KR20120044015A - 발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

발광 구동 장치가 개시된다. 스위칭 방식의 발광 구동 장치는, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 복수의 발광소자를 각각 구동하는 복수의 구동 회로부 및, 복수의 구동 회로부 내의 대응되는 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 복수의 발광소자를 독립적으로 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 이에 따라 공통 애노드를 구비한 복수의 발광소자를 스위칭 방식의 구동 회로를 이용하여 구동시킬 수 있게 된다.

Description

발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법{Luminescence driving apparatus, display apparatus and driving method thereof}
본 발명은 발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 적용되는 발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 장치의 슬림화 추세에 따라 도광판형 Edge-lit 방식의 LED BLU의 개발이 활발히 진행되고 있다.
로컬 디밍(Local dimming)이 가능한 디스플레이 장치의 경우 도 1a와 같이 LED 모듈 내에 복수 개의 LED 어레이 블럭을 구성하고, 도 1b와 같은 스위칭 방식의 구동회로를 사용하여 LED 모듈을 구동시킬 수 있다.
도 1b와 같은 기존 스위칭 방식의 LED 구동회로는 도 1a과 같이 복수 개의 LED 어레이 블럭의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)가 서로 분리된 LED 모듈을 사용하고 있다. 하지만 이는 LED 구동회로와 LED 모듈 간 연결 wire 수를 증가시켜 재료비를 상승시킨다는 문제점이 있다.
또한, LED 모듈 상에 필요한 pattern 수를 증가시키기 때문에 LED 모듈의 너비를 증대시켜 디스플레이 장치의 슬림화를 제한시킨다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 복수의 발광 소자를 독립적으로 구동시킬 수 있는 발광 구동 장치, 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스위칭 방식의 발광 구동 장치는, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 발광소자를 각각 구동하는 복수의 구동 회로부 및 상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 발광소자 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 복수의 구동회로부 각각은, 상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 상기 복수의 발광소자의 캐소드 단에 연결된 커패시터부 및 상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 발광소자의 전압을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항, 상기 제1 저항에 연결된 전류 증폭기, 상기 전류 증폭기에 연결된 비교기 및 상기 비교기에 의한 상기 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변환부는, 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 상기 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환하며, 상기 제1 트랜지스터 스위치는, 상기 제어 펄스에 의해 온/오프되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수의 구동회로부 각각은, 상기 발광소자 및 상기 커패시터부 사이에 연결된 제2 트랜지스터 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자의 출력 전압은 하기의 수식에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Vf는 발광소자의 출력 전압, Vdc는 구동 전원, Vc는 발광소자의 캐소드 단의 전압을 나타낸다.
또한, 상기 복수의 발광소자는, 복수의 LED 어레이가 될 수 있다.
또한, 상기 크기가 변동되는 제어 펄스는 PWM 디밍(Pulse Width Modulation dimming) 신호가 될 수 있다.
또한, 스위칭 방식으로 구동되는 LED 어레이를 구비한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널부, 상기 디스플레이 패널부에 광원을 공급하며, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 LED 어레이 및 상기 복수의 LED 어레이와 각각 연결되어 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 LED 어레이를 각각 구동하며, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 LED 어레이 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 복수의 발광 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 발광 구동부 각각은, 상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 상기 LED 어레이 각각의 캐소드 단에 연결된 커패시터부,상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터 및 상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 LED 어레이의 전압을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 방식의 발광 구동 장치에 대한 구동 방법은, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되는 복수의 구동 회로부를 이용하여, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 발광소자를 각각 구동하는 단계 및 상기 복수의 발광소자 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 발광소자 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 구동회로부 각각은, 상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 상기 발광 소자의 캐소드 단에 연결된 커패시터부 및 상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부를 포함하며, 상기 제어 단계는, 상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 발광소자의 전압을 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수의 구동회로부 각각은, 상기 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항, 상기 제1 저항에 연결된 전류 증폭기, 상기 전류 증폭기에 연결된 비교기 및 상기 비교기에 의한 상기 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 변환부는, 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 상기 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환하며, 상기 제1 트랜지스터 스위치는, 상기 제어 펄스에 의해 온/오프되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수의 구동회로부 각각은, 상기 발광소자 및 상기 커패시터부 사이에 연결된 제2 트랜지스터 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자의 출력 전압은 하기의 수식에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Vf는 발광소자의 출력 전압, Vdc는 구동 전원, Vc는 발광소자의 캐소드 단의 전압을 나타낸다.
