KR20220011368A - 엘이디 구동장치 및 엘이디 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는, 엘이디 구동 기술에 관한 것으로서, 복수의 구동전류원을 조합하여 일 구동라인으로 공급하는 구동전류를 생성함으로써 클럭을 증가시키지 않고 계조의 세밀도를 증가시킬 수 있다.

Description

엘이디 구동장치 및 엘이디 구동방법{LED DRIVER AND LED DRIVING METHOD}
본 실시예는 엘이디 구동 기술에 관한 것이다.
정보화가 진전되면서 정보를 시각화할 수 있는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 표시장치, PDP(Plasma Display Panel) 표시장치 등이 최근까지 개발되었거나 개발되고 있는 표시장치들의 대표적인 예이다. 이러한 표시장치들은 고해상 이미지를 적절히 표시할 수 있도록 발전하고 있다.
그런데, 전술한 표시장치들은 고해상화에는 유리한 점이 있지만 대형화가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 현재까지 개발된 대형 OLED 표시장치는 80인치(대략 2m), 100인치(대략 2.5m) 수준이어서 가로가 10m가 넘는 대형 표시장치를 만드는 데에는 적합하지 않다.
이러한 대형화의 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근 엘이디(LED : Light Emitting Diode) 표시장치에 대한 관심이 높아지고 있다. 엘이디 표시장치 기술에서는 모듈화된 엘이디화소가 필요한 수만큼 배치되면서 하나의 대형 패널을 구성할 수 있다. 혹은 엘이디 표시장치 기술에서는 다수의 엘이디화소로 구성된 단위패널이 필요한 수만큼 배치되면서 하나의 대형 패널 구조체를 형성할 수 있다. 이와 같이 엘이디 표시장치 기술에서는 엘이디화소를 필요한 만큼 확장시켜 배치함으로써 대형 표시장치를 쉽게 구현할 수 있게 된다.
엘이디 표시장치는 대형화 뿐만 아니라 패널 크기의 다양화에도 유리한 점이 있는데, 엘이디 표시장치 기술에서는 엘이디화소의 적절한 배치에 따라 가로, 세로의 크기를 다양하게 조정할 수 있게 된다.
한편, 엘이디 표시장치는 PWM(Pulse Width Modulation)제어를 통해 엘이디의 밝기를 조절할 수 있는데, 종래의 엘이디 표시장치는 조절될 수 있는 밝기의 단계가 많지 않아 화소의 색조표현력이 낮은 문제가 있었다. 다시 말해, 종래의 엘이디 표시장치에서는 계조가 세밀하게 조절되지 못하는 문제가 있었다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 엘이디 표시장치에서 계조를 보다 세밀하게 표현할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 엘이디 표시장치에서 클럭을 변경하지 않고 계조값의 범위를 증가시키는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 엘이디 표시장치에서 복수의 구동전류원을 조합하여 계조를 제어하는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 엘이디 표시장치에서 클럭에 의한 EMI(Electro Magnetic Interference)를 낮출 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 구동장치로서, 서로 병렬로 배치되고, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 연결되는 일 엘이디로 구동전류를 각각 공급하는 복수의 구동전류원; 영상데이터 및 클럭에 따라 각각의 상기 구동전류원에 대응되는 복수의 PWM신호를 생성하는 PWM제어회로; 및 각각의 상기 PWM신호에 따라 상기 구동전류원의 출력을 PWM제어하는 복수의 스위치회로를 포함하는 엘이디 구동장치를 제공한다.
상기 PWM신호는 ON구간과 OFF구간으로 구성되고, 상기 ON구간의 길이는 상기 클럭의 주기단위로 조절될 수 있다.
각각의 상기 PWM신호의 ON구간의 길이 차이는 일 클럭주기 이내일 수 있다.
상기 영상데이터에 포함되는 계조값은 2의 거듭제곱수에 해당되는 범위를 가지고, 상기 복수의 구동전류원의 개수는 N(N은 2의 거듭제곱수)개일 수 있다.
상기 PWM제어회로는, 상기 계조값을 상기 N으로 나눈 몫을 각각의 상기 구동전류원에 배분하고 나머지 R(R은 0 또는 N보다 작은 자연수)을 R개의 상기 구동전류원에 배분시켜 상기 복수의 PWM신호를 생성할 수 있다.
각각의 상기 구동전류원이 공급하는 상기 구동전류의 크기는 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 복수의 구동전류원은 공통된 일 전류원에 대한 커런트미러의 형태로 구현될 수 있다.
다른 실시예는, 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 구동장치로서, 서로 병렬로 배치되고, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 연결되는 일 엘이디로 구동전류를 각각 공급하는 제1구동전류원 및 제2구동전류원; 영상데이터에 포함되는 계조값을 상기 제1구동전류원과 상기 제2구동전류원에 각각 배분하여 제1PWM신호 및 제2PWM신호를 생성하는 PWM제어회로; 상기 제1PWM신호에 따라 상기 제1구동전류원의 출력을 제어하는 제1스위치회로; 및 상기 제2PWM신호에 따라 상기 제2구동전류원의 출력을 제어하는 제2스위치회로를 포함하는 엘이디 구동장치를 제공한다.
상기 PWM제어회로는, 클럭의 주기단위로 상기 제1PWM신호 및 상기 제2PWM신호의 ON구간의 길이를 조절하되, 상기 제1PWM신호의 ON구간 길이와 상기 제2PWM신호의 ON구간 길이를 동일하게 제어하거나 그 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어할 수 있다.
