KR100665369B1 - 칼라 ｌｅｄ 백라이트의 드라이브 장치 - Google Patents

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led backlight
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하창우
신상철
민병운
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 칼라 LED 어레이의 포워드 전압을 복수의 LED 어레이의 각 채널별로 미세 조절할 수 있도록 구현한 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 관한 것으로,
본 발명의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 복수의 칼라 LED 어레이를 포함하는 칼라 LED 백라이트를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 있어서, 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스; 상기 I/O 인터페이스를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압을 구동전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 리플없는 기준전압으로 변환하는 전압 레귤레이터; 복수의 제어신호 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 복수의 칼라 LED 어레이의 각 포워드전압으로 변환하는 멀티채널 구동부; 및 상기 제어부의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트를 통해 흐르는 구동전류의 량을 조절하는 전류원을 포함한다.
칼라 LED, 백라이트, RIPPLE, 드라이브, DRIVER

Description

칼라 ＬＥＤ 백라이트의 드라이브 장치{DRIVE APPARATUS OF COLOR LED BACKLIGHT}
도 1은 종래 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 구성도.
도 3은 도 2의 전압 레귤레이터의 구성도.
도 4는 도 2의 멀티채널 구동부의 제1 실시예 구성도.
도 5는 도 2의 멀티채널 구동부의 제2 실시예 구성도.
도 6은 도 2의 전류원의 회로도.
도 7은 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 바람직한 실시예 구성도.
도 8은 도 7의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 중요 전압의 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 드라이브 장치 110 : I/O 인터페이스
120 : 제어부 130 : DC/DC 컨버터
140 : 전압 레귤레이터 150 : 멀티채널 구동부
150-1,150-2,150-3 : 제1~제3 채널 구동부 151 : DAC
152 : 필터 154 : 증폭기
156 : 구동부 160 : 전류원
200 : 칼라 LED 백라이트 LA1~LAn : 복수의 칼라LED 어레이
LA1~LA3 : 제1~제3 칼라 LED 어레이 SC1~SCn : 복수의 제어신호
SC1,SC2,SC3 : 제1,제2,제3 제어신호 Vref : 기준전압
V1f~Vnf : 복수의 포워드전압 V1f,V2f,V3f: 제1,제2,제3 포워드전압
Vcolor : 칼라 전압 OP1 : 연산증폭기
VD : 구동전압 Q1 : 트랜지스터
본 발명은 디스플레이에 적용되는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 관한 것으로, 특히 칼라 LED 어레이의 포워드 전압(Forward Voltage)을 복수의 LED 어레이의 각 채널별로 미세 조절할 수 있도록 구현함으로써, 각 칼라 LED 어레이별 최적의 포워드 전압을 제공할 수 있고, 각 칼라 LED 어레이별로 LED 개수를 독립적으로 결정할 수 있으며, 전압 레귤레이션을 통해 포워드전압의 리플(Ripple)을 줄일 수 있는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일(Mobile)용 디스플레이(Display) 시장은 휴대폰을 중심으 로 MP3 재생기(Player), PMP(Personal Medea Player), 자동차 네비게이터(Automotive Navigator), 휴대용 및 차량용 DVD/AV 시스템과 노트북까지 다양한 영역에서 1년에 2억 8천만 대 이상의 제품 수요가 발생하고 있다. 이러한 모바일용 디스플레이 시장에서 TFT LCD 기술이 거의 모든 시장을 장악하고 있으며, TFT LCD의 가격과 제품성능을 향상시키기 위한 기업간 경쟁은 더욱 치열한 상황이다.
한편, TFT LCD는 TFT가 자체 발광을 하지 않으므로 별도의 발광체를 필요로 하며, 이를 백라이트 유니트(BackLight Unit:BLU)이라고 한다. 이러한 백라이트 유니트는 다양한 기술로 구현 가능한데, 현재 상업적으로 판매되는 LCD 백라이트 유니트(Backlight Unit)의 절대 다수가 냉음극관(CCFL) 기술을 사용하고 있다. 이 냉음극관은 휘도가 높고, 제작단가가 비교적 저렴하고, 구동회로가 단순하고, 튜브형태로 얇게 만들 수 있는 잇점이 있는 반면, 외부충격에 약하기 때문에 대략 5 인치 이하의 모바일용 TFT LCD는 화이트(White) LED를 사용한다.
