KR102368641B1 - 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법 - Google Patents

발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드 구동 회로가 개시된다. 본 발광 다이오드 구동 회로는, LED 어레이, 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 LED 어레이에 제공되도록 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부를 포함하며, 구동 제어부는, 디밍 신호의 신호값이 천이하면 클럭 신호의 주파수를 가변한다.

Description

발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법{LIGHT EMITTING DIODE DRIVER CIRCUIT AND METHOD FOR LIGHT EMITTING DIODE DRIVING}
본 발명은 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디밍 신호의 상태 값에 따라 클럭 신호의 주파수를 가변하여 프리커를 방지할 수 있는 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 다른 표시 장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 구동 전압 및 소비 전력이 낮아서 널리 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 패널에 광을 공급하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 한다.
액정 표시 장치의 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 많이 사용된다. 냉음극 형광램프는 수은을 사용하기 때문에 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에도 적절하지 못한 단점을 가졌다.
반면에, 발광 다이오드는 환경 유해 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 임펄스 구동이 가능한 이점이 있다. 그리고 색 재현성이 우수하며, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 많이 채용되고 있는 실정이다.
이와 같이, 발광 다이오드를 채용한 LCD 백라이트에서는, 화질 향상 및 소비 전력 절감을 목적으로 영상의 밝기 정보에 상응하여 발광 다이오드에 공급되는 전류를 가변하게 된다.
이러한 발광 다이오드에 공급되는 전류는 LED 구동 회로를 제어하는 IC 내의 클럭 주기 단위로 수행되는데, 클럭 주기와 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호 간의 동작 시점이 다르면 디밍 신호의 주기마다 다른 정전류가 발광 다이오드에 제공되는 경우가 있다. 특히, 디밍 신호의 디밍 듀티가 낮일 ‹š, 즉, 낮은 밝기의 계조를 표현할 때에 밝기 차이는 매우 커 플리커가 시인되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 디밍 신호의 상태 값에 따라 클럭 신호의 주파수를 가변하여 프리커를 방지할 수 있는 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법을 제공하는 데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동 회로는, LED 어레이, 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 및, 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 상기 LED 어레이에 제공되도록 상기 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 구동 제어부는, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변한다.
이 경우, 상기 구동 제어부는, 상기 디밍 신호가 하이 값일 때 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 이용하여, 상기 디밍 신호가 로우 값일 때 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 이용할 수 있다.
한편, 상기 구동 제어부는, 상기 디밍 신호가 천이되고 기설정된 시간 이후에 가변된 클럭 신호를 이용할 수 있다.
이 경우, 상기 구동 제어부는, 상기 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이하면, 기설정된 제1 시간 이후에 제1 클럭 신호를 이용하고, 상기 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이하면, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 이후에 제2 클럭 신호를 이용할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 시간은 상기 제1 클럭 신호의 한 주기보다 길며, 상기 제2 시간은 상기 제2 클럭 신호의 한 주기보다 길 수 있다.
한편, 상기 구동 제어부는, 상기 기설정된 시간이 경과하기 전에 상기 디밍 신호가 다시 천이되면, 상기 클럭 신호를 가변하지 않을 수 있다.
한편, 상기 구동 제어부는, 기설정된 주파수의 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성부, 상기 스위치 소자에 흐르는 전류가 기설정된 전류 이상인지를 감지하는 비교부, 상기 클럭 신호를 세트 신호로 입력받고, 상기 비교부의 출력을 리셋 신호로 입력받는 RS 플리플롭, 및, 상기 RS 플리플롭의 출력과 상기 디밍 신호를 논리곱 하여 상기 스위치 소자에 제공하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 클럭 생성부는, 기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부, 상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기, 상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 바이패스하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 상기 기준 전압에 기설정된 게인 값을 곱하여 상기 전압 제어 발진기에 제공하는 게인부, 및, 상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 게인부에 제공하는 지연부를 포함할 수 있다.
또는, 상기 클럭 생성부는, 기설정된 제1 클럭 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부, 상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기, 상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 바이패스하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수에 대응되는 제2 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 제공하는 전압 선택부, 및, 상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 전압 선택부에 제공하는 지연부를 포함할 수도 있다.
또는, 상기 클럭 생성부는, 기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부, 상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기, 상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 전압 제어 발진기에서 생성된 클럭 신호를 상기 RS 플리플롭으로 바이패스 출력하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 생성하는 제2 발진기의 출력을 상기 RS 플리플롭으로 제공하는 클럭 선택부, 및, 상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 클럭 선택부에 제공하는 지연부를 포함할 수도 있다.
또는, 상기 클럭 생성부는, 연결된 저항의 저항 값에 대응하는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부, 및, 상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하여 상기 RS 플리플롭에 제공하는 전압 제어 발진기, 상기 디밍 신호가 하이값이면 기설정된 제1 클럭 주파수에 대응되는 제1 저항 값을 갖는 제1 저항을 상기 기준 전압 출력부에 연결하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수에 대응되는 제2 저항값을 갖는 제2 저항을 상기 기준 전압 출력부에 연결하는 저항 선택부, 및, 상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 저항 선택부에 제공하는 지연부를 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 지연부는, 일 단을 통하여 상기 디밍 신호를 입력받는 제1 저항, 상기 제1 저항의 타 단에 애노드가 연결되는 제1 다이오드, 상기 제1 저항의 일 단과 연결되어 상기 디밍 신호를 입력받는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타 단에 캐소드가 연결되는 제2 다이오드, 상기 제1 다이오드의 캐소드 및 상기 제2 다이오드의 애노드에 공통 연결되는 커패시터를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값은 서로 다를 수 있다.
한편, 상기 LED 구동 회로부는, 전원을 제공하는 전원부, 일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위치 소자의 일 단과 연결된 인덕터, 일 단이 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 전원부의 접지단과 연결되는 제1 저항, 애노드가 상기 인덕터의 타 단과 상기 스위치 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 다이오드, 일 단이 상기 다이오드의 캐소드 및 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 상기 전원부의 접지 단에 연결된 커패시터, 및, 일 단이 상기 LED 어레이의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 전원부의 접지단에 연결된 제2 저항을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부, LED 어레이를 포함하고, 디밍 신호에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하여 상기 디밍 신호에 대응되는 밝기의 빛을 상기 LCD 패널부에 제공하는 백라이트부, 및, 상기 LCD 패널부에 영상 신호를 제공하고, 상기 영상 신호에 대응되는 디밍 신호를 생성하여 상기 백라이트부에 제공하는 영상 신호 제공부를 포함하고, 상기 백라이트부는, 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 제공되는 정전류를 제어하고, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하여 이용한다.
