(57)【要約】【課題】半導体集積回路において小さい面積を占める発光ダイオード駆動回路及びそれを含む発光ダイオードシステムを提供すること。【解決手段】発光ダイオード駆動回路は、電流駆動回路、ダイナミックヘッドルームコントローラ、及びパワーサプライ回路を含む。電流駆動回路は発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する。ダイナミックヘッドルームコントローラは発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生させてパワーサプライ回路に提供する。これにより、発光ダイオード駆動回路は半導体集積回路に占める面積が小さく、動作速度が早く、かつ製造コストが安価となる。【選択図】図１
2011100720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する電流駆動回路と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び前記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生するダイナミックヘッドルームコントローラと、
前記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生し、前記発光ダイオード駆動電圧を前記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供するパワーサプライ回路と、
を含むことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
前記第１制御信号及び前記第２制御信号は、前記発光ダイオード駆動回路が含まれた半導体集積回路の外部または内部から発生する目標発光ダイオード電流情報信号に基づいて発生されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
前記ダイナミックヘッドルームコントローラは、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出し、前記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生するレベル検出器と、
前記第２制御信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記最小検出電圧信号と前記第１基準電圧とを比較して前記第３制御信号を発生する比較器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記基準電圧発生回路は、
前記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号を発生する比較回路と、
前記比較出力電圧のうちの一つを選択する選択回路と、
前記選択回路の出力信号に対してデジタル−アナログ変換を行って前記第１基準電圧を発生するデジタル−アナログ変換器と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
前記比較回路は、
前記第２制御信号を前記出力基準電圧それぞれと比較して前記比較出力電圧を発生する少なくとも一つの比較器を含むことを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項６】
前記基準電圧発生回路は、
前記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号を発生する比較回路と、
前記比較出力電圧に対してデジタル−アナログ変換を行って前記第１基準電圧を発生するデジタル−アナログ変換器と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項７】
前記第１制御信号と前記第２制御信号は、発光ダイオード電流情報信号に応答して電流源の電流を調節することで発生する電圧信号であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項８】
前記第１制御信号は、発光ダイオード電流情報信号に応答して電流源の電流を調節することで発生する電圧信号であり、前記第２制御信号は前記発光ダイオード電流情報信号が保存されたメモリ装置に保存した後に出力される電圧信号であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項９】
前記電流駆動回路を構成するパワートランジスタのドレイン−ソース間の電圧は、前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１０】
前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号は、前記パワートランジスタのドレイン電流と同一であることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１１】
発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する電流駆動回路と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号、前記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号、及び半導体チップの温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生するダイナミックヘッドルームコントローラと、
前記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生し、前記発光ダイオード駆動電圧を前記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供するパワーサプライ回路と、
を含むことを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項１２】
前記ダイナミックヘッドルームコントローラは、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出し、前記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生するレベル検出器と、
前記第２制御信号及び前記温度センシング電圧信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、
前記最小検出電圧信号と前記第１基準電圧とを比較し、前記第３制御信号を発生する比較器と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１３】
前記基準電圧発生回路は、
前記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較し、前記温度センシング電圧信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの温度基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号を発生する比較回路と、
前記比較出力電圧のうちの一つを選択する選択回路と、
前記選択回路の出力信号に対してデジタル−アナログ変換を行って前記第１基準電圧を発生するデジタル−アナログ変換器と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１４】
前記比較回路は、
前記第２制御信号を前記出力基準電圧それぞれと比較し、前記温度センシング電圧信号を前記温度基準電圧それぞれと比較して前記比較出力電圧を発生する少なくとも一つの比較器を含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１５】
前記基準電圧発生回路は、
前記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較し、前記温度センシング電圧信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの温度基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧を発生する比較回路と、
前記比較出力電圧に対してデジタル−アナログ変換を行って前記第１基準電圧を発生するデジタル−アナログ変換器と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１６】
前記発光ダイオード駆動回路は、
前記発光ダイオード駆動回路が含まれた前記半導体集積回路の温度をセンシングし、前記温度センシング電圧信号を発生する温度センシング回路をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項１７】
発光ダイオード駆動電圧に応答して発光する発光ダイオードアレイと、
前記発光ダイオード駆動電圧を発生し、前記発光ダイオードアレイを構成する発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさにより前記パワートランジスタのドレイン−ソース電圧を変化させる発光ダイオード駆動回路と、
を含むことを特徴とする発光ダイオードシステム。
【請求項１８】
前記発光ダイオード駆動回路は、
発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する電流駆動回路と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び前記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号により変化する第３制御信号を発生するダイナミックヘッドルームコントローラと、
前記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生し、前記発光ダイオード駆動電圧を前記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供するパワーサプライ回路と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の発光ダイオードシステム。
【請求項１９】
前記発光ダイオードストリングそれぞれは、互いに直列接続されている少なくとも一つの発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオードシステム。
【請求項２０】
前記発光ダイオードストリングそれぞれの前記第２端子は、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオードシステム。
【請求項２１】
発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する段階と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする段階と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び前記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する段階と、