도 1은 종래 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 종래 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치(10)는, 화이트-LED 백라이트(20)를 구동시키는 장치로서, 이는 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스(11)와, 상기 I/O 인터페이스(11)를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부(12)와, 상기 제어부(12)의 구동전압 제어에 따라, 대략 2.8V로 낮은 배터리(Battery) 전압(Vbat)을 대략 8V로 높은 포워드 전압(Vf)으로 변환하여 상기 화이트-LED 백라이트(20)로 공급하는 DC/DC 컨버 터(13)와, 상기 제어부(12)의 구동전류 제어에 따라 상기 화이트-LED 백라이트(20)를 통해 흐르는 구동전류(Id)의 량을 조절하는 전류원(Current source)(14)을 포함한다.
여기서, 상기 화이트-LED 백라이트(20)의 각 LED는 대략 1.8V~3V의 구동전압, 대략 10mA의 구동전류를 소비한다.
이러한 종래 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 화이트 LED의 전류량을 제어하는 방식을 사용하여 화이트 LED의 구동 전류량을 적절히 조절하며, 특히 상기 제어부(12)에서 상기 전류원(Current source)(14)에 제어신호를 제공하여 버스트 모드(Burst Mode) 형태의 휘도 조절도 가능하다.
그러나, 이와같은 종래 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치는, DC/DC 컨버터의 출력전압에 리플(Ripple)이 발생해서 포워드 전압(Vf)이 주기적으로 떨리는 현상이 있고, DC/DC 컨버터의 부스트업(Boost-up) 전압을 쉽게 바꿀 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 화이트 LED 대신에 칼라 LED를 사용하는 경우에는, 칼라 LED의 개수가 포워드 전압(Vf)에 의해 제한되는 문제점이 있고, 칼라 LED 각각의 포워드 전압(Vf)을 세밀하게 조정할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 냉음극관이나 화이트 LED의 경우, 색재현성이 NTSC 규격을 기준으로 대략 70 ~ 80% 수준으로 떨어지는 약점이 있으므로 정확한 색 재현은 불가능한 상 태이다. 이를 해결하기 위해 최근에는 칼라 광원을 사용하여 대략 90% 이상의 색재현성을 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 칼라 LED(R.G.B LED)는, 현재, LCD HDTV 시장과 전문가용 LCD 모니터 시장에서부터 상용화가 시작되고 있으며, 기술발달과 생산량 증가에 따라 점차적으로 그 적용이 크게 확대될 전망이다.
그런데, 이러한 칼라 LED(R.G.B LED)는 각각의 LED 특성상 포워드전압(Vf)의 크기가 서로 다르고 광출력 효율이 각각 다르기 때문에 포워드전압(Vf)을 조정하는 기능이 필요하고, 또한 LED를 직렬 연결시, 각각의 LED의 개수가 달라지거나 포워드전압(Vf)의 차이가 커지는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 모바일의 경우, LED 구동을 위한 포워드 전압을 만들기 위해서는 DC/DC 부스트업 컨버터(Boost Up Converter)를 사용하는데, 이 DC/DC 컨버터의 특성상 리플(Ripple)이 발생되므로 포워드전압(Vf)이 불안정하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은, 칼라 LED 어레이의 포워드 전압(Forward Voltage)을 복수의 LED 어레이의 각 채널별로 미세 조절할 수 있도록 구현함으로써, 각 칼라 LED 어레이별 최적의 포워드 전압을 제공할 수 있고, 각 칼라 LED 어레이별로 LED 개수를 독립적으로 결정할 수 있으며, 전압 레귤레이션을 통해 포워드전압의 리플(Ripple)을 줄일 수 있는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 복수의 칼라 LED 어레이를 포함하는 칼라 LED 백라이트를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 있어서, 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스; 상기 I/O 인터페이스를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압을 구동전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 리플없는 기준전압으로 변환하는 전압 레귤레이터; 복수의 제어신호 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 복수의 칼라 LED 어레이의 각 포워드전압으로 변환하는 멀티채널 구동부; 및 상기 제어부의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트를 통해 흐르는 구동전류의 량을 조절하는 전류원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압 레귤레이터는, 칼라 전압을 비반전 증폭하는 연산증폭기; 및 상기 연산증폭기의 출력전압의 크기에 따라, 상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 상기 기준전압으로 변환하는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티채널 구동부는, 상기 제1 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제1 칼라 LED 어레이의 제1 포워드전압으로 변환하는 제1 채널 구동부; 상기 제2 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전 압을 상기 제2 칼라 LED 어레이의 제2 포워드전압으로 변환하는 제2 채널 구동부; 및 상기 제3 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제3 칼라 LED 어레이의 제3 포워드전압으로 변환하는 제3 채널 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 채널 구동부는, 적색 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부는, 