이 경우, 상기 백라이트부는, LED 어레이, 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부, 및, 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 상기 LED 어레이에 제공되도록 상기 스위치 소자를 제어하고, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하는 구동 제어부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 구동 제어부는, 상기 디밍 신호가 하이 값일 때 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 이용하여, 상기 디밍 신호가 로우 값일 때 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동방법은, 상기 LED 어레이의 흐르는 전류값 및 클럭 신호에 기초하여 PWM 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 PWM 제어 신호와 디밍 신호에 기초하여 상기 스위치 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계, 및, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 가변하는 단계는, 상기 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이하면, 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호에서 상기 제1 주파수보다 높은 제2 클럭 신호로 가변하고, 상기 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이하면, 상기 제2 클럭 신호에서 제1 클럭 신호로 가변할 수 있다.
한편, 상기 PWM 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 디밍 신호가 천이되고 기설정된 시간 이후에 상기 가변된 클럭 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 4는 도 3의 LED 구동 회로부의 회로도를 나타내는 도면,
도 5 및 도 6은 도 4의 스위칭 상태에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 동작을 나타내는 도면,
도 7 내지 11은 디밍 신호의 다양한 인가 시점에 따른 주요 신호의 파형도,
도 12는 본 실시 예에 따른 구동 방식에 따른 주요 신호의 파형도,
도 13은 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제1 실시 예를 나타내는 블록도,
도 14는 도 13의 지연부의 회로도를 나타내는 도면,
도 15는 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제2 실시 예를 나타내는 블록도,
도 16은 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제3 실시 예를 나타내는 블록도,
도 17은 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제4 실시 예를 나타내는 블록도, 그리고,
도 18은 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120) 및 백라이트부(200)로 구성될 수 있다.
LCD 패널부(110)는 영상 신호를 받고, 영상을 표시한다. 구체적으로, LCD 패널부(110)는 픽셀 전극과 공통 전극 간의 전위차에 의해 구동되는데, 이러한 전위차에 의하여 백라이트부(200)에서 발광된 빛을 LC를 통해 투과시키거나 투과 정도를 조절하여 계조를 표시할 수 있다. 즉, LCD 패널부(110)는 후술할 영상 신호 제공부(120)에서 제공되는 영상 신호에 따라 LC를 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
영상 신호 제공부(120)는 LCD 패널부(110)에 영상 신호를 제공한다. 구체적으로, 영상 신호 제공부(120)는 영상 데이터에 대응하여 영상 데이터 및/또는 영상 데이터를 표시하기 위한 다양한 영상 신호를 LCD 패널부(110)로 공급할 수 있다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 영상 신호에 대응되는 밝기 정보 추출하고, 추출된 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호를 생성할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(120)에 제공할 수 있다. 이러한 디밍 신호는 PWM 신호일 수 있다.
백라이트부(200)는 LCD 패널부(110)에 빛을 발산한다. 구체적으로, 백라이트부(200)는 LED 어레이를 포함하고, 디밍 신호에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하여 디밍 신호에 대응되는 밝기의 빛을 LCD 패널부(110)에 제공할 수 있다. 이러한 백라이트부(200)는 LED 구동 장치 또는 LED 구동 회로 등으로 지칭될 수 있다.
그리고 백라이트부(200)는 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 LED 어레이에 제공되는 정전류를 제어하고, 디밍 신호의 신호값이 천이되면 클럭 신호의 주파수를 가변하여 이용할 수 있다. 백라이트부(200)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 17을 참조하여 후술한다.
이상에서는 디스플레이 장치(100)의 간략한 구성만을 설명하였으나, 디스플레이 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(100)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는, LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120), 방송 수신부(130), 신호 분리부(135), A/V 처리부(140), 오디오 출력부(145), 저장부(150), 통신 인터페이스부(155), 조작부(160), 제어부(170) 및 백라이트부(200)를 포함한다.
LCD 패널부(110), 백라이트부(200)의 동작은 도 1과 동일한바, 중복 설명은 생략한다.
방송 수신부(130)는 방송국 또는 위성으로부터 유선 또는 무선으로 방송을 수신하여 복조한다.
신호 분리부(135)는 수신된 방송 신호를 영상 신호, 오디오 신호, 부가정보 신호로 분리한다. 그리고 신호 분리부(135)는 분리된 영상 신호 및 오디오 신호를 A/V 처리부(140)로 전송한다.
A/V 처리부(140)는 방송 수신부(130) 및 저장부(150)로부터 전달된 영상 신호 및 오디오 신호에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, 오디오 디코딩 등의 신호처리를 수행한다. 그리고 A/V 처리부(140)는 영상 신호를 영상 신호 제공부(120)로 출력하고, 오디오 신호를 오디오 출력부(145)로 출력한다.
반면, 수신된 영상 및 오디오 신호를 저장부(150)에 저장하는 경우, A/V 처리부(140)는 영상과 오디오를 압축된 형태로 저장부(150)에 출력할 수 있다.
오디오 출력부(145)는 A/V 처리부(140)에서 출력되는 오디오 신호를 사운드로 변환하여 스피커(미도시)를 통해 출력시키거나, 외부 출력단자(미도시)를 통해 연결된 외부기기로 출력한다.
영상 신호 제공부(120)는 사용자에게 제공하기 위한 GUI(Graphic User Interface)를 생성한다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 A/V 처리부(140)에서 출력된 영상에 GUI를 부가할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(120)는 GUI가 부가된 영상에 대응되는 영상 신호를 LCD 패널부(110)에 제공한다. 이에 따라, LCD 패널부(110)는 디스플레이 장치(100)에서 제공하는 각종 정보 및 영상 신호 제공부(120)에서 전달된 영상을 표시한다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 LCD 패널부(110)에 제공되는 영상 신호에 대응되는 밝기 정보를 생성하고, 생성된 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호를 생성할 수 있다. 이러한 디밍 신호는 기설정된 주파수를 가지고 밝기값에 따라 듀티비가 가변되는 PWM 신호일 수 있다.
그리고 영상 신호 제공부(120)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(200)에 제공할 수 있다. 한편, 이상에서는 영상 신호 제공부(120)가 백라이트부(200)에 대한 디밍 신호를 생성하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 LCD 패널부(110)에서 디밍 신호를 생성하고, LCD 패널부(110)가 디밍 신호를 백라이트부(200)에 제공할 수도 있다.