前記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する段階と、
前記発光ダイオード駆動電圧を前記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する段階と、
を含むことを特徴とする発光ダイオード駆動方法。
【請求項２２】
前記第３制御信号を発生する段階は、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出する段階と、
前記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する段階と、
前記第２制御信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する段階と、
前記最小検出電圧信号と前記第１基準電圧とを比較し、前記第３制御信号を発生する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオード駆動方法。
【請求項２３】
発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する段階と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする段階と、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号、前記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号、及び半導体チップの温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて前記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する段階と、
前記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する段階と、
前記発光ダイオード駆動電圧を前記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する段階と、
を含むことを特徴とする発光ダイオード駆動方法。
【請求項２４】
前記第３制御信号を発生する段階は、
前記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出する段階と、
前記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する段階と、
前記第２制御信号及び前記温度センシング電圧信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する段階と、
前記最小検出電圧信号と前記第１基準電圧とを比較し、前記第３制御信号を発生する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の発光ダイオード駆動方法。
【請求項２５】
ディスプレイパネルと、
発光ダイオード駆動電圧を発生し、目標発光ダイオード電流及び／または温度センシング電圧信号に基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさにより前記パワートランジスタのドレイン−ソース電圧を変化させるバックライト駆動回路と、
前記発光ダイオードストリングを含み前記発光ダイオード駆動電圧に応答して動作し、前記ディスプレイパネルに光を提供するバックライトユニットと、
を含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード駆動回路に関し、特に半導体集積回路において小さい面積を占める発光ダイオード駆動回路及びそれを含む発光ダイオードシステム(ＣＩＲＣＵＩＴ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＤＲＩＶＩＮＧ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ、ＡＮＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ ＳＹＳＴＥＭ ＨＡＶＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、表示装置の分野において、環境に優しく、低電力製品に対する市場ニーズに応えるため多様な形態の発光技術についての研究が数多く行われている。
【０００３】
現在用いられている表示装置の中には、プラズマ表示装置(Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ)、液晶表示装置(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ)、発光ダイオード(Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ)表示装置などがある。発光ダイオード表示装置は、両端に印加される電圧により自体発光する素子であって、安定的で、発熱量が非常に小さく、かつ消費電力が低いという長所から次世代の技術として脚光を浴びている。発光ダイオード表示装置は、照明装置のみでなく液晶表示装置(ＬＣＤ)のバックライト部としても用いられる。
【０００４】
発光ダイオードに流れる電流を制御するＬＤＭＯＳ(Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｏｕｂｌｅ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)などのパワートランジスタは、発光ダイオード駆動回路が含まれる半導体チップ大きさの相当部分を占めている。また、最近の発光ダイオード電流駆動回路は早いスイッチング時間が求められている。発光ダイオード電流駆動回路に用いられるパワートランジスタは大きくなるほど寄生キャパシタンスが大きく、スイッチング動作速度も遅くなる。
【０００５】
そこで、価格競争力のために、発光ダイオードアレイを駆動する発光ダイオード駆動回路が含まれている半導体集積回路のチップサイズを極力小さくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国特許出願公開第２００５−００６２８５２号明細書
【特許文献２】特開２００６−３１９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタの大きさを小さくする発光ダイオード駆動回路を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記発光ダイオード駆動回路を含む発光ダイオードシステムを提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタの大きさを小さくする発光ダイオード駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動回路は、電流駆動回路、ダイナミックヘッドルーム(ｈｅａｄ ｒｏｏｍ)コントローラ、及びパワーサプライ回路を含む。
【００１１】
電流駆動回路は、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する。ダイナミックヘッドルームコントローラは上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する。パワーサプライ回路は、上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生して上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、上記第１制御信号及び上記第２制御信号は上記発光ダイオード駆動回路が含まれた半導体集積回路の外部または内部から発生する目標(ｔａｒｇｅｔ)発光ダイオード電流情報信号に基づいて発生することができる。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、上記ダイナミックヘッドルームコントローラはレベル検出器、基準電圧発生回路及び比較器を含むことができる。
【００１４】
レベル検出器は上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出して上記検出された電圧レベルのうちの最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する。基準電圧発生回路は上記第２制御信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する。比較器は上記最小検出電圧信号と上記第１基準電圧とを比較して上記第３制御信号を発生する。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、上記基準電圧発生回路は、比較回路、選択回路及びデジタル−アナログ変換器を含むことができる。
比較回路は、上記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較して、少なくとも一つの比較出力電圧を発生する。選択回路は、上記比較出力電圧のうちの一つを選択する。デジタル−アナログ変換器は上記選択回路の出力信号に対してデジタル−アナログ変換を行って上記第１基準電圧を発生する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、上記比較回路は上記第２制御信号を上記出力基準電圧それぞれと比較して上記比較出力電圧を発生する少なくとも一つの比較器を含むことができる。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、上記基準電圧発生回路は比較回路及びデジタル−アナログ変換器を含むことができる。
比較回路は上記第２制御信号を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号を発生する。デジタル−アナログ変換器は上記比較出力電圧に対してデジタル−アナログ変換を行って上記第１基準電圧を発生する。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、上記第１制御信号と上記第２制御信号は発光ダイオード電流情報信号に応答して電流源の電流を調節することによって発生する。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、上記第１制御信号は発光ダイオード電流情報信号に応答して電流源の電流を調節することによって発生する信号であり、上記第２制御信号は発光ダイオード電流情報信号をメモリ装置に保存してから出力する電圧信号とすることができる。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、上記電流駆動回路を構成するパワートランジスタのドレイン−ソース間の電圧は。上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化することができる。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号は上記パワートランジスタのドレイン電流と同一とすることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動回路は、電流駆動回路、ダイナミックヘッドルームコントローラ及びパワーサプライ回路を含む。