녹색 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부는, 청색 채널 구동부로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,제2,제3 채널 구동부 각각은, 상기 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정 대역을 통해 통과시키는 필터; 상기 필터로부터의 제어신호를 기설정 이득으로 증폭하는 증폭기; 및 상기 증폭기로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,제2,제3 채널 구동부 각각은, 상기 제1,제2,제3 제어신호가 디지털 신호일 경우, 이 디지털 신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 DAC; 및 상기 DAC로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,제2,제3 채널 구동부3) 각각은, 상기 DAC로부터의 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정 대역을 통해 통과시키는 필터; 및 상기 필터로부터의 제어신호를 기설정 이득으로 증폭하여 상기 구동부로 공급하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 제1,제2 및 제3 칼라 LED 어레이를 포함하는 칼라 LED 백라이트를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 있어서, 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스; 상기 I/O 인터페이스를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압을 구동전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 리플없는 기준전압으로 변환하는 전압 레귤레이터; 제1,제2,제3 제어신호 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제1,제2,제3 칼라 LED 어레이의 각 포워드전압으로 변환하는 제1,제2,제3 채널 구동부를 포함하는 멀티채널 구동부; 및 상기 제어부의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트를 통해 흐르는 구동전류의 량을 조절하는 전류원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 채널 구동부는, 적색 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부는, 녹색 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부는, 청색 채널 구동부로 구현되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 복수의 칼라 LED 어레이(LA1~LAn)를 포함하는 칼라 LED 백라이트(200)를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치로서, 이는 I/O 인터페이스(110)와, 제어부(120)와, DC/DC 컨버터(130)와, 전압 레귤레이터(140)와, 멀티채널 구동부(150)와, 전류원(160)을 포함한다.
상기 I/O 인터페이스(110)는, 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱 한다.
상기 제어부(120)는, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어한다.
상기 DC/DC 컨버터(130)는, 상기 제어부(120)의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압(Vbat)을 구동전압(VD)으로 변환한다. 여기서, 동작전압(Vbat)은 배터리 전압으로 대략 2.8V 내지 3.6V 이다.
상기 전압 레귤레이터(140)는, 제너 다이오드와 같은 정전압 소자나 회로를 이용하여 구현되어, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 리플없는 기준전압(Vref)으로 변환한다.
상기 멀티채널 구동부(150)는, 복수의 제어신호(SC1~SCn) 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 복수의 칼라 LED 어레이(LA1~LAn)의 각 포워드전압(V1f~Vnf)으로 변환한다.
상기 전류원(160)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)를 통해 흐르는 구동전류(Id)의 량을 조절한다.
도 3은 도 2의 전압 레귤레이터의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 전압 레귤레이터(140)는, 칼라 전압(Vcolor)을 비반전 증폭하는 연산증폭기(OP1)와, 상기 연산증폭기(OP1)의 출력전압의 크기에 따라, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 상기 기준전압(Vref)으로 변환하는 트랜지스터(Q1)를 포함한다. 여기서, 상기 칼라 전압(Vcolor)은 상기 구동전압(VD)과 기준전압(Vref)의 변환비율에 해당되는 기설정된 전압으로서, 상기 제어부(120)로부터 제공될 수 있다.
도 4는 도 2의 멀티채널 구동부의 제1 실시예 구성도이고, 도 5는 도 2의 멀티채널 구동부의 제2 실시예 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 멀티채널 구동부(150)의 각 실시예에 공통적으로 포함되는 구성요소에 대해서 설명하면, 상기 멀티채널 구동부(150)는, 상기 제1 제어신호(SC1)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제1 칼라 LED 어레이(LA1)의 제1 포워드전압(V1f)으로 변환하는 제1 채널 구동부(150-1)와, 상기 제2 제어신호(SC2)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제2 칼라 LED 어레이(LA2)의 제2 포워드전압(V2f)으로 변환하는 제2 채널 구동부(150-2)와, 상기 제3 제어신호(SC3)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제3 칼라 LED 어레이(LA3)의 제3 포워드전압(V3f)으로 변환하는 제3 채널 구동부(150-3)를 포함한다.