그리고 저장부(150)는 영상 컨텐츠를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(150)는 A/V 처리부(140)로부터 영상과 오디오가 압축된 영상 컨텐츠를 제공받아 저장할 수 있으며, 제어부(170)의 제어에 따라 저장된 영상 컨텐츠를 A/V 처리부(140)에 출력할 수 있다. 한편, 저장부(150)는 하드디스크, 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.
조작부(160)는 터치 스크린, 터치패드, 키 버튼, 키패드 등으로 구현되어, 디스플레이 장치(100)의 사용자 조작을 제공한다. 본 실시 예에서는 디스플레이 장치(100)에 구비된 조작부(160)를 통하여 제어 명령을 입력받는 예를 설명하였지만, 조작부(160)는 외부 제어 장치(예를 들어, 리모컨)으로부터 사용자 조작을 입력받을 수도 있다. 즉, 후술할 통신 인터페이스부(155)를 통하여 제어 명령을 수신할 수도 있다.
통신 인터페이스부(155)는 디스플레이 장치(100)를 외부 장치(미도시)와 연결하기 위해 형성되며, 외부 장치와 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 접속되는 형태뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus) 포트를 통하여 접속되는 형태도 가능하다. 이러한 통신 인터페이스부(155)를 통하여 영상 컨텐츠를 송수신할 수 있으면, 디스플레이 장치(100)의 제어를 위한 제어 명령을 수신할 수도 있다.
제어부(170)는 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(170)는 조작부(160)를 통하여 입력받은 제어 명령에 따른 영상이 표시되도록 LCD 패널부(110), 영상 신호 제공부(120), 백라이트부(200)를 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디밍 신호의 신호값 천이에 따라 백라이트부 내부의 클럭 신호의 주파수를 가변하는바, 디밍 신호가 인가되는 시점과 LED 구동 회로가 동작하는 시점 간의 시간차를 최소화할 수 있다. 이에 따라 디밍 신호의 주기마다 동일한 정전류가 발광 다이오드에 제공할 수 있다. 특히 디밍 신호의 디밍 듀티가 낮은 상태인 경우, 즉, 낮은 밝기의 계조를 표현할 때도 밝기 차이는 동일하게 유지될 수 있다.
한편, 도 2를 설명함에 있어서, 방송을 수신하여 표시하는 디스플레이 장치에만 상술한 바와 같은 기능이 적용되는 것으로 설명하였으나, 후술하는 바와 같은 발광 다이오드 구동 회로는 LCD 패널을 갖는 어떠한 전자 장치에도 적용될 수 있다.
한편, 이상에서는 백라이트부(200)가 디스플레이 장치(100)에 포함되는 구성인 것으로 설명하였지만, 백라이트부(200)의 기능은 별도의 장치로 구현될 수도 있다. 이하에서는 도 3을 참고하여 백라이트부(200)와 같은 기능을 수행하는 별도의발광 다이오드 구동 회로에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드 구동 회로(200, 또는 발광 다이오드 구동 장치)는 LED 어레이(210), LED 구동 회로부(220) 및 구동 제어부(300)로 구성될 수 있다. 이러한 발광 다이오드 구동 회로(200)는 디스플레이 장치(100)에 장착되는 경우, 도 1의 백라이트부(200)와 같은 동작할 수 있다. 그리고, 구현시에 발광 다이오드 구동 회로는 상술한 구성 중에 LED 어레이(210)를 제외한 LED 구동 회로부(220) 및 구동 제어부(300)의 구성만을 포함할 수도 있다.
LED 어레이(210)는 빛을 발광한다. 구체적으로, LED 어레이(210)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, LED 구동 회로부(220)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 LED 어레이만이 발광 다이오드 구동 회로(200)에 배치되는 것으로 도시하였으나, 구현시에는 복수의 LED 어레이가 발광 다이오드 구동 회로(200)에 배치될 수도 있다. 이때, 배치되는 복수의 LED 어레이는 직렬, 병렬 또는 직/병렬과 같은 다양한 형태로 배치될 수 있다.
LED 구동 회로부(220)는 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 LED 어레이에 정전류를 제공한다. 구체적으로, LED 구동 회로부(220)는 승합형 회로 방식으로 LED 어레이(210)에 정전류를 제공할 수 있다. LED 구동 회로부(220)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
구동 제어부(300)는 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 전류가 LED 어레이(210)에 제공되도록 스위치 소자를 제어한다. 구체적으로, 구동 제어부(300)는 LED 어레이(210)에 흐르는 전류와 기설정된 전류를 상호 비교하여, 디밍 신호에 대응되는 정전류가 LED 어레이(210)에 흐르도록 LED 구동 회로부(220)의 스위치 소자를 고속 스위칭 제어할 수 있다.
그리고 구동 제어부(300)는 디밍 신호의 신호값이 천이하면 클럭 신호의 주파수를 가변한다. 구체적으로, 구동 제어부(300)는 디밍 신호가 하이 값일 때 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 이용하여 스위치 소자 제어를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 그리고 구동 제어부(300)는 디밍 신호가 로우 값일 때 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호가 하이 값으로 변화하는지를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 클럭 신호가 10 khz인 경우에 구동 제어부(300)는 디밍 신호가 로우 값일 때는 1 내지 10 Mhz의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호의 천이를 감지할 수 있다.
그리고 구동 제어부(300)는 상술한 주파수 가변을 디밍 신호의 천이 이후 기설정된 시간이 경과되면 수행할 수 있다. 구체적으로, 구동 제어부(300)는 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이하면, 제2 클럭 신호를 이용하다가 기설정된 제1 시간 이후에 제1 클럭 신호를 이용할 수 있다. 그리고 구동 제어부(300)는 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이하면, 제1 클럭 신호를 이용하다가 기설정된 제2 시간 이후에 제2 클럭 신호를 이용할 수 있다. 한편, 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이하였다가 제1 시간 이전에 다시 하이 값으로 천이하면, 클럭 신호는 천이되지 않는다. 여기서, 제1 시간은 제1 클럭 신호의 한 주기보다 길며, 제2 시간은 제2 클럭 신호의 한 주기보다 길 수 있다. 지연을 두어 주파수 가변을 수행하는 이유에 대해서는 도 12를 참조하여 후술한다.
이러한 구동 제어부(300)는 디지털 회로로 구현될 수 있으며, 아날로그 회로로 구현될 수 있다. 디지털 회로로 구현되는 경우에는 상술한 바와 같은 동작은 알고리즘 형태로 반영될 수 있으며, 아날로그 회로로 구현되는 경우에는 도 13, 15, 16, 17과 같이 구현될 수 있다.
