KR20240019885A - 엘이디 구동회로 및 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 엘이디 백라이트 시스템의 전압을 제어하는 엘이디구동회로에 관한 것으로서, 엘이디스트링의 출력전압 등을 모니터링하여 디지털 카운터를 통해 엘이디스트링의 일단에 형성된 엘이디스트링의 구동전압의 크기를 제어하는 기술에 관한 것이다.

Description

엘이디 구동회로 및 이의 구동방법 {LED DRIVING CIRCUIT AND DRIVING METHOD OT THEREOF.}
본 실시예는 엘이디 구동회로 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화가 진전되면서 정보를 시각화할 수 있는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 표시장치, 플라즈마표시패널(PDP: Plasma Display Panel) 등이 최근까지 개발되었거나 개발되고 있는 표시장치들의 대표적인 예이다. 이러한 표시장치들은 고해상 이미지를 적절히 표시할 수 있도록 발전하고 있다.
엘이디 표시장치 기술에서는 모듈화된 엘이디 화소가 필요한 수만큼 배치되면서 하나의 대형 패널을 구성할 수 있다. 혹은 엘이디 표시장치 기술에서는 다수의 엘이디 화소로 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 대형화뿐만 아니라 패널 크기의 다양화에도 유리한 점이 있는데, 엘이디 표시장치 기술에서는 엘이디 화소의 적절한 배치에 따라 가로, 세로의 크기를 다양하게 조정할 수 있게 된다.
한편, 엘이디 표시장치는 엘이디의 채널 단자로 PWM(Pulse Width Modulation) 구동제어신호, PAM(Pulse Amplitude Modulation) 구동제어신호 등을 전달하여 엘이디의 일단에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH), 엘이디에 흐르는 엘이디전류(I_LED) 등을 컨트롤할 수 있다.
엘이디의 밝기를 세밀하게 조절하기 위해서는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH), 엘이디에 흐르는 엘이디전류(I_LED) 등을 제어함과 동시에 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 적절하게 제어할 필요가 있다.
특히, 엘이디스트링의 채널과 연결된 전류원, 트랜지스터 등을 직접 온오프함으로써 인접 채널의 전류구동에 영향을 미치는 노이즈를 발생시킬 수 있고, 엘이디 제어 과정에서 주파수에 따른 엘이디의 밝기 변화에 따른 플리커 현상을 적절하게 감소시킬 필요가 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 엘이디 구동 과정에서 엘이디 밝기 제어의 정밀도를 향상시키기 위해 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 제어하거나, 및/또는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 제어하는 엘이디구동회로 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 엘이디스트링의 채널단자전압이 기준전압 이하로 모니터링되는 경우, 디지털논리회로-예를 들어, 디지털카운터-를 이용하여 피드백제어신호를 생성하고, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 제어하거나, 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 제어하는 엘이디구동회로 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 실시예의 또 다른 목적은, 외부에서 전달되는 클럭 또는 내부에서 생성된 클럭을 디지털논리회로를 통해 카운팅하여 피드백제어신호를 생성함으로써 엘이디스트링의 출력전압을 직접 조정하지 않고 부스터컨버터에 의해 엘이디스트링의 구동전압을 제어하여 인접한 엘이디스트링과 같은 다른 채널에 미칠 수 있는 노이즈를 줄일 수 있는 엘이디구동회로 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 감지하는 헤드룸감지회로; 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 제어하기 위해 상기 엘이디스트링의 채널인에이블신호(CH_EN)를 생성하는 디지털로직회로; 상기 디지털로직회로의 채널인에이블신호(CH_EN)의 타이밍에 대응하여 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기를 제어하는 채널제어회로; 및 상기 헤드룸감지회로가 감지한 상기 엘이디스트링의 출력전압을 전달받는 피드백트랜지스터를 포함하고, 상기 피드백트랜지스터는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 조절하기 위해 마이크로컨트롤러유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 마이크로컨트롤러유닛은 상기 피드백트랜지스터에 흐르는 전류를 측정하고, 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하기 위한 피드백제어신호를 생성하여 부스트컨터버의 동작을 제어하는, 엘이디 구동회로를 제공할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 실시예는 엘이디스트링의 일단부에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 감지하는 헤드룸감지회로; 상기 헤드룸감지회로가 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하로 판단한 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정하는 디지털로직회로; 상기 디지털로직회로의 출력신호를 게이트단자로 수신하는 피드백트랜지스터; 상기 피드백트랜지스터의 제1 단자와 연결되고, 상기 제1 단자에 흐르는 전류값을 기초로 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED) 조절 여부를 결정하는 피드백제어회로를 제공할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 실시예는 엘이디스트링의 일단부에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링하고, 기준전압(V_REF) 이하인 경우를 판단하는 단계; 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF)이하인 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정하는 단계; 상기 피드백 타이밍동안 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 세기를 조절하는 단계를 포함하는, 엘이디 구동방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 엘이디구동회로는 엘이디스트링의 출력전압 또는 엘이디전류를 모니터링하여 엘이디 스트링의 밝기를 세밀하게 조절할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 엘이디구동회로는 엘이디스트링의 채널단자에 연결된 회로를 직접 온오프함으로써 인접 채널에 발생될 수 있는 전류변화 등의 노이즈를 경감할 수 있고, 표시장치의 플리커 현상을 제거하거나 경감할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 엘이디구동회로는 외부 또는 내부의 클럭을 디지털 카운터회로를 통해 카운팅하여 PWM(Pulse Wide Modulation) 구동 파형을 구현할 수 있고, 디스플레이 프레임 레이트에 제한 받지 않고 높은 PWM 주파수로 구동하여 플리커 프리(Flicker Free)의 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 발광다이오드의 채널별 전원공급 방법을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 엘이디 구동회로의 스위치 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 스위치 회로의 구성도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 엘이디 구동전류의 제어 방법을 설명하는 방법이다.
도 7은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로의 제1 예시 구성도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로의 제2 예시 구성도이다.
도 9는 본 실시예에 따른 엘이디구동회로에서 처리하는 신호들의 제1 예시 타이밍도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로에서 처리하는 신호들의 제2 예시 타이밍도이다.
도 11은 본 실시예에 따른 엘이디구동방법의 순서도이다.