여기서, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1,150-2,150-3) 각각은, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) LED중 2가지 이상의 칼라 LED로 구현될 수 있다. 바람직한 구현예로서는, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는, 적색(R) 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는, 녹색(G) 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는, 청색(B) 채널 구동부로 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 멀티채널 구동부(150)는, 상기 제1 내지 제3 제어신호(SC1~SC3)가 아날로그 신호일 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이 이루어질 수 있고, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1~150-3) 각각은, 상기 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정대역을 통해 통과시키는 필터(152)와, 상기 필터(152)로부터의 제어신호를 기설정이득으로 증폭하는 증폭기(154)와, 상기 증폭기(154)로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부(156)를 포함한다.
전술한 바와 달리, 상기 제1 내지 제3 제어신호(SC1~SC3)가 디지털 신호일 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 이루어질 수 있고, 이에 대해서는 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1~150-3) 각각은, 상기 제1,제2,제3 제어신호(SC1,SC2,SC3)가 디지털 신호일 경우, 이 디지털 신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 DAC(151)와, 상기 DAC(151)로부터의 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정대역을 통해 통과시키는 필터(152)와, 상기 필터(152)로부터의 제어신호를 기설정이득으로 증폭하여 상기 구동부(156)로 공급하는 증폭기(154)와, 상기 DAC(151)로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부(156)를 포함한다.
도 6은 도 2의 전류원의 회로도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전류원(160)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제1 칼라 LED 어레이(LA1)를 통해 흐르는 제1 구동전류(I1d)의 량을 조절하는 제1 전류원(IS1)과, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제2 칼라 LED 어레이(LA2)를 통해 흐르는 제2 구동전류(I2d)의 량을 조절하는 제2 전류원(IS2)과, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제3 칼라 LED 어레이(LA3)를 통해 흐르는 제3 구동전류(I3d)의 량을 조절하는 제3 전류원(IS3)을 포함한다.
이하, 도 7을 참조하여 제1,제2 및 제3 칼라 LED 어레이(LA1~LA3)를 포함하는 칼라 LED 백라이트(200)를 구동하도록 구현된 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 바람직한 실시예 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치(100)는, 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스(110)와, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부(120)와, 상기 제어부(120)의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압(Vbat)을 구동전압(VD)으로 변환하는 DC/DC 컨버터(130)와, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 리플없는 기준전압(Vref)으로 변환하는 전압 레귤레이터(140)와, 제1,제2,제3 제어신호(SC1~SC3) 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제1,제2,제3 칼라 LED 어레이(LA1~LA3)의 각 포워드전압(Vbf,Vgf,Vrf)으로 변환하는 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1,150-2,150-3)를 포함하는 멀티채널 구동부(150)와, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)를 통해 흐르는 제1,제2,제3 구동전류(I1d,I2d,I3d)의 량을 조절하는 전류원(160)으로 이루어진다.
또한, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는, 적색(R) 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는, 녹색(G) 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는, 청색(B) 채널 구동부로 구현될 수 있다.
도 8은 도 7의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치의 중요 전압의 파형도로서, 도 8에서, Vf는 포워드 전압이고, Vref는 기준전압이고, Vbf,Vgf,Vrf는 청색 (b),녹색(g) 및 적색(r) LED 어레이의 각 포워드 전압이다. Vbat는 배터리 전압이다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 복수의 칼라 LED 어레이(LA1~LAn)를 포함하는 칼라 LED 백라이트(200)를 구동하는데, 이때, 상기 복수의 칼라 LED 어레이(LA1~LAn) 각각은 적절한 포워드 전압(V1f~Vnf)에 의해 구동되며, 이에 대해 하기에 설명된다.
도 2에서, 본 발명의 I/O 인터페이스(110)는 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는데, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통해 휘도 제어신호가 제어부(120)로 입력된다. 상기 제어부(120)는, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통한 휘도 제어신호에 따라 DC/DC 컨버터(130)에 구동전압을 제어하고, 전류원(160)에 구동전류를 제어한다.