도 4는 도 3의 LED 구동 회로부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, LED 구동 회로부(220)는 승합형 회로 방식으로, 전원부(221), 인덕터(222), 스위치 소자(223), 제1 저항(224), 제1 다이오드(225), 제1 커패시터(226), 제2 저항(227)으로 구성된다. 한편, 여기서, 전원부(221), 인덕터(222), 스위치 소자(223), 제1 저항(224) 및 제1 다이오드(225)는 DC-DC 컨버터로 지칭되거나 부스터 스위처로 지칭될 수 있다.
전원부(221)는 LED 구동 회로부(220)에 전원을 공급한다.
인덕터(222)는 일 단이 전원부(221)의 일 단과 연결되고, 타 단이 스위치 소자(223)의 일 단과 제1 다이오드(225)의 애노드에 공통 연결된다.
스위치 소자(223)는 구동 제어부(300)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 스위치 소자(223)는 일 단이 인덕터(222)의 타 단과 다이오드(335)의 애노드에 공통 연결될 수 있으며, 타 단이 제1 저항(224)의 일 단에 연결될 수 있다. 이러한 스위치 소자(223)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 저항(224)은 일 단이 스위치 소자(223)의 타 단에 연결되고, 타 단이 전원부(221)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제1 저항(224)은 스위칭 소자(223)가 온일 때, 인덕터(222)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
제1 다이오드(225)는 애노드가 인덕터(222)의 타 단과 스위칭 소자(223)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 제1 커패시터(226)의 일 단과 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드)에 공통 연결된다.
제1 커패시터(226)는 일 단이 제1 다이오드(225)의 캐소드와 LED 어레이(210)의 일 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 애노드)에 공통 연결되고, 타 단이 전원부(221)의 접지 단에 연결된다.
제2 저항(227)은 일 단이 LED 어레이(210)의 타 단(구체적으로, LED 어레이(210) 내의 캐소드)에 연결되고, 타 단이 전원부(221)의 접지 단에 연결된다. 여기서 제2 저항(227)은 LED 어레이(210)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여, 스위치 소자(223)의 스위칭 상태에 따른 LED 구동 회로부(220)의 전류 제어 동작을 설명한다.
도 5는 스위칭 소자가 온인 경우의 LED 구동 회로부의 등가 회로이다.
도 5를 참조하면, 스위칭 소자(223)가 온되면, 인덕터(222)가 충전되면서 제1 전류 패스 내의 전류가 상승하게 된다. 이때, 제1 다이오드(225)는 단락되며, LED 어레이(210)에는 제1 커패시터(226)에 충전된 전하에 의한 전원이 공급된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 전원부(221), 인덕터(222), 스위치 소자(223), 제1 저항(224)을 경유하는 제1 전류 패스와 제1 커패시터(226), LED 어레이(210), 제2 저항(227)을 경유하는 제2 전류 패스로 구분된다.
도 6은 스위치 소자가 오프인 경우의 LED 구동 회로부의 등가 회로도이다.
도 6을 참조하면, 스위치 소자(223)가 꺼지면, 이에 따라 LED 구동 회로부(220)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전원부(221), 인덕터(222), 제1 다이오드(225), LED 어레이(210), 제2 저항(227)을 경유하는 제3 전류 패스를 갖는다. 이에 따라, 인덕터(222)에 충전된 전류가 부하 측으로 방전된다.
한편, 출력 전류가 원하는 목표치에 미달하면 스위치 소자(223)의 듀티가 증가하면서 인덕터(222)에 충전되는 전류가 증가하고, 그에 따라 출력 전류도 점차 높아지게 된다.
반대로, 출력 전류가 목표치 대비 높을 경우, 스위치 소자(223)의 듀티가 감소하면서 인덕터(222)에 충전되는 전류가 감소하여 그에 따른 출력 전류도 점차 감소하게 된다.
이와 같은 동작을 위하여 구동 제어부(300)는 제2 저항(227)의 전압값을 이용하여 LED 어레이(210)의 출력 전류를 검출할 수 있다. 구체적인 구동 제어부(300)의 동작에 대해서는 도 7을 참조하여 이하에서 설명한다.
한편, 도 4 내지 도 6을 설명함에 있어서, LED 구동 회로부가 승합형 회로로 구현되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 강압형 회로로 구현될 수도 있다.
도 7은 디밍 신호가 하이 값을 유지하는 경우의 주요 신호의 파형도이다.
도 7을 참조하면, 구동 제어부(300)는 센싱 저항인 제2 저항(227)을 이용하여 LED 어레이(210)에 흐르는 전류와 기설정된 전류 값과의 차이를 계산하여, 목표 피크값을 검출할 수 있다.
여기서 검출되는 목표 피크값(CSref)은 인덕터 전류(IL)의 최대 목표 값이다. 구체적으로, 제2 저항(227)에서 감지된 출력 전류(Io)가 기준 전류(Iref)보다 낮을 때에는 목표 피크값(CSref)은 보다 높아지며, 반대로 제2 저항(227)에서 감지된 출력 전류(Io)가 기준 전류(Iref)보다 높을 때에는 목표 피크값(CSref)은 보다 낮아진다.
그리고 구동 제어부(300)는 스위칭 소자(223)의 온 구간에 대해서 목표 피크값(CSref)과 제1 저항(224)을 통해 검출된 인덕터 전류(IL)를 비교하고, 인덕터 전류(IL)가 목표 피크값(CSref)보다 높아지면 스위치 소자(223)를 오프 제어하여, 인덕터(222)에 흐르는 피크 전류값을 목표 피크값(CSref)으로 제한할 수 있다. 이에 따라, 목표 피크값(CSref)이 높아지면 인덕터 전류의 피크값도 높아지고, 반대로 목표 피크값(CSref)가 낮아지면 인덕터 전류의 피크값도 낮아진다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 인덕터 전류(IL) 값이 목표 피크값(CSref)과 같아질 때 스위치 소자(223)를 제어하는 게이트 신호는 오프되고, 클럭 신호가 온되는 시점에 다시 스위칭 소자(223)를 제어하는 게이트 신호는 켜진다.
한편, 이상에서는 디밍 신호와 클럭 신호와의 관계를 설명하기 위하여, 다양한 경우의 예를 설명한다. 먼저, 도 8을 참조하여 디밍 신호와 클럭 신호가 동기되어 있는 경우의 동작을 설명한다.
도 8을 참조하면, 디밍 신호와 클럭 신호는 상호 동기되어 t=0 및 t=t1 시점에서 게이트 신호 및 그에 따라 LED 어레이(210)에 제공되는 전류의 모양은 동일함을 확인할 수 있다.