도 1은 본 실시예에 따른 표시장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 시스템온칩(SOC: System On Chip)(110), 타이밍컨트롤러(T-CON: Timing Controller)(120), 데이터구동회로(130), 디스플레이패널(140), 마이크로컨트롤러유닛(MCU: Micro Controller Unit)(150), 엘이디구동회로(160), 백라이트(170) 등을 포함할 수 있다.
시스템온칩(SOC)(110)은 모바일 장치의 어플리케이션프로세서(AP: Application Processor)와 같이 중앙처리장치(CPU)의 기능을 수행하는 회로일 수 있고, 이외에도 표시장치의 내부 전자회로의 동작을 제어하기 위한 연산 및 제어 동작을 수행하기 위한 반도체 칩 등일 수 있다. 시스템온칩(110)은 타이밍컨트롤러(120), 마이크로컨트롤러유닛(150) 등을 제어하거나, 각 회로에 신호를 전달하여 내부 동작을 정의할 수 있다.
타이밍컨트롤러(T-CON)(120)는 데이터구동회로(130), 엘이디구동회로(160) 등의 동작 타이밍을 제어하거나, 디지털 연산을 수행하는 회로일 수 있다. 또한, 타이밍컨트롤러(120)는 외부에서 입력받은 이미지데이터를 변환하여 디스플레이패널(140)의 픽셀의 계조값에 대응하는 데이터전압을 생성하도록 데이터구동회로(130)을 제어할 수 있다.
데이터구동회로(130)는 타이밍컨트롤러(120)가 전달하는 제어신호에 대응하여 데이터전압의 크기, 파형 등을 변경하여 데이터라인(DL)을 통해 픽셀(141)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 데이터구동회로(130)는 픽셀(141)에 배치된 편광판의 동작을 제어할 수 있다.
디스플레이패널(140)는 유기발광다이오드(OLED), 액정디스플레이(LCD) 등일 수 있으나, 백라이트(170)에 의해 광을 전달받을 수 있는 구조를 가질 수 있다. Mini-LED는 기존 LCD의 단점을 줄이기 위하여 LCD 백라이트에 들어가는 엘이디(LED)의 크기를 소형화한 것으로서, 기존의 LCD 동작을 위한 엘이디구동회로보다 작은 크기의 칩이 필요하고, 많은 개수의 칩이 사용될 수 있다.
패널(140)의 하나의 픽셀(P)는 레드(R), 그린(G), 블루(B) 등의 서브픽셀을 형성하고, 컬러필터(미도시)를 통해 투과되는 광 파장을 결정 또는 변경할 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(MCU: Micro Controller Unit)(150)은 엘이디구동회로(160)로 제어신호를 전달하여 엘이디(LED)의 구동타이밍, 구동전류, 구동전압 등을 제어하는 장치일 수 있다. 타이밍컨트롤러(120) 및 마이크로컨트롤러유닛(150)은 일부 기능을 공유할 수 있고, 필요에 따라 효과적인 데이터 연산을 위해 통합된 형태로 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
엘이디구동회로(160)는 백라이트에 배치된 복수의 엘이디(LED)의 동작을 제어하기 위한 장치일 수 있다. 엘이디구동회로(160)는 내부에 배치된 전류원이나 채널제어회로(미도시)의 동작을 제어하고, 엘이디(LED)로 전달되는 구동전류의 타이밍 또는 구동전류의 세기 등을 제어할 수 있다. 엘이디구동회로(160)는 마이크로컨트롤러유닛(150)으로부터 전달받은 제어신호에 기초하여 엘이디(LED)의 동작을 변경하거나, 다른 엘이디구동회로에서 전달받은 신호에 기초하여 엘이디(LED)의 동작을 변경할 수 있다. 필요에 따라, 엘이디구동회로(160)는 내부의 레지스터(미도시)에 의해 미리 저장된 알고리즘 또는 정보에 기초하여 엘이디(LED)의 동작을 변경할 수 있다.
백라이트(170)는 복수의 엘이디(LED)가 기판에 배치되어 있는 구성일 수 있고, 필요에 따라 디스플레이패널(140)과 일체형으로 형성되거나 분리형으로 형성될 수 있다. 엘이디구동회로(160)에 따라 백라이트(170)에 배치된 엘이디들은 엘이디스트링으로 정의되는 엘이디 채널별로 개별 제어될 수 있다.
본 명세서상에서 사용되는 용어 발광다이오드(LED)는 엘이디와 혼용되는 것으로서, 그 의미는 동일한 것일 수 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 시스템온칩(SOC)(110)은 타이밍컨트롤러(120) 또는 마이크로컨트롤러유닛(150)에 의해 디스플레이패널(140)의 구동을 제어하거나, 발광다이오드(LED)의 구동을 제어할 수 있다.
타이밍컨트롤러(120)는 게이트구동회로(미도시), 데이터구동회로(130), 엘이디구동회로(160)의 동작 타이밍을 결정할 수 있고, 각 회로의 동작타이밍은 동기화신호(SYNC) 또는 직렬클럭신호(SCLK)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 전부 또는 일부에 대응하여 정의될 수 있다.
타이밍컨트롤러(120)는 게이트구동회로(미도시)로 전달하는 게이트제어신호(GCS) 및 데이터구동회로(130)로 전달하는 데이터제어신호(DCS)에 의해 픽셀(P)의 동작을 제어할 수 있다. 디스플레이패널(140)에 배치된 트랜지스터의 전압 변화에 대응하여 액정의 편광판의 동작이 변경되고, 이로 인해 투과하는 광의 비율을 적절하게 제어할 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(150)은 엘이디구동회로(160)로 전달하는 엘이디제어신호(LCS)에 의해 발광다이오드(LED)에 전달되는 구동전압 또는 구동전류 등의 상태를 변경할 수 있다.
타이밍컨트롤러(120) 및 마이크로컨트롤러유닛(150)은 회로 구성이 통합되어 구현될 수 있고, 필요에 따라 기능적으로 구분된 개별 회로 구성으로 정의될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 발광다이오드의 채널별 전원공급 방법을 예시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 백라이트(170)는 스위칭모드파워서플라이(SMPS: Switching Mode Power Supply)(180)에 의해 엘이디 스트링의 일 단부로 구동전압(V_LED)을 전달받을 수 있고, 전류채널(CH1-12)을 통해 구동전류(I_LED) 흐르게 함으로써 발광다이오드(LED)의 밝기를 결정할 수 있다.