또한, 상기 복수의 발광소자는, 복수의 LED 어레이가 될 수 있다.
또한, 상기 크기가 변동되는 제어 펄스는 PWM 디밍(Pulse Width Modulation dimming) 신호가 될 수 있다.
이에 따라 LED 모듈 내 복수 개의 LED 어레이 블럭이 공통 애노드(common anode)를 구비하도록 하여 와이어 수 저감 및 LED 모듈의 상의 패턴 수 저감을 통해 LED 모듈의 너비를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 공통 애노드(common anode)를 구비한 복수 개의 LED 어레이 블럭을 스위칭 방식의 LED 구동 회로를 이용하여 구동시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PWM 디밍 스위치를 구비한 커플 인덕터를 사용한 구동 회로부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치(20)는 도광판형 Edge-lit 방식의 LED BLU로 구현될 수 있다.
도광판형 Edge-lit 방식의 LED BLU는 광량이나 화면 사이즈에 따라 도광판 네 변의 일부 또는 사방에 바(bar) 형태의 LED 모듈을 설치하여 구성된다.
도 2에 따르면, 복수 개의 바(bar) 형태 LED 모듈은 도광판의 적어도 일 측면에 배치될 수 있다. 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이 도광판의 상측과 하측에 배치되도록 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는 도광판의 우측과 좌측에 배치되도록 구성되거나, 도광판의 상측, 하측, 우측 및 좌측 중 어느 하나에 배치되도록 구성될 수도 있다.
또한, 복수 개의 LED 모듈 중 상측에 배치되는 LED 모듈은 도시된 것과 달리 하나로 구성될 수도 있으나, 디스플레이 장치의 화면 사이즈가 증가함에 따라 복수 개로 구성될 수 있다. 적어도 하나의 LED 모듈 중 하측에 배치되는 LED 모듈에 대해서도 마찬가지일 수 있다.
한편, 도광판은 육면체의 평판 구조를 가질 수 있으며, 적어도 하나의 LED 모듈로부터 방출된 빛을 균일하게 퍼트려서 액정 패널에서의 휘도 및 색의 균일도를 유지하면서, 입사된 빛을 균일하게 액정 패널 방향으로 직진하도록 할 수 있다.
구체적으로, 도광판형 Edge-lit 방식의 LED BLU는 LED Bar(21), LED(22), Wire 연결부(23) 및 Bottom chassis(24)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3에 따르면 발광 구동 장치(300)는 복수 개의 구동 회로부(311 내지 313) 및 제어부(320)를 포함한다.
본 발광 구동 장치(300)는 스위칭 방식을 이용하여 복수 개의 발광 소자(미도시)를 구동시키기 위한 것으로, 예를 들어, 부스트(boost) 방식의 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서 발광 소자(미도시)는 도 2에 도시된 바와 같이 백라이트유닛의 에지부에 배치되는 LED 어레이 블럭을 포함하는 LED 모듈로 구현될 수 있다.
즉, 본 발광 구동 장치(300)는 에지 릿(Edge-lit) 방식의 LED 백라이트 유닛(BLU)의 구동 회로에 적용될 수 있다. 에지 릿 방식의 LED 백라이트는 측면 테두리에만 LED 어레이를 설치해 빛을 패널 가운데로 쏘아주는 방식으로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
복수의 구동 회로부(311 내지 313) 각각은 복수의 발광 소자(미도시)와 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 대응되는 발광 소자를 독립적으로 구동할 수 있다. 여기서, 크기가 변동되는 제어 펄스는 PWM 디밍 신호가 될 수 있다.
