KR20220026759A - 엘이디 구동장치 및 엘이디 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는, 엘이디 구동 기술에 관한 것으로서, 이전 스캔라인에서 센싱된 순방향전압과 현재 스캔라인에서 센싱되는 엘이디전압을 비교하여 현재 구동되고 있는 엘이디의 순방향전압 도달시간을 측정하고, 측정된 순방향전압 도달시간만큼 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 온(ON)구간을 보상하는 기술을 제공한다.

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)신호의 온(ON)구간만큼 엘이디로 구동전류를 공급한다. 여기서, PWM신호의 온(ON)구간은 엘이디의 계조값에 따라 결정된다. 그런데, 엘이디는 구동전류가 공급되는 즉시 발광하지 못하고 엘이디 양단의 전압이 순방향전압에 도달해야 온전한 발광이 이루어지기 때문에 PWM신호의 온(ON)구간만큼 구동전류를 공급하면, 실제 엘이디의 밝기는 계조값에 이르지 못하게 된다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 엘이디의 밝기가 계조값에 일치할 수 있도록 PWM신호의 온(ON)구간을 보다 정확하게 제어하는 기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 계조값의 손실이 없어지도록 엘이디의 순방향전압 도달시간을 PWM신호에 보상시켜주는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 별도의 시퀀스를 사용하지 않고 엘이디의 순방향전압 도달시간을 간단하게 측정하는 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 엘이디의 순방향전압을 계속해서 갱신함으로써 패널의 특성 변화에 상관없이 엘이디의 순방향전압 도달시간을 정확하게 측정하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 일 측면에서, 복수의 엘이디가 연결되는 구동라인으로 구동전류를 공급하는 구동전류원; PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 상기 구동라인에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 제어하는 구동제어회로; 상기 엘이디의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드하는 샘플앤홀드회로; 및 일 엘이디가 상기 구동라인과 연결되는 시구간에서, 상기 일 엘이디의 상기 일측전압이 다른 일 엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 측정하고 상기 시간에 따라 상기 PWM신호를 보상하는 PWM보상회로를 포함하는 엘이디 구동장치를 제공한다.
상기 구동제어회로는, 상기 구동전류원과 상기 구동라인의 연결을 제어하는 스위치회로를 포함하고, 상기 스위치회로는, 상기 PWM보상회로에서 보상된 상기 PWM신호의 온(ON)구간동안 상기 구동전류원과 상기 구동라인을 연결시킬 수 있다.
상기 엘이디 구동장치는 영상데이터에 포함되는 계조값에 따라 1차 PWM신호를 생성하는 PWM생성회로를 더 포함하고, 상기 PWM보상회로는 상기 1차 PWM신호의 온(ON)구간을 상기 시간만큼 증가시켜 2차 PWM신호를 생성하며, 상기 구동제어회로는 상기 2차 PWM신호의 온(ON)구간에 따라 상기 구동전류의 공급시간을 제어할 수 있다.
상기 일 엘이디는 상기 다른 일 엘이디의 다음 스캔라인에 배치될 수 있다.
상기 일 엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급이 종료되는 시점에서, 홀드되는 전압이 상기 다른 일 엘이디에 대한 전압에서 상기 일 엘이디에 대한 전압으로 갱신될 수 있다.
상기 일측전압은 상기 엘이디의 애노드전압이고, 상기 엘이디의 캐소드는 그라운드전압과 연결될 수 있다.
상기 샘플앤홀드회로는, 각 스캔시간마다 상기 구동라인에 형성되는 전압을 센싱함으로써 상기 엘이디의 일측전압을 센싱할 수 있다.
일 실시예는 다른 측면에서, 제1스캔시간에서 제1엘이디로 구동전류를 공급하고 제2스캔시간에서 제2엘이디로 상기 구동전류를 공급하는 구동전류원; 상기 제1스캔시간에서 상기 제1엘이디의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드하는 샘플앤홀드회로; 및 상기 제2스캔시간에서 상기 제2엘이디의 일측전압이 상기 제1엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 측정하고, 상기 시간에 따라 상기 제2엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 보상회로를 포함하는 엘이디 구동장치를 제공한다.
상기 엘이디 구동장치는 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 상기 구동전류의 공급시간을 제어하는 구동제어회로를 더 포함할 수 있다.
상기 보상회로는, 상기 시간에 따라 상기 제2엘이디에 대응되는 상기 PWM신호의 온(ON)구간을 보상할 수 있다.
상기 샘플앤홀드회로는, 상기 제1스캔시간에서 홀드소자에 상기 제1엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드시키고, 상기 제2스캔시간에서 상기 제2엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압으로 상기 홀드소자를 갱신할 수 있다.