그러나 디밍 신호는 상술한 바와 같이 백라이트부(200) 외부의 영상 신호 제공부(120)에서 제공되는 것으로, 영상 신호 제공부(120)가 백라이트부(200) 내의 제어 IC 내의 클럭 신호에 동기화된 디밍 신호를 제공하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이에 따라, 디밍 신호는 클럭 신호보다 지연되어 입력되거나, 클럭 신호보다 미리 입력될 수 있다. 이하에서는 디밍 신호와 클럭 신호가 동기되지 않은 경우의 동작을 설명한다.
도 9 및 도 10은 디밍 신호가 클럭 신호보다 늦게 인가되는 경우의 주요 신호의 파형도이다.
도 9를 참조하면, 최초 제1 디밍 신호에서는 클럭 신호와 동기화가 맞았지만, 다음 주기에서는 클럭 신호(t1)보다 지연되어 t2 시간에 제1 디밍 신호가 입력되었다. 그에 따라 제2 디밍 신호에서는 이전 제1 디밍 신호 때보다 스위치 소자를 온하는 시간이 2번에서 1번으로 줄었으며, 그에 따라 LED 어레이의 출력 전류 모양도 첫번째 디밍 때와는 폭이 좁아진 것을 알 수 있다.
도 10을 참조하면, 첫번째 제1 디밍 때에는 클럭 신호와 동기화가 맞았지만, 다음 주기의 제2 디밍 신호에서는 클럭 신호(t3)보다 빨리 디밍 신호가 입력되었다(또는 클럭 신호(t1)보다 늦게 디밍 신호가 입력되었다). 그에 따라 제2 디밍 구간에서는 제1 디밍 구간 때보다 스위치 소자를 온하는 횟수 및 시간이 줄었으며, 그에 따라 LED 어레이의 출력 전류 시간도 첫번째 디밍 구간보다 폭이 좁아진 것을 알 수 있다.
도 11은 디밍 신호가 클럭 신호보다 빨리 인가되는 경우의 주요 신호의 파형도이다.
도 11을 참조하면, 첫번째 디밍 때에는 클럭 신호와 동기화가 맞았지만, 다음 주기의 디밍 신호에서는 클럭 신호(t1)보다 빨리 디밍 신호가 입력되었다. 앞선 경우와 다르게 스위치 소자를 온하는 회수는 동일하나 두 번째 스위치 소자를 온하는 시간이 줄었으며, 그에 따라 LED 어레이의 출력 전류 시간도 첫번째 디밍 때보다 폭이 좁아진 것을 알 수 있다.
이와 같이 클럭 신호와 디밍 신호 간에 동기화가 맞춰지지 않는다면, 디밍 신호의 주기 바라 다른 밝기의 화면이 표시될 수 있음을 알 수 있다. 특히 도 9와 같이 디밍 듀티가 낮은 경우에는 그 차이가 매우 크게 되어 플리커가 되는 문제가 있다.
이와 같은 점을 해결하기 위하여, 본 실시 예에서는 디밍 신호의 오프 구간에서는 구동 제어부(300) 내의 클럭 주파수를 높여 디밍 신호가 어떠한 시점에 인가된다 하더라도 그 시점과 다음 클럭 사이의 지연이 최소화하도록 한다. 이에 대한 설명은 도 12를 참조하여 이하에서 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 클럭 신호가 가변되는 경우의 주요 신호의 파형도이다.
도 12를 참조하면, 클럭 주파수가 매우 높아짐에 따라 PWM 디밍이 인가되는 (T2)와 게이트 신호가 출력되는 시점(t3) 사이에 시간 간격이 매우 짧아졌으며, 첫번째 디밍 구간과 두 번째 디밍 구간에서의 전류 파형도 서로 동일하게 되었음을 확인할 수 있다.
그리고 정상적인 전류 제어를 위하여, 종래와 동일한 동작을 위하여 구동 제어부(300)의 온 구간에서는 다시 구동 제어부(300) 내의 클럭 주파수를 낮출 수 있다.
다만, 이러한 클럭 주파수의 변화는 디밍 신호의 천이 시점보다는 지연된 시점에 수행되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 게이트 제어 신호는 디밍 신호 및 클럭 신호 모두가 온인 상태에서 켜지는데, 클럭 신호와 디밍 신호가 동기화되어 있지 않다면, 디밍 신호가 하이 값이 된 이후의 클럭 신호에서 게이트 제어 신호가 켜지게 된다.
따라서, 디밍 신호가 하이 값으로 천이된 시점에 바로 클럭 신호의 주파수가 낮아지면, 낮아진 주파수의 주기 후에 게이트 제어 신호가 켜지게 되어, 본 발명에 따른 효과가 나타나지 않게 된다. 따라서, 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이되면, 구동 제어부(300)는 제2 시간만큼 지연한 이후에 클럭 신호를 변경할 수 있다. 여기서 제2 시간은 제2 클럭 신호의 한 주기 이상 길되 가급적이면 짧은게 좋다.
한편, 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 변화는 구간에서도 상술한 지연은 적용되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 디밍 신호의 듀티가 상당히 높은 경우, 즉, 로우 값으로 변화되는 시점에 고주파수의 제2 클럭 신호로 변경되자마자 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 변경되면, 구동 제어부는 높은 고주파수의 클럭 신호로 스위치 소자(223)를 제어하게 되고, 이로 인해 LED 전류 파형에 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 구동 제어부(300)는 제1 시간만큼 지연한 이후에 제1 클럭 신호에서 제2 클럭 신호로 변경할 수 있다. 한편, 제1 시간이 지연 전에 디밍 신호의 천이가 이루어 지면, 클럭 신호의 변경은 수행되지 않는다.
이하에서는 상술한 바와 같은 동작을 위한 구동 제어부(300)의 구체적인 구성을 아래의 도 13, 15, 16, 17을 참조하여 후술한다. 이와 같은 예들은 구동 제어부가 아날로그 회로로 구현되는 경우의 예라는 점에서, 디지털 IC로 구현된다면 상술한 바와 같은 동작은 알고리즘(또는 제어 코드)으로 반영될 수 있다.
도 13은 제1 실시 예에 따른 구동 제어부의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 구동 제어부(300)는 비교부(320), RS 플리플롭(330)(또는 SR 플리플롭), AND 게이트(340) 및 클럭 생성부(400)로 구성된다.