스위칭모드파워서플라이(180)는 제1 엘이디 그룹(171-1) 내지 제12 엘이디 그룹(171-12)에 동일한 구동전압(V_LED) 또는 상이한 구동전압(V_LED1 내지 V_LED12)를 공급할 수 있으며, 엘이디 구동회로(미도시)는 각 채널별 타 단부의 전압을 조절하여 각 엘이디 스트링에 흐르는 구동전류(I_LED)를 조절할 수 있다. 엘이디 스트링의 엘이디는 구동전류(I_LED)에 대응하여 디스플레이패널로 광을 조사하여 원하는 밝기의 영상을 표시할 수 있다.
스위칭모드파워서플라이(180)는 부스트컨버터 등으로 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절할 수 있고, 마이크로컨트롤러유닛(150)에서 전달하는 제어신호에 따라 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 타이밍 및 세기 등을 결정할 수 있다.
각 채널에는 동일한 구동전류(I_LED)가 흐를 수 있으나, 상이한 구동전류(I_LED1 내지 I_LED12)가 흐를 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(150)는 스위칭모드파워서플라이(180)가 공급하는 엘이디 구동전압(V_LED)의 타이밍, 크기 등을 조절할 수 있다.
도 3의 백라이트(170)에 형성된 엘이디 및 채널의 개수 및 형태는 엘이디의 구동전압 및 구동전류를 예시하기 위한 것으로서, 이에 제한되지 않는 다양한 개수 및 형태의 엘이디를 포함할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 엘이디 구동회로의 스위치 동작을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 엘이디구동회로(160)는 마이크로컨트롤러유닛(150)이 전달하는 엘이디구동제어신호(CS_LED)-예를 들어, PWM 구동제어신호(CS_PWM), PAM 구동제어신호(CS_PAM) 등-를 수신하고, 발광다이오드(LED)의 구동전류의 타이밍 또는 세기를 조절하여 디스플레이패널에 전달되는 광의 밝기를 조절할 수 있다. 엘이디구동회로(160)는 채널의 일단 또는 양단에 걸리는 전압의 타이밍 또는 세기를 제어하여 발광다이오드(LED)의 밝기를 조절할 수도 있다.
엘이디구동제어신호(CS_LED)는 엘이디구동회로(160)의 내부 회로의 동작 타이밍을 정의할 수 있고, 엘이디구동회로(160)의 내부 트랜지스터의 상태를 변경함으로써 채널(CH1, CH2 등)에 흐르는 발광다이오드의 구동전류(I_LED)를 개별적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, 엘이디구동제어신호(CS_LED)는 엘이디구동회로(160)의 내부에 배치된 스위치의 턴-온 및 턴-오프를 제어하거나, 트랜지스터에 흐르는 전류의 세기 또는 방향 등을 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 엘이디 구동회로(160)는 채널제어회로(162) 등을 더 포함할 수 있고, 채널제어회로(162)는 제1 스위치회로(162-1) 및 제2 스위치회로(162-2) 등을 더 포함할 수 있다.
엘이디 구동회로(160)는 발광다이오드(LED)와 전기적으로 연결되고, 발광다이오드의 구동전류를 전달하는 하나 이상의 전류채널(CH)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 채널(CH1)을 통해서 제1 구동전류(I_LED1), 제2 채널(CH2)를 통해 제2 구동전류(I_LED2)를 개별적으로 생성 및 제어할 수 있다.
전류채널(CH)은 발광다이오드(LED), 제1 스위치회로(162-1), 및 제2 스위치회로(162-2)와 직렬로 연결될 수 있다. 발광다이오드(LED)의 출력전압(V_CH) 또는 구동전류(I_LED)는 제1, 제2 스위치회로(162-1, 162-2)의 동작에 의해 변경될 수 있다.
디밍제어회로(163)는 마이크로컨트롤러유닛(150)로부터 PWM 동작제어신호(CS_PWM) 또는 PAM 동작제어신호(CS_PAM)를 수신하고, 제1 스위치회로(162-1) 및 상기 제2 스위치회로(162-2)의 동작 타이밍 또는 동작 상태를 정의할 수 있다. 전류채널(CH)는 복수의 채널을 포함할 수 있고, 디밍제어회로(163)는 PWM 동작제어신호 또는 PAM 동작제어신호에 대응하여 복수의 채널의 발광다이오드 구동전류(I_LED1, I_LED2 등) 또는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH1, V_CH2 등)을 개별적으로 제어할 수 있다.
디밍제어회로(163)는 발광다이오드(LED)의 구동전류값 또는 디지털-아날로그컨버터(DAC)의 출력전류값 등을 기준으로 제1 스위치회로(162-1)의 동작 구간 및 제2 스위치회로(162-2)의 동작 구간을 설정할 수 있다.
제1 스위치회로(162-1)는 PWM(Pulse Width Modulation) 동작제어신호의 듀티비에 따라 발광다이오드의 구동전류의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치회로(162-1)는 PWM 동작제어신호의 듀티비가 작아짐에 따라 통과시키는 전류의 시구간이 작아지고, 이로 인해 발광다이오드의 구동전류(I_LED)를 감소시킬 수 있다. 제1 스위치회로(162-1)의 턴-온 타이밍 및 턴-오프 타이밍에 따라 발광다이오드의 구동전류(I_LED)가 일정한 주기로 증감할 수 있고, 이를 평균화하여 발광다이오드의 구동전류의 평균 세기를 정의할 수 있다.
제2 스위치회로(162-2)는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 구동제어신호를 전달받아 발광다이오드의 구동전류의 크기를 조절할 수 있다. 제2 스위치회로(165)는 아날로그 형태의 신호 파형을 가지는 PAM 구동제어신호를 수신하거나, 디지털 형태의 신호 파형을 가지는 코드값을 수신할 수 있다.
엘이디 구동회로(160)는 복수의 전류채널에 전달되는 PWM 구동제어신호 및 상기 PAM 구동제어신호를 개별적으로 조절하고, PWM 구동제어신호를 제어하는 PWM 제어데이터 및 PAM 구동제어신호를 제어하는 PAM 제어데이터를 같은 시구간에서 전달받을 수 있다. 이 경우, PWM 제어데이터 및 PAM 제어데이터를 동시에 수신함으로써 통신 프로토콜을 간소화할 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(150)은 N비트(N은 2이상의 자연수)의 코드의 엘이디구동제어신호를 시분할하여 PWM 구동 타이밍과 PAM 구동 타이밍을 결정할 수 있다. 엘이디구동제어신호는 PWM 구동을 단독으로 수행하는 PWM 구동모드, PAM 구동을 단독으로 수행하는 PAM 구동모드, 및 PWM 구동과 PAM 구동을 혼합하여 수행하는 하이브리드 구동모드 중 하나를 선택하는 제어신호일 수 있다.