상기 엘이디 구동장치는 제1단자가 구동전압과 연결되는 제1트랜지스터 및 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 연결되는 기본전류원을 더 포함하고, 상기 제1구동전류원은 상기 제1트랜지스터와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 상기 구동전압과 연결되는 제2트랜지스터를 이용하여 상기 기본전류원에 대하여 커런트미러의 구조를 형성하고, 상기 제2구동전류원은 상기 제1트랜지스터와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 상기 구동전압과 연결되는 제3트랜지스터를 이용하여 상기 기본전류원에 대하여 커런트미러의 구조를 형성할 수 있다.
상기 제1구동전류원은 상기 제2트랜지스터와 직렬로 연결되는 제4트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제2구동전류원은 상기 제3트랜지스터와 직렬로 연결되는 제5트랜지스터를 더 포함하며, 상기 제4트랜지스터의 게이트는 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 상기 제2트랜지스터의 제2단자가 입력으로 연결되는 제1앰프의 출력과 연결되고, 상기 제5트랜지스터의 게이트는 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 상기 제3트랜지스터의 제2단자가 입력으로 연결되는 제2앰프의 출력과 연결될 수 있다.
상기 제1스위치회로는 상기 제2트랜지스터의 제2단자와 상기 제1앰프의 연결을 제어하는 제1스위치 및 상기 제4트랜지스터의 게이트와 상기 제1앰프의 연결을 제어하는 제2스위치를 포함하고, 상기 제2스위치회로는 상기 제3트랜지스터의 제2단자와 상기 제2앰프의 연결을 제어하는 제3스위치 및 상기 제5트랜지스터의 게이트와 상기 제2앰프의 연결을 제어하는 제4스위치를 포함하며, 상기 제1앰프와 상기 제2앰프는 동일한 앰프일 수 있다.
상기 제1트랜지스터, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 상기 제4트랜지스터 및 상기 제5트랜지스터는 PNP타입의 트랜지스터일 수 있다.
또 다른 실시예는, 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 방법에 있어서, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 일 엘이디가 연결되는 단계; 상기 일 엘이디에 대한 계조값을 포함하는 영상데이터를 확인하는 단계; 상기 계조값을 N(N은 2 이상의 자연수)개로 분할하고 분할된 계조값에 따라 복수의 PWM신호를 생성하는 단계; 및 상기 일 구동라인과 연결되는 N개의 구동전력원의 출력을 상기 복수의 PWM신호에 따라 각각 제어하는 단계를 포함하는 엘이디 구동방법을 제공한다.
상기 N개의 구동전력원의 출력을 제어하는 단계에서, 한 프레임을 M(M은 2 이상의 자연수) 개의 서브프레임으로 구분하고, (M-1)개의 서브프레임에서는 상기 N개의 구동전력원에 대하여 동일한 ON구간으로 출력을 제어하고, 나머지 한 개의 서브프레임에서는 상기 N개의 구동전력원에 대하여 ON구간의 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어할 수 있다.
상기 N개의 구동전력원의 출력을 제어하는 단계에서, 한 프레임을 M(M은 2 이상의 자연수) 개의 서브프레임으로 구분하고, 각 서브프레임에서 상기 N개의 구동전력원 각각의 ON구간 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어하되, 각 서브프레임에 할당되는 상기 N개의 구동전력원의 ON구간 총합의 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 엘이디 표시장치는 계조를 보다 세밀하게 표현할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에 의하면, 엘이디 표시장치는 클럭을 변경하지 않고 계조값의 범위를 증가시킬 수 있고, 클럭에 의한 EMI(Electro Magnetic Interference)를 낮출 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시장치에서의 스캔신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예의 제1예시에 따른 엘이디 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 제1예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 5a는 제1예시에서의 구동전류원회로와 스위치회로부의 구성을 나타내는 일 예시 도면이다.
도 5b는 제1예시에서의 구동전류원회로와 스위치회로부의 구성을 나타내는 다른 일 예시 도면이다.
도 6은 일 실시예의 제2예시에 따른 엘이디 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제2예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예의 제3예시에 따른 엘이디 구동방법의 흐름도이다.
도 9는 제3예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 구동장치(110) 및 패널(120)을 포함할 수 있다.
패널(120)에는 다수의 화소(P)가 제1방향(예를 들어, 도 1에서 가로방향)과 제2방향(예를 들어, 도 1에서 세로방향)으로 매트릭스를 구성하면서 배치될 수 있다.
각각의 화소(P)에는 적어도 하나의 엘이디(LED : light emitting diode)가 배치될 수 있고, 엘이디의 밝기에 따라 화소(P)의 밝기가 결정될 수 있다.
패널(120)에는 구동라인(DL)과 스캔라인(SL)이 배치될 수 있는데, 구동라인(DL)은 화소들의 일측을 제2방향으로 연결시키고, 스캔라인(SL)은 화소들의 타측을 제1방향으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 화소(P) 내에 배치되는 엘이디의 애노드 측은 구동라인(DL)과 전기적으로 연결되고, 엘이디의 캐소드 측은 스캔라인(SL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 엘이디의 캐소드 측이 공통적으로 연결된다는 측면에서 도 1에 도시된 예시는 커먼 캐소드 구조라고 부르기도 하는데, 본 실시예가 이러한 구조로 한정되는 것은 아니다.