【００２３】
電流駆動回路は、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する。ダイナミックヘッドルームコントローラは、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号、上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号、及びチップの温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する。パワーサプライ回路は、上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生して上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、上記ダイナミックヘッドルームコントローラはレベル検出器、基準電圧発生回路及び比較器を含む。
【００２５】
レベル検出器は上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出して上記検出された電圧レベルのうちの最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する。基準電圧発生回路は上記第２制御信号及び上記温度センシング電圧信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する。比較器は上記最小検出電圧信号と上記第１基準電圧とを比較して上記第３制御信号を発生する。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、上記発光ダイオード駆動回路は、上記発光ダイオード駆動回路が含まれた上記半導体集積回路の温度をセンシングして温度センシング電圧信号を発生する温度センシング回路をさらに含むことができる。
【００２７】
本発明の一実施形態に係る発光ダイオードシステムは発光ダイオードアレイ及び発光ダイオード駆動回路を含む。
【００２８】
発光ダイオードアレイは発光ダイオード駆動電圧に応答して発光する。発光ダイオード駆動回路は上記発光ダイオード駆動電圧を発生し、上記発光ダイオードアレイを構成する発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流大きさにより上記パワートランジスタ両端の電圧を変化させる。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法は、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する段階と、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする段階と、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する段階と、上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する段階と、上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する段階とを含む。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、上記第３制御信号を発生する段階は、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出する段階と、上記検出された電圧レベルのうちの最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する段階と、上記第２制御信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する段階と、上記最小検出電圧信号と上記第１基準電圧とを比較して上記第３制御信号を発生する段階とを含むことができる。
【００３１】
本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法は、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する段階と、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする段階と、上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号、上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号、及びチップの温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する段階と、上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する段階と、上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する段階とを含む。
【００３２】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、ディスプレイパネル、バックライト駆動回路及びバックライトユニットを含む。
【００３３】
バックライト駆動回路は、発光ダイオード駆動電圧を発生し、目標発光ダイオード電流(ｔａｒｇｅｔ ＬＥＤ ｃｕｒｒｅｎｔ)及び／または温度センシング電圧信号(ＶＴＥＭＰ)に基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさに伴って上記パワートランジスタ両端の電圧を変化させる。バックライトユニットは発光ダイオードストリングを含み、上記発光ダイオード駆動電圧に応答して動作し、上記ディスプレイパネルに光を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路及び発光ダイオードシステムは、発光ダイオード電流情報及び／または温度情報により発光ダイオードストリングに提供する発光ダイオード駆動電圧の大きさを調節する。発光ダイオード駆動回路は、電流駆動回路のパワートランジスタを介して流れる電流の変化に伴ってパワートランジスタのドレイン−ソース間の電圧が調節するので、パワートランジスタのサイズを小さく設計することができる。また、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路は、パワートランジスタの大きさが小さいために寄生キャパシタンスも小さい。これにより、発光ダイオード駆動回路は動作速度が早く、かつ製造コストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードシステムを示すブロック図である。
【図２】図１の発光ダイオードシステムに含まれた発光ダイオード駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の発光ダイオード駆動回路に含まれた電流駆動回路を詳細に示す回路図である。
【図４】図３の電流駆動回路を構成するＬＤＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
【図５】図２の発光ダイオード駆動回路に含まれたパワーサプライ回路の一例を示す回路図である。
【図６】図２の発光ダイオード駆動回路に含まれたダイナミックヘッドルームコントローラの一例を示す回路図である。
【図７】図６のダイナミックヘッドルームコントローラに含まれた比較回路の一例を示す回路図である。
【図８】図６のダイナミックヘッドルームコントローラに含まれた基準電圧発生回路の一例を示す回路図である。
【図９】図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路の一例を示す回路図である。
【図１０】図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路の他の一例を示す回路図である。
【図１１】図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路のさらに他の一例を示す回路図である。
【図１２】図１の発光ダイオードシステムの動作を示すタイミング図である。
【図１３】本発明の他の一実施形態に係る発光ダイオードシステムを示すブロック図である。
【図１４】図１３の発光ダイオードシステムに含まれた発光ダイオード駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１５】図１４の発光ダイオード駆動回路に含まれた電流駆動回路を詳細に示す回路図である。
【図１６】図１４の発光ダイオード駆動回路に含まれたダイナミックヘッドルームコントローラの一例を示す回路図である。
【図１７】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラに含まれた基準電圧発生回路の一例を示す回路図である。
【図１８】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラに含まれた比較回路の一例を示す回路図である。
【図１９Ａ】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラの動作を示す波形図である。
【図１９Ｂ】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラの動作を示す波形図である。
【図１９Ｃ】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラの動作を示す波形図である。
【図２０】図１６のダイナミックヘッドルームコントローラの動作を示す表である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２１の第３制御信号を発生する過程を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の他の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２３の第３制御信号を発生する過程を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムの一例を示すブロック図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムの他の一例を示すブロック図である。
【図２７】本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムのさらに他の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本明細書に開示される本発明の実施形態において、特定の構造的かつ機能的な説明は、単に本発明の実施例を説明するために例示されたものであって、本発明の実施形態は多様な形態で実施することができ、本明細書に説明した実施形態に限定されたものとして解釈してはいけない。
