상상태가 아닌 상태는 비정상상태라 한다. 즉, 비정상상태에서는 정전류 트랜지스터로 기설정된 전류가 흐르지 않는다.

기설정된 전류는 이하에서 정상전류라 한다.

최대편차란 에미터 HVM 방식에서 각 발광다이오드 어레이(550)들의 특성에 의해 각 발광다이오드 어레이들에 흐르는 전류들간에 발생될 수 있는 가장 큰 편차를 말한다. 즉, 각 발광다이오드 어레이(511)들에는 서로 다른 전류가 흐를 수 있으나, 서로 다른 전류의 크기는 어느 정도 한계가 있게 되며, 이러한 한계를 최대편차라 한다. 예를 들어, 각 발광다이오드 어레이들에 흐르는 평균 전류의 양을 100%라고 할 때, 각각의 발광다이오드 어레이로 흐를 수 있는 가장 적은 전류의 양 또는 가장 많은 전류의 양이 98%라면, 최대편차는 2%가 된다.

정상PWM신호란 정상상태에서 최대 듀티로 구동되어 정전류 트랜지스터(550)로 정상전류가 흐르도록 하기 위해 보상부(533)에서 증폭부(531)로 인가되는 보상전압을 말한다. 즉, 정상상태에서 정상PWM신호가 증폭부(531)로 인가되면, 증폭부(531)로부터 출력되는 출력전압에 의해 정전류 트랜지스터(550)가 턴온되어, 정전류 트랜지스터로 정상전류가 흐를 수 있다.

최대편차PWM신호란 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기한 바와 같은 최대편차(2%) 만큼을 제외한 듀티를 갖는 PWM신호를 말한다. 최대편차PWM신호는 보상부(533)에서 증폭부(531)로 인가되는 보상전압이다. 즉, 정상PWM신호는 최대편차PWM신호를 설명하기 위한 추상적인 신호로서, 실질적으로 증폭부(531)로 인가될 수 있는 신호는 최대편차PWM신호이다. 그러나, 증폭부(531)로는 이러한 최대편차PWM신호만이 인가되는 것이 아니라, 이하에서 설명될 보상PWM신호도 함께 인가되며, 최대편차PWM신호대신 이하에서 설명될 보상PWM신호가 인가될 수도 있다.

보상PWM신호란 정상상태가 아닌 경우에, 정전류 트랜지스터(550)로 정상전류가 흐르도록 하기 위해, 보상부(533)에서 증폭부(531)로 인가되는 보상전압을 말한다.

보상PAM신호는 정상상태에서 최대편차PWM신호와 함께 증폭부(531)로 인가되어 정전류 트랜지스터(550)로 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 PAM신호를 말한다.

보상전압은 정전류 트랜지스터로 정상전류가 흐르도록 하기 위해 보상부(533)에서 증폭부(531)로 인가되는 전압을 말한다. 정상상태에서는 최대편차PWM신호 및 보상PAM신호가 보상전압을 형성하며, 비정상상태에서는 보상PWM신호 및 보상PAM신호가 보상전압을 형성한다.

예를 들어, 각 발광다이오드 어레이(550)들을 흐르는 전류의 최대편차가 2%이고, 정상상태라고 할 때, 보상부(533)는 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기한 바와 같은 최대편차(2%) 만큼을 제외한 듀티를 갖는 최대편차PWM신호를 보상전압으로 증폭부(531)에 인가한다.

정상상태에서 최대편차PWM신호의 듀티(Duty)는 100%에서 최대편차만큼 작은 듀티(98%)로 제한되어 있기 때문에, 발광다이오드 어레이(511)를 흐르는 평균전류는 정상전류보다 최대편차(2%) 정도 낮게 형성된다. 따라서, 본 발명은 보상부(533)가 보상PAM신호를 이용하여 최대편차(2%)에 해당되는 전류크기를 보상하고 있다.

즉, 정상상태에서 정전류 트랜지스터(550)로 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위해, 보상부(533)로부터 증폭부(531)로 인가되는 보상전압은, 최대편차PWM신호 및 보상PAM신호의 합이다. 이러한 보상전압에 의해 증폭부(531)로부터 출력되는 출력전압은 정전류 트랜지스터의 베이스로 인가되어, 정전류 트랜지스터로 정상전류가 흐르도록 한다.

이후, 상기한 설명 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시간이 경과함에 따라 구동전압(Vd)이 단계적으로 떨어지게 되며, 어느 순간 구동전압(Vd)이 최소구동전압(Vmin) 이하로 떨어지게 된다.