엘이디구동회로(160)는 헤드룸감지회로(161)에서 감지한 엘이디스트링의 출력전압(V_CH1, V_CH2 등) 또는 엘이디전류(I_LED1, I_LED2 등)을 실시간 또는 주기적으로 모니터링하고, 마이크로컨트롤러유닛(150)으로 전달하거나, 엘이디구동회로(160)의 동작을 위해 엘이디구동회로(160) 내부의 디지털논리연산회로(미도시) 등으로 전달할 수 있다.
엘이디구동회로(160)는 복수의 전류채널과 전기적으로 연결된 복수의 집적회로를 포함하고, 복수의 집적회로는 직렬 구조로 연결되어 직렬주변기기인터페이스(SPI) 통신을 수행하여 순차적으로 구동모드가 업데이트될 수 있다. 복수의 집적회로 또는 복수의 전류채널은 구동모드가 개별적으로 정의되고, 하나의 프레임 또는 일부 프레임에 따라 구동모드가 변화할 수 있다.
엘이디구동회로(160)는 복수의 전류채널을 포함하고, 엘이디구동제어신호는 각 전류채널의 구동전류를 개별적으로 조절하여 전류 편차를 보상하는 신호를 전달할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 스위치 회로의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 채널제어회로(162)는 제1 스위치회로(162-1) 및 제2 스위치회로(162-2) 등을 포함할 수 있다.
제1 스위치회로(162-1)는 일 단자가 전류채널과 전기적으로 연결되어 있는 전계효과 트랜지스터(T1)를 포함할 수 있고, 트랜지스터(T1)는 게이트 단자를 통해 PWM 구동제어신호(CS_PWM)를 수신할 수 있다. 트랜지스터(T1)의 일 단자는 엘이디 스트링의 전류채널과 연결되어 있고, 타 단자는 트랜지스터(T2)와 연결될 수 있다.
제1 스위치회로(162-1)는 PWM 구동제어신호의 듀티비에 대응하여 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태를 반복함으로써 발광다이오드(LED)의 공급전류(I_LED)의 상태를 변화시킬 수 있다.
제2 스위치회로(162-2)는 PAM 구동제어신호를 제1 입력단자-예를 들어, 플러스 입력단자-를 통해 수신하는 연산증폭기(AMP), 연산증폭기의 출력신호를 게이트 단자를 통해 수신하는 전계효과 트랜지스터(T2), 및 트랜지스터(T2)의 드레인 단자와 연결된 저항기(R)를 포함할 수 있다.
또한, 제2 스위치회로(162-2)의 연산증폭기는 트랜지스터(T2)의 드레인 단자 전압을 피드백 전압으로 제2 입력단자-예를 들어, 마이너스 입력단자-를 통해 수신할 수 있으며, 플러스 입력단자와 마이너스 입력단자의 전압 편차를 비교하여 출력신호를 결정할 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 엘이디 구동전류의 제어 방법을 설명하는 방법이다.
도 6을 참조하면, 엘이디구동회로의 엘이디전류 또는 엘이디스트링의 출력전압의 제어 방법은 제1 케이스(CASE 1)과 같이 일정한 주기(S2)에 대응한 턴온 상태의 기간(S1)을 듀티비로 정의하고 PWM 구동제어신호를 발생시켜 전류원의 온오프를 수행하거나, 트랜지스터를 통과하는 전류의 시간격을 조절하여 엘이디의 엘이디전류(I_LED) 또는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 변경하여 엘이디의 밝기를 제어할 수 있다.
제2 케이스(CASE 2)와 같이 전류원의 전류의 세기 또는 트랜지스터를 통과하는 전류의 세기를 제1 세기(H1)에서 제2 세기(H2)로 높이는 방법으로 엘이디전류의 세기를 증가시킬 수 있다. 이 경우에 제1 케이스(CASE 1)과 비교하여 듀티비를 같게 유지하면서도, 신호의 세기를 증가시킴으로써 엘이디의 밝기를 밝게 변경시킬 수 있다.
제3 케이스(CASE 3)에서는 제1 세기(H1)로 유지하면서, 듀티비를 변경하여 엘이디의 밝기를 변경할 수 있다. 변경된 턴온 상태의 기간(S1’)에 따라 엘이디의 엘이디 전류의 크기를 증대시킬 수 있다. 하나의 주기 내에서 긴 시간동안 엘이디에 전류를 공급함으로써, 엘이디에 형성되는 엘이디전류의 평균값을 증가시킴으로써 엘이디 밝기를 증가시킬 수 있다.
엘이디구동회로는 엘이디전류(I_LED) 이외에, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 또는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 조절하기 위해 전술한 방법을 적용할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로의 제1 예시 구성도이다.
도 7을 참조하면, 표시장치(200)는 마이크로컨트롤러유닛(250), 엘이디구동회로(260), 엘이디스트링(270), 부스트컨버터(290) 등을 포함할 수 있다.
엘이디구동회로(260)는 헤드룸감지회로(261), 채널제어회로(263), 디지털로직회로(263), 피드백트랜지스터(264) 등을 포함할 수 있다.
헤드룸감지회로(261)는 엘이디스트링(270)의 일단부에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 감지하고 모니터링할 수 있다. 엘이디스트링(270)은 하나 이상의 엘이디를 포함하는 집합으로 정의될 수 있고, 엘이디스트링(270)의 최하단에는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 형성되고, 최상단에는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)이 형성되고, 엘이디에는 엘이디전류(I_LED)가 흐를 수 있다.
헤드룸감지회로(261)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인지 여부를 모니터링할 수 있으며, 감지된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기값 또는 기준전압(V_REF)과 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 차이가 발생한 편차값을 마이크로컨트롤러(250) 등으로 전달할 수 있다.
헤드룸감지회로(261)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 디지털로직회로(263)가 상기 채널인에이블신호(CH_EN)를 채널제어회로(262)로 전달하도록 제어하여 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 변경-예를 들어, 전압 상승-을 제어할 수 있다.
