KR20180068946A

KR20180068946A - 발광다이오드 구동회로 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20180068946A
Application number: KR1020180069216A
Authority: KR
Inventors: 신선경
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-06-22
Also published as: KR101973501B1

Abstract

본 발명은 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 발광다이오드 구동회로의 구동방법은, 다수개의 발광다이오드들이 직렬로 연결된 LED 스트링들을 포함하는 LED 어레이부와, 상기 LED 어레이부에 구동전압을 공급하는 LED 구동부와, 상기 LED 어레이부의 LED 스트링들에 각각 연결되고, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호에 응답하여 LED 스트링들에 흐르는 전류신호를 제어하는 전류 구동부들을 포함하는 발광 다이오드 구동회로에 있어서, 상기 LED 스트링들로부터 피드백 구동전압을 불규칙적으로 측정 및 획득하는 단계와, 상기 획득된 피드백 구동전압을 이용하여 구동전압 평균값들을 계산하는 단계와, 상기 구동전압 평균값들을 이용하여 기준전압을 생성하는 단계와, 상기 생성된 기준전압과 구동전압 평균값을 이용하여 상기 LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법은, LED 어레이부에 공급되는 구동 전압을 제어하기 위해 기준전압을 주기적으로 산출하고, 이를 이용하여 구동 전압 제어신호를 생성함으로써, 외부 노이즈 환경에 강한 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

발광다이오드 구동회로 및 그 구동 방법{DRIVING CIRCUIT OF LIGHT EMITTING DIODES AND METHOD DRIVING OF THEREOF}

본 발명은 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법에 관한 것이다.

최근, 표시장치 분야에서 친환경, 저전력 제품에 대한 시장의 요구로 인해 다양한 형태의 발광 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.

현재 사용되고 있는 표시장치들 중에는 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel), 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 발광다이오드(Light emitting Diode: LED) 표시장치 등이 있다. 이 중 발광다이오드 표시장치는 양 단에 인가된 전압에 의해 자체 발광하는 소자로서, 안정적이고, 발열량이 매우 적고, 소비 전력이 낮다는 장점으로 인해 차세대 기술로 각광을 받고 있다. 발광다이오드 표시장치는 조명 장치뿐만 아니라 액정 표시장치(LCD)의 백 라이트부로도 사용되고 있다.

종래 기술의 발광다이오드 구동회로는 다수개의 발광다이오드(LED)들이 직렬 접속된 LED 스트링들이 병렬로 접속된 LED 어레이부와, 상기 LED 스트링들 각각에 배치되어 있는 정전류 회로부 및 LED 어레이부의 구동을 제어하는 시스템 제어부로 구성된다.

시스템 제어부에서는 일반적으로 고정된 기준전압이 설정되어 있고, LED 스트링들로부터 측정된 구동전압들 중 가장 낮은 구동전압과 기준전압을 비교하여, LED 어레이부를 제어한다.

즉, 시스템 제어부에 고정된 기준전압과 LED 어레이부에서 측정된 구동전압들 중 가장 낮은 구동전압을 비교하여, 낮은 구동전압이 기준전압보다 낮은 경우에는 시스템 제어부에서는 구동 전압을 상승시킨다.

반대로 LED 어레이부에서 측정된 구동전압들 중 가장 낮은 구동전압이 기준전압보다 높은 경우에는 LED 어레이부를 구동시키기 위한 구동 전압을 낮춘다.

하지만, LED 어레이부에는 다수개의 LED 스트링들이 병렬 연결되어 있고, 각각의 LED 스트링들에는 외부 환경에 의한 신호 왜곡이 빈번하게 발생하는데, 종래 기술에서와 같이, 고정된 기준전압을 기준으로 구동전압을 변경할 경우 시스템이 외부 환경에 취약하게 되는 문제가 있다.

즉, LED 스트링들 각각에는 외부로부터 노이즈가 유입되고, 측정되는 구동전압도 노이즈가 포함된 전압이지만, 시스템 제어부에서는 이러한 노이즈 성분을 고려하지 않고, 고정된 기준전압과 측정 구동전압의 크기만을 비교하여 구동전압을 변경하기 때문에 발광다이오드 구동회로가 외부 환경에 취약한 단점이 있다.

