KR20050097162A

KR20050097162A - 발광다이오드 디스플레이

Info

Publication number: KR20050097162A
Application number: KR1020040022261A
Authority: KR
Inventors: 최상철; 이재진; 류승렬
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-07

Abstract

본 발명은 정전류 구동 IC(집적회로)를 이용한 발광다이오드 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로는 발광다이오드 매트릭스에 공급되는 전압을 일정하게 유지하도록 정전류 구동 IC를 채택하여, 발광다이오드의 밝기를 조정할 수 있는 발광다이오드 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 정전류 구동 IC를 채택하여 일정한 정전류를 공급하여 휘도편차 개선 및 다양한 발광다이오드 색 구현이 가능한 발광다이오드 디스플레이를 제공하는 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 디스플레이는 발광다이오드 디스플레이에 있어서, 발광다이오드 모듈; 상기 발광다이오드 모듈에 연결된 버퍼 IC 및 정전류 구동 IC; 상기 버퍼 IC와 정전류 구동 IC에 연결된 제어부; 및 상기 제어부와 버퍼 IC에 각각 연결된 전원부; 를 포함하여 구성된 발광다이오드 디스플레이에 의하여 달성된다. 따라서 제조비용이 절감되고, 발광다이오드 효율이 좋은 발광다이오드 디스플레이의 생산이 가능하다.

Description

발광다이오드 디스플레이{LIGHT-EMITTING DIODE DISPLAY}

본 발명은 정전류 구동 IC(집적회로)를 이용한 발광다이오드 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로는 발광다이오드 매트릭스에 공급되는 전압을 일정하게 유지하도록 정전류 구동 IC를 채택하여, 발광다이오드의 밝기를 조정할 수 있는 발광다이오드 디스플레이에 관한 것이다.

발광다이오드(Light Emitting Diode)는 일반적으로, 표시소자 및 백 라이트(back light)로 이용되며, 최근에는 핸드폰이나 휴대용 개인정보단말기 (personal digital assistants; PDA) 등에 그 적용이 증대되고 있는 추세이다.

또한, 정전압 매트릭스(matrix) 구조(발광다이오드를 매트릭스 형태로 배열한 발광다이오드 모듈 사용)로 발광다이오드 디스플레이를 구성하였으며, 구동 드라이버 IC로는 버퍼 IC와 인버터 IC를 사용하였다(도 1a 참조). 이리하여 발광다이오드 디스플레이에 다이내믹 펄스(dynamic pulse) 구동 방식을 사용하여 동작시키고, 데이터 회로에 연결된 매트릭스 형태의 발광다이오드(52)의 각 포트(port)당 개별 저항(42)을 달아서 각각의 발광다이오드에 걸리는 전압(포워드 전압, forward voltage)을 제어하여 발광다이오드의 밝기를 조정하였다(도 1b 참조). 다이내믹 펄스 구동 방식은 CRT(음극선관)와 마찬가지로 1자리씩 스캔하면서 점등하는 방식이다. 스캔회로는 각행 또는 열을 순차 점등할 수 있는 상태로 되어, 표시하는 타이밍에 동기시켜서 데이터 회로에 의해 발광다이오드의 점등이 결정된다.

따라서, 종래의 정전압 매트릭스 구조로 발광다이오드 디스플레이를 구동할 때 각 포트 당 개별저항을 달아 발광다이오드 구동전압(VF)에 따른 불빛을 저항값의 조정으로 제어하는 방식은, 발광다이오드 구동전압이 서로 다를 경우 저항 값 설정이 어렵고, 또한 발광다이오드 구동전압 편차에 따른 휘도편차로 인해 불량률이 높다는 문제점이 있다.

본 발명은 발광다이오드의 전압을 설정하기 위해 간단한 저항 값 설정을 할 수 있는 발광다이오드 디스플레이를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 정전류 구동 IC를 채택하여 일정한 정전류를 공급하여 휘도편차 개선 및 다양한 발광다이오드 색 구현이 가능한 발광다이오드 디스플레이를 제공하는 것이다.

상기 목적은 발광다이오드 디스플레이에 있어서, 발광다이오드 모듈; 상기 발광다이오드 모듈에 연결된 버퍼 IC 및 정전류 구동 IC; 상기 버퍼 IC와 정전류 구동 IC에 연결된 제어부; 및 상기 제어부와 버퍼 IC에 각각 연결된 전원부; 를 포함하여 구성된 발광다이오드 디스플레이에 의하여 달성된다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 발광다이오드 디스플레이의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 디스플레이의 블록다이어그램이며 도 3은 이를 좀 더 자세히 나타낸 블록다이어그램이다.