상기 샘플앤홀드회로는, 상기 제2스캔시간에서 보상되기 전 상기 PWM신호 혹은 보상 후 상기 PWM신호의 폴링에지에 센싱되는 상기 제2엘이디의 일측전압으로 상기 홀드소자를 갱신할 수 있다.
상기 샘플앤홀드회로는, 비교기의 일 단자로 상기 제1엘이디에 대해 홀드된 전압을 입력시키고, 상기 비교기의 다른 일 단자로 상기 제2엘이디의 일측전압을 입력시키고, 상기 보상회로는, 상기 비교기의 출력에 따라 상기 시간을 측정할 수 있다.
일 실시예는 또 다른 측면에서, 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 방법에 있어서, 제1스캔신호에 따라 일 구동라인으로 제1엘이디가 연결되는 단계; 상기 일 구동라인을 통해 상기 제1엘이디로 구동전류를 공급하고, 상기 제1엘이디의 순방향전압을 센싱하고 홀드하는 단계; 제2스캔신호에 따라 상기 일 구동라인으로 제2엘이디가 연결되는 단계; 상기 일 구동라인을 통해 상기 제2엘이디로 상기 구동전류를 공급하고, 상기 제2엘이디의 일측전압이 상기 제1엘이디의 순방향전압에 도달하는 제1시간을 측정하는 단계; 및 상기 제1시간에 따라 상기 제2엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 단계를 포함하는 엘이디 구동방법을 제공한다.
상기 엘이디 구동방법은, 상기 일 구동라인을 통해 상기 제2엘이디로 상기 구동전류가 공급될 때, 상기 제2엘이디의 순방향전압을 센싱하고 홀드하는 단계; 제3스캔신호에 따라 상기 일 구동라인으로 제3엘이디가 연결되는 단계; 상기 일 구동라인을 통해 상기 제3엘이디로 상기 구동전류를 공급하고, 상기 제3엘이디의 일측전압이 상기 제2엘이디의 순방향전압에 도달하는 제2시간을 측정하는 단계; 및 상기 제2시간에 따라 상기 제3엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 엘이디의 밝기가 계조값에 일치할 수 있도록 PWM신호의 온(ON)구간을 보다 정확하게 제어할 수 있게 된다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 계조값의 손실이 없어지도록 엘이디의 순방향전압 도달시간을 PWM신호에 보상시켜줄 수 있게 된다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 별도의 시퀀스를 사용하지 않고 엘이디의 순방향전압 도달시간을 간단하게 측정할 수 있게 된다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 엘이디의 순방향전압을 계속해서 갱신함으로써 패널의 특성 변화에 상관없이 엘이디의 순방향전압 도달시간을 정확하게 측정할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시장치에서의 스캔신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 엘이디 구동장치의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 PWM보상회로의 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 도달시간측정회로의 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 시간연장회로의 구성도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 회로의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 엘이디 구동방법의 흐름도이다.
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 따라 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, 엘이디 표시장치는 PWM(Pulse Width Modulation)신호의 온(ON)구간만큼 엘이디로 구동전류를 공급한다. 여기서, PWM신호의 온(ON)구간은 엘이디의 계조값에 따라 결정된다. 그런데, 엘이디는 구동전류가 공급되는 즉시 발광하지 못하고 엘이디 양단의 전압이 순방향전압에 도달해야 온전한 발광이 이루어지기 때문에 PWM신호의 온(ON)구간만큼 구동전류를 공급하면, 실제 엘이디의 밝기는 계조값에 이르지 못하게 된다.
이러한 문제를 개선하기 위해 일 실시예는 엘이디의 밝기가 계조값에 일치할 수 있도록 엘이디의 순방향전압 도달시간을 PWM신호에 보상시키는 기술을 제공한다.
도 3은 일 실시예에 따른 엘이디 구동장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 엘이디 구동장치(110, 이하, 구동장치라 함)는 구동전류원(310), 구동제어회로(320), 샘플앤홀드회로(330), PWM보상회로(340) 및 PWM생성회로(350) 등을 포함할 수 있다.
구동전류원(310)은 복수의 엘이디(LED1~LED3)가 연결되는 구동라인(DL)으로 구동전류(Ie)를 공급할 수 있다. 그리고, 복수의 엘이디(LED1~LED3) 중 구동라인(DL)과 연결되는 하나의 엘이디로 구동전류(Ie)가 공급될 수 있다.