비교부(320)는 스위치 소자에 흐르는 전류가 기설정된 전류 이상인지를 감지할 수 있다. 구체적으로, 비교부(320)는 인덕터에 흐르는 전류가 목표 피크값인지를 감지하기 위하여, 두 개의 제1 비교기(310) 및 제2 비교기(315)로 구성될 수 있다.
제1 비교기(310)는 LED 어레이(210)에 흐르는 전류와 기설정된 전류 차이를 비교한다. 구체적으로, 제1 비교기(310)는 OP-AMP로 구현될 수 있으며, LED 어레이(210)와 직렬 연결되는 제2 저항(227)의 전압을 OP-AMP의 음의 단자로 입력받고, 기설정된 전류 크기에 대응되는 전압값을 양의 단자로 입력받아, 그 차이(CSref)를 제2 비교기(315)에 제공할 수 있다. 여기서 CSref는 인덕터 전류의 목표 피크값으로 지칭할 수 있다.
제2 비교기(315)는 인덕터(222)에 흐르는 전류와 목표 전류 피크값(CSref)의 차이를 비교한다. 즉, 제2 비교기(315)는 인덕터(222)에 흐르는 전류가 목표 전류 피크값보다 큰지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제2 비교기(315)는 OP-AMP로 구현될 수 있으며, 제1 비교기(310)의 출력을 OP-AMP의 음의 단자로 입력받고, 인덕터에 흐르는 전류 크기에 대응되는 전압인 제1 저항(224)의 전압값을 양의 단자로 입력받아, 그 차이를 RS 플리플롭(330)에 제공할 수 있다.
RS 플리플롭(330)은 클럭 신호를 세트 입력으로 입력받고, 비교부(320)의 출력을 리셋 입력으로 입력받고, 두 입력 값에 대응하는 PWM 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서 RS 플리플롭은 세트 신호가 입력되면 '1'을 출력하고, 리셋 신호가 입력되면 '0'을 출력하는 플리플롭이다. 한편, 본 실시 예에서는 RS 플리플롭(330)을 이용하여 PWM 제어 신호를 생성하였지만, 구현시에는 다른 플리플롭 또는 다른 회로 구성을 이용하여 PWM 제어 신호를 생성할 수도 있다.
AND 게이트(340)는 RS 플리플롭의 출력과 디밍 신호를 논리곱하여 스위치 소자에 제공한다.
클럭 생성부(400)는 기설정된 주파수의 클럭 신호를 생성한다. 구체적으로, 클럭 생성부(400)는 도 12와 관련하여 설명한 바와 같은 클럭 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 클럭 생성부(400)는 디밍 신호가 온인 상태에서는 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 생성하고, 디밍 신호가 온 상태에서 오프 상태로 천이하면 기설정된 제1 시간만큼 지연 이후에 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 생성할 수 있다. 그리고 클럭 생성부(400)는 디밍 신호가 다시 오프 상태에서 온 상태로 천이하면 기설정된 제2 시간만큼 지연 이후에 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다.
제1 실시 예에 따른 클럭 생성부(400)는 기준 전압 출력부(410), 전압 제어 발진기(420), 지연부(440) 및 게인부(430)로 구성될 수 있다.
기준 전압 출력부(410)는 기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력한다. 구체적으로, 기준 전압 출력부(410)는 외부에 연결된 저항 값(구체적으로, 기준 저항)에 대응되는 기준 전압을 생성할 수 있다.
전압 제어 발진기(420)는 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성한다. 구체적으로, 전압 제어 발진기(420)는 기준 전압 출력부(410)로부터 기준 전압을 입력받으면, 기준 전압에 대응되는 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다. 반대로, 전압 제어 발진기(420)는 후술할 게인부(430)로부터 게인값(여기서 게인 값은 1을 초과하는 양의 정수이다)이 적용된 기준 전압을 입력받으면, 제2 클럭 신호를 생성할 수 있다.
지연부(440)는 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 게인부(430)에 제공한다. 구체적으로, 지연부(440)의 구체적인 형태에 대해서는 도 14를 참조하여 후술한다. 한편, 도 14에서는 아날로그 회로를 이용하여 지연부(440)를 구현하였지만, 이는 지연부(440)를 구현하는 하나의 예시에 불가하며, 디지털 회로 또는 다른 회로(버퍼) 구성을 이용하여 지연부(440)를 구현할 수 있음은 자명하다.
게인부(430)는 디밍 신호가 하이 값이면 기준 전압을 전압 제어 발진기(420)에 바이패스하고, 디밍 신호가 로우 값이면 기준 전압에 기설정된 게인값을 곱하여 전압 제어 발진기(420)에 제공한다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 클럭 생성부(400)는 디밍 신호의 천이에 따라 클럭 주파수를 가변하는바, 디밍 신호가 인가되는 시점과 LED 구동 회로가 동작하는 시점 간의 시간차를 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 클럭 생성부(400)를 이용하여 구동 제어부(300)는 동작하는바, 디밍 신호의 주기마다 동일한 정전류를 발광 다이오드에 제공할 수 있다.
도 14는 도 13의 지연부의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 지연부(440)는 제3 저항(441), 제4 저항(442), 제2 다이오드(443), 제3 다이오드(444), 제2 커패시터(445)로 구성된다.
제3 저항(441)은 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이될 때, 제2 지연 시간을 결정하는 저항 값을 갖는다. 구체적으로, 제3 저항(441)의 일 단은 디밍 신호를 입력받고, 타 단은 제2 다이오드(443)의 애노드에 연결된다.
제4 저항(442)은 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이될 때, 제1 지연 시간을 결정하는 저항 값을 갖는다. 구체적으로, 제4 저항(442)의 일 단은 디밍 신호를 입력받고, 타 단은 제3 다이오드(444)의 캐소드에 연결된다. 한편, 구현시에 제3 저항과 제4 저항의 값은 같을 수 있으나, 다를 수도 있다.
제2 다이오드(443)의 애노드는 제3 저항(441)의 타 단과 연결되며, 캐소드는 제3 다이오드(444)의 애노드 및 제2 커패시터(445)의 일 단에 공통 연결된다.
제3 다이오드(444)의 캐소드는 제4 저항(442)의 타 단과 연결되며, 애노드는 제2 다이오드(443)의 캐소드와 제2 커패시터(445)의 일 단에 공통 연결된다.
제2 커패시터(445)는 일 단이 제2 다이오드(443)의 캐소드와 제3 다이오드(444)의 애노드에 공통 연결되고, 타 단이 접지된다.