이에 따라, 상기 DC/DC 컨버터(130)는, 상기 제어부(120)의 구동전압 제어에 따라, 대략 2.8V의 동작 전압(Vbat)을 대략 8V의 구동전압(VD)으로 변환한다. 상기 전압 레귤레이터(140)는, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 리플없는 기준전압(Vref)으로 변환한다.
이때, 상기 멀티채널 구동부(150)는, 복수의 제어신호(SC1~SCn) 각각에 따 라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 복수의 칼라 LED 어레이(LA1~LAn)의 각 포워드전압(V1f~Vnf)으로 변환한다. 상기 전류원(160)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)를 통해 흐르는 구동전류(Id)의 량을 조절한다.
도 3을 참조하여 상기 전압 레귤레이터(140)에 대해 구체적으로 설명하면, 상기 전압 레귤레이터(140)의 연산증폭기(OP1)는, 칼라 전압(Vcolor)을 사전에 설정된 비반전 증폭비(1+Rf/Rg)로 증폭하여 트랜지스터(Q1)의 베이스에 공급하면, 상기 트랜지스터(Q1)는 상기 연산증폭기(OP1)의 출력전압의 크기에 따라, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 상기 기준전압(Vref)으로 변환한다.
도 4 및 도 5를 참조하여 상기 멀티채널 구동부(150)에 대해 설명하면, 상기 멀티채널 구동부(150)는 제1 채널 구동부(150-1), 제2 채널 구동부(150-2) 및 제3 채널 구동부(150-3)를 포함하는 경우, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는, 상기 제1 제어신호(SC1)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제1 칼라 LED 어레이(LA1)의 포워드전압(V1f)으로 변환한다. 상기 제2 채널 구동부(150-2)는, 상기 제2 제어신호(SC2)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제2 칼라 LED 어레이(LA2)의 포워드전압(V2f)으로 변환한다. 그리고, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는, 상기 제3 제어신호(SC3)에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제3 칼라 LED 어레이 (LA3)의 포워드전압(V3f)으로 변환한다.
한편, 상기 칼라 LED 백라이트(200)가 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) LED 어레이(LA1,LA2,LA3)를 포함하는 경우, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는 적색(R) 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는, 녹색(G) 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는, 청색(B) 채널 구동부로 구현된다.
이때, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는 적색(R) LED 어레이(LA1)를 구동시키고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는 녹색(G) LED 어레이(LA2)를 구동시키며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는 청색(B) LED 어레이(LA3)를 구동시킨다.
그리고, 상기 제어신호(SC1~SC3)가 아날로그 신호일 경우에는 도 4에 도시한 멀티채널 구동부(150)에 의해서 제1,제2,제3 포워드 전압(V1f,V2f,V3f)이 공급된다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 채널 구동부(150-1)에서, 제1 제어신호(SC1)는 필터(152) 및 증폭기(154)를 통해 필터링 및 증폭되어 구동부(156)로 제공되면, 상기 구동부(156)는, 상기 증폭기(154)로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 제1 포워드전압(VIf)으로 변환하여 상기 적색(R) LED 어레이(LA1)에 공급한다.
이와 같은 동작 과정을 통해, 상기 제2 채널 구동부(150-2)에서, 제2 제어신 호(SC2)는 필터(152) 및 증폭기(154)를 통해 필터링 및 증폭되어 구동부(156)로 제공되면, 상기 구동부(156)는, 상기 증폭기(154)로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 제2 포워드전압(V2f)으로 변환하여 상기 녹색(G) LED 어레이(LA2)에 공급한다.
또한, 상기 제3 채널 구동부(150-3)에서, 제3 제어신호(SC3)는 필터(152) 및 증폭기(154)를 통해 필터링 및 증폭되어 구동부(156)로 제공되면, 상기 구동부(156)는, 상기 증폭기(154)로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 제3 포워드전압(V3f)으로 변환하여 상기 청색(B) LED 어레이(LA3)에 공급한다.
또한, 상기 제1,제2,제3 제어신호(SC1~SC3)가 디지탈 신호일 경우에는 도 5에 도시한 멀티채널 구동부(150)에 의해서 제1,제2,제3 포워드 전압(V1f,V2f,V3f)이 공급된다.
