KR101165428B1

KR101165428B1 - 구동 회로 및 이를 포함하는 구동 장치

Info

Publication number: KR101165428B1
Application number: KR1020100048191A
Authority: KR
Inventors: 전진용; 채균; 이창섭; 강의병
Original assignee: (주)에이티씨
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2012-07-16
Also published as: KR20110128643A

Abstract

구동 회로는 채널 구동부 및 전류 채널부를 포함한다. 채널 구동부는 제1 구동 전류를 생성하여, 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여 채널 구동 전압을 제공하고, 전류 채널부는 채널 구동 전압 및 바이어스 전압에 기초하여 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류를 제공한다. 구동 회로는 제1 구동 전류를 제어하여 선형적인 제2 구동 전류를 제공할 수 있다.

Description

구동 회로 및 이를 포함하는 구동 장치 {drive circuit and driving device including the same}

본 발명은 구동 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가변적인 전류에 기초하여 선형적으로 변하는 출력 전류를 제공하는 전류 구동 회로 및 이를 포함하는 구동 장치에 관한 것이다.

집적 회로에 포함된 복수의 구성요소들을 구동하기 위한 구동 전류들을 제공하는 경우, 각각의 구성요소들이 요구하는 다양한 구동 전류들을 제공하기 위하여 복수의 구동원을 사용할 수 있다. 그러나 집적 회로의 크기가 소형화되고 휴대용 장치에 대한 수요가 증가함에 따라, 구동 전류를 공급하는 구동 회로의 크기 및 구동 회로의 소비 전력을 줄일 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가변적인 입력 전류를 제공하는 채널 구동부 및 가변적인 입력 전류에 기초하여 상이한 구동 전류를 제공하는 복수의 전류 채널들을 포함하여 입력 전류를 제어하여 상이한 구동 전류들을 제공할 수 있는 구동 회로를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구동 회로는 채널 구동부 및 전류 채널부를 포함한다. 상기 채널 구동부는 제1 구동 전류를 생성하여, 상기 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여 채널 구동 전압을 제공한다. 상기 전류 채널부는 상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 채널 구동부는 제1 구동 전류 생성기, 제1 안정화기 및 채널 구동기를 포함할 수 있다. 상기 제1 구동 전류 생성기는 상기 제1 구동 전류를 생성한다. 예를 들어, 상기 제1 구동 전류 생성기는 전류 디지털 아날로그 변환기일 수 있으며, 상기 제1 구동 전류 생성기는 복수의 비트를 포함하는 디지털 제어 신호에 기초하여 상이한 값을 가지는 제1 구동 전류를 생성할 수 있다. 상기 제1 안정화기는 상기 바이어스 전압을 안정화하여 제1 바이어스 안정화 전압을 제공할 수 있다. 상기 채널 구동기는 상기 제1 바이어스 안정화 전압 및 상기 제1 구동 전류에 기초하여 상기 채널 구동 전압을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 채널 구동기는 제1 증폭기 및 제1 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다.