또한, 복수의 구동 회로부(311 내지 313) 각각은 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 복수의 발광 소자(미도시)를 각각 구동할 수 있다.
구체적으로, 복수의 구동 회로부(311 내지 313) 각각은 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 복수의 발광소자 각각의 캐소드(Cathode) 단에 연결된 커패시터부 및 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부를 포함할 수 있다. 여기서, 변환부는, 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 1차측 권선에 흐르는 전류를 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환할 수 있다.
제어부(320)는 커패시터부의 전압을 조정하여, 입력단에 의해 인가되는 구동 전원과 커패시터부의 전압 차이에 의해 복수의 발광소자 각각에 걸리는 전압을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(320)는 제어 펄스의 크기에 따라 제어를 수행할 수 있으며, 예를 들어 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍(dimming) 신호에 따라 PWM 제어를 위한 스위칭 신호를 공급하는 PWM 제어부(또는 스위칭 제어부)로 구현될 수 있다.
구체적으로, 제어부(320)는 복수의 발광소자(미도시) 각각에 대응되는 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 복수의 발광소자(미도시)를 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어부(320)는 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항, 제1 저항에 연결된 전류 증폭기, 전류 증폭기에 연결된 비교기 및 비교기에 의한 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 트랜지스터 스위치는 제어 펄스의 크기 예를 들어, PWM 펄스 디밍 신호에 따라 온/오프될 수 있다.
여기서, 제1 트랜지스터 스위치는, 제어 펄스에 의해 온/오프되어 커플드 인덕터의 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
또한, 복수의 구동 회로부(311 내지 313) 각각은 발광소자 및 커패시터부 사이, 커패시터부 및 제1 저항 사이 중 적어도 하나에 연결된 제2 트랜지스터 스위치 더 포함할 수 있다.
한편, 발광소자의 출력 전압은 하기의 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, Vf는 발광소자의 출력 전압, Vdc는 구동 전원, Vc는 발광소자의 캐소드 단의 전압, D는 듀티비를 나타낸다.
또한, 복수의 구동 회로부(311 내지 313) 각각은 제1 저항의 일단 및 전류 증폭기 사이에 연결된 필터부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는 제어부(320)가 복수의 구동 회로부(311 내지 313)와 별개의 구성요소인 것으로 설명하였으나, 이는 일 실시 예에 불과하며 제어부(320)는 복수의 구동 회로부(311 내지 313) 내에 구비된 소정의 회로 요소로 구성될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하도록 한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 발광 구동 장치(100)는 보호부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
보호부(미도시)는 적어도 하나의 발광 소자(미도시) 및 구동 회로부(311 내지 313)가 단락 상태로 판단되면, 적어도 하나의 발광 소자에 대한 보호 작업을 수행할 수 있다.
구체적으로, 보호부(미도시)는 구동 회로부(311 내지 313)의 입력단에 인가되는 구동 전원을 차단하는 보호 작업을 수행할 수 있다.
예를 들어 보호부(미도시)는 과전압 보호 작업을 수행할 수 있다. 여기서, OVP(Over Voltage Protection) 작업은 일정 전압 이상되면 출력을 shutdown 시키는 기능으로, 예를 들어 발광 소자에 연결되어 전원을 인가하는 스위치를 오프시키는 작업이 될 수 있다.
그 밖에 보호부(미도시)는 OCP(Over Current Protection), OLP(Over Load Protection), OTP(Over Temperature Protection), OTP(Over Temperature Protection), SCP (Short Circuit Protection) 등의 보호 작업을 수행하는 것도 가능하다.