헤드룸감지회로(261)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 피드백트랜지스터(264)의 일 단자-예를 들어, 게이트 단자-로 전달할 수 있다. 피드백트랜지스터(264)는 엘이디구동회로(260)과 마이크로컨트롤러유닛(250)을 전기적으로 분리시키면서도 헤드룸감지회로(261)가 측정한 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)에 관한 정보를 마이크로컨트롤러유닛(250)으로 전달 시킬 수 있다.
채널제어회로(263)는 전류원, 또는 하나 이상의 트랜지스터의 집합 등을 포함하는 회로일 수 있다. 채널제어회로(263)는 채널단자에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기, 타이밍을 조절하거나, 엘이디전류(I_LED)의 크기, 타이밍 등을 조절할 수 있다.
채널제어회로(253)는 디지털로직회로(263)가 생성 및 전달하는 채널인에이블신호(CH_EN)의 타이밍에 대응하여 엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 또는 엘이디전류(I_LED)의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 채널인에이블신호(CH_EN)가 하이 상태인 경우에는 채널에 형성되는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 상승시키고, 채널인에이블신호(CH_EN)가 로우 상태인 경우에는 채널에 형성되는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 하강시킬 수 있다. 이 경우 전압의 상승 및 하강 타이밍은 동일할 수 있으나, 일정한 시간 딜레이 또는 편차가 있을 수도 있다.
채널제어회로(253)는 도 4 및 도 5와 같이 스위치회로를 포함할 수 있다. 채널제어회로(253)는 디지털로직회로(263)가 생성하는 PWM(Pulse Width Modulation) 동작제어신호의 듀티비에 따라 발광다이오드의 출력전압(V_CH), 엘이디전류(I_LED)의 크기 등의 상태를 조절하는 제1 스위치회로를 포함할 수 있다. 또한, 채널제어회로(253)은 디지털로직회로(263)가 생성하는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 동작제어신호를 전달받아 발광다이오드의 출력전압(V_CH), 엘이디전류(I_LED)의 크기 등의 상태를 조절하는 제2 스위치회로를 포함할 수 있다.
디지털로직회로(263)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 제어하기 위해 엘이디스트링의 채널인에이블신호(CH_EN)를 생성하여 전달할 수 있다. 디지털로직회로(263)는 엘이디스트링(270)의 일단부의 출력전압(V_CH)을 제어할 수 있지만, 엘이디스트링(270)의 타단부의 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 제어할 수 있다.
디지털로직회로는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 하이상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 채널제어회로로 전달하여 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 상승시키고, 기 설정된 기준전압(V_REF)를 초과하는 경우에 로우상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 채널제어회로 전달하여 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 하강시키도록 상기 채널제어회로의 동작을 제어할 수 있다. 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)은 채널인에이블신호(CH_EN)의 하이 상태 및 로우 상태의 타이밍과 같을 수 있으나, 일정한 시간 지연을 통해 상승 및 하강이 발생할 수 있다.
또한, 디지털로직회로는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 하이상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 채널제어회로로 전달하여 엘이디스트링의 구동전류(I_LED)를 상승시키고, 기 설정된 기준전압(V_REF)를 초과하는 경우에 로우상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 채널제어회로 전달하여 엘이디스트링의 엘이디스트링의 구동전류(I_LED)를 하강시키도록 상기 채널제어회로의 동작을 제어할 수 있다. 엘이디스트링의 구동전류(I_LED)는 채널인에이블신호(CH_EN)의 하이 상태 및 로우 상태의 타이밍과 같을 수 있으나, 일정한 시간 지연을 통해 상승 및 하강이 발생할 수 있다.
엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 또는 엘이디스트링의 구동전류(I_LED)는 채널인에이블신호(CH_EN)의 타이밍에 대응하는 것으로 정의될 수 있다.
디지털로직회로(263)은 엘이디구동회로(260)의 외부에서 전달되는 수직동기화신호(VSYNC)의 클럭의 개수를 카운팅하거나, 내부의 오실레이터에서 생성하는 PWM클럭신호의 클럭의 개수를 카운팅할 수 있다.
예를 들어, 디지털로직회로(263)는 일정한 시구간 동안 전달되는 클럭의 개수를 카운팅하거나, 기 설정된 개수의 클럭을 카운팅하는데 걸린 시간을 측정할 수 있다. 디지털로직회로(263)는 기 설정된 동작조건에 해당하는 기준을 만족할 때까지 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 조절하기 위한 제어신호를 생성하거나, 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 조절하기 위한 피드백신호를 생성할 수 있다.
피드백트랜지스터(T3)(264)는 게이트 단자에 전달된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 전압값 또는 기준전압(V_REF)과 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 편차값을 전달받아 다른 단자-예를 들어, 소스 단자, 드레인 단자-에 형성된 전압에 의해 전류의 세기의 전류를 변경할 수 있다. 예를 들어, 피드백트랜지스터(264)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 전압값이 기준전압(V_REF)의 전압값 이하인 경우에만 전류가 흐를 수 있고, 편차가 커질수록 피드백트랜지스터(264)에 흐르는 전류의 세기가 커질 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(250)는 피드백트랜지스터(264)의 제1 단자-예를 들어, 소스 또는 드레인 단자- 또는 제2 단자-예를 들어, 드레인 또는 소스 단자-에 형성된 전압정보 또는 피드백트랜지스터(264)에 흐르는 전류정보를 수신하여 엘이디스트링(270)의 구동전압(V_LED)의 조절 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컨트롤러유닛(250)은 피드백트랜지스터(264)와 전기적으로 연결되고, 피드백트랜지스터(264)의 일단자에 흐르는 단자전류를 측정하고, 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하기 위한 피드백제어신호를 생성할 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(250)은 피드백제어회로(251), 디지털아날로그컨버터(252) 등을 더 포함할 수 있다. 피드백제어회로(251)는 피드백트랜지스터(251)의 단자전류 또는 단자전압에 관한 정보를 획득하고, 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 피드백 여부 및 피드백제어신호를 생성할 수 있다.
마이크로컨트롤러유닛(250)은 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 상승 또는 하강에 관한 정보를 피드백트랜지스터(264)의 일 단자-예를 들어, 통신칩의 피드백포트와 연결된 단자-에 흐르는 전류값을 통해 획득하고, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하기 위한 피드백제어신호를 생성하여 부스트컨터버의 출력전압-예를 들어, 엘이디 전압(V_LED)-을 조절할 수 있다.