상기 제1 구동 트랜지스터는 상기 제1 증폭기의 출력단과 연결되는 게이트, 접지 전압과 연결되는 소스 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압을 수신하며 제3 구동 전류를 제공하는 드레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 채널부는 제2 안정화기 및 제2 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 제2 안정화기는 상기 바이어스 전압을 안정화하여 제2 바이어스 안정화 전압을 제공할 수 있다. 상기 제2 구동 트랜지스터는 상기 바이어스 전압을 수신하는 게이트, 상기 접지 전압과 연결된 소스 및 상기 제2 바이어스 안정화 전압을 수신하며, 상기 제3 구동 전류에 대하여 선형적인 상기 제2 구동 전류를 제공하는 드레인을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 안정화기는 제1 증폭기 및 제1 안정화 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 제1 증폭기는 상기 바이어스 전압을 인가받는 제1 단자 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압을 인가받는 제2 단자를 포함하여 상기 바이어스 전압 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압의 차이를 증폭하여 출력할 수 있다. 상기 제1 안정화 트랜지스터는 상기 제1 증폭기의 출력단에 연결된 게이트, 상기 제1 증폭기의 제2 단자에 연결된 소스 및 상기 제1 구동 전류 생성기의 출력단과 연결된 드레인을 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로는 채널 구동부 및 복수의 전류 채널부들을 포함한다. 상기 채널 구동부는 가변하는 제1 구동 전류들을 생성하며, 상기 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여 상기 제1 구동 전류들에 대하여 선형적인 채널 구동 전압들을 제공한다. 상기 복수의 전류 채널부들은 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 수신하고 저장하며, 상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류를 각각 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 구동 회로는 채널 선택 신호에 응답하여 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 상기 복수의 전류 채널부들에 제공하는 채널 디코더를 더 포함할 수 있다. 채널 선택 신호는 복수의 전류 채널부들 중 적어도 하나를 선택하는 신호이며, 예를 들어, 상기 채널 디코더는, 상기 채널 선택 신호에 응답하여 순차적으로 활성화되어 상기 채널 구동 전압을 상기 복수의 전류 채널부들에 제공하는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 스위치들은 동시에 활성화되지 않으며, 순차적으로 활성화되어 상이한 값을 가지는 채널 구동 전압을 단일 채널 구동부로부터 제공할 수 있도록 한다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로는 상기 제2 구동 전류를 각각 인가받는 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 다이오드 어레이를 더 포함할 수 있다. 상기의 복수의 발광 다이오드들은 상기 복수의 전류 채널부들과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로를 포함하는 구동 장치는 제어부, 채널 구동부, 채널 디코더, 복수의 전류 채널부들, 발광 다이오드 어레이 및 휘도 센서부를 포함한다. 상기 제어부는 휘도 감지 신호에 기초하여 구동 제어 신호 및 채널 선택 신호를 생성한다. 상기 채널 구동부는 상기 구동 제어 신호에 기초하여 제1 구동 전류를 생성하며, 상기 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여 채널 구동 전압들을 순차적으로 제공한다. 상기 채널 디코더는 상기 채널 선택 신호에 응답하여 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 제공한다. 상기 복수의 전류 채널부들은 상기 채널 구동 전압들을 각각 수신하고 저장하며, 상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류를 각각 제공한다. 상기 발광 다이오드 어레이는 상기 제2 구동 전류를 각각 인가받는 복수의 발광 다이오드들을 포함한다. 상기 발광 다이오드 어레이는 상기 제2 구동 전류의 크기에 상응하는 밝기를 가질 수 있다. 상기 휘도 센서부는 상기 복수의 발광 다이오드들의 휘도를 감지하여 상기 휘도 감지 신호를 생성하여 상기 제어부에 제공한다.

본 발명의 실시예들에 따른 구동 회로는, 입력 제어 전류에 따라 상이한 구동 전류를 제공하는 복수의 전류 채널들을 포함하여, 채널 구동부를 공유하면서, 입력 제어 전류를 제어하여 상이한 복수의 구동 전류를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 구동부를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 채널부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5는 발광 다이오드 어레이를 구동하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4 및 5의 전류 채널부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 장치를 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 구동 회로(10a)는 채널 구동부(100) 및 전류 채널부(200)를 포함할 수 있다.

채널 구동부(100)는 제1 구동 전류를 생성하며, 생성된 제1 구동 전류 및 바이어스 전압(Vbias)에 기초하여 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공한다. 제1 구동 전류는 외부로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 생성될 수 있으며, 가변적인 값을 가질 수 있다. 채널 구동 전압(Vcdr)은 바이어스 전압(Vbias) 및 제1 구동 전류에 기초하여 상이한 값을 가질 수 있다. 바이어스 전압(Vbias)은 기 설정된 값에 상응할 수 있으며, 별도의 바이어스 전압 생성기에 의하여 제공될 수도 있다. 바이어스 전압(Vbias)이 기 설정된 값을 가지는 경우, 채널 구동 전압(Vcdr)은 제1 구동 전류에 따라 상이한 값을 가질 수 있으며, 예를 들어, 채널 구동 전압(Vcdr)은 제1 구동 전류에 비례할 수 있다.

전류 채널부(200)는 채널 구동 전압(Vcdr) 및 바이어스 전압(Vbias)에 기초하여 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류(Idr2)가 흐르도록 제어할 수 있다. 따라서 제1 구동 전류(Idr1)를 제어하여 전류 채널부(200)에서 싱크(sink)되는 제2 구동 전류(Idr2)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 채널 구동 전압(Vcdr)이 제1 구동 전류에 따라 선형적으로 증가하는 경우, 제2 구동 전류(Idr2)는 제1 구동 전류(Idr1)에 비례할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로(10a)는 제1 구동 전류의 값을 상이하게 조정함으로써 싱크되는 제2 구동 전류(Idr2)의 크기를 조정할 수 있다.

도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 구동부를 나타내는 회로도이다.

도2 를 참조하면, 채널 구동부(100)는 제1 구동 전류 생성기(110), 제1 안정화기(120) 및 채널 구동기(130)를 포함할 수 있다.