이때, 보상부(533)는 정전류 트랜지스터(550)의 에미터로부터 감지된 피드백 정보(Ves)를 이용하여 피드백 제어신호를 생성하여 구동전압 생성부(540)가 발광다이오드 어레이부(510)로 인가되는 구동전압(Vd)을 높일 수 있도록 한다(제1기능).

또한, 보상부(533)는 피드백 정보를 이용하여 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이(또는 에미터 전압이 가장 낮은 발광다이오드 어레이)를 포함한 적어도 하나 이상의 발광다이오드 어레이를 선택하여, 해당 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 정전류 트랜지스터를 제어하기 위해 상기한 바와 같이, 보상PWM신호 및 보상PAM신호를 보상전압으로 하여 증폭부(531)에 인가할 수 있다(제2기능).

상기와 같은 기능을 통해, 본 발명은 정상상태뿐만 아니라, 정상상태가 아닌 경우에도, 모든 발광다이오드 어레이(511)들로 흐르는 전류의 편차를 줄일 수 있다.

한편, 도 5에 도시되어 있는 그래프에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 도 5에서 왼쪽에 도시된 파형도는, 채널(발광다이오드 어레이)들 중 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이에서의 구동전압(Vd)과 에미터 전압(Ves) 등을 나타낸 것으로서, 오른쪽에 도시된 파형도 중 100% 듀티를 갖는 그래프와 대응된다. 즉, 구동전압(Vd)이 낮아지면서, 포워드 전압(Vf)이 가장 큰 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 정전류 트랜지스터의 에미터 전압(Ves)은 최소의 값을 가지게 된다.

따라서, 본 발명은 이러한 정전류 트랜지스터로 보상PAM신호 및 듀티가 100%인 보상PWM신호를 전송하여 전류를 보상하고 있다.

또한, 도 5의 오른쪽에 도시된 파형도들은, 포워드 전압(Vf)이 정상전류가 흐를정도로 작은 상태의 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 정전류 트랜지스터로 인가되는 PWM신호 및 PAM신호를 나타낸 것이다. 이 경우, PWM신호는 최대편차PWM신호로서, 듀티가 98%에 해당되는 PWM신호이다.

그러나, 이러한 발광다이오드 어레이들에 인가되는 포워드 전압(Vd)이 상기한 바와 같이 가장 큰 포워드 전압을 갖지는 않더라도, 전류 편차를 줄이기 위한 제어가 필요할 만큼의 전압을 갖고 있다면, 이러한 발광다이오드 어레이와 연결되어 있는 정전류 트랜지스터로는 98%보다 크거나 낮은 보상PWM신호 및 보상PAM신호가 인가될 수 있다.

여기서, 전류의 편차를 줄이기 위한 보상듀티(Duty)는 [보상Duty = (Target ADC/ADC )*Duty]와 같은 수식으로 계산될 수 있다(채널에 따라 ADC값이 다름).

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 액정표시장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 패널(100), 패널 구동부(200, 300, 400) 및 백라이트 유닛(500)을 포함하여 구성된다.

패널(100)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 패널(100)은 각 화소(P)에 공급되는 화소 전압에 따라 액정셀에 전계를 형성하여 백라이트 유닛(500)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절함으로써 소정의 영상을 표시하게 된다.

패널 구동부는 데이터 구동부(300), 게이트 구동부(200) 및 타이밍 컨트롤러(400)를 포함하여 이루어진다.

데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 따라 타이밍 컨트롤러(400)로부터 입력되는 영상데이터(R, G, B)를 래치하고, 아날로그 정극성/부극성 감마전압을 이용하여 래치된 영상데이터를 정극성/부극성 아날로그 화소 전압으로 변환한 후, 극성 제어신호에 대응되는 극성을 가지는 화소 전압을 생성하여 데이터 라인들(DL)에 공급한다.

게이트 구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 게이트 구동부(200)는 박막 트랜지스터 형성과 동시에 기판상에 형성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(400)는 외부로부터 입력되는 영상데이터(RGB)를 패널(100)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 구동부(300)에 공급한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 입력되는 타이밍 동기신호(TSS)를 이용하여 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200)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.

백라이트 유닛(500)은 발광다이오드를 이용하여 패널(100)에 광을 조사한다. 이를 위해, 백라이트 유닛(500)은 발광다이오드 어레이부(510) 및 본 발명에 따른 발광다이오드 어레이 구동 장치(520)를 포함하여 구성된다.

발광다이오드 어레이부(510)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광다이오드(LED)를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이(LA1 내지 LAn)(511)를 포함하도록 구성되어 있다.

