KR102403133B1 - 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동 방법 - Google Patents

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

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Abstract

발광 다이오드 구동 회로가 개시된다. 본 발광 다이오드 구동 회로는, LED 어레이, 복수의 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 LED 어레이에 정전류를 제공하는 LED 구동 회로부 및 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 정전류가 LED 어레이에 공급되도록 복수의 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 구동 제어부는, 복수의 스위치 소자가 각각 교번적으로 스위칭 동작을 수행하도록 복수의 스위치 소자를 제어한다.

Description

발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동 방법{LIGHT EMITTING DIODE DRIVER CIRCUIT AND METHOD FOR LIGHT EMITTING DIODE DRIVING, AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력 리플을 최소화할 수 있는 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동 방법에 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 수행되며, 부스트 동작을 수행하는 스위치와 디밍 동작을 수행하는 스위치에 의해 정전류가 LED 어레이에 공급되었다. 이 경우, 출력단에서 스위칭 동작에 의한 출력 리플(Ripple)이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 복수의 스위치 소자를 각각 교번적으로 스위칭하여 출력 리플을 최소화할 수 있는 발광 다이오드 구동 회로, 이를 구비한 디스플레이 장치 및 발광 다이오드 구동 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동 회로는, LED 어레이, 제1 스위치 소자를 스위칭하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 제1 LED 구동 회로부, 제2 스위치 소자를 스위칭하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 제2 LED 구동 회로부 및 상기 제1 LED 구동 회로부와 상기 제2 LED 구동 회로부가 교번적으로 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
이 경우, 상기 구동 제어부는, 상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 제1 LED 구동 회로부 및 제2 LED 구동 회로부가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어할 수 있다.
또한, 상기 구동 제어부는, 디밍 신호를 수신하고, 상기 디밍 신호의 펄스폭(Pulse Width)이 임계 값보다 작은 경우, 상기 제1 스위치 소자 또는 상기 제2 스위치 소자를 턴오프 상태로 유지되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 LED 구동 회로부는, 전원을 제공하는 전원부, 일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위치 소자의 일 단과 연결되는 제1 인덕터, 애노드가 상기 제1 인덕터의 타 단과 상기 스위치 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 제1 다이오드, 일 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드와 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 접지 단에 연결되는 커패시터 및 일 단이 상기 스위치 소자의 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결되는 제1 저항을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동 제어부는, 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어하여, DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 정전류를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 구동 제어부는, 상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어할 수 있다.
또한, 상기 스위치 소자는 MOSFET 소자일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부, LED 어레이를 포함하고, 스위칭 소자를 포함하는 복수의 LED 구동 회로가 교번적으로 디밍 신호에 대응되는 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하여, 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 포함한다.
이 경우, 상기 백라이트부는, 상기 디스플레이 장치의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 복수의 LED 구동 회로가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공할 수 있다.
또한, 상기 백라이트부는, 상기 디밍 신호의 펄스폭이 임계 값보다 작은 경우, 상기 복수의 LED 구동 회로 중 하나의 LED 구동 회로만 동작할 수 있다.
또한, 상기 LED 구동 회로는, 전원을 제공하는 전원부, 일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위치 소자의 일 단과 연결되는 제1 인덕터, 애노드가 상기 제1 인덕터의 타 단과 상기 스위치 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 제1 다이오드, 일 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드와 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 접지 단에 연결되는 커패시터 및 일 단이 상기 스위치 소자의 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결되는 제1 저항을 포함할 수 있다.
또한, 상기 백라이트부는, 상기 스위치 소자를 제어하여, DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 정전류를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 백라이트부는, 상기 디스플레이 장치의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하도록 상기 스위치 소자를 제어할 수 있다.
또한, 상기 스위치 소자는 MOSFET 소자일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법은, 디밍 신호를 수신하는 단계 및 복수의 LED 구동 회로부가 교번적으로 상기 디밍 신호에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제공하는 단계는, 상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 복수의 LED 구동 회로부가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공할 수 있다.
또한, 상기 제공하는 단계는, 상기 디밍 신호의 펄스폭이 임계 값보다 작은 경우, 상기 복수의 LED 구동 회로부 중 하나의 LED 구동 회로만 동작할 수 있다.
또한, 상기 제공하는 단계는, 상기 정전류를 DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 제공할 수 있다.