제1 구동 전류 생성기(110)는 가변적인 제1 구동 전류(Idr1)를 생성하여 제1 노드(ND1)로 제공한다. 제1 구동 전류(Idr1)는 별도의 제어 신호에 기초하여 상이한 값을 가질 수 있으며, 출력하고자 하는 제2 구동 전류(Idr2)에 상응하여 상이한 값을 가지도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전류(Idr2)가 복수의 발광 다이오드들에 제공되는 경우, 각 발광 다이오드들의 구동에 필요한 제2 구동 전류(Idr2)의 값은 발광 다이오드의 휘도에 따라 상이할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드들의 휘도에 따라 제1 구동 전류(Idr1)는 각각 상이한 값을 가질 수 있다.

제1 구동 전류 생성기(110)는 전원 전압(VDD)을 공급받아 제1 구동 전류(Idr1)를 생성하는 능동 전류원일 수 있으며, 디지털 신호에 따라 상이한 제1 구동 전류(Idr1)를 제공하는 전류 디지털 아날로그 변환기일 수 도 있다.

제1 안정화기(120)는 제1 안정화 트랜지스터(MS1) 및 제1 증폭기(A1)를 포함할 수 있다.

제1 안정화 트랜지스터(MS1)는 제1 증폭기(A1)의 출력단과 연결된 게이트, 제2 노드(ND2)와 연결된 소스, 및 제1 노드(ND1)와 연결된 드레인을 포함한다.

제1 증폭기(A1)는 바이어스 전압(Vbias)을 인가 받는 비반전 단자 및 제2 노드(ND2)와 연결된 반전 단자를 포함한다.

제1 안정화기(120)는 제1 바이어스 전압(Vbias)과 제2 노드(ND2)의 전압의 차이를 증폭하여 제1 안정화 트랜지스터(MS1)의 게이트에 인가한다. 제1 안정화 트랜지스터(MS1) 및 제1 증폭기(A1)의 부귀환 루프 동작에 의해 제2 노드(ND2)의 전압은 제1 바이어스 전압(Vbias)으로 일정하게 유지된다. 따라서, 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 드레인 전압은 제1 바이어스 전압(Vbias)으로 일정하게 유지되고, 제3 구동 전류(Idr3)는 제1 구동 전류(Idr1)와 실질적으로 동일한 값을 가진다.

예를 들어, 제1 구동 전류(Idr1)가 제3 구동 전류(Idr3)보다 큰 경우, 제1 노드(ND1)의 전압은 증가하고, 제2 증폭기(A2)는 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 게이트 전압을 증가시켜 제 3 구동 전류(Idr3)를 증가시킨다.

반대로, 제1 구동 전류(Idr1)가 제3 구동 전류(Idr3)보다 작은 경우, 제1 노드(ND1)의 전압은 감소하고, 제2 증폭기(A2)는 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 게이트 전압을 감소시켜 제3 구동 전류(Idr3)를 감소시켜 최종적으로 제3 구동 전류(Idr3)는 제1 구동 전류(Idr1)로 수렴하게 된다.

채널 구동기(130)는 바이어스 전압(Vbias) 및 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1)에 기초하여 제1 구동 전류(Idr1)를 수신하고, 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공한다. 예를 들어, 제2 노드(ND2)의 전압인 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1)이 바이어스 전압(Vbias)과 실질적으로 동일한 값을 가지도록 안정화된 경우, 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 게이트에는 채널 구동 전압(Vcdr)이 제공된다.

채널 구동기(130)는 바이어스 전압(Vbias) 및 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1)에 응답하여 제1 구동 전류(Idr1)를 수신하여 증폭하는 제2 증폭기(A2) 및 제2 증폭기(A2)의 출력단에 연결된 게이트, 접지 전압(GND)과 연결된 소스, 및 제2 노드(ND2)와 연결되어 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1)을 인가받는 드레인을 포함하는 제1 구동 트랜지스터(MD1)를 포함할 수 있다.

제2 증폭기(A2)는 제1 구동 전류(Idr1)에 따라 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 게이트 전압을 조절한다. 예를 들어, 바이어스 전압(Vbias)과 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1)이 실질적으로 동일한 경우, 제2 증폭기(A2)의 출력 전압에 상응하는 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 게이트 전압은 채널 구동 전압(Vcdr)에 상응할 수 있다.

제1 구동 트랜지스터(MD1)는 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하여 제2 노드(ND2)로 제3 구동 전류(Idr3)를 제공할 수 있다. 제2 구동 전류(Idr2)는 제3 구동 전류(Idr3)의 기 설정된 이득에 상응하는 값을 가질 수 있으며, 기 설정된 이득은 제1 구동 트랜지스터(MD1) 및 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 크기 비율에 기초하여 결정될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 채널부를 나타내는 회로도이다.

도 3을 참조하면, 전류 채널부(200)는 제2 안정화기(210) 및 제2 구동 트랜지스터(MD2)를 포함할 수 있다.