발광다이오드 어레이 구동 장치(520)의 구성 및 기능은 도 2 내지 도 5를 참조하여 상술한 바와 같다. 따라서, 이에 대한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.

한편, 백라이트 유닛(500)은 상술한 발광다이오드 어레이 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.

510 : 발광다이오드 어레이부 511 : 발광다이오드 어레이
520 : 발광다이오드 어레이 구동 장치 540 : 구동전압 생성부
570 : 제어부 550 : 정전류 트랜지스터
530 : 발광다이오드 드라이브 IC 531 : 증폭부
532 : 검출부 533 : 보상부
534 : 전송부

Claims (10)

1. 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이;
   상기 n개의 발광다이오드 어레이 각각과 기저전원 사이에 연결된 n개의 정전류 트랜지스터;
   상기 n개의 발광다이오드 어레이 각각에 구동 전압을 공급하는 구동전압 생성부; 및
   상기 n개의 정전류 트랜지스터 각각의 에미터 전압을 검출하여 피드백 제어신호를 생성해 상기 구동전압 생성부에 제공하면서, 상기 에미터 전압으로부터 생성된 피드백 보상신호를 기초로 상기 n개의 정전류 트랜지스터 각각을 제어하기 위한 보상전압을 생성하는 발광다이오드 드라이브 IC를 갖는 제어부를 포함하고,
   상기 발광다이오드 드라이브 IC는 상기 에미터 전압을 기 설정된 기준전압과 비교하여 상기 피드백 제어신호의 크기를 제어하며,
   상기 발광 다이오드 드라이브 IC는 상기 n개의 정전류 트랜지스터 중 상기 에미터 전압이 가장 낮은 정전류 트랜지스터를 포함하는 일부의 정전류 트랜지스터에 보상PAM신호 및 제1 듀티를 갖는 보상PWM신호로 이루어진 상기 피드백 보상신호에 따라 펄스 폭과 펄스 진폭이 조절된 상기 보상전압을 제공하고,
   상기 발광 다이오드 드라이브IC는 상기 n개의 정전류 트랜지스터 중 다른 일부의 정전류 트랜지스터에 보상PAM신호 및 상기 제1 듀티보다 작은 제2 듀티를 갖는 최대편차PWM신호로 이루어진 상기 피드백 보상신호에 따라 펄스 폭과 펄스 진폭이 조절된 상기 보상전압을 제공하는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 발광다이오드 어레이들 각각과 기저전원 사이에 각각 연결되어 있는 복수의 정전류 트랜지스터; 및
   피드백 제어신호를 생성하여 상기 구동전압 생성부로 전송하고, 상기 피드백 보상신호를 생성하여 상기 정전류 트랜지스터에 정상전류가 흐르도록 하기 위한 상기 발광다이오드 드라이브 IC를 포함하는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 발광다이오드 드라이브 IC는,
   상기 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 피드백 정보를 생성하는 검출부;
   상기 검출부에서 생성된 피드백 정보를 이용하여 상기 구동전압 생성부로 전송할 상기 피드백 제어신호를 생성하며, 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 피드백 보상신호를 생성하고 상기 피드백 보상신호에 따라 상기 보상전압의 펄스 폭과 펄스 진폭을 조절하여 증폭부에 공급하는 보상부;
   상기 보상부로부터 공급되는 보상전압을 기반으로 출력전압을 생성하여 상기 정전류 트랜지스터의 베이스에 공급하는 증폭부; 및
   상기 보상부로부터 전송되어온 상기 피드백 제어신호를 생성하여 상기 구동전압 생성부로 전송하는 전송부를 포함하는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 보상부는, 상기 구동전압 생성부가 상기 구동전압의 레벨을 변경시킬 수 있도록, 상기 피드백 정보에 따라 상기 피드백 제어신호를 생성하여 상기 전송부로 전송하며,
   상기 보상부는, 상기 피드백 정보에 따라 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 적어지거나 많아졌다고 판단되는 경우에는, 상기 보상전압의 펄스 폭을 조절하는 펄스폭변조(PWM)신호와 상기 보상전압의 펄스 진폭을 조절하는 펄스진폭변조(PAM)신호를 포함하고 있는 보상전압을 생성하여 상기 증폭부로 인가하는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 정전류 트랜지스터가 정상상태로 구동되는 경우 상기 보상전압은,
   상기 정전류 트랜지스터에 정상전류를 흐르도록 할 수 있는 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기 발광다이오드 어레이들이 가지고 있는 최대편차 만큼을 제외한 듀티를 갖는 최대편차PWM신호; 및