【００３７】
本発明は多様に変更され、またさまざまな形態を有することができるため、特定の実施形態を図面として例示し、これを詳細に説明するものとする。しかし、これは本発明を特定の開示形態により限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含むすべての変更、均等物かつ代替物を含むものとして理解するべきである。
【００３８】
「第１、第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するために用いられているが、上記構成要素はその用語によって限定されない。この用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的として用いられている。例えば、本発明の権利範囲から離脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素に命名することができ、同様に、第２構成要素は第１構成要素に命名することができる。
【００３９】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されている」とか「接続されている」とした場合は、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されている場合で、その間に他の構成要素が存在する場合もある。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されている」とか「直接接続されている」とした場合には、その間に他の構成要素は存在しないものとして理解すべきである。構成要素の関係を説明するその他の表現、すなわち、「〜間に」と「直接〜間に」または「〜に隣接する」と「直接〜に隣接する」なども同様に解釈すべきである。
【００４０】
本発明に用いられた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたことであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上に明白に示さない限り、複数の表現もを含む。本発明において、「含む」または「有する」などの用語は、その特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在していることを指定しようとすることであって、一つまたはその以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しようとするものとして理解してはいけない。
【００４１】
特に定義しない限り、技術的や科学的な用語を含み、ここに用いられるすべての用語は本発明が属する技術分野で通常知識を有する者によって一般的に理解されることと同様な意味を有する。一般辞典に定義されている用語と同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味として解釈すべきであって、本発明において明白に定義されてない限り、理想的に、またはあまり形式的にその意味を解釈してはいけない。
【００４２】
一方、ある実施形態が他に実現可能である場合、特定ブロック内に明記された機能あるいは動作がフローチャートに明記された順序とは異なって実現されることも可能である。例えば、連続する二つのブロックが、実際には同時に実行されることもあって、かかる機能または動作によっては上記ブロックが逆に実行されることもある。
【００４３】
以下、添付された図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る発光ダイオードシステム１０００を示すブロック図である。
【００４４】
図１に示すように、発光ダイオードシステム１０００は、発光ダイオード駆動回路１１００及び発光ダイオードアレイ１５００を含む。
【００４５】
発光ダイオードアレイ１５００は発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａに応答して発光する。発光ダイオード駆動回路１１００は発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発生し、パワートランジスタのドレイン−ソース電圧を変化させる。発光ダイオード駆動回路１１００は発光ダイオード電流(ＬＥＤ ｃｕｒｒｅｎｔ)情報に基づいて発光ダイオードアレイ１５００を構成する発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０に流れる電流信号を制御する。発光ダイオード電流(ＬＥＤ ｃｕｒｒｅｎｔ)情報は、ユーザが発光ダイオード駆動回路１１００を含む半導体集積回路の内部または外部から調節可能な目標発光ダイオード電流(ｔａｒｇｅｔ ＬＥＤ ｃｕｒｒｅｎｔ)とすることができる。パワートランジスタを介して流れる電流は発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０のそれぞれに流れる電流に対応する。
【００４６】
発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０のそれぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎは、発光ダイオード駆動回路１１００に含まれたパワートランジスタのそれぞれのドレインに接続される。図１で、第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧はそれぞれＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎに示され、第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎそれぞれから発光ダイオード駆動回路１１００に含まれたパワートランジスタそれぞれのドレインに流れる電流をそれぞれＩＬＥＤ１、ＩＬＥＤ２、・・・、ＩＬＥＤｎに示した。発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０のそれぞれの第２端子Ｌ＿Ａは互いに電気的に接続されている。
【００４７】
発光ダイオードアレイ１５００は少なくとも一つの発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０を含むことができ、発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０はそれぞれ互いに直列接続された少なくとも一つの発光ダイオードを含むことができる。
【００４８】
図２は、図１の発光ダイオードシステム１０００に含まれた発光ダイオード駆動回路１１００の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、発光ダイオード駆動回路１１００は、パワーサプライ回路１１１０、動的ヘッドルームコントローラ(ｄｙｎａｍｉｃ ｈｅａｄｒｏｏｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)１１２０、及び電流駆動回路を含む。
【００４９】
電流駆動回路は、電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０を含み、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号ＶＣＯＮ１に応答して発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号ＩＬＥＤ１、ＩＬＥＤ２、・・・、ＩＬＥＤｎを制御する。
【００５０】
動的ヘッドルームコントローラ１１２０は、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)のそれぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎ及び発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号ＶＣＯＮ２に基づいて発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号によって変化する第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。
【００５１】
パワーサプライ回路１１１０は、第３制御信号ＶＣＯＮ３に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発生し、発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発光ダイオードストリングのそれぞれの第２端子Ｌ＿Ａに提供する。
【００５２】
図３は、図２の発光ダイオード駆動回路１１００に含まれた電流ドライバ１１６０を詳細に示す回路図である。図３には１つの発光ダイオードストリング１５１０に接続された１つの電流ドライバ１１６０を有する発光ダイオード駆動回路１１００ａが示されているが、発光ダイオード駆動回路は複数の発光ダイオードストリングに接続された複数の電流ドライバを含むことができる。
【００５３】
図３に示すように、発光ダイオード駆動回路１１００ａの電流ドライバ１１６０は、増幅器１１６１、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳ及び抵抗ＲＳを含む。
【００５４】
増幅器１１６１は差動増幅器とすることができ、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号ＶＣＯＮ１とフィードバック信号との差を増幅する。ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳは、増幅器１１６１の出力端子に接続されたゲート、発光ダイオードストリング１５１０に電気的に接続されたドレイン及び上記フィードバック電圧が出力されるソースを有する。抵抗ＲＳは、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのソースと接地との間に接続され、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン電流の大きさを決定する。
【００５５】
図３には、電流駆動回路１１６０を構成するスイッチングトランジスタとしてｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳが示されているが、スイッチングトランジスタは、パワーＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ(Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)など任意のパワートランジスタとすることができる。
【００５６】
図４は、図３の電流ドライバ１１６０を構成するｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン−ソース電圧ＶＤＳとドレイン電流ＩＤＳとの関係を示すグラフである。