제2 안정화기(210)는 바이어스 전압(Vbias)을 인가받는 비반전 단자 및 제3 노드(ND3)와 연결된 반전 단자를 포함하는 제3 증폭기(A3), 및 제3 증폭기(A3)의 출력단과 연결된 게이트, 제3 노드(ND3)와 연결된 소스, 및 제2 구동 전류(Idr2)를 제공하는 드레인을 포함하는 제2 안정화 트랜지스터(MS2)를 포함할 수 있다.

제3 증폭기(A3)는 바이어스 전압(Vbias) 및 제3 노드(ND3)의 전압 차이를 증폭하여 제2 안정화 트랜지스터(MS2)의 게이트에 제공한다. 제2 안정화기(210)는 도 2의 제1 안정화기(120)와 유사한 방식으로 동작하여 제3 노드(ND3)의 전압을 바이어스 전압(Vbias)과 실질적으로 동일하게 안정화시킨다. 제3 노드(ND3)의 전압은 제2 바이어스 안정화 전압(Vsbias2)에 상응한다. 결과적으로 바이어스 전압(Vbias), 제1 바이어스 안정화 전압(Vsbias1) 및 제2 바이어스 안정화 전압(Vsbias2)은 실질적으로 동일한 값을 가진다.

제2 구동 트랜지스터(MD2)는 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하여 제3 노드(ND3)에 제2 구동 전류(Idr2)를 제공한다. 제2 구동 트랜지스터(MD2)는 채널 구동 전압(Vcdr)을 인가받는 게이트, 접지 전압(GND)에 연결된 소스, 및 제3 노드(ND3)에 연결된 드레인을 포함한다.

도 2의 채널 구동기(130)의 제1 구동 트랜지스터(MD1)와 제2 구동 트랜지스터(MD2)에 있어서, 게이트들은 채널 구동 전압(Vcdr)을 인가받고, 소스들은 접지 전압(GND)에 연결되며, 드레인은 바이어스 전압(Vbias)을 인가받는 것과 실질적으로 동일하다.

따라서, 제1 구동 트랜지스터(MD1) 및 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 드레인에 흐르는 전류는 아래의 수학식 1에 의하여 나타낼 수 있다.

μ는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)에 형성된 채널의 전자 이동도, Cox는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 게이트 캐패시터의 용량, W는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 폭, L은 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 길이, Vcdr은 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 게이트-소스 사이의 전압에 상응하는 채널 구동 전압, Vth는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 문턱 전압, λ는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 채널 길이 모듈레이션 계수, Vbias는 제1 구동 트랜지스터(MD1) 또는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 드레인-소스 사이의 전압에 상응하는 바이어스 전압을 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 드레인 전류에 상응하는 제3 구동 전류(Idr3) 및 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 드레인 전류에 상응하는 제2 구동 전류(Idr2)는 각 트랜지스터의 폭과 길이의 비율에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

따라서, 제2 구동 트랜지스터(MD2)가 제1 구동 트랜지스터(MD1)의 폭/길이의 비율의 N배에 상응하는 폭/길이를 가지는 경우, 제2 구동 전류(Idr2)는 제3 구동 전류(Idr3)의 N배에 상응할 수 있다. 결론적으로, 제1 구동 트랜지스터(MD1) 및 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 폭/길이의 비율이 일정한 값을 가지도록 제조된 경우, 최종적인 출력으로 제공되는 제2 구동 전류(Idr2)는 제3 구동 전류(Idr3)의 기 설정된 이득에 상응하는 값을 가지게 되며, 제3 구동 전류(Idr3)는 제1 구동 전류(Idr1)에 기초하여 결정되므로, 제1 구동 전류(Idr1)를 상이하게 변화시켜 상이한 값을 가지는 제2 구동 전류(Idr2)가 흐르도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 구동 회로(10b)는 채널 구동부(100) 및 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)을 포함할 수 있다.

채널 구동부(100)는 가변하는 제1 구동 전류들을 생성하며, 바이어스 전압(Vbias) 및 제1 구동 전류들에 기초하여 채널 구동 전압들(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)을 순차적으로 제공할 수 있다.

예를 들어, 구동 회로(10b)는 클럭 신호(CLK)에 동기하여 동작할 수 있다. 클럭 신호(CLK)에 동기하여 상이한 값을 가지는 제1 구동 전류들이 생성될 수 있으며, 각 클럭 신호(CLK)의 주기마다 상이한 제1 구동 전류에 기초하여 상이한 값을 가지는 채널 구동 전압들(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)이 각각 순차적으로 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)에 제공될 수 있다.