구동전류(Ie)가 공급되는 하나의 엘이디는 스캔신호(Scan<1>~Scan<3>)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1스캔신호(Scan<1>)가 공급되면 제1엘이디(LED1)가 구동라인(DL)과 연결되고, 제1엘이디(LED1)로 구동전류(Ie)가 공급되고, 제2스캔신호(Scan<2>)가 공급되면 제2엘이디(LED2)가 구동라인(DL)과 연결되고, 제2엘이디(LED2)로 구동전류(Ie)가 공급될 수 있다.
구동제어회로(320)는 구동라인(DL)에 대한 구동전류(Ie)의 공급시간을 제어할 수 있다. 일 예로서, 구동제어회로(320)는 구동전류원(310)과 구동라인(DL)의 연결을 제어할 수 있다. 구동제어회로(320)가 구동전류원(310)과 구동라인(DL)을 연결시키면 구동전류원(310)에서 생성된 구동전류(Ie)가 구동라인(DL)으로 공급되고, 구동제어회로(320)가 구동전류원(310)과 구동라인(DL)의 연결을 해제시키면 구동라인(DL)에 대한 구동전류(Ie)의 공급이 중단될 수 있다.
구동제어회로(320)는 구동전류원(310)과 구동라인(DL)의 연결을 제어하는 스위치회로(SWp)를 포함할 수 있다. 스위치회로(SWp)는 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 구동전류원(310)에 구동라인(DL)을 연결시키거나 연결해제시킬 수 있다. PWM신호는 온(ON)구간과 오프(OFF)구간을 가질 수 있다. 일반적으로 PWM신호에서 전압이 하이레벨인 구간이 온구간이고 로우레벨인 구간이 오프구간일 수 있다. 스위치회로(SWp)는 PWM신호의 온구간에서 구동전류원(310)을 구동라인(DL)으로 연결시키고 PWM신호의 오프구간에서 구동전류원(310)과 구동라인(DL)의 연결을 해제시킬 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압을 센싱할 수 있다. 엘이디(LED1~LED3)의 일측은 구동라인(DL)에 연결될 수 있는데, 샘플앤홀드회로(330)는 구동라인(DL)을 통해 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압을 센싱할 수 있다. 엘이디 구동장치(110)의 일 단자(To)가 구동라인(DL)에 연결될 수 있는데, 샘플앤홀드회로(330)는 이러한 일 단자(To)에 형성되는 전압을 센싱할 수 있다. 이하의 설명에서는 일 단자(To)에 형성되는 전압(Vt)이 단자전압으로 호칭된다. 이러한 단자전압(Vt)은 구동라인(DL)의 전압에 대응될 수 있고, 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압에 대응될 수 있다. 한편, 이러한 일 단자(To)를 통해 구동전류(Ie)가 구동라인(DL)으로 공급될 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드할 수 있다. 순방향전압은 엘이디(LED1~LED3)가 온전히 도통되었을 때, 엘이디(LED1~LED3) 양단(애노드 및 캐소드)사이의 전압차를 의미할 수 있다. 엘이디 구동장치(110)는 엘이디(LED1~LED3)의 양단 전압이 순방향전압에 도달했을 때, 엘이디(LED1~LED3)가 온전히 발광하는 것으로 판단할 수 있다. 샘플앤홀드회로(330)가 센싱하는 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압이 엘이디(LED1~LED3)의 애노드에 형성되는 전압이고, 엘이디(LED1~LED3)의 캐소드가 베이스전압(예를 들어, 그라운드)에 연결되는 경우, 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압이 엘이디(LED1~LED3)의 양단 전압과 같을 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압이 순방향전압에 도달했다고 판단되는 시점의 전압을 홀드할 수 있다. 예를 들어, 엘이디(LED1~LED3)로 구동전류(Ie)가 공급되고 일정 시간이 경과한 후부터는 엘이디(LED1~LED3)가 온전히 발광하고 있다고 판단할 수 있다. 샘플앤홀드회로(330)는 이러한 시점에서 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압을 순방향전압으로 샘플앤홀드할 수 있다.