【００５７】
図４に示すように、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳは、ドレイン−ソース電圧ＶＤＳが低い線形領域(ＬＩＮＥＡＲ ＲＥＧＩＯＮ)では、ドレイン−ソース電圧ＶＤＳが増加するにつれてドレイン電流ＩＤＳが増加し、ドレイン−ソース電圧ＶＤＳが高い飽和領域(ＳＡＴＵＲＡＴＩＯＮ ＲＥＧＩＯＮ)では、ドレイン−ソース電圧ＶＤＳが増加してもドレイン電流ＩＤＳが一定な値を有する。線形領域でもドレイン−ソース電圧ＶＤＳが非常に低い場合、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳはドレイン電流ＩＤＳがドレイン−ソース電圧ＶＤＳに正比例するトライオード領域(ｔｒｉｏｄｅ ｒｅｇｉｏｎ)で動作する。トライオード領域において、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳは抵抗のような機能をする。
【００５８】
例えば、図３の発光ダイオード駆動回路１１００ａの電流ドライバ１１６０の抵抗ＲＳは５Ωであって、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン電流が４０ｍＡの仕様(ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ)を有する場合、抵抗ＲＳ両端にかかる電圧は２００ｍＶである。ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン電圧、すなわち発光ダイオードストリング１５１０の第１端子Ｌ＿Ｋ１の電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１が５００ｍＶであれば、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン−ソースとの間には３００ｍＶの電圧がかかる。図４のＶＤＳ−ＩＤＳ線のカーブにおいて、ＶＤＳ２が５００ｍＶであり、ＩＤＳ２が４０ｍＡである場合、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン電圧、すなわち、発光ダイオードストリング１５１０の第１端子Ｌ＿Ｋ１の電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１が５００ｍＶ(ＶＤＳ２)から４００ｍＶ(ＶＤＳ１)に減少すると、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳには４０ｍＡの電流が流れない。この条件において、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳに４０ｍＡの電流を流すためには、従来には、より大きいサイズのｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳが必要であった。
【００５９】
図１に示す本発明の発光ダイオード駆動回路１１００は、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン電流がＩＤＳ１からＩＤＳに変化すると、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのドレイン−ソース間の電圧をＶＤＳ１からＶＤＳ２に変化させる。したがって、図１に示す本発明の発光ダイオード駆動回路１１００は、ｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのサイズを大きくしなくても図４のｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳの特性カーブに沿って動作する。よって、外部で入力される目標ＬＥＤ電流が増加してもｎ型ＬＤＭＯＳトランジスタＮＬＤＭＯＳのサイズを大きくしなくても良い。
【００６０】
図５は、図２の発光ダイオード駆動回路１１００に含まれたパワーサプライ回路１１１０の一例を示す回路図である。
【００６１】
パワーサプライ回路１１１０は、一種のＤＣ−ＤＣコンバータとして直流入力電圧ＶＩＮを受信し、安定した高い直流電圧を出力するブーストコンバータである。図５に示すように、パワーサプライ回路１１１０は、インダクタＬ１、第１抵抗ＲＦ、ＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳ、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、第２抵抗Ｒ１及び第３抵抗Ｒ２を含む。
【００６２】
以下に、図５のパワーサプライ回路１１１０の動作について説明する。
まず、ゲート制御信号ＶＧがロジッグハイになるゲート制御信号ＶＧの活性化区間の間にＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳはターンオンドされ、電流はインダクタＬ１、ＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳ及び第１抵抗ＲＦを介して流れる。このとき、インダクタＬ１は、電気エネルギーを電流に対応する磁気エネルギー形態に変換して保存する。よって、ゲート制御信号ＶＧの活性化区間が長くなるほどインダクタＬ１に保存される磁気エネルギーも徐々に増加する。
【００６３】
次に、ゲート制御信号ＶＧがロジッグローになるゲート制御信号ＶＧの非活性化区間の間にＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳはターンオフされ、ゲート制御信号ＶＧの活性化区間の間のインダクタＬ１に保存された磁気エネルギーは電気エネルギー形態に変換される。すなわち、インダクタＬ１は保存された磁気エネルギーの大きさによる起電力で電流を発生させ、この電流はダイオードＤ１、第２抵抗Ｒ１及び第３抵抗Ｒ２を介して流れる。インダクタＬ１に保存された磁気エネルギーは、増加時と同一速度で減少する。一方、インダクタＬ１の起電力と入力電圧ＶＩＮによって出力ノード、すなわち、第２抵抗Ｒ１の第１端子にＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａが生成され、出力ノードと接地との間に接続されたキャパシタＣ１に充電される。ゲート制御信号ＶＧの活性化区間の間のインダクタＬ１に保存された磁気エネルギーが大きいほどインダクタＬ１の起電力は大きく、これにより、ＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａはさらに昇圧する。
【００６４】
次に、ゲート制御信号ＶＧが再活性化されると、電流はＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳと第１抵抗ＲＦを経由して再び流れ、インダクタＬ１は再び磁気エネルギーを保存することになる。このとき、ＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａの電圧レベルはキャパシタＣ１に保存されている電圧で維持される。
【００６５】
上記のように、パワーサプライ回路１１１０はゲート制御信号ＶＧのデューティ比(ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ)が高くなるとインダクタＬ１の起電力を増加させてＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを増加させ、ゲート制御信号ＶＧのデューティ比が低くなるとインダクタＬ１の起電力を減少させてＬＥＤ供給電圧ＶＬＥＤ＿Ａを減少させる。
【００６６】
図５に示すように、ＮＭＯＳパワートランジスタＮＭＯＳに流れる電流に対応する第１検出電圧ＶＤＥＴ１とＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａとをセンシングした第２検出電圧ＶＤＥＴ２に基づいてゲート制御信号ＶＧのデューティ比が変化する。
【００６７】
パワーサプライ回路１１１０は、ＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａが目標電圧より小さいと、インダクタＬ１の起電力を増加させてＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを昇圧させるためにゲート制御信号ＶＧのデューティ比を高める。一方、ＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａが目標電圧より大きいとインダクタＬ１の起電力を減少させてＬＥＤ駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを小さくするためにゲート制御信号ＶＧのデューティ比を小さくする。
【００６８】
図６は図２の発光ダイオード駆動回路１１００に含まれたダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０の一例を示す回路図である。
図６に示すように、ダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０はレベル検出器１１２１、基準電圧発生回路１１２３及び比較器１１２２を含む。
【００６９】
レベル検出器１１２１は、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)のそれぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎの電圧レベルを検出し、検出された電圧レベルのうち最小の電圧レベルを有する最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを発生する。基準電圧発生回路１１２３は第２制御信号ＶＣＯＮ２に応答して変化する第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。比較器１１２２は最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮと第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣとを比較して第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。
【００７０】
基準電圧発生回路１１２３は、比較回路１１２４、選択回路１１２５及びデジタル−アナログ変換器１１２６を含む。
【００７１】
比較回路１１２４は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎを発生する。選択回路１１２５は比較出力電圧信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎのうち一つを選択する。デジタル−アナログ変換器１１２６は選択回路１１２５の出力信号に対してデジタル−アナログ変換を行って第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。
【００７２】