여기서, 상기 제공하는 단계는, 상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 스위치 소자 및 제2 스위치 소자의 교번적인 스위칭 동작으로, 출력 리플을 최소화하면서 PWM 디밍의 초기 기동 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드 구동 회로의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교번적인 스위칭에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PWM 디밍에 의한 LED 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초기 기동시의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 스위칭 동작에 따른 기동시간 단축을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 구동 회로(100)는 LED 어레이(110), LED 구동 회로부(120) 및 구동 제어부(130)로 구성될 수 있다.
LED 어레이(110)는 빛을 발광한다. 구체적으로, LED 어레이(110)는 복수의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결된 것으로, LED 구동 회로부(120)에서 제공되는 전류 크기에 대응되는 밝기의 빛을 발광한다. 한편, LED 어레이(110)는 구현시에 하나의 LED 어레이만이 발광 다이오드 구동 회로(100)에 배치되거나, 또는 복수의 LED 어레이가 발광 다이오드 구동 회로(100)에 배치될 수도 있다. 이때, 배치되는 복수의 LED 어레이는 직렬, 병렬 또는 직/병렬과 같은 다양한 형태로 배치될 수 있다.
LED 구동 회로부(120)는 스위치 소자의 스위칭 동작에 의하여 LED 어레이에 정전류를 제공한다. 구체적으로, LED 구동 회로부(120)는 인터리브(Interleaved) 방식으로 LED 어레이(110)에 정전류를 제공할 수 있다. LED 구동 회로부(120)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
구동 제어부(130)는 기설정된 주파수의 클럭 신호를 이용하여 디밍 신호에 대응되는 전류가 LED 어레이(110)에 제공되도록 복수의 스위치 소자를 제어한다. 구체적으로, 구동 제어부(130)는 LED 어레이(110)에 흐르는 전류와 기설정된 전류를 상호 비교하여, 디밍 신호에 대응되는 정전류가 LED 어레이(110)에 흐르도록 LED 구동 회로부(120)의 스위치 소자를 고속 스위칭 제어할 수 있다.
이 경우, 구동 제어부(130)는 복수의 스위치 소자가 교번적인 스위칭 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 구체적인 교번적인 스위칭 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
또한, 구동 제어부(130)는 제1 시간동안 복수의 스위치 소자가 각각 동시에 스위칭 동작을 수행하고, 제2 시간동안 복수의 스위치 소자가 각각 교번적으로 스위칭 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 여기서, 제1 시간은 PWM 디밍(dimming)의 기동시간이 될 수 있고, 제2 시간은 PWM 디밍의 기동시간을 제외한 LED 어레이(110)의 구동 시간을 의미할 수 있다.
그리고 구동 제어부(130)는 디밍 주파수가 임계값 이하인 경우, 복수의 스위치 소자 중 하나의 스위치 소자만 스위칭 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 절전 모드인 경우, LED 어레이(110)는 하나의 스위치 소자만 스위칭 동작을 수행함으로써, 전력 소모를 줄이고 전력 효율을 높일 수 있다.
그리고 구동 제어부(130)는 구동 모드에 따라, 복수의 인덕터를 DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 바식으로 제어할 수 있다. 구체적으로, DCM 방식은 턴오프가 되기 전에 인덕터에 흐르는 전류가 제로점에 도달하는 방식이며, CCM 방식은 턴오프가 되어도 인덕터에 흐르는 전류가 제로점에 도달하지 않는 방식을 의미한다.
구동 제어부(130)는 제1 시간동안 복수의 인덕터를 CCM 방식으로 제어하여, 기동 시간을 단축시킬 수 있으며, 제2 시간동안에는 CCM 방식 또는 DCM 방식으로 제어할 수 있다. 여기서, 제1 시간은 PWM 디밍의 기동시간이 될 수 있고, 제2 시간은 PWM 디밍의 기동시간을 제외한 LED 어레이(110)의 구동 시간이 될 수 있다.
이러한 구동 제어부(130)는 디지털 회로로 구현될 수 있으며, 아날로그 회로로 구현될 수도 있다. 디지털 회로로 구현되는 경우에는 상술한 바와 같은 동작은 알고리즘 형태로 반영될 수 있으며, 아날로그 회로로 구현되는 경우에는 도 2와 같이 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드 구동 회로의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 발광 다이오드 구동 회로(100)는 전원부(121), 제1 인덕터(122), 제2 인덕터(123), 제1 다이오드(124), 제2 다이오드(125), 제1 스위치 소자(126), 제2 스위치 소자(127), 커패시터(128), 제1 저항(131), 제2 저항(132) 및 제3 저항(133)으로 구성된다.