각 스캔라인(SL)에는 스캔스위치(SWc1, SWc2, ..., SWcN)가 배치될 수 있고, 스캔스위치(SWc1, SWc2, ..., SWcN)의 개폐에 따라 구동전류(Ie)가 공급되는 스캔라인(SL)이 결정될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시장치에서의 스캔신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 프레임 단위마다 각 스캔스위치(SWc1, SWc2, ..., SWcN)별로 순차적으로 스캔신호(Scan<1>, Scan<2>, ..., Scan<N>)가 공급될 수 있다. 이러한 스캔신호(Scan<1>, Scan<2>, ..., Scan<N>)에 제1스캔라인, 제2스캔라인, ..., 제N스캔라인으로 순차적으로 구동전류(Ie)가 공급될 수 있다.
스캔라인(SL)은 그라운드와 같이 표시장치(100)에서 저전압파트에 연결될 수 있다. 그리고, 스캔스위치(SWc1, SWc2, ..., SWcN)는 패널(120)에 형성되거나 별도의 기판에 형성될 수 있고, 실시예에 따라서는 구동장치(110) 내에 형성될 수도 있다.
스캔신호(Scan<1>, Scan<2>, ..., Scan<N>)는 구동장치(110)에 의해 공급될 수 있고, 별도의 제어장치에 의해 공급될 수 있다.
각 화소(P)에 배치되는 엘이디는 일정 시간 내에 공급되는 구동전력량에 따라 밝기가 결정될 수 있다. 엘이디는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동될 수 있는데, PWM제어시간에서의 턴온시간의 비율에 따라 밝기가 결정될 수 있다. 구동전류(Ie)에 의해 엘이디가 턴온될 때, 엘이디에는 순방향전압(forward voltage)이 형성될 수 있는데, 순방향전압과 구동전류(Ie)의 곱을 PWM제어시간 내에서의 턴온시간으로 누적시키면 엘이디로 공급되는 구동전력량이 되고, 이러한 구동전력량에 따라 엘이디의 밝기가 결정될 수 있다. 엘이디의 순방향전압 및 구동전류(Ie)의 크기를 고정변수라고 가정할 때, 구동전력량은 PWM제어시간에서의 턴온시간에 비례하는 값으로 볼 수 있는데, 이러한 원리에 따라 구동장치(110)는 PWM제어시간에서의 턴온시간을 제어하여 엘이디의 밝기, 그리고, 화소(P)의 밝기를 제어할 수 있다.
구동장치(110)는 구동라인(DL)과 연결되는 다수(N)의 채널을 포함할 수 있고, 각각의 채널에서 각 화소(P)로 구동전류(Ie)를 공급할 수 있다.
한편, 화소(P)의 계조를 결정하는 PWM신호는 ON구간과 OFF구간으로 구성되고, ON구간의 길이는 클럭의 주기단위로 조절될 수 있다. 따라서, 계조의 세밀도를 높이기 위해서는 클럭의 주기를 짧게 해야하는데, 클럭의 주기를 짧게 하는 것-다시 말해, 클럭주파수를 증가시키는 것-이 용이하지 않기 때문에 종래의 엘이디 표시장치에서 계조의 세밀도를 높이는 것이 쉽지 않았다.
엘이디 구동장치는 영상제어장치로부터 영상데이터를 수신하고, 영상데이터를 비트단위로 읽어들일 수 있는 데이터클럭을 함께 수신할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치는 이렇게 외부로부터 수신한 데이터클럭을 이용하여 내부에서 사용하는 클럭을 생성할 수 있다. 내부에서 사용하는 클럭을 GCLK라고 표기하기도 하는데, 이러한 클럭(GCLK)은 외부에서 수신하는 데이터클럭과 연동되어 있어서 변형이 쉽지 않다. 이러한 이유로 종래의 엘이디 표시장치에서는 계조의 세밀도를 높이기 어려웠다.
이러한 문제를 개선하기 위해 일 실시예는 복수의 구동전류원을 조합하여 계조의 세밀도를 증가시키는 기술을 제공한다.
도 3은 일 실시예의 제1예시에 따른 엘이디 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 엘이디 구동장치(110)는 구동전류원회로(310), PWM제어회로(320) 및 스위치회로부(330) 등을 포함할 수 있다.
구동전류원회로(310)는 제1구동전류원(312) 및 제2구동전류원(314)을 포함할 수 있다. 제1구동전류원(312)과 제2구동전류원(314)은 서로 병렬로 배치되고, 일 구동라인(DL)으로 구동전류(Ie)를 공급할 수 있다. 제1구동전류원(312)은 구동라인(DL)으로 제1구동전류(Ip1)를 공급할 수 있고, 제2구동전류원(314)은 구동라인(DL)으로 제2구동전류(Ip2)를 공급할 수 있으며, 구동라인(DL)에 흐르는 구동전류(Ie)는 제1구동전류(Ip1)와 제2구동전류(Ip2)의 합일 수 있다.
일 구동라인(DL)에는 다수의 엘이디(LED)가 연결될 수 있는데, 각각의 엘이디(LED)는 스캔신호에 따라 순차적으로 구동라인(DL)에 연결될 수 있다.
PWM제어회로(320)는 입력단자(Ti)를 통해 영상데이터(RGB)를 수신하고, 영상데이터(RGB)에 포함되는 계조값에 따라 PWM신호(SP1, SP2)를 생성할 수 있다.
PWM제어회로(320)는 계조값을 제1구동전류원(312) 및 제2구동전류원(314)에 각각 배분할 수 있습니다. 예를 들어, 계조값이 9인 경우에, PWM제어회로(320)는 제1구동전류원(312)에 6을 배분하고, 제2구동전류원(314)에 3을 배분할 수 있다.