한편, 상술한 실시 예들에서는 제어부(320) 및 보호부(미도시)가 구동회로부(311 내지 313)와 별개의 구성요소인 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 제어부(320) 및 보호부(미도시)는 복수의 구동회로부(311 내지 313) 내에 구비되는 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4에 따르면, 디스플레이 장치(400)는 복수의 발광 구동부(411 내지 413), 제어부(420), 복수의 LED 어레이(431 내지 433), 디스플레이 패널부(440)를 포함한다.
디스플레이 장치(300)는 예를 들어 에지 릿(Edge-lit) 방식 LED BLU를 포함하는 입체영상표시장치, 구체적으로 LCD 3D TV로 구현될 수 있다.
일반적으로 LCD TV는 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 LCD 패널로 백라이트를 투사하는 LED BLU를 포함한다. 이에 따라 복수의 발광 구동부(411 내지 413) 및 복수의 LED 어레이 블럭(431 내지 433)는 LED BLU로 구현될 수 있다. 여기서, 복수의 발광 구동부(411 내지 413)는 스위칭 방식을 이용할 수 있다.
또한, 디스플레이 패널부(440)는 LCD 패널로 구현될 수 있다. 여기서 LCD 패널은 LED BLU에서 발생한 빛의 투과율을 조절하여 영상 신호를 가시화하고 화면에 디스플레이할 수 있다.
복수의 LED 어레이 블럭(431 내지 433)은 디스플레이 패널부(440)에 광원을 공급하며, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비할 수 있다.
복수의 발광 구동부(411 내지 413)는 복수의 LED 어레이 블럭(431 내지 433)과 각각 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 복수의 LED 어레이 블럭(431 내지 433)을 각각 구동할 수 있다.
제어부(420)는 복수의 LED 어레이 블럭 각각에 대응되는 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 복수의 LED 어레이 블럭(431 내지 433)을 독립적으로 제어할 수 있다.
여기서, 복수의 LED 어레이 블럭(411 내지 413) 각각은, 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 대응되는 LED 어레이의 캐소드(Cathode) 단에 연결된 커패시터부 및 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터 및 커패시터부의 전압을 조정하여, 구동 전원과 커패시터부의 전압 차이에 의해 LED 어레이의 전압을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부는 제어 펄스의 크기에 따라 제어를 수행할 수 있으며, 예를 들어 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍(dimming) 신호에 따라 PWM 제어를 위한 스위칭 신호를 공급하는 PWM 제어부(또는 스위칭 제어부)로 구현될 수 있다.
그 밖에 디스플레이 장치(300)는 영상 입력부(미도시) 및 영상 처리부(미도시)를 포함할 수 있다.
영상 입력부(미도시)는 복수의 입력단자들을 구비하며, 이러한 입력단자들을 통해 비디오 플레이어나 DVD 플레이어와 같은 외부 장치로부터 제공되는 컴포넌트(Component) 영상 신호, S-VHS(Super-Video Home System) 영상신호, 및 컴포지트(Composite) 영상 신호 등을 입력받으며, 각각의 영상신호에 대응되는 음향신호를 입력받는다.
영상 처리부(미도시)는 영상 입력부로부터 입력되는 영상신호나 방송 컨텐츠에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, FRC(Frame Rate Conversion) 등의 신호처리를 수행한다. 또한, 입력된 영상을 LCD 패널(미도시)에 적합한 형태로 변환한 영상신호를 생성하고, 또한 BLU의 밝기 제어신호를 생성할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발광 구동 장치(100)는 과전압 보호 기능을 위한 전압 센싱부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 5a에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 모듈은 복수 개의 LED 어레이 블럭(LB1, LB2, LB3), LED Bar(51), 와이어(52) 및 와이어 연결부(53)를 포함한다. 도 5a에 도시된 구성은 도 5b에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이 복수 개의 LED 어레이 블럭(LB1, LB2,...,LBN)은 공통 애노드 단(A) 및 각각의 LED 어레이 블럭(LB1, LB2,...,LBN)에 대응되는 별개의 캐소드 단(C1, ... CN)을 구비할 수 있다.