일 예로서, 샘플앤홀드회로(330)는 엘이디(LED1~LED3)에 대한 구동전류(Ie)의 공급이 종료되는 시점에서, 엘이디(LED1~LED3)의 일측전압을 샘플앤홀드함으로써 엘이디(LED1~LED3)의 순방향전압을 샘플앤홀드할 수 있다. PWM신호의 온구간에 엘이디(LED1~LED3)로 구동전류(Ie)가 공급될 수 있는데, 샘플앤홀드회로(330)는 PWM신호의 폴링에지, 혹은 그 부근에서 엘이디(LED1~LED3)의 순방향전압을 샘플앤홀드할 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 엘이디(LED1~LED3) 구동의 초반구간에서 단자전압(Vt)-엘이디(LED1~LED3)의 일측전압에 대응되는 전압-을 센싱하여 순방향전압 도달시간을 측정하고, 엘이디(LED1~LED3) 구동의 후반구간에서 단자전압(Vt)을 센싱하여 순방향전압을 홀드할 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 PWM신호의 온구간이 시작되면-예를 들어, PWM신호의 라이징에지가 확인되면-, 단자전압(Vt)을 센싱하고 단자전압(Vt)을 미리 저장된-미리 홀드된- 순방향전압과 비교할 수 있다. 그리고, 샘플앤홀드회로(330)는 단자전압(Vt)이 순방향전압에 도달하는 시간을 저장할 수 있다. 이러한 시간을 순방향전압 도달시간이라고 할 때, 엘이디 구동장치(110)는 순방향전압 도달시간을 이용하여 구동전류(Ie)의 공급시간을 보상할 수 있다.
샘플앤홀드회로(330)는 PWM신호의 온구간이 종료되는 시점-예들 들어, PWM신호의 폴링에지가 확인되는 시점-에서, 단자전압(Vt)을 센싱하고 단자전압(Vt)을 순방향전압으로 저장-홀드-할 수 있다. 그리고, 홀드된 전압은 다음 스캔라인의 구동에 사용될 수 있다.
설명의 편의를 위해 아래에서는 K(K는 2 이상의 자연수)번째 스캔라인을 구동하는 K번째 스캔시간에 센싱되는 단자전압이 Vt[k]로 호칭된다.
샘플앤홀드회로(330)는 K-1번째 스캔시간에서 PWM신호에 따라 단자전압(Vt[k-1])을 센싱하고 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드할 수 있다. 이때 홀드되는 전압은 Vf[k-1]로 호칭될 수 있다. 홀드되는 전압은 스캔시간마다 갱신될 수 있다. 샘플앤홀드회로(330)는 K번째 스캔시간에서 PWM신호에 따라 단자전압(Vt[k])을 센싱하고 순방향전압에 대응되는 전압을 갱신할 수 있다. 샘플앤홀드회로(330)는 홀드소자-예를 들어, 캐패시터-를 포함하고 있으면서, 이러한 홀드소자에 순방향전압을 홀드시키고 갱신할 수 있다.
그리고, 샘플앤홀드회로(330)는 K번째 스캔시간에서 PWM신호에 따라 단자전압(Vt[k])을 센싱할 수 있다. 그리고, 샘플앤홀드회로(330)는 K번째 스캔시간에 센싱된 단자전압(Vt[k])과 K-1번째 스캔시간에 홀드된 전압(Vf[k-1])을 PWM보상회로(340)로 전달할 수 있다.
PWM보상회로(340)는 구동되는 엘이디(LED1~LED3)의 순방향전압 도달시간을 측정하고, 순방향전압 도달시간만큼 구동전력(Ie)의 공급시간을 증가시킬 수 있다.
PWM보상회로(340)는 일 엘이디가 구동라인(DL)에 연결되는 시구간에서, 일 엘이디의 일측전압이 다른 일 엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 순방향전압 도달시간으로 측정할 수 있다. 예를 들어, PWM보상회로(340)는 제2엘이디(LED2)의 스캔시간에서, 제2엘이디(LED2)의 일측전압(Vt[2])이 제1엘이디(LED1)에 대해 홀드된 전압(Vt[1])에 도달되는 시간을 제2엘이디(LED2)의 순방향전압 도달시간으로 측정할 수 있다.
PWM보상회로(340)는 이러한 순방향전압 도달시간을 일 소자-예를 들어, 캐패시터-에 저장하고 있다가 PWM신호의 온구간이 증가하도록 PWM신호를 보상할 수 있다. 순방향전압 도달시간은 엘이디(LED1~LED3)의 휘도에 기여하는 바가 작거나 없을 수 있다. 이에 따라, PWM보상회로(340)는 PWM신호의 온구간을 순방향전압 도달시간만큼 증가시켜 엘이디(LED1~LED3)의 구동시간을 증가시킬 수 있다.
PWM보상회로(340)는 PWM생성회로(350)에서 전달되는 1차 PWM신호(SPa)를 보상하여 2차 PWM신호(SPb)를 생성하고, 이러한 2차 PWM신호(SPb)를 구동제어회로(320)로 전달할 수 있다.