피드백제어회로(251)는 구동전압(VCC), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제3 저항(R3)을 고려하여 디지털아날로그컨터버(252)에 의해 형성되는 부스터전압(V_B)을 변경함으로써 부스터컨버터(290)의 전압 상승을 적절하게 제어할 수 있다.
피드백제어신호는 디지털아날로그컨버터(252)를 동작시키기 위한 제어신호이거나, 부스터컨버터(290)를 동작시키기 위한 제어신호일 수 있다. 피드백제어신호는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 제어하는 제어값 또는 이에 대응하는 코드값을 포함할 수 있다.
만약, 엘이디구동회로(260)가 헤드룸감지회로(261)에 의해 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링하고 이를 피드백하여 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 변경시키는 피드백 동작을 수행하지 않거나, 단순히 채널제어회로(262)의 온/오프만을 제어하는 경우에는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 상승 및 하강의 반복을 통해 인접한 다른 채널에 전류 영향을 발생시키거나, 플리커 현상을 통해 디스플레이 밝기 변화를 적절하게 제어할 수 없게 된다.
도 8은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로의 제2 예시 구성도이다.
도 8을 참조하면, 표시장치(300)는 엘이디구동회로(360), 엘이디스트링(370), 부스트컨버터(390) 등을 포함할 수 있다.
엘이디구동회로(360)는 헤드룸감지회로(361), 채널제어회로(미도시), 디지털로직회로(363), 피드백트랜지스터(364), 피드백제어회로(365), 디지털아날로그컨버터(366), 멀티플렉서(367), 오실레이터(368), 수평동기화포트(369) 등을 포함할 수 있다.
헤드룸감지회로(361)는 엘이디스트링(370)의 일단부-예를 들어, LED 구동칩의 전류채널포트-에 형성된 출력전압(V_CH) 또는 엘이디전류(I_LED)를 감지할 수 있다. 여기서, 엘이디스트링(370)의 최하단 또는 전류채널(CH)과 연결된 지점을 헤드룸으로 정의할 수 있다.
헤드룸감지회로(361)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 또는 엘이디전류(I_LED)를 기 설정된 시간동안 반복하여 측정하고 기준전압(V_REF)와 비교할 수 있다. 여기서 기 설정된 시간은 마이크로컨트롤러유닛(미도시) 또는 내부 동작제어에 의해 변경될 수 있다.
디지털로직회로(363)는 채널제어회로(미도시)를 통해 채널을 직접 온오프제어를 수행하지 않고, 피드백트랜지스터(364)에 피드백신호(CS_FB1)를 전달할 수 있다.
디지털로직회로(363)은 헤드룸감지회로(361)가 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하로 판단한 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정할 수 있다.
이 경우 피드백 타이밍은 디지털로직회로(363)에서 기 설정된 카운팅 횟수만큼 클럭의 개수를 카운팅하는 타이밍이거나, 프레임별로 리셋 및 업데이트되는 타이밍일 수 있다.
디지털로직회로(363)는 매 프레임마다 수직동기화신호(VSYNC)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지를 카운팅하거나, 또는 내부의 오실레이터(368)가 만들어내는 PWM클럭신호의 클럭의 개수를 카운팅할 수 있다.
디지털로직회로(363)는 카운팅하는 클럭의 개수를 16개, 32개 등으로 임의의 고정된 값을 기준으로 할 수 있으나, 매 프레임 또는 설정된 피드백 타이밍을 경과한 이후에 카운팅 개수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 디지털로직회로(363)는 헤드룸감지회로(361)에서 획득한 기준전압(V_REF)과 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 편차의 절대값에 비례하여 카운팅하는 클럭의 개수를 조절할 수 있고, 카운팅하는 클럭의 개수에 비례하여 부스트컨버터(390)의 전압 변화량을 증가시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
피드백트랜지스터(364)는 디지털로직회로(363)의 출력신호(CS_FB1)를 게이트단자로 수신할 수 있다.
피드백제어회로(365)는 피드백트랜지스터(364)의 제1 단자와 연결되고, 제1 단자에 흐르는 전류값 또는 전압값(V_FB)을 기초로 엘이디스트링의 구동전압(V_LED) 조절 여부를 결정할 수 있다.
디지털아날로그컨버터(366)는 피드백제어회로(365)가 전달하는 엘이디스트링의 구동전압제어신호에 기초하여 출력신호를 조절할 수 있다. 예를 들어, 디지털아날로그컨버터(366)는 출력 아날로그신호를 결정하는 서로 다른 디지털코드값을 피드백제어회로(365)로부터 수신할 수 있다.
부스트컨버터(390)는 디지털아날로그컨버터의 출력신호에 따라 결정되는 부스터전압(V_B)에 따라 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절할 수 있다. 부스트컨버터(390)는 DC-DC 컨버터의 일종일 수 있다.
멀티플렉서(367)는 엘이디구동회로(360)의 내부의 오실레이터(368)에서 생성하는 PWM클럭신호를 수신하거나, 수평동기화포트(369)에서 전달되는 외부의 수평동기화신호(VSYNC)를 수신하여 하나의 신호를 선택하여 디지털로직회로(363)으로 출력할 수 있다. 이러한 구성을 통해 엘이디구동회로(360)는 디지털논리회로(363)의 동작에 의해 풀다운(Pull-down)에 의한 피드백신호(CS_FB1)를 내부 회로(364, 365, 366, 390) 등에 전달하여 동작을 제어할 수 있다.
디지털로직회로(363)는 매 프레임마다 또는 기 설정된 프레임마다 수직동기화신호(VSYNC)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지를 카운팅할 수 있다.
또한, 디지털로직회로(363)는 내부의 오실레이터(368)가 만들어내는 PWM클럭신호의 클럭의 개수를 카운팅할 수 있다.
디지털로직회로(363)는 헤드룸감지회로(361)의 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 기준으로 클럭의 카운팅 횟수를 조절할 수 있다. 이 경우 채널에 형성된 엘이디스트링의 출력전압을 조절하지 않고 디지털 연산을 통해 내부적으로 디지털로직회로(363)의 카운팅 방법을 조절함으로써 채널에서 발생하는 노이즈 현상을 개선하고, 표시장치의 플리커 현상을 개선할 수 있다.
즉, 디지털로직회로(363)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 또는 엘이디전류(I_LED)를 통해 피드백신호를 생성하지 않고, 내부의 카운터를 이용하여 피드백신호(CS_FB1)를 생성할 수 있다. 디지털로직회로(363)는 클럭의 카운팅을 수행하는 기간에 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 전압 상승을 피드백하는 신호를 피드백트랜지스터(364)로 전달할 수 있다.