도 2에서 발광다이오드 디스플레이는 정전류 구동 IC로 구동되며, 그 구성은 제어부(마이컴(MICOM), 10)와 구동 드라이버 회로부로 이루어진다. 상기 구동 드라이버 회로부는 버퍼 IC(30)와 정전류 구동 IC(40)를 구동부로 하여 구성된다. 구동 드라이버 회로부는 종래의 인버터 대신 시프트 레지스터(shift register)를 사용하는데, 예를 들면 시프트 레지스터를 내장하고 외부저항(R-EXT, reference resister, 41)이 달린 정전류 구동 IC(40)로서 ST2221C(도 3 참조)를 사용한다.

우선, 마이컴(MICOM, 10)으로부터 5V의 시그널 스캔(signal scan) 신호가 버퍼 IC(30)로 출력된다. 이후 버퍼 IC(30)는 5V의 시그널 스캔 신호를 받은 뒤 입력 전원(DC 5V ~ 12V)을 받아 시그널 스캔 신호를 발광다이오드 매트릭스 소스(입력) 스캔 신호(matrix source scan signal)로 바꾸어서 각 스캔 포트(S1 ~ S8)로 출력한다. 이때, 스캔 주기에 맞춰 구현하고자 하는 데이터를 정전류 구동 IC(40)를 이용하여 데이터 싱크(데이터 출력, data sink)를 하게 되고, 발광다이오드 디스플레이 모듈(50)은 점등하게 된다. 상기 정전류 구동 IC(40)에 연결된 외부저항(41)은 발광다이오드의 불 밝기를 제어하기 위한 것이며, 상기 외부저항으로는 가변저항을 사용할 수 있다.

한편, 외부저항 대신 펄스폭 변조 방식(PWM, pulse-width modulation)을 사용하기도 한다. 펄스폭 변조 방식은 구동전원을 일정한 주기로 on/off하는 펄스형상으로 하고 그 펄스의 작동(duty)비(on시간과 off시간의 비)를 바꿈으로써 실현된다. 즉, 한 주기에 대한 하이(high) 신호의 시간의 비를 조정함으로서 어떤 장치를 제어하는 방법으로서 본 발명에서는 구동전압을 바꾸고 있는 것과 같은 효과를 내지만 그 방법이 펄스폭에 따르고 있으므로 펄스폭 변조라 부르고 있다.

도 4는 도 2 및 도 3에서 정전류 구동 IC(40)로 사용한 ST2221C의 회로도이고, 도 5는 버퍼 IC(30)로 사용한 TD62783의 회로도이다.

도 4에서와 같이 상기 ST2221C는 16bit 시프트 레지스터(shift register) 등을 포함하고 있는데, OUT0 ~ OUT15 까지 제어 가능하며, 외부저항(41) 1개를 가변저항으로 설치하여 상기 OUT0 ~ OUT15 까지 각 포트를 제어하여 발광다이오드의 전압을 조절하여 그의 밝기를 조정할 수 있으며, 필요에 따라 각 포트마다 추가적으로 저항을 더 설치할 수도 있다.

도 5에서의 버퍼 IC는 도시바의 8채널 고전압 소스 드라이버로 TD62783AP/F/AF 시리즈로, 이는 도 4와 같이 8소스 전류 트랜지스터 배열로 이루어져 있으며, 릴레이, 해머, 램프 드라이버 등을 포함하고 있다.

다시 도 3에 대해 살펴보면, 도면에는 좀 더 자세한 8×10 매트릭스(matrix) 형태의 발광다이오드 모듈(51)을 사용한 경우의 회로도의 일실시예가 도시되어 있다. 도면에서는 라인별로 발광다이오드의 개수가 조금씩 차이가 나게 구성되어 있으며, 데이터회로 D1 ~ D7 까지는 각 포인트마다 1개의 발광다이오드가 설치되어 있고, D8 은 2개씩, D9은 4개씩, D10은 2개씩 설치되어 있다. 스캔회로는 S1 ~ S8 까지 설치되어 있다. 따라서 80 포인트의 발광다이오드 디스플레이를 구현할 수 있다.

매트릭스 발광다이오드(51)와 정전류 구동 IC(40)를 연결하여 사용할 때 5V 전원일 때는 필요없지만 12V의 전원을 사용하게 되면 정전류 구동 IC(ST2221C, 40)에서 발열이 되기 때문에 이를 방지하기 위해 저항(42)이 추가로 필요할 수 있다. 또한, 이때 매트릭스 발광다이오드에서도 전압강하가 일어나며 특히 12V 정도의 전원에서는 발광다이오드에 열이 전달되는 것을 방지하기 위해 저항(43)을 연결할 수 있다. 정전류 구동 IC(ST2221C, 40)에 연결된 외부저항(41)은 상기 매트릭스 발광다이오드(51)의 전체 불 밝기를 제어하기 위한 것이다.