제1 구동 전류는 전류 디지털 아날로그 변환기 혹은 능동 전류원에 의하여 생성될 수 있다. 제1 구동 전류는 별도의 제어 신호를 수신하여, 상이한 값을 가지도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(10b)가 클럭 신호(CLK)에 동기하여 동작하는 경우, 클럭 신호의 주기마다 상이한 제어 신호에 기초하여 상이한 값을 가지는 제1 구동 전류들이 순차적으로 생성될 수 있다.

채널 구동부(100)는 제1 구동 전류가 상이해짐에 따라 상이한 채널 구동 전압들을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로에 포함된 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)은 단일의 채널 구동부(100)에 연결되어, 순차적으로 상이한 채널 구동 전압들을 각각 제공 받을 수 있다. 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)이 상이한 채널 구동 전압(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)을 필요로 하는 경우라고 하더라도, 상이한 값을 가지는 제1 구동 전류를 생성하여 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)에 제공할 수 있다.

구동 회로가 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)이 각각 채널 구동부를 포함하는 것과 비교하였을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로는 간단하게 구현될 수 있으며, 구동 회로에서 소비되는 전력을 줄일 수 있어, 전체 구동 회로의 동작 효율이 향상된다.

복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)은 채널 구동 전압들(Vcdr)을 순차적으로 수신하고 저장하여 제1 구동 전류들에 대하여 선형적인 제2 구동 전류들(Idr2a, Idr2b, ..., Idr2n)이 각각 흐르도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전류들(Idr2a, Idr2b, ..., Idr2n)은 상이한 구성요소들로부터 싱크될 수 있으며, 채널 구동부(100)에서 제공된 채널 구동 전압(Vcdr)에 기초하여 상이한 값을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 나타내는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 구동 회로(10c)는 채널 구동부(100), 채널 디코더(150), 및 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)을 포함할 수 있다.

도 4의 구동 회로(10b)와 비교하였을 경우, 도 5의 구동 회로(10c)는 채널 디코더(150)를 더 포함한다.

채널 디코더(150)는 채널 선택 신호(CHSLT)를 수신하여, 채널 구동부(100)로부터 수신한 채널 구동 전압(Vcdr)을 순차적으로 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)에 제공한다. 예를 들어, 상이한 값을 가지는 채널 구동 전압들(Vcdr)은 순차적으로 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)에 제공될 수 있다. 채널 구동 전압(Vcdr)은 제1 내지 제n 채널 구동 전압들(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)을 포함할 수 있다.

채널 구동부(100) 및 복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)의 구성 및 기능은 도 4의 구동 회로(10b)의 채널 구동부 및 복수의 전류 채널부들과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

구동 회로(10c)는 발광 다이오드 어레이(300)를 더 포함할 수 있다.

발광 다이오드 어레이(300)는 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있으며, 각 발광 다이오드 어레이들을 통해 상이한 값을 가지는 제2 구동 전류들(Idr2a, Idr2b, ..., Idr2n)이 흐르도록 제어되어 상이한 휘도를 가지도록 동작할 수 있다.

복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)이 순차적으로 상이한 값을 가지는 채널 구동 전압들(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)을 수신하나, 각 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)은 수신한 채널 구동 전압들(Vcdr1, Vcdr2, ..., Vcdrn)을 저장하여 일정한 제2 구동 전류들(Idr2a, Idr2b, ..., Idr2n)이 발광 다이오드 어레이를 통하여 흐르도록 제어하여, 발광 다이오드 어레이가 연속적으로 동작할 수 있도록 한다.

도 6은 도 5는 발광 다이오드 어레이를 구동하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, PWM은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호를 나타내며, PAM은 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation) 신호를 나타낸다.

펄스 폭 변조 신호에 기초하여 발광 다이오드를 구동하는 경우, 발광 다이오드에 논리 상태 '하이' 또는 논리 상태 '로우'에 상응하는 두 가지 논리 상태를 가지는 구동 전류를 제공하여 발광 다이오드가 켜지는 시간과 꺼지는 시간을 제어하여 발광 다이오드의 휘도를 제어한다. 펄스 폭 변조 신호에서 논리 상태 '하이'에서 논리 상태 '로우'로 천이하거나, 논리 상태 '로우'에서 논리 상태 '하이'로 천이하는 경우, 천이에 소요되는 시간이 길어지고, 논리 상태를 판단하는 과정에서 오류가 발생할 수 있다. 발광 다이오드를 높은 속도로 구동하는 경우, 예를 들어, 펄스 폭 변조 신호의 논리 상태 천이에 요구되는 시간이 줄어들수록 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 발광 다이오드를 구동함에 따른 문제점이 발생한다.