PWM제어회로(320)는 계조값을 제1구동전류원(312) 및 제2구동전류원(314)에 균형있게 배분할 수 있다. 예를 들어, 계조값이 8인 경우에, PWM제어회로(320)는 제1구동전류원(312)으로 4를 배분하고, 제2구동전류원(314)으로 4를 배분할 수 있다. 계조값이 구동전류원들의 개수로 나누어질 수 있는 값인 경우, PWM제어회로(320)는 계조값을 제1구동전류원(312) 및 제2구동전류원(314)에 균등하게 배분할 수 있다.
계조값이 구동전류원들의 개수로 나누어질 수 없는 경우, PWM제어회로(320)는 우선 균등하게 배분이 될 수 있는 만큼 각각의 구동전류원에 배분하고 나머지는 구동전류원들 중 선택된 일부 구동전류원으로 균등하게 배분될 수 있다. 예를 들어, PWM제어회로(320)는 계조값을 구동전류원들의 개수로 나눈 몫(Q)을 각각의 구동전류원에 배분하고 나머지(R)를 구동전류원들 중 선택된 구동전류원들에게 균등하게 배분할 수 있다. 제1예시와 같이 구동전류원이 두 개인 경우, PWM제어회로(320)는 계조값을 2로 나눈 몫(Q)을 제1구동전류원(312)과 제2구동전류원(314)으로 배분하고, 나머지(R)를 제1구동전류원(312)으로 배분할 수 있다. 예를 들어, 계조값이 9인 경우, PWM제어회로(320)는 제1구동전류원(312)으로 5를 배분하고 제2구동전류원(314)으로 4를 배분할 수 있다.
PWM제어회로(320)는 각각의 구동전류원으로 배분된 값을 이용하여 PWM신호(SP1, SP2)를 생성할 수 있다. PWM제어회로(320)는 제1구동전류원(312)으로 배분된 값을 이용하여 제1PWM신호(SP1)를 생성하고 제2구동전류원(314)으로 배분된 값을 이용하여 제2PWM신호(SP2)를 생성할 수 있다.
제1구동전류원(312)의 출력(Ip1)은 제1PWM신호(SP1)에 따라 제어될 수 있고, 제2구동전류원(314)의 출력(Ip2)은 제2PWM신호(SP2)에 따라 제어될 수 있다.
스위치회로부(330)에는 복수의 스위치회로들이 배치되고, 각각의 스위치회로는 대응되는 각각의 구동전류원의 출력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1스위치회로(332)는 제1PWM신호(SP1)에 따라 제1구동전류원(312)의 출력을 제어할 수 있고, 제2스위치회로(334)는 제2PWM신호(SP2)에 따라 제2구동전류원(314)의 출력을 제어할 수 있다.
PWM신호(SP1, SP2)에 따라 제어된 구동전류(Ie)는 출력단자(To)를 통해 구동라인(DL)으로 공급될 수 있다.
도 4는 제1예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, PWM신호(SP1, SP2)는 PWM제어시간(Tpwm)이 ON구간과 OFF구간으로 구성될 수 있다. 엘이디 구동장치는 ON구간에서 각 구동전류원의 출력을 구동라인으로 공급하고 OFF구간에서 각 구동전류원의 출력을 차단할 수 있다.
엘이디 구동장치에는 클럭(GCLK)이 형성되고, 엘이디 구동장치는 클럭(GCLK)에 따라 PWM신호(SP1, SP2)에서의 ON구간 길이를 조절할 수 있다. 엘이디 구동장치는 계조값의 1단위를 클럭(GCLK)의 1주기(Δt)에 대응시켜 ON구간의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 계조값이 1인 경우, ON구간의 길이는 클럭(GCLK)의 1주기와 같을 수 있다.
엘이디 구동장치는 클럭(GCLK)의 주기단위(Δt)로 제1PWM신호(SP1) 및 제2PWM신호(SP2)의 ON구간(Ton1, Ton2)의 길이를 조절하되, 제1PWM신호의 ON구간(Ton1) 길이와 제2PWM신호의 ON구간(Ton2)의 길이를 동일하게 제어하거나 제1PWM신호의 ON구간 길이와 제2PWM신호의 ON구간의 길이의 차이(Δd)가 일 클럭주기(Δt)가 되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 엘이디 구동장치는 영상데이터(RGB)에 포함된 계조값이 9인 경우, 제1PWM신호의 ON구간이 5개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있고, 제2PWM신호의 ON구간이 4개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있다.
구동전류(Ie)의 크기는 제1구동전류원에서 출력되는 제1구동전류와 제2구동전류원에서 출력되는 제2구동전류의 합과 같을 수 있다. 이때, 제1구동전류원과 제2구동전류원이 모두 출력되는 구간의 전류 크기에 비해 제1구동전류원만 출력되는 구간의 전류의 크기(ΔI)가 낮게 형성되면서 계조값의 세밀도를 증가시킬 수 있다.
제1구동전류원에서 출력되는 제1구동전류와 제2구동전류원에서 출력되는 제2구동전류의 크기는 실질적으로 동일할 수 있다. 이 경우, 전술한 엘이디 구동방법에 의하면 계조값의 세밀도는 2배 증가할 수 있다.
도 5a는 제1예시에서의 구동전류원회로와 스위치회로부의 구성을 나타내는 일 예시 도면이고, 도 5b는 제1예시에서의 구동전류원회로와 스위치회로부의 구성을 나타내는 다른 일 예시 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 엘이디 구동장치는 제1단자-예를 들어, 소스단자 혹은 드레인단자-가 구동전압(VLED)과 연결되는 제1트랜지스터(TR1) 및 제1트랜지스터(TR1)의 제2단자-예를 들어, 드레인단자 혹은 소스단자-와 연결되는 기본전류원(510)을 포함할 수 있다.