전원부(121)는 LED 구동 회로부(120)에 전원을 공급한다.
제1 인덕터(122)는 일 단이 전원부(121)의 일 단과 연결되고, 타 단이 제1 스위치 소자(126)의 일 단과 제1 다이오드(124)의 애노드에 공통 연결된다.
제2 인덕터(123)는 일 단이 전원부(121)의 일 단과 연결되고, 타 단이 제2 스위치 소자(127)의 일 단과 제2 다이오드(125)의 애노드에 공통 연결된다.
제1 스위치 소자(126)는 구동 제어부(130)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 제1 스위치 소자(126)는 일 단이 제1 인덕터(122)의 타 단과 제1 다이오드(124)의 애노드에 공통 연결될 수 있다. 이러한 제1 스위치 소자(126)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제2 스위치 소자(127)는 구동 제어부(130)의 제어 신호에 기초하여 스위칭 동작을 수행한다. 제2 스위치 소자(127)는 일 단이 제2 인덕터(123)의 타 단과 제2 다이오드(125)의 애노드에 공통 연결될 수 있다. 이러한 제2 스위치 소자(127)는 고속 스위칭을 위한 MOSFET으로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(124)는 애노드가 제1 인덕터(122)의 타 단과 제1 스위칭 소자(126)의 일 단에 공통 연결되고, 캐소드가 커패시터(128)의 일 단과 LED 어레이(110)의 일단(구체적으로, LED 어레이(110) 내의 애노드)에 공통 연결된다.
커패시터(128)는 일 단이 제1 다이오드(124)의 캐소드, 제2 다이오드(125)의 캐소드 및 LED 어레이(110)의 일단(구체적으로, LED 어레이(110) 내의 애노드)에 공통 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결된다.
제1 저항(131)은 일 단이 제1 스위치 소자(126)의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결된다. 여기서 제1 저항(131)은 제1 스위칭 소자(126)가 턴온 상태일 때, 제1 인덕터(122)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
제2 저항(132)은 일 단이 제2 스위치 소자(127)의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결된다. 여기서 제2 저항(132)은 제2 스위칭 소자(127)가 턴온 상태일 때, 제2 인덕터(123)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
제3 저항(133)은 일 단이 LED 어레이(110)의 타 단(구체적으로, LED 어레이(110) 내의 캐소드)에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결된다. 여기서 제3 저항(133)은 LED 어레이(110)에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센싱 저항이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교번적인 스위칭에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 스위치 소자(126, 127)가 턴온 및 턴오프되는 경우 인덕터(122, 123)에 흐르는 전류는 각각 증가 또는 감소하게 된다. 구체적으로, 제1 스위치 소자(126)가 턴온 후 턴오프되면 제2 스위치 소자(127)가 턴온되며, 다시 제2 스위치 소자(127)가 턴온 후 턴오프되면 제1 스위치 소자(126)가 턴온된다. 이러한 교번적인 스위칭 동작에 의해, LED 구동 회로부(120)는 LED 어레이(110)의 출력 리플(Ripple)을 최소화하면서 LED 어레이(110)에 일정한 전류를 제공할 수 있다.
또한, 구동 제어부(130)는 LED 구동 회로부(120)를 DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 제어할 수 있다. 도 3에서와 같이, 구동 제어부(130)가 LED 구동 회로부(120)를 CCM 방식으로 제어하는 경우, 스위치 소자(126, 127)가 턴오프되는 경우에도 인덕터(122, 123)에 흐르는 전류가 제로가 되지 않는다.