복수 개의 LED 어레이 블럭(LB1, LB2, LBN)에 공통된 공통 애노드 단(A)은 구동 전원을 입력받는 입력단에 연결될 수 있는데 이에 대한 자세한 설명은 후술하는 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 회로 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6a 및 도 6b에 따른 발광 구동 장치(600)는 도광판형 Edge-lit LED BLU을 구동하기 위한 장치가 될 수 있다.
도광판형 Edge-lit LED BLU는 필요한 광량이나 화면 size에 따라 도광판 네 변의 일부 또는 사방에 bar 형태의 LED 모듈(도 5a, LB1, LB2, LB3)을 설치하여 구성될 수 있다. 패널 내부에 위치한 각각의 LED 모듈은 wire(도 5a, 52) 등과 같은 harness를 통해 패널 외부에 위치한 LED 구동 회로와 연결되어 원하는 휘도에 상응하는 정전류가 각 LED bar(도 5a, 51)에 흐르도록 제어된다. LED bar(도 5a, 51)에 흐르는 전류는 센싱 저항 Rs를 통해 검출되어 전류 지령치 IREF와 같도록 정전류 제어된다.
발광 구동 장치(600)는 커넥터(미도시)를 통해 적어도 하나의 발광 소자(610)와 연결되어 적어도 하나의 발광 소자(610)를 구동할 수 있다. 특히, 크기가 변동되는 제어 펄스, 예를 들어 PWM 디밍 신호(PWM_Dim)에 따라 적어도 하나의 발광 소자(610)를 구동할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치를 구성하는 구동 회로부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a에 따르면, 구동 회로부(620)는 일 단이 그라운드에 연결된 구동 전원을 인가받는 입력단(620, Vdc), 적어도 하나의 발광 소자와 연결되는 커패시터부(630), 커패시터부(630)에 병렬로 연결된 커플 인덕터부(640), 커패시터부(630)의 일 단에 연결된 제1 저항(650, Rs), 제1 저항(650, Rs)의 타 단에 연결된 전류 증폭기(660), 전류 증폭기(660)에 연결된 스위칭 제어부(670) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스위칭 제어부(670)는 비교기로 구현될 수 있지만, 경우에 따라서는 다른 회로 소자로 구현되는 것도 가능하다.
또한, 경우에 따라서는 구동 회로부(600)는 제1 저항(650, Rs) 및 전류 증폭기(660) 사이에 연결된 필터부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 필터부(미도시)는 노이즈 등을 통한 오동작을 방지하는 기능을 할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 카운터(counter)가 추가될 수도 있다.
도 6a에 따르면, LED 어레이 블럭의 애노드 단 전압은 입력 전압 Vdc이고, LED 어레이 블럭의 캐소드 단 전압은 -Vc가 되어 실제 LED 블럭 양단에 인가되는 전압은 Vdc+Vc(=Vf)가 된다. 이에 따라 LED 어레이 블럭의 캐소드 단 전압 Vc를 조절함으로써 LED 어레이 블럭 양단에 걸리는 전압 Vf를 조절하여 LED 어레이 블럭에 원하는 전류가 흐르도록 제어한다. 즉, 도 6b과 같이 구성하여 하나의 LED 모듈 상의 복수의 LED 어레이 블럭에 대응되는 공통 애노드 형태를 적용하여 독립적으로 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 커플드 인덕터(640)의 1, 2차 턴비를 1:1로 구성하면, Vc=D/(1-D)*Vdc 로 얻어지므로 LED 출력 전압 Vf는 상술한 수학식 1에서와 같이 Vf=Vdc+Vc=Vdc/(1-D)가 되어 도 6a에서 보인 부스트(boost) 방식과 동일한 출력 특성을 갖게 된다. 따라서, 기본적으로 커플트 인덕터(640)의 1,2차 턴비는 1:1로 구성할 수 있지만, 턴비는 이에 한정되지 않으며, 임의의 턴비 또한 사용 가능하다.