PWM생성회로(350)는 영상데이터에 포함되는 계조값에 따라 1차 PWM신호(SPa)를 생성할 수 있다. 영상데이터는 외부 장치-예를 들어, 호스트장치, 타이밍컨트롤러 등-로부터 수신될 수 있는데, 이러한 영상데이터에는 각 엘이디가 나타내야하는 휘도를 지시하는 계조값이 포함될 수 있다. PWM생성회로(350)는 이러한 계조값에 맞도록 1차 PWM신호(SPa)를 생성할 수 있다. 그리고, PWM보상회로(340)는 1차 PWM신호(SPa)를 보상하여 2차 PWM신호(SPb)를 생성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 PWM보상회로의 구성도이다.
도 4를 참조하면, PWM보상회로(340)는 도달시간측정회로(410) 및 시간연장회로(420) 등을 포함할 수 있다.
도달시간측정회로(410)는 다른 스캔시간에서 홀드된 순방향전압-예를 들어, K-1번째 스캔시간에서 홀드된 순방향전압(Vt[k-1])-과 현재 스캔시간에서 센싱된 단자전압-예를 들어, K번째 스캔시간에서 센싱된 단자전압(Vt[k])-을 수신할 수 있다. 그리고, 도달시간측정회로(410)는 비교기를 이용하여 두 전압을 비교하면서 현재 스캔시간에서 센싱된 단자전압이 다른 스캔시간에서 홀드된 순방향전압에 도달하는 시간을 측정할 수 있다. 측정의 시작시점은 1차 PWM신호(SPa)의 라이징에지에 해당되는 시점일 수 있고, 측정의 종료시점은 비교기의 출력이 반전되는 시점일 수 있다.
순방향전압 도달시간은 전압값(Va)으로 저장될 수 있다. 전압값(Va)의 예시는 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술된다.
시간연장회로(420)는 순방향전압 도달시간에 대응되는 전압값(Va)과 1차 PWM신호(SPa)를 수신하고, 순방향전압 도달시간에 따라 1차 PWM신호(SPa)의 온구간을 증가시켜 2차 PWM신호(SPb)를 생성할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 도달시간측정회로의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 도달시간측정회로(410)는 K번째 스캔시간(현재의 스캔시간)에서 센싱되고 있는 단자전압(Vt[k])과 K-1번째 스캔시간(이전 스캔라인의 스캔시간)에서 샘플앤홀드된 순방향전압(Vf[k-1])을 수신하고 두 전압을 제1비교기(CMP1)에 입력시킬 수 있다. 그리고, 도달시간측정회로(410)는 제1비교기(CMP1)의 출력을 제1버퍼(BF1)에 입력시키고, 제1버퍼(BF1)의 반전출력을 앤드회로(AND1)의 일 단자에 입력시킬 수 있다. 그리고, 도달시간측정회로(410)는 앤드회로(AND1)의 다른 일 단자로 1차 PWM신호(SPa)를 입력시키고, 앤드회로(AND1)의 반전출력을 제2버퍼(BF2)로 입력시키고, 제2버퍼(BF2)의 반전출력을 이용하여 제1충방전스위치(SWa)의 개방을 제어할 수 있다.
제1충방전스위치(SWa)가 클로즈되면 제1캐패시터(Ca)에 충전되어 있는 전하가 제1방전전류원(Ir1)에 의해 일정한 속도로 방전되다가 제1충방전스위치(SWa)가 오픈되면 제1캐패시터(Ca)의 방전이 중단된다. 제1충방전스위치(SWa)는 1차 PWM신호(SPa)의 라이징에지에서부터 제1비교기(CMP1)를 통해 단자전압(Vt[k])이 순방향전압(Vf[k-1])과 같아지는 시점까지 클로즈될 수 있다. 그리고, 제1충방전스위치(SWa)가 오픈된 후의 제1캐패시터(Ca)의 전압(Va)이 순방향 도달시간에 대응되는 전압값(Va)일 수 있다.
제1캐패시터(Ca)의 최초 충전전압은 제1기준전압(Vr1)에 의해 결정되며, 제1리셋스위치(SWr1)에 의해 제1캐패시터(Ca)의 전압이 제1기준전압(Vr1)으로 리셋될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 시간연장회로의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 시간연장회로(420)는 제2캐패시터(Cb)를 제2기준전압(Vr2)으로 리셋시키고, 제2캐패시터(Cb)를 제2방전전류원(Ir2)에 따라 방전시키면서 제2캐패시터(Cb)의 전압(Vb)이 제1캐패시터의 전압(Va)과 같아지는 시간만큼 PWM신호를 보상할 수 있다.