특히 하나의 논리 상태가 지속되는 시간이 상승 또는 하강 시간(rising/falling time)보다 작거나 같은 경우, 즉, 고속 및 저계조에서의 동작이 요구되는 상황에서는 전류 파형의 폭이 좁아져, 유한한 상승 또는 하강 기울기(slope)를 가지는 구동 전류의 특성으로 인해 휘도의 선형적인 특성을 왜곡되게 된다.

펄스 진폭 변호 신호에 기초하여 발광 다이오드를 구동하는 경우, 발광 다이오드에 제공되는 구동 신호의 크기에 기초하여 발광 다이오드의 휘도가 상이해질 수 있다. 따라서, 발광 다이오드에 구동 전류가 제공되는 시간, 예를 들어 주기는 일정하게 유지하면서 구동 전류의 크기를 상이하게 제어하여 발광 다이오드의 휘도를 선형적으로 제어할 수 있다.

도 7은 도 4 및 5의 전류 채널부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.

도 7을 참조하면, 전류 채널부(200)는 제2 안정화기(210), 제2 구동 트랜지스터(MD2), 및 샘플/홀드 회로(220)를 포함할 수 있다.

도 3의 전류 채널부(200)와 비교하였을 때, 도 7의 전류 채널부(200)는 샘플/홀드 회로(220)를 더 포함한다.

복수의 전류 채널부들(200a, 200b, ..., 200n)은 채널 구동부(100) 또는 채널 디코더(150)로부터 연속적으로 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공받지 않고, 순차적으로 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공받는다. 따라서, 제2 구동 전류(Idr2)를 연속적으로 제공하기 위해서는 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 게이트에 인가되는 전압을 일정하게 유지할 필요가 있다. 샘플/홀드 회로(220)는 수신한 채널 구동 전압(Vcdr)을 저장하여 연속적으로 제2 구동 트랜지스터(MD2)의 게이트에 제공한다.

전류 채널부(200)에 포함된 제2 구동 트랜지스터(MD2)는 샘플/홀드 회로(220)를 통하여 연속적으로 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공받아, 직접적으로 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공받지 않더라도, 드레인을 통하여 제2 구동 전류(Idr2)를 연속적으로 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 장치를 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 구동 장치(800)는 제어부(810), 채널 구동부(820), 채널 디코더(830), 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n), 발광 다이오드 어레이(850), 및 휘도 센서부(850)를 포함할 수 있다.

제어부(810)는 휘도 센서부(850)로부터 수신한 휘도 감지 신호(ISENS)에 기초하여 구동 제어 신호(DCON) 및 채널 선택 신호(CHSLT)를 생성한다. 예를 들어, 구동 제어 신호(DCON)는 휘도 감지 신호(ISENS)에 기초하여 상응하는 발광 다이오드가 일정한 밝기를 유지하도록 제1 구동 전류를 생성하도록 하거나, 발광 다이오드의 밝기를 조정할 필요가 있는 경우, 이에 기초하여 상이한 구동 제어 신호(DCON)를 생성할 수 있다. 채널 선택 신호(CHSLT)는 순차적으로 전류 채널부를 선택하도록 생성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 생성될 수 있다.

채널 구동부(820)는 구동 제어 신호(DCON)에 기초하여 제1 구동 전류를 생성한다. 채널 구동부(820)는 생성된 제1 구동 전류 및 바이어스 전압(Vbias)에 기초하여 채널 구동 전압(Vcdr)을 생성한다. 바이어스 전압(Vbias)은 구동 제어 신호(DCON)에 관계없이 일정한 값을 가지므로, 채널 구동 전압(Vcdr)은 구동 제어 신호(DCON)에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

채널 디코더(830)는 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하여 채널 선택 신호(CHSLT)에 응답하여 채널 구동 전압(Vcdr)을 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)에 각각 제공한다. 채널 선택 신호(CHSLT)는 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)중 적어도 하나에 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공하도록 전류 채널 부들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 채널 디코더(830)는 각 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)에 순차적으로 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공할 수 있다. 순차적으로 채널 구동 전압(Vcdr)이 제공되는 경우, 채널 선택 신호(CHSLT)은 순차적으로 증가할 수 있다.

복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 채널 구동 전압들(Vcdr)을 순차적으로 수신한다. 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 상이한 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하며, 단일의 채널 구동부(820)에서는 동시에 단일 채널 구동 전압(Vcdr)을 제공하기 때문에, 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 동시에 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신할 수 없다. 따라서, 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 하나씩 시간적인 간격을 가지고 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하고 수신한 채널 구동 전압(Vcdr)을 저장한다.