본 발명은, LED 어레이부에 공급되는 구동 전압을 제어하기 위해 기준전압을 주기적으로 산출하고, 이를 이용하여 구동 전압 제어신호를 생성함으로써, 외부 노이즈 환경에 강한 시스템을 구현할 수 있는 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, LED 어레이부에 배치되어 있는 다수개의 LED 스트링들로부터 구동전압 측정 시점을 불규칙적으로 분산시키면서 구동 전압 제어신호를 생성함으로써, 외부 노이즈에도 안정된 구동을 할 수 있는 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 발광다이오드 구동회로는, 다수개의 발광다이오드들이 직렬로 연결된 LED 스트링들을 포함하는 LED 어레이부; 상기 LED 어레이부에 구동전압을 공급하는 LED 구동부; 상기 LED 어레이부의 LED 스트링들에 각각 연결되고, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호에 응답하여 LED 스트링들에 흐르는 전류신호를 제어하는 전류 구동부들; 및

상기 LED 구동부는 LED 스트링들의 피드백 구동전압을 불규칙적으로 획득하여, LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 발광 다이오드 구동회로 구동방법은, 다수개의 발광다이오드들이 직렬로 연결된 LED 스트링들을 포함하는 LED 어레이부와, 상기 LED 어레이부에 구동전압을 공급하는 LED 구동부와, 상기 LED 어레이부의 LED 스트링들에 각각 연결되고, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호에 응답하여 LED 스트링들에 흐르는 전류신호를 제어하는 전류 구동부들을 포함하는 발광 다이오드 구동회로에 있어서, 상기 LED 스트링들로부터 피드백 구동전압을 불규칙적으로 측정 및 획득하는 단계와, 상기 획득된 피드백 구동전압을 이용하여 구동전압 평균값들을 계산하는 단계와, 상기 구동전압 평균값들을 이용하여 기준전압을 생성하는 단계와, 상기 생성된 기준전압과 구동전압 평균값을 이용하여 상기 LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법은, LED 어레이부에 공급되는 구동 전압을 제어하기 위해 기준전압을 주기적으로 산출하고, 이를 이용하여 구동 전압 제어신호를 생성함으로써, 외부 노이즈 환경에 강한 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 발광다이오드 구동회로 및 그 구동방법은, LED 어레이부에 배치되어 있는 다수개의 LED 스트링들로부터 구동전압 측정 시점을 불규칙적으로 분산시키면서 구동 전압 제어신호를 생성함으로써, 외부 노이즈에도 안정된 구동을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 LED 드라이버와 LED 어레이부를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 메인 컨트롤러와 LED 어레이부의 제 1 LED 스트링에 대한 상세 회로도이다.
도 4는 도 2의 메인 컨트롤러의 구체적인 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 도 4의 메인 컨트롤러의 헤드룸 컨트롤러의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 헤드룸 컨트롤러의 기준전압 산출부의 동작을 설명하기 위한 플로챠트이다.
도 7은 도 2의 메인 컨트롤러에서 LED 어레이부를 구동하기 위한 구동전압을 업데이트 하는 과정을 설명하기 위한 플로챠트이다.
도 8은 도 4의 메인 컨트롤러의 헤드룸 컨트롤러의 구동전압 측정발생부에서 불규칙적으로 각각의 LED 스트링들로부터 구동전압을 측정하는 모습을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 LED 드라이버와 LED 어레이부를 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 발광다이오드 구동회로(100)는, 발광다이오드 구동부(110) 및 다수개의 발광다이오드(LED)들이 직렬 접속된 제1, 제2,,,제N LED 스트링들(151, 152,..153)을 포함하는 LED 어레이부(150)를 포함한다. 상기 LED 스트링들(151, 152,...153)은 서로 병렬 접속되어 있다.

상기 LED 어레이부(150)는 상기 LED 구동부(110)에서 공급되는 발광 다이오드 구동전압(VLED_A)에 응답하여 발광한다. LED 구동부(110)는 발광 다이오드 구동전압(VLED_A)을 발생하고, 파워 트랜지스터들 양단의 전압들을 변화시킨다. LED 구동부(110)는 발광 다이오드 전류(LED current) 정보에 기초하여 발광 다이오드 어레이부(150)를 구성하는 제1, 2,...N LED 스트링들(151, 152,..153)에 흐르는 전류를 제어한다.