구체적으로, 시간연장회로(420)는 제2기준전압(Vr2)으로 리셋되어 있는 제2캐패시터의 전압(Vb)과 제1캐패시터의 전압(Va)을 제2비교기(CMP2)에 각각 입력하고 제2비교기(CMP2)의 출력을 제2앤드회로(AND2)의 일 단자로 입력시킬 수 있다. 그리고, 시간연장회로(420)는 1차 PWM신호(SPa)를 제3버퍼(BF3)를 통해 반전시키고 그 반전된 신호를 제2앤드회로(AND2)의 다른 일 단자로 입력시킬 수 있다.
그리고, 시간연장회로(420)는 제2앤드회로(AND2)의 반전출력을 제4버퍼(BF4)로 입력시키고 제4버퍼(BF4)의 반전출력에 따라 제2충방전스위치(SWb)를 제어할 수 있다.
제2충방전스위치(SWb)가 클로즈되면 제2캐패시터(Cb)에 충전되어 있는 전하가 제2방전전류원(Ir2)에 의해 일정한 속도로 방전되다가 제2충방전스위치(SWb)가 오픈되면 제2캐패시터(Cb)의 방전이 중단된다. 제2충방전스위치(SWb)는 1차 PWM신호(SPa)의 폴링에지에서부터 제2비교기(CMP2)를 통해 제2캐패시터 전압(Vb)가 제1캐패시터 전압(Ca)과 같아지는 시점까지 클로즈될 수 있다.
제2캐패시터(Cb)의 최초 충전전압은 제2기준전압(Vr2)에 의해 결정되며, 제2리셋스위치(SWr2)에 의해 제2캐패시터(Cb)의 전압이 제2기준전압(Vr2)으로 리셋될 수 있다.
도 5 및 도 6을 함께 참조할 때, 제1캐패시터의 용량과 제2캐패시터의 용량은 같을 수 있고, 제1방전전류원(Ir1)이 방전하는 전류와 제2방전전류원(Ir2)이 방전하는 전류의 크기는 같을 수 있고, 제1기준전압(Vr1)의 전압과 제2기준전압(Vr2)의 전압이 같을 수 있다. 이러한 설정에 따라, 순방향전압 도달시간이 제2충방전스위치(SWb)의 클로즈시간과 같아질 수 있다.
시간연장회로(420)는 1차 PWM신호(SPa)와 제2충방전스위치(SWb)에 대한 제어신호를 OR회로(OR1)로 합쳐서 2차 PWM신호(SPb)를 생성할 수 있다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 회로의 주요 파형을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 순방향전압(Vf[k-1])은 일정한 레벨을 유지한다. 순방향전압(Vf)은 매 스캔시간마다 갱신되지만 엘이디가 비슷한 조건에 처해 있다면 그 값은 일정한 레벨로 유지될 수 있다. 다만, 시간의 경과와 함께 순방향전압(Vf)은 일정한 경향을 가지고 변경될 수 있다.
엘이디가 구동되는 시간에서 단자전압(Vt[k])은 PWM신호(SP)의 라이징에지에서부터 상승하다가 순방향전압에 도달한 후부터 일정한 레벨을 유지할 수 있다. 그리고, 단자전압(Vt[k])은 PWM신호(SP)의 폴링에지에서부터 하강할 수 있다.
제1캐패시터 전압(Va)은 기준전압(Vr)으로 리셋되어 있다가 PWM신호(SP)의 라이징에지에서부터 하강을 시작할 수 있다. 그리고, 제1캐패시터 전압(Va)은 단자전압(Vt[k])이 순방향전압(Vf[k-1])과 같아지는 시점에 하강을 멈출 수 있다. PWM신호(SP)의 라이징에지부터 단자전압(Vt[k])이 순방향전압(Vf[k-1])과 같아지는 시점까지가 순방향전압 도달시간(Ta)일 수 있다.
제2캐패시터 전압(Vb)은 기준전압(Vr)으로 리셋되어 있다가 1차 PWM신호의 폴링에지에서 하강을 시작할 수 있다. 그리고, 제2캐패시터 전압(Vb)은 제1캐패시터 전압(Va)과 같아지는 시점에 하강을 멈출 수 있다. 1차 PWM신호의 폴링에지에서부터 제2캐패시터 전압(Vb)이 제1캐패시터 전압(Va)과 같아지는 시점까지가 보상시간(Tb)일 수 있다.
PWM신호(SP)는 보상시간(Tb)만큼 온구간이 증가한 상태로 보상될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 엘이디 구동방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 엘이디 구동장치는 제1스캔신호에 따라 구동라인에 제1엘이디를 연결할 수 있다. 그리고, 제1엘이디가 구동라인에 연결되는 제1스캔시간에서, 엘이디 구동장치-예를 들어, 구동전류원-는 제1엘이디로 구동전류를 공급할 수 있다(S800). 이때, 제1엘이디에 대한 구동전류의 공급시간은 엘이디 구동장치-예를 들어, 구동제어회로-에 의해 제어될 수 있다.