그리고, 엘이디 구동장치에서 제1구동전류원(312)과 제2구동전류원(314)은 기본전류원(510)에 대한 커런트미러의 형태로 구현될 수 있다.
제1구동전류원(312)은 제1트랜지스터(TR1)와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 구동전압(VLED)과 연결되는 제2트랜지스터(TR2)를 이용하여 기본전류원(510)에 대하여 커런트미러의 구조를 형성할 수 있다.
제2구동전류원(314)은 제1트랜지스터(TR1)와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 구동전압(VLED)과 연결되는 제3트랜지스터(TR3)를 이용하여 기본전류원(510)에 대하여 커런트미러의 구조를 형성할 수 있다.
제1구동전류원(312)은 제2트랜지스터(TR2)와 직렬로 연결되는 제4트랜지스터(TR4)를 더 포함하고, 제2구동전류원(314)은 제3트랜지스터(TR3)와 직렬로 연결되는 제5트랜지스터(TR5)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제4트랜지스터(TR4)의 게이트는 제1트랜지스터(TR1)의 제2단자와 제2트랜지스터(TR2)의 제2단자가 입력으로 연결되는 앰프(AMP)의 출력과 연결될 수 있다. 그리고, 제5트랜지스터(TR5)의 게이트는 제1트랜지스터(TR1)의 제2단자와 제3트랜지스터(TR3)의 제2단자가 입력으로 연결되는 앰프(AMP)의 출력과 연결될 수 있다.
제1스위치회로(332)는 제2트랜지스터(TR2)의 제2단자와 앰프(AMP)의 입력 측의 연결을 제어하는 제1스위치(SW1) 및 제4트랜지스터(TR4)의 게이트와 앰프(AMP)의 출력 측의 연결을 제어하는 제2스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)는 제1PWM신호(SP1)에 의해 ON/OFF가 결정될 수 있다.
제2스위치회로(334)는 제3트랜지스터(TR3)의 제2단자와 앰프(AMP)의 입력 측의 연결을 제어하는 제3스위치(SW3) 및 제5트랜지스터(TR5)의 게이트와 앰프(AMP)의 출력 측의 연결을 제어하는 제4스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 그리고, 제3스위치(SW3) 및 제4스위치(SW4)는 제2PWM신호(SP2)에 의해 ON/OFF가 결정될 수 있다.
여기서, 제1트랜지스터(TR1), 제2트랜지스터(TR2), 제3트랜지스터(TR3), 제4트랜지스터(TR4) 및 제5트랜지스터(TR5)는 PNP타입의 트랜지스터일 수 있다.
한편, 도 5a의 예시를 참조하면, 제1트랜지스터(TR1)의 게이트와 제2단자가 연결되어 있을 수 있다.
그리고, 도 5b의 예시를 참조하면, 다른 앰프(AMP’)가 더 포함될 수 있다. 설명의 편의상 전술한 앰프(AMP)를 제1앰프, 다른 앰프(AMP’)를 제2앰프라고 하면, 제2앰프(AMP’)의 일 입력으로 구동전압(VLED)에서 Vx 전압만큼 차감된 전압이 공급되고 다른 입력은 제1앰프(AMP)의 입력과 공유될 수 있다. 그리고, 제2앰프(AMP’)의 출력은 제1트랜지스터(TR1)의 게이트로 연결될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 조절될 수 있는 Vx 전압을 통해 제1앰프(AMP)의 일 입력전압을 VLED-Vx로 자유롭게 설정할 수 있게 된다.
제1예시에서, 구동전류원의 개수가 2개인 실시예가 설명되었는데, 구동전류원의 개수는 2 이상일 수 있다. 특히, 영상데이터에 포함되는 계조값이 2의 거듭제곱수에 해당되는 범위를 가지는 경우, 구동전류원의 개수는 N(N은 2의 거듭제곱수)개일 수 있다. 예를 들어, 계조값이 0~255 혹은 0~512를 가지는 경우, 구동전류원의 개수는 2, 4, 8, ..., 16개 등의 2의 거듭제곱수에 해당되는 개수일 수 있다.
도 6은 일 실시예의 제2예시에 따른 엘이디 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 엘이디 구동장치(600)는 구동전류원회로(610), PWM제어회로(620) 및 스위치회로부(630) 등을 포함할 수 있다.
구동전류원회로(610)는 N개의 구동전류원(612, 614, 616)을 포함할 수 있다. N개의 구동전류원(612, 614, 616)은 서로 병렬로 배치되고, 스캔신호에 따라 일 구동라인(DL)에 연결되는 일 엘이디(LED)로 구동전류(Ip1, Ip2, IpN)를 각각 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1구동전류원(612)은 구동라인(DL)으로 제1구동전류(Ip1)를 공급할 수 있고, 제2구동전류원(614)은 구동라인(DL)으로 제2구동전류(Ip2)를 공급할 수 있으며, 제N구동전류원(616)은 구동라인(DL)으로 제N구동전류(IpN)를 공급할 수 있다. 각각의 구동전류원에서 공급되는 전류는 하나의 구동전류(Ie)로 합쳐져서 출력단자(To)를 통해 구동라인(DL)으로 흘러 나갈 수 있다.