복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 수신한 채널 구동 전압(Vcdr) 및 바이어스 전압(Vbias)에 기초하여 제1 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류(Idr2)가 흐르도록 제어한다. 각 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)은 상이한 값을 가지는 채널 구동 전압(Vcdr)을 수신하기 때문에, 제2 구동 전류(Idr2)도 상이한 값을 가질 수 있다.

각 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)에 연결된 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 다이오드 어레이(850)는 제2 구동 전류(Idr2)를 인가 받아 구동된다. 상기한 바와 같이, 발광 다이오드들은 제2 구동 전류(Idr2)의 크기에 따라 상이한 발광량을 가지게 되고, 제1 구동 전류의 크기에 따라 발광 다이오드들의 휘도가 조절된다.

발광 다이오드 어레이(850)는 제2 구동 전류(Idr2)에 기초하여 동작할 수 있다. 발광 다이오드의 발광량은 발광 다이오드의 활성층을 통과하는 구동 전류의 크기에 비례할 수 있으므로, 제2 구동 전류(Idr2)에 비례하여 발광 다이오드의 발광량이 증가할 수 있다. 따라서 제2 구동 전류(Idr2)에 따라 발광 다이오드의 발광량이 제어되며, 결과적으로 본 발명의 일부 실시예들에 따른 구동 회로에서는 채널 구동부(820)에서 생성되는 제1 구동 전류를 제어하여 발광 다이오드 어레이(850)의 각 발광 다이오드를 통하여 흐르는 제2 구동 전류(Idr2)를 제어할 수 있다.

휘도 센서부(860)는 발광 다이오드 어레이(850)에 포함된 발광 다이오드들 각각의 휘도를 감지하여 휘도 감지 신호(ISENS)를 생성한다. 휘도 감지 신호(ISENS)는 발광 다이오드가 포함된 전류 채널과 휘도 정보를 포함할 수 있다. 제어부(810)는 휘도 감지 신호(ISENS)를 수신하여 구동 제어 신호(DCON)를 생성한다. 휘도 감지 신호(ISENS)에 기초하여 발광 다이오드 어레이(850)에 포함된 복수의 발광 다이오드들의 휘도를 동일하게 유지시키거나, 발광 다이오드 어레이(850)의 구동 방법, 예를 들어, 발광 다이오드 어레이를 복수 개의 영역으로 분할하여 각 부분의 밝기를 조절하는 다분할 디밍(dimming) 방법 또는 로컬 디밍 등의 방법에 의하여 구동되는 경우, 복수의 발광 다이오드들의 휘도를 조정하여 로컬 디밍을 수행하도록 구동 제어 신호(DCON)를 생성할 수 있다.

초기 상태에서는 발광 다이오드들의 밝기를 일정하게 유지하는 경우, 복수의 전류 채널부들(840a, 840b, ..., 840n)이 제공하는 제2 구동 전류들(Idr2)은 서로 동일한 값을 가질 수 있으나, 각 전류 채널부들에 전기적으로 연결된 발광 다이오드들의 특성 또는 전류 채널부들의 차이로 인하여 밝기가 서로 상이해질 수 있으며, 이러한 밝기의 편차는 색편차 및 화질 저하를 야기하며 결론적으로 전체적인 구동 장치의 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 장치(800)는 동작 상태에서 발광 다이오드들의 휘도를 감지하여 이에 따라 구동 제어 신호(DCON)를 생성하여 제공되는 제2 구동 전류(Idr2)를 제어하여 전체적인 구동 장치에서 균일한 휘도를 유지할 수 있도록 한다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로는 단일의 채널 구동부를 통하여 상이한 채널 구동 전압을 생성하여, 선형적으로 출력 구동 전류를 제어할 수 있으며, 또한, 복수의 전류 채널부를 포함하는 경우, 순차적으로 상이한 채널 구동 전압을 생성하여 제공할 수 있다. 따라서 전체 구동 회로를 간단하게 구현할 수 있으며, 동작 상태에 따라 구동 전류의 크기를 적응적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 회로를 포함하는 구동 장치는 단일 채널 구동부를 포함하여, 복수의 전류 채널에 연결된 복수의 발광 다이오드들의 휘도를 동일하게 유지하도록 구동 전류를 제공할 수 있다.

본 발명이 특정한 실시예들에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이, 다양한 변경이 이뤄질 수 있고 또한 균등물들이 치환될 수 있다는 점은 당해 기술 분야에 숙련된 자들에게 이해될 것이다. 추가적으로, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이, 특정한 상황이나 물적 요건을 본 발명의 지침에 맞게 조절할 수 있도록 다양한 개조가 이뤄질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 내에 들어오는 모든 실시예들을 포함한다.