예를 들어 레드(red), 옐로우(yellow), 그린(green)은 1.8V로 구현이 가능하였으나, 근래에 와서 많이 사용하게 된 블루(blue) 또는 화이트(white)는 3.5V로 구현할 수 있다. 물론 옐로우는 레드와 그린을 합해서 나오는 색이며, 레드와 그린의 밝기가 거의 비슷해야 옐로의 구분이 정확하게 되는데, 그렇지 않으면 옐로우의 구분이 곤란하게 된다. 보통 한 줄에만 전압을 계속 가해 주면 밝기도 밝아지고 옐로우의 구분도 용이하지만 예를 들어 전광판 같은 경우에는 계속 스캔을 해야 하므로 이와 같이 정전류 구동 IC를 사용하지 않으면 밝기조정이 어렵다. 한편, 사용하는 전압의 범위가 서로 달라졌으므로 이들을 각기 조정하려면 종래에 사용하던 인버터와 같은 일반 칩으로는 호환이 되지 않고, 정전류 구동 IC를 활용하여 다양한 색을 가진 발광다이오드의 밝기를 조정하여야 한다.

기본 동작원리는 시리얼(serial)로 데이터를 보내게 되어 있는데 순서는 데이터 테이블에서 1바이트 데이터를 읽어 시프트 레지스터 스캔을 S1 ~ S8 까지 한다. 데이터를 다 보냈으면 인에이블(enable)하고 시프트 레지스터를 래치 시킨다. 총 데이터 라인이 D1 ~ D10으로 10줄이지만 16줄 이상으로 증가되면 정전류 IC를 늘려서 라인 실렉션(line selection, 어드레스 증가)을 한다. 즉, 데이터 라인이 정전류 구동 IC의 아웃 포트의 갯수보다 더 증가되면 정전류 구동 IC를 더 추가하여 사용하면 된다(도 6 참조).

한편, 본 발명에서와 같은 정전류 구동 IC 및 펄스폭 변조 방식은 발광다이오드 디스플레이의 모든 모듈에 확대적용 가능하며, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 디스플레이는 전술한 실시예들에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 발광다이오드 디스플레이에서는 발광다이오드 전압(VF)이 서로 다른 다양한 색을 가진 발광다이오드들이 모여 구성된 발광다이오드 매트릭스를 드라이브 할 수 있는 정전류 구동 IC를 이용하여 효율이 좋은 발광다이오드 디스플레이를 구현할 수 있다. 따라서, 발광다이오드에 공급되는 전압의 변동에 영향을 받지 않고 일정한 정전류를 공급할 수 있으므로 발광다이오드 디스플레이의 휘도편차가 개선되었다.

좀 더 상세하게 설명하면, 정전류 구동 IC에 외부저항으로 가변저항을 1개를 설치하거나 발광다이오드 매트릭스의 데이터 라인에 저항을 더 추가 설치하여 발광다이오드 디스플레이의 밝기를 용이하게 가변할 수 있다. 한편, 펄스폭 변조방식을 이용하여 발광다이오드 디스플레이의 밝기를 가변할 수도 있다.

따라서 제조비용이 절감되고, 발광다이오드 효율이 좋은 발광다이오드 디스플레이의 생산이 가능하다.

도 1a는 종래의 발광다이오드 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한 블록도,

도 1b는 종래의 발광다이오드 매트릭스를 개략적으로 도시한 배선회로도,

도 2 및 도 3은 본 발명의 발광다이오드 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한 블록도 및 배선회로도,

도 4는 본 발명에서 정전류 구동 IC로 사용한 ST2221C 의 회로도,

도 5는 본 발명에서 버퍼 IC로 사용한 TD62783 의 회로도, 및

도 6은 본 발명의 다른 실시예로 발광다이오드 매트릭스를 포함한 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한 배선회로도이다.

<도면의 주요 기호에 대한 상세한 설명>

10: 제어부(MICOM) 30: 버퍼 IC

40: 정전류 구동 IC 41: 외부저항(R-EXT 저항)

42, 43: 저항 50: 발광다이오드 디스플레이 모듈

51: 발광다이오드 매트릭스 52: 발광다이오드

Claims

발광다이오드 디스플레이에 있어서,

발광다이오드 모듈;

상기 발광다이오드 모듈에 연결된 버퍼 IC 및 정전류 구동 IC;

상기 버퍼 IC와 정전류 구동 IC에 연결된 제어부; 및

상기 제어부와 버퍼 IC에 각각 연결된 전원부; 를 포함하여 구성된 발광다이오드 디스플레이.
청구항 1에 있어서, 상기 정전류 구동 IC에는 1개의 외부저항이 연결되거나 또는 펄스폭 변조 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 디스플레이.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 정전류 구동 IC의 각 데이터 라인에는 저항이 포함된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 디스플레이.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 정전류 구동 IC는 ST2221C를 포함하며, 상기 버퍼 IC는 TD62783AP/F/AF를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 디스플레이.
청구항 1에 있어서, 상기 발광다이오드 모듈은 매트릭스 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 디스플레이.