피드백제어회로(365)는 디지털로직회로(363)의 카운팅 개수를 기준으로 디지털아날로그컨버터의 동작시간을 결정할 수 있다.
부스트컨버터(390)는 피드백제어회로(365)가 생성하는 엘이디스트링의 구동전압 제어신호의 시구간에 대응하여 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 단계적으로 상승시킬 수 있다.
도 8에 설명된 각 회로의 구성은 물리적으로 구분되거나, 하나의 집적회로에서 기능적으로 구분된 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 부스터컨버터(390)는 엘이디구동회로(360)와 별도의 회로구성일 수 있으나, 엘이디구동회로(360)의 내부에 통합된 회로구성일 수 있다.
도 9는 본 실시예에 따른 엘이디구동회로에서 처리하는 신호들의 제1 예시 타이밍도이다.
도 9를 참조하면, 도 7의 엘이디구동회로(200)의 수평동기화신호(VSYNC), PWM클럭신호(FPWM), 엘이디스트링의 출력전압(V_CH), 채널인에이블링신호(CH_EN), 피드백신호(FB), 엘이디제어신호(DAC의 입력신호), 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 시간에 따른 변화를 나타내는 타이밍을 비교할 수 있다.
헤드룸감지회로(261)에서 감지한 채널의 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)는 시간에 따라 상승 및 하강을 반복할 수 있고, 이는 채널인에이블링신호(CH_EN)의 타이밍에 대응할 수 있다.
피드백트랜지스터의 일단에 형성되는 피드백신호(FB)의 타이밍에 대응하여 엘이디제어신호(DAC의 입력신호)가 출력될 수 있고, 이에 따라 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)이 변화할 수 있다.
도 10은 본 실시예에 따른 엘이디구동회로에서 처리하는 신호들의 제2 예시 타이밍도이다.
도 10을 참조하면, 도 8의 엘이디구동회로(300)의 수평동기화신호(VSYNC), PWM클럭신호(FPWM), 엘이디스트링의 출력전압(V_CH), 피드백신호(CS_FB1), 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 시간에 따른 변화를 나타내는 타이밍을 비교할 수 있다.
헤드룸감지회로(361)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링하고, 디지털로직회로(363)은 외부의 수평동기화신호(V_SYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호(FPWM)를 카운팅하여 피드백신호(CS_FB1)의 로우상태를 지속적으로 유지할 수 있다. 이 경우, 피드백제어회로(365)는 전압상승을 위한 엘이디스트링의 구동전압제어신호를 지속적으로 전달할 수 있고, 부스트컨버터(390)는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED) 상승 제어를 지속할 수 있다.
디지털로직회로(363)는 외부의 수평동기화신호(V_SYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호(FPWM)를 카운팅의 종료 또는 리셋에 따라 카운팅을 종료하고, 피드백신호(CS_FB1)의 로우상태를 하이상태로 변경할 수 있다.
디지털로직회로(363)는 기준전압(V_REF)와 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 편차값 또는 기준전류(I_REF)와 엘이디전류(I_LED)의 편차값을 기준으로 디지털로직회로(363)가 설정된 시간 동안 클럭을 카운팅하는 횟수를 조절하거나, 기준이되는 카운팅 횟수를 만족하는 카운팅 시간에 따라 가변하는 카운팅 동작을 수행할 수 있다.
이러한 방법으로 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링 하여 설정된 시간 동안 피드백신호(CS_FB1)를 만들어 줌으로써 인접 채널에 미칠 수 있는 노이즈를 줄일 수 있다. 외부 혹은 내부 클럭의 카운팅을 통한 카운팅 회로를 통해 PWM 구동을 구현하고, 디스플레이 프레임 레이트에 제 한 받지 않고 높은 PWM 주파수로 구동함으로써 플리커 프리(Flicker Free)의 효과를 달성할 수 있다.
도 11은 본 실시예에 따른 엘이디구동방법의 순서도이다.
도 11을 참조하면, 엘이디구동방법(600)은 엘이디스트링의 출력전압을 모니터링하는 단계(S601), 클럭 카운팅을 수행하는 단계(S602), 피드백제어신호를 생성하는 단계(S603), 디지털아날로그컨버터의 출력신호를 제어하는 단계(S604), 엘이디스트링의 구동전압을 변경하는 단계(S605) 등을 포함할 수 있다.
엘이디스트링의 출력전압을 모니터링하는 단계(S601)는 엘이디스트링의 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링하고, 기준전압(V_REF) 이하인 경우를 판단하는 단계일 수 있다. 이러한 동작은 헤드룸감지회로 등에서 수행될 수 있으며, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH) 이외에 엘이디전류(I_LED) 등을 모니터링하는 것일 수 있다.
클럭 카운팅을 수행하는 단계(S602)는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF)이하인 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정하는 단계일 수 있다. 이러한 동작은 디지털로직회로에서 수행될 수 있고, 멀티플렉서에 의해 전달된 수직동기화신호 또는 PWM클럭신호의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지의 개수에 따라 피드백트랜지스터에 전달되는 신호의 파형 및 펄스폭 등이 달라질 수 있다.
또한, 디지털로직회로는 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 클럭 카운팅 동작을 수행하고, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF)을 초과하는 경우에는 클럭 카운팅 동작을 정지할 수 있다.
외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호는 멀티플렉서에 전달되고, 수직동기화신호 및 PWM클럭신호 중 선택된 하나의 신호만이 디지털로직회로로 전달될 수 있다.
피드백제어신호를 생성하는 단계(S603)는 피드백트랜지스터로부터 획득된 클럭의 개수 및 타이밍에 따라 디지털아날로그컨버터에 전달하는 코드값을 변경하는 단계일 수 있다.
디지털아날로그컨버터의 출력신호를 제어하는 단계(S604)는 피드백제어신호에 따라 출력하는 아날로그신호를 변경하는 단계일 수 있다. 이에 따라 부스터컨버터와 연결된 신호라인에 형성된 부스터전압(V_B) 등이 변경되어 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)이 달라질 수 있다.
엘이디스트링의 구동전압을 변경하는 단계(S605)는 부스트컨버터에 의해 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)가 승압되는 단계일 수 있다. 부스트컨버터의 승압 동작시간은 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 상태에 따라 가변하는 카운팅 기준에 따라 결정될 수 있다.