도 15는 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제2 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 제2 실시 예에 따른 구동 제어부(300')는 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340) 및 클럭 생성부(400')로 구성된다. 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340)는 도 13의 구성과 동일한바 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
클럭 생성부(400')는 기준 전압 출력부(410), 전압 제어 발진기(420), 지연부(440) 및 전압 선택부(450)로 구성될 수 있다.
기준 전압 출력부(410)는 기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력한다. 구체적으로, 기준 전압 출력부(410)는 외부에 연결된 저항 값(구체적으로, 기준 저항)에 대응되는 기준 전압을 생성할 수 있다.
전압 제어 발진기(420)는 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성한다. 구체적으로, 전압 제어 발진기(420)는 기준 전압 출력부(410)로부터 기준 전압을 입력받으면, 기준 전압에 대응되는 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다. 반대로, 전압 제어 발진기(420)는 후술할 전압 선택부(450)로부터 기설정된 제2 전압(구체적으로, 제2 주파수에 대응되는 전압값)을 입력받으면, 제2 클럭 신호를 생성할 수 있다.
지연부(440)는 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 전압 선택부(450)에 제공한다.
전압 선택부(450)는 디밍 신호가 하이 값이면 기준 전압 출력부(410)의 기준 전압을 전압 제어 발진기(420)에 바이패스하고, 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 전압을 전압 제어 발진기(420)에 제공할 수 있다.
도 16은 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제3 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, 제3 실시 예에 따른 구동 제어부(300")는 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340) 및 클럭 생성부(400")로 구성된다. 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340)는 도 13의 구성과 동일한바 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
클럭 생성부(400")는 기준 전압 출력부(410), 전압 제어 발진기(420), 지연부(440) 및 클럭 선택부(460)로 구성될 수 있다.
기준 전압 출력부(410)는 기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력한다. 구체적으로, 기준 전압 출력부(410)는 외부에 연결된 저항 값(구체적으로, 기준 저항)에 대응되는 기준 전압을 생성할 수 있다.
전압 제어 발진기(420)는 기준 전압 출력부(410)에서 출력된 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성한다.
지연부(440)는 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 클럭 선택부(460))에 제공한다.
클럭 선택부(460)는 디밍 신호가 하이 값이면 전압 제어 발진기(420)의 출력 클럭(즉, 제1 클럭)을 RS 플리플롭(330)으로 바이패스하고, 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수의 클럭 신호를 생성하는 제2 발진기의 출력을 RS 플리플롭(330)으로 제공할 수 있다.
도 17은 도 3의 구동 제어부의 구체적인 제4 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 17을 참조하면, 제4 실시 예에 따른 구동 제어부(300"')는 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340) 및 클럭 생성부(400"')로 구성된다. 비교부(320), RS 플리플롭(330), AND 게이트(340)는 도 13의 구성과 동일한바 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
클럭 생성부(400"')는 기준 전압 출력부(360), 전압 제어 발진기(350), 저항 선택부(600)로 구성될 수 있다.
저항 선택부(600)는 스위치 구성 및 스위치 구성에 직렬 연결된 저항을 이용하여 선택적으로 기준 전압 출력부(410)에 연결되는 저항 값을 가변할 수 있다. 구체적으로, 저항 선택부(600)는 디밍 신호가 하이 값이면 기설정된 제1 클럭 주파수에 대응되는 제1 저항 값을 갖는 제1 저항을 기준 전압 출력부(410)에 연결하고, 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수에 대응되는 제2 저항 값을 갖는 제2 저항을 기준 전압 출력부에 연결할 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 스위치가 선택적으로 연결되어 기준 전압 출력부(410)에 하나의 저항만 연결되거나 두 개의 저항이 병렬로 연결되도록 가변하는 예를 도시하였지만, 구현시에는 스위칭 동작에 따라 서로 다른 저항값의 두 저항이 선택적으로 기준 전압 출력부(360)에 연결되는 형태로도 구현될 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 저항 선택부(600) 내에 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하는 지연부(610)가 배치되는 것으로 도시하였지만, 지연부(610)는 저항 선택부(600) 외부에 배치될 수 있다.
또한, 도시된 예에서 저항 선택부(600)가 구동 제어부(300"') 외부에 배치되는 것으로 도시하였지만, 구현시에는 구동 제어부(300"")의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 종래의 IC 내부의 시스템을 개량하여 본원 발명의 동작이 구현되도록 할 수 있으며, 종래의 IC에 600 구성만을 추가하여 본원과 같은 동작을 수행하도록 구현할 수도 있다.
기준 전압 출력부(360)는 연결된 저항 값에 대응되는 기준 전압을 출력한다.
전압 제어 발진기(350)는 기준 전압 출력부(410)에서 출력된 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성한다.
도 18은 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 발광 다이오드 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 먼저, LED 어레이에 흐르는 전류값 및 클럭 신호에 기초하여 PWM 제어 신호를 생성한다(S1810). 구체적으로, LED 어레이에 흐르는 전류값과 기설정된 전류값을 비교하여 목표 전류값을 생성하고, 생성된 목표 전류값과 인덕터에 흐르는 전류값을 비교하여 PWM 제어 신호를 생성할 수 있다.