도 4는 구동 제어부(130)가 LED 구동 회로부(120)를 DCM 방식으로 제어하는 경우를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, DDM 방식의 경우, 스위치 소자(126, 127)가 턴오프되는 경우, 인덕터(122, 123)에 흐르는 전류가 제로가 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PWM 디밍에 의한 LED 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 구동 제어부(130)에 PWM 디밍 신호가 입력되면, PWM 디밍 신호에 대응되는 boost 출력이 LED 구동 회로부(120)에 입력되고, LED 구동 회로부(120)의 스위칭 동작에 의해 LED 어레이(110)에서 LED 출력 전류가 나타난다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초기 기동시의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 구동 제어부(130)는 발광 다이오드 구동 회로(100)가 초기에 기동할 때 각 스위치 소자(126, 127)를 동시에 턴온 및 턴오프하도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 구동 제어부(130)는 각 스위치 소자(126, 127)를 동시에 턴온 및 턴오프하여 LED 어레이(110)에 제공되는 구동 전압을 좀 더 빠르게 높일 수 있다. 즉, LED 어레이(110)를 구동시키기 위해서는 일정량 이상의 구동 전압이 필요하므로, 초기에 LED 어레이(110)를 구동시키기 위해서는 일정한 기동 시간이 필요한데, 초기 기동시에 각 스위치 소자(126, 127)를 동시에 턴온 및 턴오프함으로써 구동 전압을 빠르게 상승시켜 기동 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 구동 제어부(130)는 초기 기동시에는 각 스위치 소자(126, 127)를 동시에 턴온 및 턴오프하도록 제어하고, LED 어레이(110)가 구동된 후에는 각 스위치 소자(126, 127)를 교번적으로 스위칭하도록 제어할 수 있다.
도 7은 도 6의 스위칭 동작에 따른 기동시간 단축을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 구동 제어부(130)는 초기 기동시에 각 스위치 소자(126, 127)를 동시에 턴온 및 턴오프하도록 제어하여 LED 어레이(110)에 제공되는 구동 전압을 빠르게 상승시킬 수 있다. 결과적으로, LED 어레이(110)의 기동시간을 단축시키는 효과가 나타날 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치(200)는 LCD 패널부(210), 백라이트부(220) 및 영상신호 제공부(230)로 구성될 수 있다.
LCD 패널부(210)는 영상 신호를 받고, 영상을 표시한다. 구체적으로, LCD 패널부(210)는 픽셀 전극과 공통 전극 간의 전위차에 의해 구동되는데, 이러한 전위차에 의하여 백라이트부(220)에서 발광된 빛을 LC를 통해 투과시키거나 투과 정도를 조절하여 계조를 표시할 수 있다. 즉, LCD 패널부(210)는 후술할 영상 신호 제공부(230)에서 제공되는 영상 신호에 따라 LC를 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
영상 신호 제공부(230)는 LCD 패널부(210)에 영상 신호를 제공한다. 구체적으로, 영상 신호 제공부(230)는 영상 데이터에 대응하여 영상 데이터 및/또는 영상 데이터를 표시하기 위한 다양한 영상 신호를 LCD 패널부(210)로 공급할 수 있다.
그리고 영상 신호 제공부(230)는 영상 신호에 대응되는 밝기 정보 추출하고, 추출된 밝기 정보에 대응되는 디밍 신호를 생성할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(230)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(220)에 제공할 수 있다. 이러한 디밍 신호는 PWM 신호일 수 있다.
백라이트부(220)는 LCD 패널부(210)에 빛을 발산한다. 구체적으로, 백라이트부(220)는 LED 어레이를 포함하고, 디밍 신호에 대응되는 정전류를 LED 어레이에 제공하여 디밍 신호에 대응되는 밝기의 빛을 LCD 패널부(210)에 제공할 수 있다. 이러한 백라이트부(220)는 LED 구동 장치 또는 LED 구동 회로 등으로 지칭될 수 있다.
그리고 백라이트부(220)는 복수의 스위치 소자를 이용하여, LED 어레이에 제공되는 정전류가 복수의 스위치 소자에서 교번적으로 제공되도록 제어할 수 있다.
이상에서는 디스플레이 장치(200)의 간략한 구성만을 설명하였으나, 디스플레이 장치(200)는 도 9에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(200)의 구체적인 구성에 대해서는 도 9를 참조하여 이하에서 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구체적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(200)는, LCD 패널부(210), 백라이트부(220), 영상 신호 제공부(230), 방송 수신부(240), 신호 분리부(245), A/V 처리부(250), 오디오 출력부(255), 저장부(260), 통신 인터페이스부(265), 조작부(270) 및 제어부(280)를 포함한다.
LCD 패널부(210), 백라이트부(220)의 동작은 도 8과 동일한바, 중복 설명은 생략한다.