図７は、図６のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０に含まれている比較回路１１２４の一例を示す回路図である。
図７に示すように、比較回路１１２４は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を出力基準電圧ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２、・・・、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩｎのそれぞれと比較して比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎを発生する比較器ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰｎを含む。
【００７３】
図８は、図６のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０に含まれている基準電圧発生回路１１２３の他の一例を示す回路図である。
図８に示すように、基準電圧発生回路１１２３ａは、比較回路１１２４及びデジタル−アナログ変換器１１２６ａを含む。
【００７４】
比較回路１１２４は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎを発生する。デジタル−アナログ変換器１１２６ａは比較出力電圧信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎに大海デジタル−アナログ変換を行って第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。
【００７５】
図９は、図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路の一例を示す回路図である。
図９に示すように、制御信号発生回路１０１０は、第１電流源ＩＳＳ１、第１抵抗ＲＣＳ１、第２電流源ＩＳＳ２及び第２抵抗ＲＣＳ２を含む。
第１電流源ＩＳＳ１と第１抵抗ＲＣＳ１とは互いに直列接続され、電源電圧ＶＤＤと接地との間に結合される。第２電流源ＩＳＳ２と第２抵抗ＲＣＳ２とは互いに直列接続され、電源電圧ＶＤＤと接地との間に結合される。第１電流源ＩＳＳ１と第１抵抗ＲＣＳ１との接合部から第１制御信号ＶＣＯＮ１が出力され、第２電流源ＩＳＳ２と第２抵抗ＲＣＳ２との接合部から第２制御信号ＶＣＯＮ２が出力される。
【００７６】
図９に示す制御信号発生回路１０１０は、発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤに応答して第１電流源ＩＳＳ１の電流を調節して第１制御信号ＶＣＯＮ１を発生し、第２電流源ＩＳＳ２の電流を調節して第２制御信号ＶＣＯＮ２を発生する。
【００７７】
発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤは発光ダイオードアレイの明るさを調節する目標信号(ｔａｒｇｅｔ  ｓｉｇｎａｌ)であって、発光ダイオード駆動回路１１００を含む半導体集積回路の内部または外部から発生され、ユーザによって調節することができる。コンピュータ、テレビなどに用いられる液晶表示装置は入力された映像信号の強度に従ってバックライトの発光ダイオードアレイの明るさを調節することによって、画面明るさを調節する。
【００７８】
図１０は、図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路の他の一例を示す回路図である。
図１０に示すように、制御信号発生回路１０１０ａは第３電流源ＩＳＳ３及び第３抵抗ＲＣＳ３を含む。
【００７９】
第３電流源ＩＳＳ３と第３抵抗ＲＣＳ３とは互いに直列接続され、電源電圧ＶＤＤと接地との間に結合される。第３電流源ＩＳＳ３と第３抵抗ＲＣＳ３との接合部から第１制御信号ＶＣＯＮ１及び第２制御信号ＶＣＯＮ２が出力される。
【００８０】
図１０に示す制御信号発生回路１０１０ａは、発光ダイオード電流の情報信号ＳＩＬＥＤに応答して第３電流源ＩＳＳ３の電流の大きさを調節し、第１制御信号ＶＣＯＮ１及び第２制御信号ＶＣＯＮ２を発生する。図１０の制御信号発生回路１０１０ａにおいて、第１制御信号ＶＣＯＮ１及び第２制御信号ＶＣＯＮ２は同一大きさを有する。
【００８１】
図１１は、図２の発光ダイオード駆動回路に入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号を発生する回路のさらに他の一例を示す回路図である。
図１１に示すように、制御信号発生回路１０１０ｂは、第４電流源ＩＳＳ４、第４抵抗ＲＣＳ４及びメモリ装置１０１１を含む。
【００８２】
第４電流源ＩＳＳ４と第４抵抗ＲＣＳ４とは互いに直列接続され、電源電圧ＶＤＤと接地との間に結合される。第４電流源ＩＳＳ４と第４抵抗ＲＣＳ４との接合部から第１制御信号ＶＣＯＮ１が出力され、メモリ装置１０１１から第２制御信号ＶＣＯＮ２が出力される。
【００８３】
図１１に示す制御信号発生回路１０１０ｂは、発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤに応答して第４電流源ＩＳＳ４の電流大きさを調節して第１制御信号ＶＣＯＮ１を発生し、発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤをメモリ装置１０１１に保存した後、第２制御信号ＶＣＯＮ２として出力する。
【００８４】
図９、図１０及び図１１に示す制御信号発生回路１０１０、１０１０ａ、１０１０ｂは、それぞれ図１に含まれた発光ダイオード駆動回路１１００とともに一つの半導体集積回路内に含まれることができる。
【００８５】
図１２は、図１の発光ダイオードシステム１０００の動作を示すタイミング図である。図１２では、第２制御信号ＶＣＯＮ２を３つの出力基準電圧ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ３それぞれと比較し、比較出力電圧信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、ＣＯＭＯ３が発生した場合、発光ダイオードシステム１０００の動作を行われる。
【００８６】
図１２に示すように、基準電圧発生回路(図６の１１２３)に含まれている比較回路１１２４の出力信号ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、ＣＯＭＯ３に応答して比較器１１２２に入力される第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣの電圧レベルが変化し、第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣに応答して発光ダイオードストリングそれぞれに流れる電流ＩＬＥＤの大きさが変化する。図１２において、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２及びＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ３は、比較回路１１２４で第２制御信号ＶＣＯＮ２と比較するために用いられた出力基準電圧である。発光ダイオードストリングそれぞれに流れる電流ＩＬＥＤは、第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣに応答して最小値(ＩＬＥＤ、ｍｉｎ)と最大値(ＩＬＥＤ、ｍａｘ)との間で変化する。
【００８７】
以下、図１ないし図１２を参照しながら図１における本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動回路１１００及びそれを含む発光ダイオードシステム１０００の動作について説明する。
【００８８】
本発明の一実施形態によれば、発光ダイオード駆動回路１１００は、発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号ＶＣＯＮ２に基づいて第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生し、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれとパワートランジスタそれぞれの接合部からフィードバック電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎを受信し、フィードバック電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎのうち最小値を有する電圧信号と第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣとを比較して発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号の変化により変化する第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。第３制御信号ＶＣＯＮ３は、パワーサプライ回路１１１０に含まれたパワートランジスタＮＭＯＳのゲート制御信号ＶＧを変化させて発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａの大きさを変化させる。
【００８９】
電流駆動回路１１００は、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号ＶＣＯＮ１に応答して発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号ＩＬＥＤ１、ＩＬＥＤ２、・・・、ＩＬＥＤｎを制御する。また、電流駆動回路１１００は、発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号ＶＣＯＮ２に基づいて発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号の変化によって発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａの大きさを変化させる。
【００９０】
図１に示す発光ダイオードシステム１０００は、外部から入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号ＶＣＯＮ１、ＶＣＯＮ２に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流の大きさを変化させ、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれとパワートランジスタそれぞれとの接合部の電圧を変化させる。したがって、電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれたパワートランジスタのドレイン電流が増加することによってパワートランジスタのドレイン端子のそれぞれの電圧が増加する。
【００９１】