그리고 생성된 PWM 제어 신호와 디밍 신호에 기초하여 스위치 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다(S1820). 구체적으로, PWM 제어 신호와 디밍 신호를 논리곱하여 스위치 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
그리고 디밍 신호의 신호값이 천이하면(S1830), 클럭 신호의 주파수를 가변한다(S1840). 구체적으로, 디밍 신호가 온인 상태에서는 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 생성하고, 디밍 신호가 온 상태에서 오프 상태로 천이하면 기설정된 제1 시간만큼 지연 이후에 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 생성할 수 있다. 그리고 디밍 신호가 다시 오프 상태에서 온 상태로 천이하면 기설정된 제2 시간만큼 지연 이후에 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 생성할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법은, 디밍 신호의 천이에 따라 클럭 주파수를 가변하는바, 디밍 신호가 인가되는 시점과 LED 구동 회로가 동작하는 시점 간의 시간차를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 디밍 신호의 주기마다 동일한 정전류가 발광 다이오드에 제공되어 LED 플리커 현상을 해소할 수 있다. 도 18과 같은 발광 다이오드 구동 방법은 도 1의 구성을 가지는 디스플레이 장치 또는 도 3의 구성을 가지는 LED 구동 회로, 또는 도 13, 15, 16, 17의 구성을 가지는 구동 제어부 상에서 실행될 수 있으며, 그 밖에 다른 구성을 가지는 디스플레이 장치, LED 구동 회로, 제어 IC상에서도 실행될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 발광 다이오드 구동 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램으로 구현될 수 있고, 상술한 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100: 디스플레이 장치 110: LCD 패널부
120: 영상 신호 제공부 130: 방송 수신부
135: 신호 분리부 140: A/V 처리부
145: 오디오 출력부 150: 저장부
155: 통신 인터페이스부 160: 조작부
170: 제어부 200: 백라이트부
210: LED 어레이 220: LED 구동 회로부
300: 구동 제어부 320: 비교부
330: RS 플리플롭 340: AND 게이트
400: 클럭 생성부

Claims (20)

  1. 발광 다이오드 구동 회로에 있어서,
    LED 어레이;
    스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부; 및
    기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 상기 LED 어레이에 제공되도록 상기 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부;를 포함하며,
    상기 구동 제어부는,
    상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하며,
    상기 구동 제어부는,
    상기 디밍 신호가 하이 값일 때 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 이용하며, 상기 디밍 신호가 로우 값일 때 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 디밍 신호가 천이되고 기설정된 시간 이후에 가변된 클럭 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 기설정된 시간이 경과하기 전에 상기 디밍 신호가 다시 천이되면, 상기 클럭 신호를 가변하지 않는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    기설정된 주파수의 클럭 신호를 생성하는 클럭 생성부;
    상기 스위치 소자에 흐르는 전류가 기설정된 전류 이상인지를 감지하는 비교부;
    상기 클럭 신호를 세트 신호로 입력받고, 상기 비교부의 출력을 리셋 신호로 입력받는 RS 플리플롭; 및
    상기 RS 플리플롭의 출력과 상기 디밍 신호를 논리곱하여 상기 스위치 소자에 제공하는 AND 게이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 클럭 생성부는,
    기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부;
    상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기;
    상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 바이패스하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 상기 기준 전압에 기설정된 게인값을 곱하여 상기 전압 제어 발진기에 제공하는 게인부; 및
    상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 게인부에 제공하는 지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 클럭 생성부는,
    기설정된 제1 클럭 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부;
    상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기;
    상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 바이패스하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수에 대응되는 제2 기준 전압을 상기 전압 제어 발진기에 제공하는 전압 선택부; 및
    상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 전압 선택부에 제공하는 지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 클럭 생성부는,
    기설정된 제1 주파수에 대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부;
    상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하는 전압 제어 발진기;
    상기 디밍 신호가 하이 값이면 상기 전압 제어 발진기에서 생성된 클럭 신호를 상기 RS 플리플롭으로 바이패스 출력하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 생성하는 제2 발진기의 출력을 상기 RS 플리플롭으로 제공하는 클럭 선택부; 및
    상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 클럭 선택부에 제공하는 지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 클럭 생성부는,
    연결된 저항의 저항 값에 대응하는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부; 및
    상기 기준 전압을 이용하여 클럭 신호를 생성하여 상기 RS 플리플롭에 제공하는 전압 제어 발진기;
    상기 디밍 신호가 하이값이면 기설정된 제1 클럭 주파수에 대응되는 제1 저항 값을 갖는 제1 저항을 상기 기준 전압 출력부에 연결하고, 상기 디밍 신호가 로우 값이면 기설정된 제2 주파수에 대응되는 제2 저항값을 갖는 제2 저항을 상기 기준 전압 출력부에 연결하는 저항 선택부; 및
    상기 디밍 신호를 기설정된 시간만큼 지연하여 상기 저항 선택부에 제공하는 지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지연부는,
    일 단을 통하여 상기 디밍 신호를 입력받는 제1 저항;
    상기 제1 저항의 타 단에 애노드가 연결되는 제1 다이오드;
    상기 제1 저항의 일 단과 연결되어 상기 디밍 신호를 입력받는 제2 저항;
    상기 제2 저항의 타 단에 캐소드가 연결되는 제2 다이오드;
    상기 제1 다이오드의 캐소드 및 상기 제2 다이오드의 애노드에 공통 연결되는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제1 저항의 저항값과 상기 제2 저항의 저항값은 서로 다른 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 LED 구동 회로부는,
    전원을 제공하는 전원부;
    일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위치 소자의 일 단과 연결된 인덕터;
    일 단이 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 전원부의 접지단과 연결되는 제1 저항;
    애노드가 상기 인덕터의 타 단과 상기 스위치 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 다이오드;
    일 단이 상기 다이오드의 캐소드 및 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 상기 전원부의 접지 단에 연결된 커패시터; 및
    일 단이 상기 LED 어레이의 타 단에 연결되고, 타 단이 상기 전원부의 접지단에 연결된 제2 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  15. 디스플레이 장치에 있어서,
    영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부;
    LED 어레이를 포함하고, 디밍 신호에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하여 상기 디밍 신호에 대응되는 밝기의 빛을 상기 LCD 패널부에 제공하는 백라이트부; 및
    상기 LCD 패널부에 영상 신호를 제공하고, 상기 영상 신호에 대응되는 디밍 신호를 생성하여 상기 백라이트부에 제공하는 영상 신호 제공부;를 포함하고,
    상기 백라이트부는,
    기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 상기 LED 어레이에 제공되는 정전류를 제어하고, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하여 이용하며,
    상기 백라이트부는,
    LED 어레이;
    스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부; 및
    기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 상기 LED 어레이에 제공되도록 상기 스위치 소자를 제어하고, 상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하는 구동 제어부;를 포함하며,
    상기 구동 제어부는,
    상기 디밍 신호가 하이 값일 때 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호를 이용하며, 상기 디밍 신호가 로우 값일 때 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수의 제2 클럭 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 스위치 소자의 스위칭 동작에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하는 발광 다이오드 구동 회로의 발광 다이오드 구동방법에 있어서,
    상기 LED 어레이의 흐르는 전류값 및 클럭 신호에 기초하여 PWM 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 생성된 PWM 제어 신호와 디밍 신호에 기초하여 상기 스위치 소자를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 디밍 신호의 신호값이 천이하면 상기 클럭 신호의 주파수를 가변하는 단계;를 포함하며,
    상기 가변하는 단계는,
    상기 디밍 신호가 하이 값에서 로우 값으로 천이하면, 기설정된 제1 주파수의 제1 클럭 신호에서 상기 제1 주파수보다 높은 제2 클럭 신호로 가변하고,
    상기 디밍 신호가 로우 값에서 하이 값으로 천이하면, 상기 제2 클럭 신호에서 제1 클럭 신호로 가변하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동방법.
  19. 삭제
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제18항에 있어서,
    상기 PWM 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 디밍 신호가 천이되고 기설정된 시간 이후에 상기 가변된 클럭 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동방법.
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