방송 수신부(240)는 방송국 또는 위성으로부터 유선 또는 무선으로 방송을 수신하여 복조한다.
신호 분리부(245)는 수신된 방송 신호를 영상 신호, 오디오 신호, 부가정보 신호로 분리한다. 그리고 신호 분리부(245)는 분리된 영상 신호 및 오디오 신호를 A/V 처리부(250)로 전송한다.
A/V 처리부(250)는 방송 수신부(240) 및 저장부(260)로부터 전달된 영상 신호 및 오디오 신호에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, 오디오 디코딩 등의 신호처리를 수행한다. 그리고 A/V 처리부(250)는 영상 신호를 영상 신호 제공부(230)로 출력하고, 오디오 신호를 오디오 출력부(255)로 출력한다.
반면, 수신된 영상 및 오디오 신호를 저장부(260)에 저장하는 경우, A/V 처리부(250)는 영상과 오디오를 압축된 형태로 저장부(260)에 출력할 수 있다.
오디오 출력부(255)는 A/V 처리부(250)에서 출력되는 오디오 신호를 사운드로 변환하여 스피커(미도시)를 통해 출력시키거나, 외부 출력단자(미도시)를 통해 연결된 외부기기로 출력한다.
영상 신호 제공부(230)는 사용자에게 제공하기 위한 GUI(Graphic User Interface)를 생성한다. 그리고 영상 신호 제공부(230)는 A/V 처리부(250)에서 출력된 영상에 GUI를 부가할 수 있다. 그리고 영상 신호 제공부(230)는 GUI가 부가된 영상에 대응되는 영상 신호를 LCD 패널부(210)에 제공한다. 이에 따라, LCD 패널부(210)는 디스플레이 장치(200)에서 제공하는 각종 정보 및 영상 신호 제공부(230)에서 전달된 영상을 표시한다.
그리고 영상 신호 제공부(230)는 LCD 패널부(210)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(230)는 생성된 디밍 신호를 백라이트부(220)에 제공할 수 있다. 한편, 이상에서는 영상 신호 제공부(230)가 백라이트부(220)에 대한 디밍 신호를 생성하는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 LCD 패널부(210)에서 디밍 신호를 생성하고, LCD 패널부(210)가 디밍 신호를 백라이트부(220)에 제공할 수도 있다.
그리고 저장부(260)는 영상 컨텐츠를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(260)는 A/V 처리부(250)로부터 영상과 오디오가 압축된 영상 컨텐츠를 제공받아 저장할 수 있으며, 제어부(280)의 제어에 따라 저장된 영상 컨텐츠를 A/V 처리부(250)에 출력할 수 있다. 한편, 저장부(260)는 하드디스크, 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리 등으로 구현될 수 있다.
조작부(270)는 터치 스크린, 터치패드, 키 버튼, 키패드 등으로 구현되어, 디스플레이 장치(200)의 사용자 조작을 제공한다. 본 실시 예에서는 디스플레이 장치(200)에 구비된 조작부(270)를 통하여 제어 명령을 입력받는 예를 설명하였지만, 조작부(270)는 외부 제어 장치(예를 들어, 리모컨)으로부터 사용자 조작을 입력받을 수도 있다. 즉, 후술할 통신 인터페이스부(265)를 통하여 제어 명령을 수신할 수도 있다.
통신 인터페이스부(265)는 디스플레이 장치(200)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(265)를 통하여 영상 컨텐츠를 송수신할 수 있으면, 디스플레이 장치(200)의 제어를 위한 제어 명령을 수신할 수도 있다.
제어부(280)는 디스플레이 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(280)는 조작부(270)를 통하여 입력받은 제어 명령에 따른 영상이 표시되도록 LCD 패널부(210), 영상 신호 제공부(230), 백라이트부(220)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(220)가 디스플레이 장치(200)에 포함되는 구성인 것으로 설명하였지만, 백라이트부(220)의 기능은 별도의 장치로 구현될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 먼저 복수의 스위치 소자가 교번적으로 스위칭 동작을 수행한다(S1010). 그리고 복수의 스위치 소자의 스위칭 동작에 의해 LED 어레이에 정전류를 제공한다(S1020). 구체적으로, 복수의 스위치 소자 중 하나의 스위치 소자가 턴온 후 턴오프되면 타 스위치 소자가 턴온되며, 다시 타 스위치 소자가 턴온 후 턴오프되면 하나의 스위치 소자가 턴온된다.