PWM제어회로(620)는 입력단자(Ti)를 통해 영상데이터(RGB)와 클럭(미도시)을 수신하고, 클럭에 맞추어 영상데이터(RGB)를 읽어들일 수 있다. 그리고, PWM제어회로(620)는 영상데이터(RGB)에 포함된 계조값을 클럭에 따라 각각의 구동전류원에 대응되는 복수의 PWM신호(SP1, SP2, SPN)로 변환할 수 있다.
PWM제어회로(620)는 계조값을 제1구동전류원(612), 제2구동전류원(614), ..., 제N구동전류원(616)에 각각 배분할 수 있다. 이때, PWM제어회로(620)는 계조값을 각 구동전류원에 균형있게 배분할 수 있다. 예를 들어, 계조값이 N개로 배분될 수 있는 경우, PWM제어회로(620)는 계조값을 각 구동전류원에 균등하게 배분할 수 있다.
PWM제어회로(620)는 계조값 혹은 계조값에 1을 더한 값을 N으로 나눈 몫을 각각의 구동전류원에 배분하고 나머지 R(R은 0 또는 N보다 작은 자연수)을 R개의 선택된 구동전류원에 1씩 배분시킬 수 있다.
PWM제어회로(620)는 각각의 구동전류원으로 배분된 값을 이용하여 PWM신호(SP1, SP2, SPN)를 생성할 수 있다. PWM제어회로(620)는 제1구동전류원(612)으로 배분된 값을 이용하여 제1PWM신호(SP1)를 생성하고 제2구동전류원(614)으로 배분된 값을 이용하여 제2PWM신호(SP2)를 생성하고, 제N구동전류원(616)으로 배분된 값을 이용하여 제NPWM신호(SPN)를 생성할 수 있다.
복수의 스위치회로(632, 634, 636)를 포함하는 스위치회로부(630)는 각각의 PWM신호(SP1, SP2, SPN)에 따라 구동전류원의 출력을 PWM제어할 수 있다. 예를 들어, 제1스위치회로(632)는 제1PWM신호(SP1)에 따라 제1구동전류원(612)의 출력을 제어할 수 있고, 제2스위치회로(634)는 제2PWM신호(SP2)에 따라 제2구동전류원(614)의 출력을 제어할 수 있다. 그리고, 제N스위치회로(636)는 제NPWM신호(SPN)에 따라 제N구동전류원(616)의 출력을 제어할 수 있다.
PWM신호(SP1, SP2, SPN)에 따라 제어된 구동전류(Ie)는 출력단자(To)를 통해 구동라인(DL)으로 공급될 수 있다.
도 7은 제2예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 파형은 N이 4인 경우이다.
도 7을 참조하면, PWM신호(SP1, SP2, SP3, SP4)는 PWM제어시간(Tpwm)이 ON구간과 OFF구간으로 구성될 수 있다. 엘이디 구동장치는 ON구간에서 각 구동전류원의 출력을 구동라인으로 공급하고 OFF구간에서 각 구동전류원의 출력을 차단할 수 있다. 도면에서는 한 프레임에서 ON구간이 연속되어 있는 것으로 도시되고 있으나, ON구간은 여러 부분에 분산되어 배치될 수도 있다. 예를 들어, 한 프레임이 2개의 서브 프레임으로 나누어져서 구동되는 경우, ON구간은 각각의 서브 프레임에 나뉘어져 배치될 수 있다.
엘이디 구동장치에는 클럭(GCLK)이 형성되고, 엘이디 구동장치는 클럭(GCLK)에 따라 PWM신호(SP1, SP2)에서의 ON구간 길이를 조절할 수 있다. 엘이디 구동장치는 계조값의 1단위를 클럭(GCLK)의 1주기(Δt)에 대응시켜 ON구간의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 계조값이 1인 경우, ON구간의 길이는 클럭(GCLK)의 1주기와 같을 수 있다.
엘이디 구동장치는 클럭(GCLK)의 주기단위(Δt)로 제1PWM신호(SP1), 제2PWM신호(SP2), 제3PWM신호(SP3) 및 제4PWM신호(SP4)의 ON구간(Ton1, Ton2, Ton3, Ton4)의 길이를 조절하되, 제1PWM신호의 ON구간(Ton1) 길이, 제2PWM신호의 ON구간(Ton2)의 길이, 제3PWM신호의 ON구간(Ton3)의 길이 및 제4PWM신호의 ON구간(Ton4)의 길이를 동일하게 제어하거나 그 차이(Δd)가 일 클럭주기(Δt)가 되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 엘이디 구동장치는 영상데이터(RGB)에 포함된 계조값이 17인 경우, 제1PWM신호의 ON구간이 5개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있고, 제2PWM신호의 ON구간이 4개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치는 제3PWM신호의 ON구간이 4개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있고, 제4PWM신호의 ON구간이 4개의 클럭주기(Δt)에 대응되도록 설정할 수 있다.
구동전류(Ie)의 크기는 제1구동전류원에서 출력되는 제1구동전류, 제2구동전류원에서 출력되는 제2구동전류, 제3구동전류원에서 출력되는 제3구동전류 및 제4구동전류원에서 출력되는 제4구동전류의 합과 같을 수 있다. 이때, 구동전류(Ie)가 형성되는 다른 구간의 전류 크기 A와 비교할 때, 마지막 클럭주기의 구간의 전류 크기 B는 4단계의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, B는 1/4A, 2/4A, 3/4A 혹은 4/4A의 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 계조값의 세밀도는 종래에 비해 N배(도 7에서는 4배)만큼 증가할 수 있게 된다. 이때, 각 구동전류원이 출력하는 구동전류의 크기는 실질적으로 동일하다고 가정하였다.