도 6b는 도 6a에 따른 구동 회로부를 이용하여 복수의 LED 어레이를 독립적으로 구동하기 위한 발광 구동 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6b에 도시된 바와 같이 도 6a에 따른 발광 구동 장치는 도 6a에 도시된 구동 회로부(600-1, 600-2, 600-3)를 복수 개 연결하는 형태로 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 5b에 도시된 공통 애노드 단(A)은 입력단(Vdc)에 연결되고, 각각의 캐소드 단(C1, C2,...,CN)은 각 구동회로부(600-1, 600-2, 600-3)의 커패시터 단(Vc1, Vc2, Vc3)에 연결될 수 있다. 이에 따라 연결 wire 수와 LED 모듈 상의 pattern을 최소로 구성할 수 있는 공통 애노드(common anode) 형태의 복수의 LED 어레이를 포함하는 LED 모듈을 구동시킬 수 있는 스위칭 방식의 LED 구동회로를 이용하여 독립적으로 구동할 수 있게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PWM 디밍 스위치를 구비한 커플 인덕터를 사용한 구동 회로부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7a에 따르면, 커패시터부(630)의 일 단은 LED 어레이부(610)와 연결되고, 커패시터부(630)의 타 단에는 PWM 디밍 스위치(681)가 연결될 수 있다.
또는 도 7b에 도시된 바와 같이 LED 어레이부(610)와 커패시터부(630) 사이 및 전류 증폭기(660)와 스위칭 제어부(670) 사이 중 적어도 하나에 PWM 디밍 스위치(682)가 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 구동 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8에 도시된 스위칭 방식의 발광 구동 장치의 구동 방법에 따르면, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되는 복수의 구동 회로부를 이용하여, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 발광소자를 각각 구동한다(S810). 여기서, 복수의 발광소자는, 복수의 LED 어레이가 될 수 있다.
또한, 복수의 구동 회로부 내의 대응되는 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 발광소자를 독립적으로 제어한다(S820).
여기서, 복수의 구동회로부 각각은, 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단, 발광 소자의 캐소드(Cathode) 단에 연결된 커패시터부 및 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 제어 단계(S820)는, 커패시터부의 전압을 조정하여, 구동 전원과 커패시터부의 전압 차이에 의해 발광소자의 전압을 제어할 수 있다.
또한, 복수의 구동회로부 각각은, 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항, 제1 저항에 연결된 전류 증폭기, 전류 증폭기에 연결된 비교기 및 비교기에 의한 상기 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 변환부는, 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환할 수 있다.
이 경우, 제1 트랜지스터 스위치는, 제어 펄스에 의해 온/오프되어 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
또한, 복수의 구동회로부 각각은, 발광소자 및 커패시터부 사이에 연결된 제2 트랜지스터 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상술한 것과 같이 발광 구동 장치 또는 디스플레이 장치의 구동 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 기록매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터 판독 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 컴퓨터 판독 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, LED 모듈 내 복수 개의 LED 어레이 블럭이 공통 애노드(common anode)를 구비하도록 하여 wire 수 저감 및 LED 모듈의 상의 pattern 수 저감을 통해 LED 모듈의 너비를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 공통 애노드(common anode)를 구비한 복수 개의 LED 어레이 블럭을 스위칭 방식의 LED 구동 회로를 이용하여 구동시킬 수 있다.
또한, 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 이해되어져서는 안 될 것이다.