따라서, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 방법은, 교번적인 스위칭 동작에 의해 LED 어레이에 전류를 제공하는바, LED 어레이의 출력 리플을 최소화하면서 LED 어레이에 일정한 전류를 제공할 수 있다. 도 10과 같은 발광 다이오드 구동 방법은 도 1의 구성을 가지는 발광 다이오드 구동 회로 또는 도 8의 구성을 가지는 디스플레이 장치 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: 발광 다이오드 구동 회로 110: LED 어레이
120: LED 구동 회로부 130: 구동 제어부
200: 디스플레이 장치 210: LCD 패널부
220: 백라이트부 230: 영상신호 제공부

Claims (19)

  1. LED 어레이;
    제1 스위치 소자를 스위칭하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 제1 LED 구동 회로부;
    제2 스위치 소자를 스위칭하여 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 제2 LED 구동 회로부; 및
    상기 제1 LED 구동 회로부와 상기 제2 LED 구동 회로부가 교번적으로 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어하는 구동 제어부;를 포함하고,
    상기 구동 제어부는,
    DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 것을 특징으로 하는, 발광 다이오드 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 제1 LED 구동 회로부 및 제2 LED 구동 회로부가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    디밍 신호를 수신하고, 상기 디밍 신호의 펄스폭(Pulse Width)이 임계 값보다 작은 경우, 상기 제1 스위치 소자 또는 상기 제2 스위치 소자를 턴오프 상태로 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 구동 회로부는,
    전원을 제공하는 전원부;
    일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위치 소자의 일 단과 연결되는 제1 인덕터;
    애노드가 상기 제1 인덕터의 타 단과 상기 스위치 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 제1 다이오드;
    일 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드와 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 접지 단에 연결되는 커패시터; 및
    일 단이 상기 스위치 소자의 상기 스위치 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결되는 제1 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하도록 상기 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 소자는 MOSFET 소자인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 회로.
  8. 디스플레이 장치에 있어서,
    영상 신호를 입력받고, 영상을 표시하는 LCD 패널부;
    LED 어레이를 포함하고, 스위칭 소자를 포함하는 복수의 LED 구동 회로가 교번적으로 디밍 신호에 대응되는 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하여, 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,
    상기 스위칭 소자를 제어하여, DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 디스플레이 장치의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 복수의 LED 구동 회로가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 디밍 신호의 펄스폭이 임계 값보다 작은 경우, 상기 복수의 LED 구동 회로 중 하나의 LED 구동 회로만 동작하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 LED 구동 회로는,
    전원을 제공하는 전원부;
    일 단이 상기 전원부와 연결되고, 타 단이 상기 스위칭 소자의 일 단과 연결되는 제1 인덕터;
    애노드가 상기 제1 인덕터의 타 단과 상기 스위칭 소자의 일 단에 공통 연결되고, 타 단이 상기 LED 어레이의 일 단에 연결되는 제1 다이오드;
    일 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드와 상기 LED 어레이의 일 단에 공통 연결되며, 타 단이 접지 단에 연결되는 커패시터; 및
    일 단이 상기 스위칭 소자의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지 단에 연결되는 제1 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 삭제
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 디스플레이 장치의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하도록 상기 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제8항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 MOSFET 소자인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. LED 어레이 및 복수의 LED 구동 회로부를 포함하는 발광 다이오드 구동 회로의 발광 다이오드 구동 방법에 있어서,
    디밍 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 LED 구동 회로부가 교번적으로 상기 디밍 신호에 대응되는 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하는 단계;를 포함하고,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 정전류를 DCM(Discontinuous Current Mode) 방식 또는 CCM(Continuous Current Mode) 방식으로 상기 LED 어레이에 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 상기 복수의 LED 구동 회로부가 동시에 정전류를 상기 LED 어레이에 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 디밍 신호의 펄스폭이 임계 값보다 작은 경우, 상기 복수의 LED 구동 회로부 중 하나의 LED 구동 회로만 동작하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
  18. 삭제
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    상기 발광 다이오드 구동 회로의 구동 초기에는 기설정된 시간 동안 CCM 방식으로만 상기 LED 어레이에 정전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
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