제1스캔시간에서 엘이디 구동장치-예를 들어, 샘플앤홀드회로-는 제1엘이디의 순방향전압을 샘플앤홀드할 수 있다(S802). 엘이디 구동장치는 구동라인을 통해 제1엘이디의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드할 수 있다.
그리고, 엘이디 구동장치는 제2스캔신호에 따라 구동라인에 제2엘이디를 연결할 수 있다. 그리고, 제2엘이디가 구동라인에 연결되는 제2스캔시간에서, 엘이디 구동장치-예를 들어, 구동전류원-는 제2엘이디로 구동전류를 공급할 수 있다(S804). 이때, 제2엘이디에 대한 구동전류의 공급시간은 엘이디 구동장치-예를 들어, 구동제어회로-에 의해 제어될 수 있다.
제2엘이디를 구동할 때, 엘이디 구동장치-예를 들어, 샘플앤홀드회로-는 제2엘이디의 일측전압을 센싱할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치-예를 들어, 보상회로-는 제2엘이디의 일측전압이 제1엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 측정하고, 이러한 시간에 따라 제2엘이디에 대한 구동전류의 공급시간을 보상할 수 있다(S806).
여기서, 엘이디 구동장치-예를 들어, 샘플앰홀드회로-는 비교기의 일 단자로 제1엘이디에 대해 홀드된 전압을 입력시키고, 비교기의 다른 일 단자로 제2엘이디의 일측전압을 연결시킬 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치-예를 들어, 보상회로-는 비교기의 출력에 따라 제2엘이디의 순방향전압 도달시간을 측정할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치-예를 들어, 보상회로-는 순방향전압 도달시간에 따라 제2엘이디에 대응되는 PWM신호의 온구간을 보상할 수 있다.
S802 단계에서, 엘이디 구동장치-예를 들어, 샘플앤홀드회로-는 홀드소자에 제1엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드할 수 있는데, 엘이디 구동장치-예를 들어, 샘플앤홀드회로-는 제2스캔시간에서 제2엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압으로 홀드소자를 갱신할 수 있다(S808). 여기서, 갱신시점은 제2스캔시간에서 보상되기 전 PWM신호 혹은 보상 후 PWM신호의 폴링에지에 대응되는 시점일 수 있다.
제1엘이디는 이전 스캔라인에 배치되는 엘이디이고 제2엘이디는 현재 스캔라인에 배치되는 엘이디일 수 있다. 이러한 과정은 모든 스캔라인에 대해 반복될 수 있다. 예를 들어, S808 단계 이후에, 엘이디 구동장치는 제3스캔신호에 따라 구동라인으로 제3엘이디를 연결시키고, 제3엘이디로 구동전류를 공급하며, 제3엘이디의 일측전압이 제2엘이디의 순방향전압에 도달하는 시간을 측정할 수 있다. 그리고, 엘이디 구동장치는 이러한 시간에 따라 제3엘이디에 대한 구동전류의 공급시간을 증가시킬 수 있다.
이상에서 일 실시예에 대해 설명하였는데, 이러한 실시예에 의하면, 엘이디의 밝기가 계조값에 일치할 수 있도록 PWM신호의 턴온시간을 보다 정확하게 제어할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면, 계조값의 손실이 없어지도록 엘이디의 순방향전압 도달시간을 PWM신호에 보상시켜줄 수 있게 된다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면, 별도의 시퀀스를 사용하지 않고 엘이디의 순방향전압 도달시간을 간단하게 측정할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 실시예에 의하면, 엘이디의 순방향전압을 계속해서 갱신함으로써 패널의 특성 변화에 상관없이 엘이디의 순방향전압 도달시간을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 복수의 엘이디가 연결되는 구동라인으로 구동전류를 공급하는 구동전류원;
    PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 상기 구동라인에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 제어하는 구동제어회로;
    상기 엘이디의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드하는 샘플앤홀드회로; 및
    일 엘이디가 상기 구동라인과 연결되는 시구간에서, 상기 일 엘이디의 상기 일측전압이 다른 일 엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 측정하고 상기 시간에 따라 상기 PWM신호를 보상하는 PWM보상회로
    를 포함하는 엘이디 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동제어회로는,
    상기 구동전류원과 상기 구동라인의 연결을 제어하는 스위치회로를 포함하고,
    상기 스위치회로는,
    상기 PWM보상회로에서 보상된 상기 PWM신호의 온(ON)구간동안 상기 구동전류원과 상기 구동라인을 연결시키는 엘이디 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    영상데이터에 포함되는 계조값에 따라 1차 PWM신호를 생성하는 PWM생성회로를 더 포함하고,
    상기 PWM보상회로는 상기 1차 PWM신호의 온(ON)구간을 상기 시간만큼 증가시켜 2차 PWM신호를 생성하며,
    상기 구동제어회로는 상기 2차 PWM신호의 온(ON)구간에 따라 상기 구동전류의 공급시간을 제어하는 엘이디 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 일 엘이디는 상기 다른 일 엘이디의 다음 스캔라인에 배치되는 엘이디 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 일 엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급이 종료되는 시점에서, 홀드되는 전압이 상기 다른 일 엘이디에 대한 전압에서 상기 일 엘이디에 대한 전압으로 갱신되는 엘이디 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 일측전압은 상기 엘이디의 애노드전압이고, 상기 엘이디의 캐소드는 그라운드전압과 연결되는 엘이디 구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샘플앤홀드회로는,
    각 스캔시간마다 상기 구동라인에 형성되는 전압을 센싱함으로써 상기 엘이디의 일측전압을 센싱하는 엘이디 구동장치.