상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1,150-2,150-3) 각각은, DAC(151)를 더 포함하고, 상기 DAC(151)에 의해 디지털 신호인 제1,제2,제3 제어신호(SC1,SC2,SC3) 각각이 아날로그 제어신호로 변환되어, 상기 필터(152)로 공급된다. 이후의 동작은 도 4에 도시한 바와 동일하므로 생략한다.
이때, 도 6을 참조하여 상기 전류원(160)의 동작을 설명하면, 상기 전류원(160)의 제1 전류원(IS1)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제1 칼라 LED 어레이(LA1)를 통해 흐르는 제1 구동전류(I1d)의 량을 조절한다. 상기 제2 전류원(IS2)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제2 칼라 LED 어레이(LA2)를 통해 흐르는 제2 구동전류(I2d)의 량을 조절한다. 그리고, 제3 전류원(IS3)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)의 제3 칼라 LED 어레이(LA3)를 통해 흐르는 제3 구동전류(I3d)의 량을 조절한다.
전술한 바에 따르면, 본 발명에서는, 상기 제어부(120)의 제어에 따라 상기 멀티채널 구동부(150)는 상기 전류원(160)이 서로 협력하여 칼라 LED 백라이트(200)의 각 LED 어레이를 최적의 상태로 구동시킬 수 있다.
이하, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 드라이브 장치(100)에 의해 구동되는 칼라 LED 백라이트(200)가 제1,제2 및 제3 칼라 LED 어레이(LA1~LA3)를 포함하는 경우, 이에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 본 발명의 I/O 인터페이스(110)는 신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는데, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통해 제어신호가 제어부(120)로 입력된다. 상기 제어부(120)는, 상기 I/O 인터페이스(110)를 통한 휘도 제어신호에 따라 DC/DC 컨버터(130)에 구동전압을 제어하고, 전류원(160)에 구동전류를 제어한다. 이에 따라, 상기 DC/DC 컨 버터(130)는, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 제어부(120)의 구동전압 제어에 따라, 대략 2.8V의 동작 전압(Vbat)을 대략 구동전압(VD)으로 변환한다.
이때, 상기 구동 전압(VD)는 도 8에 도시한 바와 같이 리플을 포함하고 있는데, 상기 전압 레귤레이터(140)는, 상기 DC/DC 컨버터(130)로부터의 구동전압(VD)을 리플없는 기준전압(Vref)으로 변환한다.
다음, 상기 멀티채널 구동부(150)는, 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1,150-2,150-3)를 포함하는데, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1,150-2,150-3) 각각은 제1,제2,제3 제어신호(SC1~SC3) 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 상기 제1,제2,제3 칼라 LED 어레이(LA1~LA3)의 각 포워드전압(V1f~V3f)으로 변환한다.
상기 전류원(160)은, 상기 제어부(120)의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트(200)를 통해 흐르는 제1,제2,제3 구동전류(I1d,I2d,I3d)의 량을 조절한다.
다른 한편, 상기 칼라 LED 백라이트(200)가 적색(R),녹색(G) 및 청색(B) LED 어레이(LA1,LA2,LA3)를 포함하는 경우, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는 적색(R) 채널 구동부로 구현되고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는, 녹색(G) 채널 구동부로 구현되며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는, 청색(B) 채널 구동부로 구현된다.