   상기 정상상태에서 상기 최대편차PWM신호와 함께 상기 증폭부로 인가되어 상기 정전류 트랜지스터로 상기 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 보상PAM신호를 포함하는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 피드백 정보에 따라 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 상기 정상전류와 차이가 있다고 판단되는 경우, 상기 보상부는,
   상기 최대편차PWM신호 대신, 상기 차이를 보상할 수 있는 보상PWM신호를 생성하여 상기 보상PAM신호와 함께 상기 증폭부로 인가시키는, 발광다이오드 어레이 구동 장치.
7. 구동전압 생성부가, 전기적으로 직렬 접속된 복수의 발광다이오드를 가지는 n개의 발광다이오드 어레이의 구동에 필요한 구동전압을 생성하여, 상기 n개의 발광다이오드 어레이로 공급하는 단계;
   상기 n개의 발광다이오드 어레이 각각과 기저전원 사이에 연결된 n 개의 정전류 트랜지스터 각각의 에미터 전압을 검출하여 피드백 제어신호를 생성해 상기 구동전압 생성부에 제공하여 상기 구동전압을 제어하는 단계; 및
   상기 에미터 전압으로부터 생성된 피드백 보상신호를 기초로 상기 n개의 정전류 트랜지스터 각각을 제어하기 위한 보상전압을 생성하고, 상기 보상전압을 기초로 출력전압을 생성하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 구동전압을 제어하는 단계는 상기 에미터 전압을 설정된 기준전압과 비교하여 생성한 상기 피드백 제어신호의 크기를 제어하여 상기 구동전압 생성부로 전송하는 단계를 포함하며,
   상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계는,
   상기 n개의 정전류 트랜지스터 중 상기 에미터 전압이 가장 낮은 정전류 트랜지스터를 포함하는 일부의 정전류 트랜지스터에 보상PAM신호 및 제1 듀티를 갖는 보상PWM신호로 이루어진 상기 피드백 보상신호에 따라 펄스 폭과 펄스 진폭이 조절된 상기 보상전압을 제공하는 단계, 및
   상기 n개의 정전류 트랜지스터 중 다른 일부의 정전류 트랜지스터에 보상PAM신호 및 상기 제1 듀티보다 작은 제2 듀티를 갖는 최대편차PWM신호로 이루어진 상기 피드백 보상신호에 따라 펄스 폭과 펄스 진폭이 조절된 상기 보상전압을 제공하는 단계를 포함하는, 발광다이오드 어레이 구동 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계는,
   상기 정전류 트랜지스터의 에미터 전압을 검출하여 피드백 정보를 생성하는 단계;
   상기 피드백 정보를 이용하여 상기 출력전압을 보상하기 위한 보상전압을 생성하는 단계; 및
   상기 정전류 트랜지스터의 베이스로 출력전압을 제공하여 상기 정전류 트랜지스터를 제어하는 단계를 포함하는, 발광다이오드 어레이 구동 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 보상전압을 생성하는 단계는,
   상기 피드백 정보의 판단 결과, 상기 정전류 트랜지스터가 정상상태로 구동되는 경우에는, 상기 정전류 트랜지스터에 정상전류를 흐르도록 할 수 있는 정상PWM신호의 최대 듀티로부터 상기 발광다이오드 어레이들이 가지고 있는 최대편차 만큼을 제외한 듀티를 갖는 최대편차PWM신호 및, 상기 정상상태에서 상기 최대편차PWM신호와 함께 증폭부로 인가되어 상기 정전류 트랜지스터로 상기 정상전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 보상PAM신호를 이용하여 상기 출력전압을 생성하며,
   상기 피드백 정보의 판단 결과, 상기 정전류 트랜지스터를 흐르는 전류의 양이 상기 정상전류와 차이가 있다고 판단되는 경우, 상기 최대편차PWM신호 대신 상기 차이를 보상할 수 있는 보상PWM신호를 생성하여 상기 보상PAM신호와 함께 상기 증폭부로 인가시키는, 발광다이오드 어레이 구동 방법.
10. 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 영역마다 형성된 복수의 액정셀을 포함하는 패널;
    외부로부터의 입력 데이터에 대응되는 화상을 상기 패널에 표시하는 패널 구동부; 및
    상기 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은 n개의 발광다이오드 어레이들로 구성되는 발광다이오드 어레이부 및 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 발광다이오드 어레이 구동 장치를 포함하는, 액정표시장치.

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