필요에 따라, 부스트컨버터가 아닌 전압 강화를 위한 회로가 사용될 수 있다.
전술한 도 11은 엘이디제어방법의 일 예시로서, 일부 단계의 순서가 변경되거나 생략될 수 있으며, 전술한 동작을 수행하는 회로의 대상은 다르게 정의될 수 있다.

Claims (20)

  1. 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 감지하는 헤드룸감지회로;
    상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)를 제어하기 위해 상기 엘이디스트링의 채널인에이블신호(CH_EN)를 생성하는 디지털로직회로;
    상기 디지털로직회로의 채널인에이블신호(CH_EN)의 타이밍에 대응하여 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기를 제어하는 채널제어회로; 및
    상기 헤드룸감지회로가 감지한 상기 엘이디스트링의 출력전압을 전달받는 피드백트랜지스터를 포함하고,
    상기 피드백트랜지스터는 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)을 조절하기 위해 마이크로컨트롤러유닛과 전기적으로 연결되고,
    상기 마이크로컨트롤러유닛은 상기 피드백트랜지스터에 흐르는 전류를 측정하고, 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하기 위한 피드백제어신호를 생성하여 부스트컨터버의 동작을 제어하는, 엘이디 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드룸감지회로는 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인지 여부를 모니터링하는, 엘이디 구동회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털로직회로는 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 하이상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 상기 채널제어회로로 전달하여 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 상승시키고, 기 설정된 기준전압(V_REF)를 초과하는 경우에 로우상태의 채널인에이블신호(CH_EN)을 상기 채널제어회로 전달하여 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 하강시키도록 상기 채널제어회로의 동작을 제어하는, 엘이디 구동회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털로직회로는 외부에서 전달되는 수직동기화신호(VSYNC)의 클럭을 카운팅하거나, 내부의 오실레이터에서 생성하는 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하는, 엘이디 구동회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널제어회로는,
    상기 디지털로직회로가 생성하는 PWM(Pulse Width Modulation) 동작제어신호의 듀티비에 따라 발광다이오드의 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기를 조절하는 제1 스위치회로; 및
    상기 디지털로직회로가 생성하는 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 동작제어신호를 전달받아 발광다이오드의 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 크기를 조절하는 제2 스위치회로를 포함하는, 엘이디 구동회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤러유닛은 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 상승 또는 하강에 관한 정보를 상기 피드백트랜지스터에 흐르는 전류값을 통해 획득하고, 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하기 위한 상기 피드백제어신호를 생성하여 부스트컨터버의 출력전압을 조절하는, 엘이디 구동회로.
  7. 엘이디스트링의 일단부에 형성된 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 감지하는 헤드룸감지회로;
    상기 헤드룸감지회로가 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기 설정된 기준전압(V_REF) 이하로 판단한 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정하는 디지털로직회로;
    상기 디지털로직회로의 출력신호를 수신하는 피드백트랜지스터;
    상기 피드백트랜지스터의 제1 단자와 연결되고, 상기 제1 단자에 흐르는 전류값을 기초로 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED) 조절 여부를 결정하는 피드백제어회로를 포함하는, 엘이디 구동회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 피드백제어회로가 전달하는 엘이디스트링의 구동전압 제어신호에 기초하여 출력신호를 조절하는 디지털아날로그컨버터; 및
    상기 디지털아날로그컨버터의 출력신호에 따라 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 크기를 조절하는 부스트컨버터를 더 포함하는, 엘이디 구동회로.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 헤드룸감지회로는 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 기 설정된 시간동안 반복하여 측정하고 기준전압(V_REF)와 비교하는, 엘이디 구동회로.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털로직회로는, 매 프레임마다 상기 수직동기화신호(VSYNC)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지를 카운팅하거나, 또는
    상기 디지털로직회로는 내부의 오실레이터가 만들어내는 PWM클럭신호의 클럭의 개수를 카운팅하고,
    상기 헤드룸감지회로의 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 기준으로 클럭의 카운팅 횟수를 조절하는, 엘이디 구동회로.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호를 선택하여 상기 디지털로직신호로 출력하는 멀티플렉서를 더 포함하는, 엘이디 구동회로.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털로직회로는, 클럭의 카운팅을 수행하는 기간에 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 전압 상승을 피드백하는 신호를 상기 피드백트랜지스터로 전달하는, 엘이디 구동회로.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 피드백제어회로는 상기 디지털로직회로의 카운팅 개수를 기준으로 상기 디지털아날로그컨버터의 동작시간을 결정하는, 엘이디 구동회로.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 부스트컨버터는 상기 피드백제어회로가 생성하는 상기 엘이디스트링의 구동전압 제어신호의 시구간에 대응하여 상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)를 단계적으로 상승시키는, 엘이디 구동회로.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 엘이디구동회로는, 디스플레이 프레임 레이트에 무관하게 상기 외부에서 전달되는 수직동기화신호(VSYNC)의 타이밍 또는 상기 내부에서 전달되는 PWM신호의 타이밍에 대응하여 엘이디를 구동하는, 엘이디 구동회로.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 엘이디구동회로는, 상기 엘이디구동회로의 출력전압(V_CH)의 온오프 제어를 수행하지 않는, 엘이디 구동회로.
  17. 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)을 모니터링하고, 기준전압(V_REF) 이하인 경우를 판단하는 단계;
    상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF)이하인 경우에 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호의 클럭을 카운팅하여 피드백 타이밍을 결정하는 단계;
    상기 피드백 타이밍동안 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)의 세기를 조절하는 단계를 포함하는, 엘이디 구동방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 모니터링은 엘이디스트링의 일단부에 배치된 헤드룸감지회로에 의해 수행되고, 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)이 기준전압(V_REF) 이하인 경우에 디지털논리회로의 클럭 카운팅 동작을 수행하는, 엘이디 구동방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 외부의 수직동기화신호(VSYNC) 또는 내부의 PWM클럭신호는 멀티플렉서에 전달되고, 상기 수직동기화신호 및 상기 PWM클럭신호 중 선택된 하나의 신호만이 디지털로직회로로 전달되는, 엘이디 구동방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 엘이디스트링의 구동전압(V_LED)은 부스트컨버터에 의해 승압되고,
    상기 부스트컨버터의 승압 동작시간은 상기 엘이디스트링의 출력전압(V_CH)의 상태에 따라 가변하는 카운팅 기준에 따라 결정되는, 엘이디 구동방법.
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