300: 발광 구동 장치 311 내지 313: 구동 회로부
320: 제어부 400: 디스플레이 장치
411 내지 413: 발광 구동부 431 내지 433: LED 어레이 440: 디스플레이 패널부

Claims (18)

  1. 스위칭 방식의 발광 구동 장치에 있어서,
    공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되며, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 발광소자를 각각 구동하는 복수의 구동 회로부; 및
    상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 발광소자 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 발광 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동회로부 각각은,
    상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단;
    상기 복수의 발광소자의 캐소드 단에 연결된 커패시터부; 및
    상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 발광소자의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항;
    상기 제1 저항에 연결된 전류 증폭기;
    상기 전류 증폭기에 연결된 비교기; 및
    상기 비교기에 의한 상기 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변환부는,
    1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 상기 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환하며,
    상기 제1 트랜지스터 스위치는,
    상기 제어 펄스에 의해 온/오프되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 구동회로부 각각은,
    상기 발광소자 및 상기 커패시터부 사이에 연결된 제2 트랜지스터 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자의 출력 전압은 하기의 수식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치;
    Figure pat00004

    여기서, Vf는 발광소자의 출력 전압, Vdc는 구동 전원, Vc는 발광소자의 캐소드 단의 전압, D는 듀티비를 나타낸다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는,
    복수의 LED 어레이인 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 크기가 변동되는 제어 펄스는 PWM 디밍(Pulse Width Modulation dimming) 신호인 것을 특징으로 하는 발광 구동 장치.
  9. 스위칭 방식으로 구동되는 LED 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널부;
    상기 디스플레이 패널부에 광원을 공급하며, 공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 LED 어레이; 및
    상기 복수의 LED 어레이와 각각 연결되어 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 LED 어레이를 각각 구동하며, 상기 복수의 LED 어레이 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 LED 어레이 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 복수의 발광 구동부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 발광 구동부 각각은,
    상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단;
    상기 LED 어레이 각각의 캐소드 단에 연결된 커패시터부;
    상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터; 및
    상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 LED 어레이의 전압을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 스위칭 방식의 발광 구동 장치에 대한 구동 방법에 있어서,
    공통 애노드(Common Anode) 단을 구비하는 복수의 발광소자와 각각 연결되는 복수의 구동 회로부를 이용하여, 크기가 변동되는 제어 펄스에 따라 상기 복수의 발광소자를 각각 구동하는 단계; 및
    상기 복수의 발광소자 각각의 캐소드(Cathode) 단의 전압을 조정하여 상기 복수의 발광소자 각각의 전압을 독립적으로 제어하는 단계;를 포함하는 구동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동회로부 각각은,
    상기 공통 애노드 단에 연결되며, 구동 전원을 인가받는 입력단;
    상기 발광 소자의 캐소드 단에 연결된 커패시터부; 및
    상기 커패시터부의 양단에 병렬로 연결된 변환부;를 포함하며,
    상기 제어 단계는,
    상기 커패시터부의 전압을 조정하여, 상기 구동 전원과 상기 커패시터부의 전압 차이에 의해 상기 발광소자의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 구동회로부 각각은,
    상기 커패시터부의 다른 일단에 연결된 제1 저항;
    상기 제1 저항에 연결된 전류 증폭기;
    상기 전류 증폭기에 연결된 비교기; 및
    상기 비교기에 의한 상기 제어 펄스가 입력되는 제1 트랜지스터 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 변환부는,
    1차측 권선 및 2차측 권선을 포함하는 커플드(coupled) 인덕터로 구현되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 상기 2차측 권선에 흐르는 전류로 변환하며,
    상기 제1 트랜지스터 스위치는,
    상기 제어 펄스에 의해 온/오프되어 상기 1차측 권선에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 구동회로부 각각은,
    상기 발광소자 및 상기 커패시터부 사이에 연결된 제2 트랜지스터 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 발광소자의 출력 전압은 하기의 수식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 구동 방법;
    Figure pat00005

    여기서, Vf는 발광소자의 출력 전압, Vdc는 구동 전원, Vc는 발광소자의 캐소드 단의 전압, D는 듀티비를 나타낸다.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는,
    복수의 LED 어레이인 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 크기가 변동되는 제어 펄스는 PWM 디밍(Pulse Width Modulation dimming) 신호인 것을 특징으로 하는 발광 구동 방법.
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