  8. 제1스캔시간에서 제1엘이디로 구동전류를 공급하고 제2스캔시간에서 제2엘이디로 상기 구동전류를 공급하는 구동전류원;
    상기 제1스캔시간에서 상기 제1엘이디의 일측전압을 센싱하고 센싱되는 전압 중 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드하는 샘플앤홀드회로; 및
    상기 제2스캔시간에서 상기 제2엘이디의 일측전압이 상기 제1엘이디에 대해 홀드된 전압에 도달되는 시간을 측정하고, 상기 시간에 따라 상기 제2엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 보상회로
    를 포함하는 엘이디 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    PWM(Pulse Width Modulation)신호에 따라 상기 구동전류의 공급시간을 제어하는 구동제어회로를 더 포함하는 엘이디 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보상회로는,
    상기 시간에 따라 상기 제2엘이디에 대응되는 상기 PWM신호의 온(ON)구간을 보상하는 엘이디 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 샘플앤홀드회로는,
    상기 제1스캔시간에서 홀드소자에 상기 제1엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압을 홀드시키고,
    상기 제2스캔시간에서 상기 제2엘이디의 순방향전압에 대응되는 전압으로 상기 홀드소자를 갱신하는 엘이디 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샘플앤홀드회로는,
    상기 제2스캔시간에서 보상되기 전 상기 PWM신호 혹은 보상 후 상기 PWM신호의 폴링에지에 센싱되는 상기 제2엘이디의 일측전압으로 상기 홀드소자를 갱신하는 엘이디 구동장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 샘플앤홀드회로는,
    비교기의 일 단자로 상기 제1엘이디에 대해 홀드된 전압을 입력시키고, 상기 비교기의 다른 일 단자로 상기 제2엘이디의 일측전압을 입력시키고,
    상기 보상회로는,
    상기 비교기의 출력에 따라 상기 시간을 측정하는 엘이디 구동장치.
  14. 패널에 배치되는 복수의 엘이디를 구동하는 방법에 있어서,
    제1스캔신호에 따라 일 구동라인으로 제1엘이디가 연결되는 단계;
    상기 일 구동라인을 통해 상기 제1엘이디로 구동전류를 공급하고, 상기 제1엘이디의 순방향전압을 센싱하고 홀드하는 단계;
    제2스캔신호에 따라 상기 일 구동라인으로 제2엘이디가 연결되는 단계;
    상기 일 구동라인을 통해 상기 제2엘이디로 상기 구동전류를 공급하고, 상기 제2엘이디의 일측전압이 상기 제1엘이디의 순방향전압에 도달하는 제1시간을 측정하는 단계; 및
    상기 제1시간에 따라 상기 제2엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 단계
    를 포함하는 엘이디 구동방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 일 구동라인을 통해 상기 제2엘이디로 상기 구동전류가 공급될 때, 상기 제2엘이디의 순방향전압을 센싱하고 홀드하는 단계;
    제3스캔신호에 따라 상기 일 구동라인으로 제3엘이디가 연결되는 단계;
    상기 일 구동라인을 통해 상기 제3엘이디로 상기 구동전류를 공급하고, 상기 제3엘이디의 일측전압이 상기 제2엘이디의 순방향전압에 도달하는 제2시간을 측정하는 단계; 및
    상기 제2시간에 따라 상기 제3엘이디에 대한 상기 구동전류의 공급시간을 증가시키는 단계
    를 더 포함하는 엘이디 구동방법.
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