이때, 상기 제1 채널 구동부(150-1)는 적색(R) LED 어레이(LA1)를 구동시키고, 상기 제2 채널 구동부(150-2)는 녹색(G) LED 어레이(LA2)를 구동시키며, 상기 제3 채널 구동부(150-3)는 청색(B) LED 어레이(LA3)를 구동시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 디스플레이 디바이스의 백라이트에 적용되는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에서, 칼라 LED 어레이의 포워드 전압(Forward Voltage)을 복수의 LED 어레이의 각 채널별로 미세 조절할 수 있도록 구현함으로써, 각 칼라 LED 어레이별 최적의 포워드 전압을 제공할 수 있고, 각 칼라 LED 어레이별로 LED 개수를 독립적으로 결정할 수 있으며, 전압 레귤레이션을 통해 포워드전압의 리플(Ripple)을 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 칼라 LED 포워드 전압(Vf)을 개별 조정 가능하여 서로 다른 정색(R).녹색(G).청색(B) LED 포워드 전압(Vrf,Vgf,Vbf)을 공급하여 칼라 LED를 최적의 포워드 전압으로 개별 구동할 수 있다. 또한, 적색(R).녹색(G) 및 청색(B) 각각 3개의 구동 채널을 사용함으로 적색(R).녹색(G) 및 청색(B) LED의 포워드 전압(Vf)을 각각 다르게 조절할 수 있으며, 이로 인해서 LED를 직렬 구동할 때 칼라 LED 개수가 포워드 전압에 제한을 받지 않아 LED 개수를 다르게 설계 할 수 있다. 뿐만 아니라, 레귤레이터(Regulator)를 통해서 칼라 LED 포워드 전압의 노이즈를 제거하여 포워드 리플이 LED 광출력에 변조(Modulation)되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 칼라 LED 어레이를 포함하는 칼라 LED 백라이트를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 있어서,
    신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스;
    상기 I/O 인터페이스를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압을 구동전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 리플없는 기준전압으로 변환하는 전압 레귤레이터;
    복수의 제어신호 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 복수의 칼라 LED 어레이의 각 포워드전압으로 변환하는 멀티채널 구동부; 및
    상기 제어부의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트를 통해 흐르는 구동전류의 량을 조절하는 전류원
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압 레귤레이터는,
    칼라 전압을 비반전 증폭하는 연산증폭기; 및
    상기 연산증폭기의 출력전압의 크기에 따라, 상기 DC/DC 컨버터로부터의 구 동전압을 상기 기준전압으로 변환하는 트랜지스터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 멀티채널 구동부는,
    상기 제1 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제1 칼라 LED 어레이의 제1 포워드전압으로 변환하는 제1 채널 구동부;
    상기 제2 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제2 칼라 LED 어레이의 제2 포워드전압으로 변환하는 제2 채널 구동부; 및
    상기 제3 제어신호에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제3 칼라 LED 어레이의 제3 포워드전압으로 변환하는 제3 채널 구동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 채널 구동부는, 적색 채널 구동부로 구현되고,
    상기 제2 채널 구동부는, 녹색 채널 구동부로 구현되며,
    상기 제3 채널 구동부는, 청색 채널 구동부로 구현되는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부 각각은,
    상기 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정대역을 통해 통과시키 는 필터;
    상기 필터로부터의 제어신호를 기설정이득으로 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭기로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부 각각은,
    상기 제1,제2,제3 제어신호가 디지털 신호일 경우, 이 디지털 신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 DAC; 및
    상기 DAC로부터의 제어신호에 따라 상기 전압 레귤레이터(140)로부터의 기준전압(Vref)을 해당 포워드전압으로 변환하는 구동부(156)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1,제2,제3 채널 구동부(150-1~150-3) 각각은,
    상기 DAC(151)로부터의 제1,제2,제3 제어신호중 해당 제어신호를 기설정대역을 통해 통과시키는 필터(152); 및
    상기 필터(152)로부터의 제어신호를 기설정이득으로 증폭하여 상기 구동부(156)로 공급하는 증폭기(154)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  8. 제1,제2 및 제3 칼라 LED 어레이를 포함하는 칼라 LED 백라이트를 구동하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치에 있어서,
    신호의 입력 및 출력을 인터페이싱하는 I/O 인터페이스;
    상기 I/O 인터페이스를 통한 휘도 제어신호에 따라 구동전압 및 구동전류를 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 구동전압 제어에 따라, 동작 전압을 구동전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터로부터의 구동전압을 리플없는 기준전압으로 변환하는 전압 레귤레이터;
    제1,제2,제3 제어신호 각각에 따라, 상기 전압 레귤레이터로부터의 기준전압을 상기 제1,제2,제3 칼라 LED 어레이의 각 포워드전압으로 변환하는 제1,제2,제3 채널 구동부를 포함하는 멀티채널 구동부; 및
    상기 제어부의 구동전류 제어에 따라 상기 칼라 LED 백라이트를 통해 흐르는 구동전류의 량을 조절하는 전류원
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 채널 구동부는, 적색 채널 구동부로 구현되고,
    상기 제2 채널 구동부는, 녹색 채널 구동부로 구현되며,
    상기 제3 채널 구동부는, 청색 채널 구동부로 구현되는 것을 특징으로 하는 칼라 LED 백라이트의 드라이브 장치.
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