발광 다이오드 전류(LED current) 정보는 유저(user)가 LED 구동부(110)를 포함하는 반도체 집적회로의 내부 또는 외부에서 조절 가능한 목표 발광 다이오드 전류(target LED current)일 수 있다. 파워 트랜지스터들을 통해 흐르는 전류는 제1, 2, ..N LED 스트링들(151, 152,..153) 각각에 흐르는 전류에 대응한다.

상기 LED 스트링들(151, 152,... 153) 각각의 제 1 단자들(L_K1, L_K2, ..., L_Kn)은 발광 다이오드 구동부(110)에 포함된 파워 트랜지스터들 각각의 드레인에 연결된다. 도 1에서, 제 1 단자들(L_K1, L_K2, ...,L_Kn)의 피드백 전압들은 각각 VFEED_K1, VFEED_K2, ..., VFEED_Kn으로 나타내고, 제 1 단자들(L_K1, L_K2, ..., L_Kn) 각각으로부터 LED 구동부(110)에 포함된 파워 트랜지스터들 각각의 드레인으로 흐르는 전류들을 각각 ILED1, ILED2, ..., ILEDn으로 나타내었다. LED 스트링들(151, 152,... 153) 각각의 제 2 단자들(L_A)은 서로 전기적으로 연결되어 있다.

상기 LED 구동부(110)는 파워 서플라이 회로(111) 및 메인 컨트롤러(Main Controller, 112) 및 전류 구동부들(116, 117,..118)을 포함한다.

상기 전류 구동부들(116, 117, ...118)은 상기 제 1, 2,...N LED 스트링들(151, 152,...153)과 각각 연결되어 제 1 제어신호(VCON1)에 응답하여 LED 스트링들(151, 152, ..153)에 흐르는 전류신호들(ILED1, ILED2, ..., ILEDn)을 제어한다. 도면에 도시하였지만, 설명하지 않은 BG1, BG2,...BGn은 전류 구동부들(116, 117,..118)의 트랜지스터에 공급되는 게이트 신호이다. 즉, BG1, BG2,..BGn이 "하이"이 상태일 때는, LED 스트링들(151, 152,..153)의 LED들이 턴온(Turn On) 상태가 되고, "로우" 상태일 때는 턴오프(Turn Off) 상태가 된다.

상기 메인 컨트롤러(112)는 LED 스트링들(151, 152, ..153) 각각의 제 1 단자들(L_K1, L_K2, ..., L_Kn)의 피드백 전압 신호들(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn) 및 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 2 제어신호(VCON2)에 기초하여 LED 스트링들(151, 152,...153)에 흐르는 전류신호에 따라 변화하는 제 3 제어신호(VCON3)를 출력한다.

상기 파워 서플라이 회로(111)는 제 3 제어신호(VCON3)에 응답하여 변화된 발광 다이오드 구동전압(VLED_A)을 발생하고, 발생된 발광 다이오드 구동전압(VLED_A)은 LED 스트링들(151, 152,..153) 각각의 제 2 단자(L_A)에 제공한다.

도 3은 도 2의 메인 컨트롤러와 LED 어레이부의 제 1 LED 스트링에 대한 상세 회로도이다.

도 1 및 도 2와 함께, 도 3을 참조하면, 발광다이오드 구동회로(100)의 제 1 LED 스트링(151)에는 1 개의 전류 구동부(116)가 연결되어 있다.

도 3을 참조하면, 발광 다이오드 구동회로(110)의 전류 구동부(116)는 증폭기(117), n형 LDMOS 트랜지스터(NLDMOS) 및 저항(RS)을 포함한다.

증폭기(117)는 차동증폭기일 수 있으며, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호(VCON1)와 피드백 신호와의 차이를 증폭한다. n형 LDMOS 트랜지스터(NLDMOS)는 증폭기(117)의 출력단자에 연결된 게이트, 제 1 LED 스트링(151)에 전기적으로 연결된 드레인 및 상기 피드백 전압이 출력되는 소스를 갖는다. 저항(RS)은 n형 LDMOS 트랜지스터(NLDMOS)의 소스와 접지 사이에 연결되며, n형 LDMOS 트랜지스터(NLDMOS)의 드레인 전류의 크기를 결정한다.