각 구동전류원이 출력하는 구동전류의 크기를 실질적으로 동일하게 형성하기 위해 구동전류원들은 공통된 일 전류원에 대한 커런트미러의 형태로 구현될 수 있다.
도 8은 일 실시예의 제3예시에 따른 엘이디 구동방법의 흐름도이다.
패널에 배치되는 엘이디들은 스캔라인 단위로 구동될 수 있는데, 각각의 스캔라인은 스캔신호에 따라 선택될 수 있다. 엘이디 구동장치에는 다수의 채널이 포함되고, 각각의 채널은 하나의 구동라인과 연결될 수 있다. 이러한 구조에서, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 일 엘이디가 연결될 수 있다(S800).
그리고, 엘이디 구동장치는 일 구동라인에 연결된 일 엘이디에 대한 계조값을 포함하는 영상데이터를 확인할 수 있다(S802).
그리고, 엘이디 구동장치는 계조값을 N(N은 2 이상의 자연수)개로 분할할 수 있다(S804).
그리고, 엘이디 구동장치는 분할된 계조값에 따라 복수의 PWM신호를 생성할 수 있다(S806).
그리고, 엘이디 구동장치는 일 구동라인과 연결되는 N개의 구동전력원의 출력을 복수의 PWM신호에 따라 각각 제어할 수 있다(S808).
엘이디 구동장치는 N개의 구동전력원의 출력을 제어하는 단계(S808)에서, 한 프레임을 두 개의 서브프레임으로 구분하고, 제1서브프레임에서는 N개의 구동전력원에 대하여 동일한 ON구간으로 출력을 제어하고, 제2서브프레임에서는 N개의 구동전력원에 대하여 ON구간의 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어할 수 있다.
도 9는 제3예시에서의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 엘이디 구동장치는 PWM신호(SP1, SP2)의 ON구간을 복수의 서브 프레임에 분산배치할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치는 일 서브 프레임에서는 PWM신호(SP1, SP2)의 ON구간을 동일하게 유지시키고, 다른 일 서브 프레임에서는 PWM신호(SP1, SP2)의 ON구간의 길이 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 할 수 있다.
예를 들어, 한 프레임이 2개의 서브 프레임으로 구분되고, 구동전류원이 2개이며, 계조값이 9인 경우, 엘이디 구동장치는 우선 계조값을 2개의 서브 프레임에 균형있게 배분할 수 있다. 다시 말해, 엘이디 구동장치는 각 서브 프레임에 배분되는 계조값의 차이가 1이하가 되도록 제어할 수 있다. 도 9의 예시에서는 제1 서브 프레임에 4가 배분되고, 제2 서브 프레임에 5가 배분되고 있다.
그리고, 엘이디 구동장치는 각 서브 프레임에 대해 배분된 계조값을 다시 구동전류원별로 균형있게 배분할 수 있다. 다시 말해, 엘이디 구동장치는 각 서브 프레임에 대해 배분된 계조값이 각 구동전류원으로 재분배할 때 재분배되는 계조값의 차이가 1이하가 되도록 제어할 수 있다.
도 9에서는 제1 서브 프레임에서 각 PWM신호(SP1, SP2)의 ON구간의 길이가 같도록 제어되고 있고, 제2 서브 프레임에서 제1PWM신호(SP1)의 ON구간의 길이와 제2PWM신호(SP2)의 ON구간의 길이의 차이(Δd)가 1클럭주기(Δt)가 되도록 제어되고 있다. 이러한 제어에 따라, 구동전류(Ie)가 표현할 수 있는 계조값의 범위가 2배로 증가할 수 있다.
한 프레임에는 M(M은 2 이상의 자연수)개의 서브프레임이 배치될 수 있는데, 엘이디 구동장치는 각 서브프레임에서 각 구동전력원에 할당되는 계조값의 차이가 1 이내가 되도록 제어하거나 각 서브프레임에서 각 구동전력원의 PWM신호의 ON구간의 길이 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어할 수 있다.
그리고, 엘이디 구동장치는 각 서브프레임에 할당되는 계조값의 총합의 차이가 1 이내가 되도록 제어하거나 각 서브프레임에서 각 구동전력원의 PWM신호의 ON구간의 길이의 총합이 일 클럭주기 이내의 차이를 가지도록 제어할 수 있다.
계조값의 배분의 측면에서 살펴보면, 엘이디 구동장치는 계조값을 각 서브프레임에 균등하게 배분하고, 각 서브프레임에서 배분된 계조값을 다시 각 구동전력원에 균등하게 배분할 수 있다.
한편, 앞서 설명하지는 않았으나, PWM제어회로에서 PWM신호를 생성하는 회로는 이진수 연산을 수행하는 로직 회로로 구성될 수 있다.