上記のように、発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤは、発光ダイオードアレイの明るさを調節する目標信号であって、外部から調節することができ、第１制御信号ＶＣＯＮ１と第２制御信号ＶＣＯＮ２は発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤに応答して発生される信号である。発光ダイオードシステム１０００は、発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤに応答して第１制御信号ＶＣＯＮ１と第２制御信号ＶＣＯＮ２を発生し、第１制御信号ＶＣＯＮ１と第２制御信号ＶＣＯＮ２に基づいて発光ダイオードアレイの明るさを調節することができる。
【００９２】
図４に示すように、外部から入力される発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号ＶＣＯＮ１に応答してＮ型ＬＤＭＯＳトランジスタ(ＮＬＤＭＯＳ)のドレイン電流がＩＤＳ１からＩＤＳ２に増加する場合、図１の発光ダイオードシステム１０００は動的ヘッドルームコントローラ１１２０に印加される第２制御信号ＶＣＯＮ２に応答して発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａの大きさを増加させる。したがって、パワートランジスタのドレイン端子のそれぞれの電圧がＶＤＳ１からＶＤＳ２に増加する。発光ダイオード電流情報信号ＳＩＬＥＤの大きさが増加されても電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれたパワートランジスタのサイズを増加させないで、図１のＬＥＤ駆動回路１１００はトライオード領域において図４のＶＤＳ−ＩＤＳのカーブに沿う。
【００９３】
本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路１１００を構成するダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０は、レベル検出器１１２１を用いて発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを検出し、最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣと比較して第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。よって、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎは、最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮよりも大きい値を維持することになる。例えば、ＶＬＥＤ＿Ｋ１が最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮであれば、ダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０はＶＬＥＤ＿Ｋ１を第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣと比較して第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。パワーサプライ回路１１１０は第３制御信号ＶＣＯＮ３を受信してパワーサプライ回路１１１０に含まれたパワートランジスタのスイッチング周波数及び／またはデューティ比を調節し、発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発生する。したがって、ＶＬＥＤ＿Ｋ１は、ＬＥＤ電流情報が含まれた電圧を維持し、残りの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿ＫｎはＶＬＥＤ＿Ｋ１よりも大きい値を維持する。
【００９４】
したがって、図４を参照して上述したように、目標ＬＥＤ電流が増加すれば第２制御信号ＶＣＯＮ２に応答して動作するダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０によって発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎは増加することになり、よって、電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれたパワートランジスタのドレイン−ソース間の電圧が増加し、図１のＥＤ駆動回路１１００は、図５のＩＤＳ−ＶＤＳカーブに沿って移動する。よって、目標ＬＥＤ電流が増加しても電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれたパワートランジスタのサイズを増加させなくても良い。
【００９５】
図１３は、本発明の他の一実施形態に係る発光ダイオードシステム２０００を示すブロック図である。
図１３に示すように、発光ダイオードシステム２０００は、発光ダイオード駆動回路２１００及び発光ダイオードアレイ１５００を含む。図１３において、発光ダイオードアレイ１５００は、図１の発光ダイオードシステム１０００に含まれている発光ダイオードアレイ１５００と同一構成を有する。
【００９６】
発光ダイオードアレイ１５００は発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａに応答して発光する。発光ダイオード駆動回路２１００は発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発生し、パワートランジスタのドレイン−ソース電圧を変化させる。発光ダイオード駆動回路２１００は目標発光ダイオード電流(ｔａｒｇｅｔ  ＬＥＤ  ｃｕｒｒｅｎｔ)及び半導体集積回路の温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて発光ダイオードアレイ１５００を構成する発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０に流れる電流を制御する。パワートランジスタを介して流れる電流は、発光ダイオードストリング１５１０、１５２０、１５３０それぞれに流れる電流に対応する。
【００９７】
図１３の発光ダイオードシステム２０００は、発光ダイオード駆動回路２１００が含まれている半導体集積回路の温度をセンシングし、温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを発生する温度センシング回路２１０５を含む。温度センシング回路２１０５は、発光ダイオード駆動回路２１００の外部に配置することもできる。
【００９８】
図１４は、図１３の発光ダイオードシステム２０００に含まれている発光ダイオード駆動回路２１００の一例を示すブロック図である。
図１４に示すように、発光ダイオード駆動回路２１００は、パワーサプライ回路１１１０、動的ヘッドルームコントローラ１１２０ａ、及び電流駆動回路を含む。
【００９９】
電流駆動回路は電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０を含み、発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号ＶＣＯＮ１に応答して発光ダイオードストリング(図１３の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号ＩＬＥＤ１、ＩＬＥＤ２、・・・、ＩＬＥＤｎを制御する。
【０１００】
動的ヘッドルームコントローラ１１２０ａは発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎ、発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号ＶＣＯＮ２、及び発光ダイオード駆動回路２１００が集積された半導体集積回路の温度情報を含む温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて発光ダイオードストリング(図１３の１５１０、１５２０、１５３０)に流れる電流信号によって変化する第３制御信号ＶＣＯＮ３を出力する。
【０１０１】
パワーサプライ回路１１１０は第３制御信号ＶＣＯＮ３に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発生して発光ダイオード駆動電圧ＶＬＥＤ＿Ａを発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子Ｌ＿Ａに提供する。
【０１０２】
図１５は、図１４の発光ダイオード駆動回路２１００に含まれている電流駆動回路１１６０の詳細回路図である。図１５には、１つの発光ダイオードストリング１５１０に接続された１つの電流ドライバ１１６０を有する発光ダイオード駆動回路が示されているが、発光ダイオード駆動回路は複数の発光ダイオードストリングに接続された複数の電流ドライバを含むことができる。
【０１０３】
図１５の発光ダイオード駆動回路２１００ａは図３の発光ダイオード駆動回路１１００ａと異なって、動的ヘッドルームコントローラ１１２０ａが第２制御信号ＶＣＯＮ２だけでなく、半導体集積回路の温度情報を含む温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生させてパワーサプライ回路１１１０に提供する。
【０１０４】
図１６は、図１４の発光ダイオード駆動回路２１００に含まれているダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの一例を示す回路図である。
図１６に示すように、ダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａは、レベル検出器１１２１、基準電圧発生回路１１３０及び比較器１１２２を含む。
【０１０５】
レベル検出器１１２１は、発光ダイオードストリング(図１の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれの第１端子Ｌ＿Ｋ１、Ｌ＿Ｋ２、・・・、Ｌ＿Ｋｎの電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎの電圧レベルを検出し、検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを発生する。基準電圧発生回路１１３０は第２制御信号ＶＣＯＮ２及び温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに応答して変化する第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。比較器１１２２は最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮと第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣとを比較して第３制御信号ＶＣＯＮ３を発生する。
【０１０６】
基準電圧発生回路１１３０は、比較回路１１２７、選択回路１１２８及びデジタル−アナログ変換器１１２９を含む。
【０１０７】