도 3에는 전류 구동부(116)를 구성하는 스위칭 트랜지스터로서 n형 LDMOS 트랜지스터(NLDMOS)가 도시되어 있지만, 스위칭 트랜지스터는 파워 MOS트랜지스터, IGBT(Insulated Gate Bipolar transistor) 등 임의의 파워 트랜지스터일 수 있다.

본 발명에서는 아래 도면에서 보는 바와 같이, 메인 컨트롤러(112)에서 피드백 구동전압들(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn) 및 전류 구동부들(116, 117,..118)의 트랜지스터에 공급되는 게이트 신호(BG1, BG2,...BGn)들을 이용하여, 제3제어신호(VCON3)를 생성하기 위한 기준전압을 주기적으로 생성한다.

즉, 본 발명에서는 LED 스트링들(151, 152,...153)에 포함되는 노이즈 성분이 포함된 피드백 구동전압들(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn)을 토대로 주기적으로 가변된 기준전압을 생성하고, 이를 이용하여 구동전압을 새롭게 생성함으로써, 외부 환경에 강한 시스템을 구현한다.

도 4는 도 2의 메인 컨트롤러의 구체적인 구조를 도시한 블록도이다.

도 1과 함께, 도 4를 참조하면, 본 발명의 발광다이오드 구동회로(100)의 메인 컨트롤러(112)는 LED 구동회로(100)의 LED 어레이부(150)에 배치되어 있는 각각의 LED 스트링들(151, 152,..153)의 구동전압을 지속적으로 모니터링하고, 측정된 구동전압들의 평균값을 이용하여 LED 구동부(110) 내부에서 주기적으로 서로 다른 기준전압을 산출한다.

이것은 LED 어레이부(150)의 LED 스트링들(151, 152,...153)에 임의적인 시점에서 외부 환경으로부터 발생된 노이즈가 포함되기 때문에 이러한 노이즈가 포함된 상태의 피드백 구동전압들을 모니터링하고, 이들로부터 기준전압을 새롭게 생성해야 더욱 정확한 구동전압을 생성할 수 있기 때문이다.

상기 메인 컨트롤러(112)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(240)와, A/D 컨버터(240)로부터 변환된 디지털 신호를 이용하여 LED 어레이부(150)에 공급되는 구동전압을 생성하기 위해 기준전압 산출, 산출된 기준전압으로 구동전압 변경을 위한 제어신호를 생성하는 헤드룸 컨버터(230)와, 상기 헤드룸 컨버터(230)로부터 생성된 제어신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 컨버터(210)와, 기준전압 산출 또는 구동전압 변경을 위한 제어신호 계산을 위한 정보들 저장하는 메모리(220)와, 상기 메인 컨트롤러(112)의 구성부들을 제어하는 제어부(250)를 포함한다.

상기 메인 컨트롤러(112)는, LED 어레이부(150)의 LED 스트링들(151, 152,..153)로부터 피드백 구동전압(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn)을 지속적으로 측정하되, 측정 시점을 불규칙적으로 획득한다.(도 8 참조)

이렇게 획득한 피드백 구동전압들(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn)은 A/D 컨버터(240)에서 디지털 신호로 변환한 다음, 헤드룸 컨트롤러(230)에서 기준전압을 산출하고, 산출된 기준전압을 토대로 LED 어레이부(150)에 공급할 구동전압을 생성하기 위한 제어 신호를 출력한다. 이렇게 메인 컨트롤러(112)에서 생성된 제어 신호는 D/A 컨버터(210)에서 제 3 제어 신호(VCON3)로 변환된 다음, LED 드라이버의 파워 서플라이 회로(111)에 공급되어, 새로운 구동전압을 생성한다.

즉, 본 발명에서는 발광다이오드 구동회로(100)의 전류 회로부에 공급되는 게이트 신호들(BG1, BG2,..BGn)이 "하이" 상태일 때, 불규칙적인 시점에서 피드백 구동전압들을 측정/획득하고, 이로부터 매주기마다 새로운 기준전압들을 산출하고, 산출된 기준전압과 피드백 구동전압(VFEED_K1, VLED_K2,...,VLED_Kn)들의 정보를 이용하여 LED 어레이부(150)에 공급될 새로운 구동전압을 생성하기 때문에 LED 스트링들에 노이즈 신호가 포함되더라도 안정된 시스템 구동을 할 수 있다.