Claims (16)

  1. 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 구동장치로서,
    서로 병렬로 배치되고, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 연결되는 일 엘이디로 구동전류를 각각 공급하는 복수의 구동전류원;
    영상데이터 및 클럭에 따라 각각의 상기 구동전류원에 대응되는 복수의 PWM신호를 생성하는 PWM제어회로; 및
    각각의 상기 PWM신호에 따라 상기 구동전류원의 출력을 PWM제어하는 복수의 스위치회로
    를 포함하는 엘이디 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PWM신호는 ON구간과 OFF구간으로 구성되고, 상기 ON구간의 길이는 상기 클럭의 주기단위로 조절되는 엘이디 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 상기 PWM신호의 ON구간의 길이 차이는 상기 클럭의 일 클럭주기 이내인 엘이디 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상데이터에 포함되는 계조값은 2의 거듭제곱수에 해당되는 범위를 가지고,
    상기 복수의 구동전류원의 개수는 N(N은 2의 거듭제곱수)개인 엘이디 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PWM제어회로는,
    상기 계조값을 상기 N으로 나눈 몫을 각각의 상기 구동전류원에 배분하고 나머지 R(R은 0 또는 N보다 작은 자연수)을 R개의 상기 구동전류원에 배분시켜 상기 복수의 PWM신호를 생성하는 엘이디 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 구동전류원이 공급하는 상기 구동전류의 크기는 실질적으로 동일한 엘이디 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동전류원은 공통된 일 전류원에 대한 커런트미러의 형태로 구현되는 엘이디 구동장치.
  8. 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 구동장치로서,
    서로 병렬로 배치되고, 스캔신호에 따라 일 구동라인에 연결되는 일 엘이디로 구동전류를 각각 공급하는 제1구동전류원 및 제2구동전류원;
    영상데이터에 포함되는 계조값을 상기 제1구동전류원과 상기 제2구동전류원에 각각 배분하여 제1PWM신호 및 제2PWM신호를 생성하는 PWM제어회로;
    상기 제1PWM신호에 따라 상기 제1구동전류원의 출력을 제어하는 제1스위치회로; 및
    상기 제2PWM신호에 따라 상기 제2구동전류원의 출력을 제어하는 제2스위치회로
    를 포함하는 엘이디 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PWM제어회로는,
    클럭의 주기단위로 상기 제1PWM신호 및 상기 제2PWM신호의 ON구간의 길이를 조절하되, 상기 제1PWM신호의 ON구간 길이와 상기 제2PWM신호의 ON구간 길이를 동일하게 제어하거나 그 차이가 상기 클럭의 일 클럭주기 이내가 되도록 제어하는 엘이디 구동장치.
  10. 제8항에 있어서,
    제1단자가 구동전압과 연결되는 제1트랜지스터 및 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 연결되는 기본전류원을 더 포함하고,
    상기 제1구동전류원은 상기 제1트랜지스터와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 상기 구동전압과 연결되는 제2트랜지스터를 이용하여 상기 기본전류원에 대하여 커런트미러의 구조를 형성하고,
    상기 제2구동전류원은 상기 제1트랜지스터와 게이트가 공통적으로 연결되고 제1단자가 상기 구동전압과 연결되는 제3트랜지스터를 이용하여 상기 기본전류원에 대하여 커런트미러의 구조를 형성하는 엘이디 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1구동전류원은 상기 제2트랜지스터와 직렬로 연결되는 제4트랜지스터를 더 포함하고, 상기 제2구동전류원은 상기 제3트랜지스터와 직렬로 연결되는 제5트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 제4트랜지스터의 게이트는 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 상기 제2트랜지스터의 제2단자가 입력으로 연결되는 제1앰프의 출력과 연결되고,
    상기 제5트랜지스터의 게이트는 상기 제1트랜지스터의 제2단자와 상기 제3트랜지스터의 제2단자가 입력으로 연결되는 제2앰프의 출력과 연결되는 엘이디 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1스위치회로는 상기 제2트랜지스터의 제2단자와 상기 제1앰프의 연결을 제어하는 제1스위치 및 상기 제4트랜지스터의 게이트와 상기 제1앰프의 연결을 제어하는 제2스위치를 포함하고,
    상기 제2스위치회로는 상기 제3트랜지스터의 제2단자와 상기 제2앰프의 연결을 제어하는 제3스위치 및 상기 제5트랜지스터의 게이트와 상기 제2앰프의 연결을 제어하는 제4스위치를 포함하며,
    상기 제1앰프와 상기 제2앰프는 동일한 앰프인 엘이디 구동장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 상기 제4트랜지스터 및 상기 제5트랜지스터는 PNP타입의 트랜지스터인 엘이디 구동장치.
  14. 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 방법에 있어서,
    스캔신호에 따라 일 구동라인에 일 엘이디가 연결되는 단계;
    상기 일 엘이디에 대한 계조값을 포함하는 영상데이터를 확인하는 단계;
    상기 계조값을 N(N은 2 이상의 자연수)개로 분할하고 분할된 계조값에 따라 복수의 PWM신호를 생성하는 단계; 및
    상기 일 구동라인과 연결되는 N개의 구동전력원의 출력을 상기 복수의 PWM신호에 따라 각각 제어하는 단계
    를 포함하는 엘이디 구동방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 N개의 구동전력원의 출력을 제어하는 단계에서,
    한 프레임을 M(M은 2 이상의 자연수) 개의 서브프레임으로 구분하고, (M-1)개의 서브프레임에서는 상기 N개의 구동전력원에 대하여 동일한 ON구간으로 출력을 제어하고, 나머지 한 개의 서브프레임에서는 상기 N개의 구동전력원에 대하여 ON구간의 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어하는 엘이디 구동방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 N개의 구동전력원의 출력을 제어하는 단계에서,
    한 프레임을 M(M은 2 이상의 자연수) 개의 서브프레임으로 구분하고, 각 서브프레임에서 상기 N개의 구동전력원 각각의 ON구간 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어하되, 각 서브프레임에 할당되는 상기 N개의 구동전력원의 ON구간 총합의 차이가 일 클럭주기 이내가 되도록 제어하는 엘이디 구동방법.
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