Claims

제1 구동 전류를 생성하여, 상기 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여, 제3 구동 전류 및 상기 제3 구동 전류의 값이 제1 구동 전류와 같도록 제어하는 채널 구동 전압을 생성하고, 상기 채널 구동 전압을 출력하는 채널 구동부; 및
상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제3 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류가 흐르도록 제어하는 전류 채널부를 포함하고,
제어 신호에 따라 상기 제1 구동 전류의 값을 조정함으로써 상기 제2 구동 전류의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제1 항에 있어서, 상기 채널 구동부는,
상기 제1 구동 전류를 생성하는 제1 구동 전류 생성기;
상기 바이어스 전압을 안정화하여 제1 바이어스 안정화 전압을 제공하는 제1 안정화기; 및
상기 제1 바이어스 안정화 전압 및 상기 제1 구동 전류에 기초하여, 상기 제3 구동 전류 및 상기 채널 구동 전압을 제공하는 채널 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제2 항에 있어서, 상기 채널 구동기는,
상기 제1 바이어스 안정화 전압 및 상기 바이어스 전압에 응답하여 상기 제1 구동 전류를 증폭하여 제공하는 제2 증폭기; 및
상기 제1 증폭기의 출력단과 연결되는 게이트, 접지 전압과 연결되는 소스 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압을 수신하며 상기 제3 구동 전류를 제공하는 드레인을 포함하는 제1 구동 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제3 항에 있어서, 상기 전류 채널부는,
상기 바이어스 전압을 안정화하여 제2 바이어스 안정화 전압을 제공하는 제2 안정화기; 및
상기 채널 구동 전압을 수신하는 게이트, 상기 접지 전압과 연결된 소스 및 상기 제2 바이어스 안정화 전압을 수신하며, 상기 제3 구동 전류에 대하여 선형적인 상기 제2 구동 전류를 제공하는 드레인을 포함하는 제2 구동 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제2 항에 있어서, 상기 제1 안정화기는,
상기 바이어스 전압을 인가받는 제1 단자 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압을 인가받는 제2 단자를 포함하여 상기 바이어스 전압 및 상기 제1 바이어스 안정화 전압의 차이를 증폭하여 출력하는 제1 증폭기; 및
상기 제1 증폭기의 출력단에 연결된 게이트, 상기 제1 증폭기의 제2 단자에 연결된 소스 및 상기 제1 구동 전류 생성기의 출력단과 연결된 드레인을 포함하는 제1 안정화 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
가변하는 제1 구동 전류들을 생성하며, 상기 제1 구동 전류들 및 바이어스 전압에 기초하여, 제3 구동 전류들 및 상기 제3 구동 전류들의 값 각각이 대응되는 상기 제1 구동 전류들과 같도록 제어하는 채널 구동 전압들을 생성하고, 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 출력하는 채널 구동부; 및
상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 수신하고 저장하며, 상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제3 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류가 각각 흐르도록 제어하는 복수의 전류 채널부들을 포함하고,
제어 신호에 따라 상기 제1 구동 전류들의 값을 조정함으로써 상기 제2 구동 전류들의 크기를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제6 항에 있어서,
채널 선택 신호에 응답하여 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 상기 복수의 전류 채널부들에 제공하는 채널 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제7 항에 있어서, 상기 채널 디코더는,
상기 채널 선택 신호에 응답하여 순차적으로 활성화되어 상기 채널 구동 전압을 상기 복수의 전류 채널부들에 제공하는 복수의 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
제6 항에 있어서,
상기 제2 구동 전류가 각각 흐르는 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 다이오드 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 회로.
휘도 감지 신호에 기초하여 구동 제어 신호 및 채널 선택 신호를 생성하는 제어부;
상기 구동 제어 신호에 기초하여 제1 구동 전류를 생성하며, 상기 제1 구동 전류 및 바이어스 전압에 기초하여, 제3 구동 전류 및 상기 제3 구동 전류의 값이 상기 제1 구동 전류와 같도록 제어하는 채널 구동 전압들을 생성하여, 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 출력하는 채널 구동부;
상기 채널 선택 신호에 응답하여 상기 채널 구동 전압들을 순차적으로 제공하는 채널 디코더;
상기 채널 구동 전압들을 각각 수신하고 저장하며, 상기 채널 구동 전압 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 상기 제3 구동 전류에 대하여 선형적인 제2 구동 전류가 각각 흐르도록 제어하는 복수의 전류 채널부들;
상기 제2 구동 전류가 각각 흐르는 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 발광 다이오드 어레이; 및
상기 복수의 발광 다이오드들의 휘도를 감지하여 상기 휘도 감지 신호를 생성하는 휘도 센서부를 포함하고,
제어 신호에 따라 상기 제1 구동 전류의 값을 조정함으로써 상기 제2 구동 전류들의 크기를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.