도 5는 도 4의 메인 컨트롤러의 헤드룸 컨트롤러의 구조를 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 메인 컨트롤러의 헤드룸 컨트롤러(230)에는, LED 어레이부의 LED 스트링들로부터 피드백 구동전압들(VFEED_K1, VFEED_K2,..VFEED_Kn)을 측정하되, 각각의 LED 스트링들로부터 피드백되는 구동전압을 불규칙적으로 측정하는 구동전압 측정발생부(231)와, 상기 구동전압 측정발생부(231)로부터 측정된 구동전압들의 평균값을 계산하는 미디언 필터(232)와, 상기 미디어 필터(232)에서 구해진 구동전압의 평균값들(V_1, V_2,...V_n)로부터 기준전압(Vref)을 생성하는 기준전압 산출부(233)와, 상기 기준전압 산출부(233)에서 생성된 기준전압(Vref)과 구동전압의 평균값들(V_1, V_2,..V_n)을 이용하여 제어신호(C_S)를 발생하는 컨트롤러(234)를 포함한다.

상기 헤드룸 컨트롤러(230)는 도 4의 메인 컨트롤러(230)의 A/D 컨버터(240)에서 디지털 신호로 변환된 피드백 구동전압(VFEED_K1, VFEED_K2,..VFEED_Kn)을 공급받되, 구동전압 측정발생부(231)에서 각각의 LED 스트링들로부터 공급되는 피드백 구동전압의 측정 및 획득 시점을 불규칙적으로 진행한다.

이때, 피드백 구동전압(VFEED_K1, VFEED_K2,..VFEED_Kn)을 불규칙적으로 획득하는 시점은 발광다이오드 구동회로의 전류 구동부에 공급되는 게이트 신호가 "하이" 상태로써, 각각의 LED 스트링들이 턴온되는 구간에서 정해진다.

상기와 같이, 구동전압 측정발생부(231)에서 각각의 LED 스트링들의 피드백 구동전압들(VFEED_K1, VFEED_K2,..VFEED_Kn)이 획득되면, 상기 미디언 필터(232)에서는 획득된 피드백 구동전압들의 평균값을 계산한다.

상기와 같이, 미디언 필터(232)에서 계산된 피드백 구동전압(VFEED_K1, VFEED_K2,..VFEED_Kn)의 평균값들(V_1, V_2,..V_n)이 구해지면, 기준전압 산출부(233)에서는 이를 이용하여 기준전압(Vref)을 산출한다.

그런 다음, 상기 기준전압 산출부(233)에서 산출된 기준전압(Vref)과 구동전압의 평균값들(V_1, V_2,..V_n)을 이용하여 컨트롤러(234)에서는 변경되어야할 구동전압에 대응되는 제어신호(C_S)를 생성한다. 상기 제어신호(C_S)는 도 7의 플로챠트에 따라 생성된다.

도 6은 도 5의 헤드룸 컨트롤러의 기준전압 산출부의 동작을 설명하기 위한 플로챠트이고, 도 7은 도 2의 메인 컨트롤러에서 LED 어레이부를 구동하기 위한 구동전압을 업데이트 하는 과정을 설명하기 위한 플로챠트이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 5의 기준전압 산출부(233)에서는 도 2의 전류 구동부들(116, 117,..118)의 트랜지스터에 공급되는 게이트 신호들(BG1,BG2,..BGn)의 "하이" 또는 "로우" 상태를 확인하고(233_1), 게이트 신호들(BG1, BG2,..BGn)이 "하이" 상태이면 도 5의 미디언 필터(232)에서 계산된 구동전압 평균값들(V_1,V_2,..V_n)을 이용하여 기준전압(Vref)을 산출한다.(233_2)

하지만, 게이트 신호들(BG1,BG2,..BGn)이 "로우" 상태이면(233_1) 계속 "하이" 상태 여부를 확인하며 대기한다.

상기와 같이 미디언 필터(2332)의 피드백 구동전압 평균값 계산은 사용자(USER)에 의해 설정된 임의의 테스트시간(test) 동안 이루어진다.(233_3) 사용자에 의해 설정된 임의의 테스트시간 전까지는 상기의 과정을 반복한다.

도 7은 메인 컨트롤러에서 노이즈들이 포함된 LED 스트링들의 구동전압으로부터 발광다이오드 구동회로의 구동전압을 생성하기 위한 제어신호(C_S)를 생성하는 일실시예를 설명한 것이다. 따라서, 도 7의 경우뿐만 아니라, 메인 컨트롤러의 구성부들의 기능을 토대로 다양한 방식으로 제어신호(C_S)는 생성될 수 있다.

도 4, 5 및 도 7을 참조하면, 헤드룸 컨트롤러(230)의 컨트롤러(234)에서는 기준전압 산출부(233)에서 산출된 기준전압(Vref)과 미디언 필터(232)에 의해 계산된 구동전압들(V_1,V_2,..V_n) 중 최소 전압(Vmin_feed)의 크기를 비교한다.(234_1, 234_2)

만약, 최소 전압(Vmin_feed)이 새롭게 생성된 기준전압(Vref)보다 크면, 최소 전압(Vmin_feed)으로부터 상수전압(Vtrim)을 뺀 값을 업데이트 구동전압(Vupdate)으로 설정한다.(234_3) 상기 상수전압(Vtrim)은 사용자에 의해 임의로 설정된 값이다.

하지만, 최소 전압(Vmin_feed)이 기준전압(Vref)보다 작으면, 현재 구동전압이 대체적으로 낮다는 것을 의미하기 때문에 상수전압(Vtrim)과 최소 전압(Vmin_feed)의 합이 업데이트 구동전압(Vupdate)으로 설정한다.(234_6)

상기의 업데이트 구동전압(Vupdate)이 설정되면, 이를 메인 컨트롤러(112)의 D/A 컨버터(210)에 공급하여, 아날로그 신호로 변환된 제어신호(C_S)를 생성한다.

상기 제어신호(C_S)는 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 컨트롤러(112)에서 제 3 제어신호(VCON3) 형태로 파워 서플라이 회로(111)에 공급되고, 제 3 제어신호(VCON3)에 따라 LED 어레이부(150)에 공급되는 구동전압이 변경된다.

도 8은 도 4의 메인 컨트롤러의 헤드룸 컨트롤러의 구동전압 측정발생부에서 불규칙적으로 각각의 LED 스트링들로부터 구동전압을 측정하는 모습을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 헤드룸 컨트롤러의 구동전압 측정발생부에서는 LED 스트링들에 각각 연결된 전류 구동부들에 공급되는 게이트 신호(BG1, BG2,..BGn)들이 "하이"인 상태, 즉, 각각의 LED 스트링들의 LED들이 턴온되는 상태에서 피드백 구동전압을 불규칙적으로 획득하는 것을 볼 수 있다.

즉, 제 1 주기 동안에 구동전압 측정발생부에서는 Hsync 펄스가 10번 카운트될 때, 제 1 LED 스트링의 피드백 구동전압(Vfeed1)을 획득하거나, Hsync 펄스가 20번 카운트될 때, 피드백 구동전압(Vfeed1)을 획득하거나, Hsync 펄스가 53번 카운트될 때, 피드백 구동전압(Vfeed1)을 획득할 수 있다.

마찬가지 방식으로 제2, 3,...N LED 스트링들에 대해서도 제 1 LED 스트링에서와 같이 피드백 구동전압들(Vfeed2, Vfeed 3,,,Vfeedn)을 불규칙적으로 획득한다.

이와 같이, 구동전압 측정발생부로부터 불규칙적으로 획득한 피드백 구동전압을 토대로 도 5의 헤드룸 컨트롤러에서는 기준전압(Vref)과 구동전압의 평균값들을 계산하여 발광다이오드 구동회로의 구동전압을 업데이트 한다.

100: 발광다이오드 구동회로 110: LED 구동부
150: LED 어레이부 111: 파워 서플라이 회로
112: 메인 컨트롤러 230: 헤드룸 컨트롤러
231: 구동전압 측정발생부 232: 미디언 필터
233: 기준전압 산출부 234: 컨트롤러

Claims

다수개의 발광다이오드들이 직렬로 연결된 LED 스트링들을 포함하는 LED 어레이부;
상기 LED 어레이부에 구동전압을 공급하는 LED 구동부;
상기 LED 스트링들에 각각 연결되고, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호에 응답하여 상기 LED 스트링들에 흐르는 전류신호를 제어하는 전류 구동부들; 및
상기 LED 구동부에 구비되며, 미리 설정된 주기 내 상기 LED 스트링들이 턴온되는 구간 내에서 상기 LED 스트링들 각각의 피드백 구동전압들을 불규칙적으로 획득하고, 각각의 LED 스트링에 대해 상기 획득된 피드백 구동전압들의 평균값들을 계산하고, 상기 계산된 평균값들로부터 기준전압을 생성하고, 상기 생성된 기준전압과 상기 계산된 평균값들을 이용하여 상기 LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동회로.
제1항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는,
상기 LED 스트링들로부터 불규칙적으로 획득된 상기 피드백 구동전압들을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와,
상기 A/D 컨버터로부터 디지털 피드백 구동전압들을 공급받아 상기 제 2 제어신호를 생성하기 위한 신호를 생성하는 헤드룸 컨트롤러와,
상기 헤드룸 컨트롤러에서 발생된 신호를 아날로그로 변환하여 상기 제 2 제어신호를 생성하는 D/A 컨버터와,
상기 제 2 제어신호 생성을 위한 정보를 저장하고 제어하는 메모리 및 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동회로.
제2항에 있어서, 상기 헤드룸 컨트롤러는,
상기 LED 스트링들로부터 상기 피드백 구동전압들을 측정 및 획득하는 구동전압 측정발생부와,
상기 구동전압 측정발생부에서 획득한 피드백 구동전압들의 평균값을 계산하는 미디언 필터와,
상기 미디언 필터에서 계산된 구동전압의 평균값들을 이용하여 상기 미리 설정된 주기에 따라 가변하는 기준전압을 산출하는 기준전압 산출부를 포함하는 발광 다이오드 구동회로.
제3항에 있어서, 상기 헤드룸 컨트롤러는,
상기 기준전압 산출부에서 산출된 기준전압과 상기 미디언 필터에서 계산된 구동전압의 평균값을 이용하여 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
제1항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 전류 구동부들에 공급되는 게이트 신호가 "하이"이 상태일 때, 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동회로.
다수개의 발광다이오드들이 직렬로 연결된 LED 스트링들을 포함하는 LED 어레이부와, 상기 LED 어레이부에 구동전압을 공급하는 LED 구동부와, 상기 LED 어레이부의 LED 스트링들에 각각 연결되고, 발광 다이오드 전류 정보를 포함하는 제 1 제어신호에 응답하여 LED 스트링들에 흐르는 전류신호를 제어하는 전류 구동부들을 포함하는 발광 다이오드 구동회로에 있어서,
미리 설정된 주기 내 상기 LED 스트링들이 턴온되는 구간 내에서 상기 LED 스트링들 각각의 피드백 구동전압들을 불규칙적으로 측정 및 획득하는 단계와,
각각의 LED 스트링에 대해 획득된 상기 피드백 구동전압들을 이용하여 구동전압 평균값들을 계산하는 단계와,
상기 구동전압 평균값들을 이용하여 기준전압을 생성하는 단계와,
상기 생성된 기준전압과 상기 구동전압 평균값을 이용하여 상기 LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위한 제 2 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
제6항에 있어서, 상기 전류 구동부에 공급되는 게이트 신호가 "하이" 또는 "로우" 상태를 감지하는 단계를 포함하는 발광다이오드 구동방법.
제7항에 있어서, 상기 제 2 제어신호는 상기 전류 구동부에 공급되는 게이트 신호가 "하이"이 상태일 때, 상기 LED 어레이부에 공급되는 구동전압을 변경하기 위해 생성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구동방법.
제6항에 있어서, 상기 획득된 피드백 구동전압을 이용하여 구동전압 평균값들을 계산하는 단계는,
상기 LED 스트링들로부터 피드백 구동전압을 측정 및 획득하는 단계와,
상기 획득된 피드백 구동전압을 디지털 신호로 변환하는 단계와,
상기 디지털 신호로 변환된 피드백 구동전압을 미디언 필터를 이용하여 구동전압 평균값 계산하는 단계를 포함하는 발광다이오드 구동방법.
제6항에 있어서, 상기 LED 스트링들로부터 피드백 구동전압을 불규칙적으로 측정 및 획득하는 단계는, 상기 미리 설정된 주기마다 피드백 구동전압들의 측정 위치를 달리하여 측정하고 획득하는 것을 포함하는 발광다이오드 구동방법.