比較回路１１２７は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較し、温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの温度基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎ、ＴＣＯＭＯ１、ＴＣＯＭＯ２、・・・、ＴＣＯＭＯｎを発生する。選択回路１１２８は比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎ、ＴＣＯＭＯ１、ＴＣＯＭＯ２、・・・、ＴＣＯＭＯｎのうちの一つを選択する。デジタル−アナログ変換器１１２９は、選択回路１１２８の出力信号に対してデジタル−アナログ変換を行って第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。
【０１０８】
図１７は、図１６のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａに含まれた基準電圧発生回路１１３０の他の一例を示す回路図である。
図１７に示すように、基準電圧発生回路１１３０ａは、比較回路１１２７及びデジタル−アナログ変換器１１２９ａを含む。
【０１０９】
比較回路１１２７は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの出力基準電圧と比較し、温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを電圧レベルが互いに異なる少なくとも一つの温度基準電圧と比較して少なくとも一つの比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎ、ＴＣＯＭＯ１、ＴＣＯＭＯ２、・・・、ＴＣＯＭＯｎを発生する。デジタル−アナログ変換器１１２９ａは、比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎ、ＴＣＯＭＯ１、ＴＣＯＭＯ２、・・・、ＴＣＯＭＯｎに対してデジタル−アナログ変換を行って第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣを発生する。
【０１１０】
図１８は、図１６のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａに含まれている比較回路１１２７の一例を示す回路図である。
図１８に示すように、比較回路１１２７は、第２制御信号ＶＣＯＮ２を出力基準電圧ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２、・・・、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩｎそれぞれと比較して比較出力電圧ＣＯＭＯ１、ＣＯＭＯ２、・・・、ＣＯＭＯｎを発生する比較器ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２、・・・、ＣＯＭＰｎ、及び温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを温度基準電圧ＶＲＥＦ＿Ｔ１、ＶＲＥＦ＿Ｔ２、・・・、ＶＲＥＦ＿Ｔｍそれぞれと比較して比較出力電圧ＴＣＯＭＯ１、ＴＣＯＭＯ２、・・・、ＴＣＯＭＯｎを発生する比較器ＴＣＯＭＰ１、ＴＣＯＭＰ２、・・・、ＴＣＯＭＰｎを含む。
【０１１１】
以下、図１３ないし図１８を参照しながら図１３における本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動回路２１００及びそれを含む発光ダイオードシステム２０００の動作について説明する。
【０１１２】
図１３の発光ダイオードシステム２０００は、外部から入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号ＶＣＯＮ１、ＶＣＯＮ２及び温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに応答して発光ダイオードストリングに流れる電流の大きさを変化させ、発光ダイオードストリング(図１３の１５１０、１５２０、１５３０)それぞれとパワートランジスタそれぞれとの接合部の電圧を変化させる。したがって、電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれたパワートランジスタのドレイン電流が増加することによってパワートランジスタのドレイン端子それぞれの電圧が増加する。
【０１１３】
半導体集積回路周辺の温度が低くなると、半導体集積回路内にある能動素子を介して流れる電流の大きさは増加する傾向がある。よって、図１３の発光ダイオードシステム２０００は、外部から入力される発光ダイオード電流情報を含む制御信号ＶＣＯＮ１、ＶＣＯＮ２だけでなく、半導体集積回路の温度情報を有する温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて電流ドライバ１１６０、１１７０、１１８０に含まれているパワートランジスタのドレイン電流が増加することによってパワートランジスタのドレイン端子のそれぞれの電圧を増加させる。
【０１１４】
図１９Ａないし図１９Ｃは、図１６のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図である。
【０１１５】
図１９Ａは温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを含まない場合のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図であり、図１９Ｂ及び図１９Ｃは温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを考慮した場合のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図である。図１９Ｂ及び図１９Ｃは温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰを一つの基準電圧と比較する場合のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図である。
【０１１６】
図１９Ａ及び図１６に示すように、発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号ＶＬＥＤ＿Ｋ１、ＶＬＥＤ＿Ｋ２、・・・、ＶＬＥＤ＿Ｋｎのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを比較するのに用いられる第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣが標準値ＤＨＣ、ｔｙｐを中心に最大値(ＤＨＣ、ｍａｘ)と(最小値ＤＨＣ、ｍｉｎ)との間で階段状に変化する値ＤＨＣ＿ＲＥＦ１、ＤＨＣ＿ＲＥＦ２、ＤＨＣ＿ＲＥＦ３、ＤＨＣ＿ＲＥＦ４を有する。第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣが階段状に変化することは、基準電圧発生回路１１３０の比較回路１１２７が第２制御信号ＶＣＯＮ２を複数の出力基準電圧ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２、・・・、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩｎと比較するからである。図１９Ａないし図１９Ｃには、第２制御信号ＶＣＯＮ２を３つの出力基準電圧ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ１、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ２、ＶＲＥＦ＿ＬＥＤＩ３と比較した場合の波形を示す。
【０１１７】
従来では、最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを比較するのに用いられる第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣが固定されていて、電流ドライバ内にあるパワートランジスタを介して流れるＬＥＤ電流が変化してもパワートランジスタ両端の電圧は変化しなかった。したがって、従来の発光ダイオード駆動回路は目標ＬＥＤ電流の変化を満足させる大きいサイズを有するパワートランジスタが必要であった。
【０１１８】
図１９Ｂは、温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰが温度基準電圧ＶＲＥＦ＿Ｔ１と比較された比較出力電圧信号(例えば、ＴＣＯＭＯ１)がロジッグロー状態を有する際のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図であり、図１９Ｃは比較出力電圧信号(例えば、ＴＣＯＭＯ１)がロジッグハイ状態を有する場合のダイナミックヘッドルームコントローラ１１２０ａの動作を示す波形図である。
【０１１９】
図１９Ｂに示すように、温度基準電圧(例えば、図１８のＶＲＥＦ＿Ｔ１)がロジッグロー状態を有する場合、最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを比較するのに用いられる第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣが温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰの影響で図１９Ａよりも低くなっていることがわかる。図１９Ｃに示すように、温度基準電圧(例えば、図１８のＶＲＥＦ＿Ｔ１)がロジッグハイ状態を有する場合、最小検出電圧信号ＶＤＥＴ＿ＭＩＮを比較するのに用いられる第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣが温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰの影響で図１９Ａよりも高くなっていることがわかる。図１９Ｂ及び図１９Ｃにおいて、ＰＶＴＥＭは温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに対応するアナログ信号を示す。
【０１２０】
図２０は、図１６のダイナミックヘッドルームコントローラの動作を示す表である。図１６には、基準電圧発生回路(図１６の１１３０)に含まれている比較回路１１２７の出力電圧のロジッグ状態に伴う第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣの値が示されている。図２０において、ＰＶＴＥＭは温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに対応するアナログ信号を示す。
【０１２１】
例えば、ＣＯＭＯ１がロジッグ０、ＣＯＭＯ２がロジッグ０、ＣＯＭＯ３がロジッグ１、ＴＣＯＭＯがロジッグ１の場合、第１基準電圧ＲＥＦ＿ＤＨＣは図１９Ｃの波形図に示したようにＲＥＦ＿ＤＨＣ３＋ＰＶＴＥＭの値を有する。
【０１２２】
図２１は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法を示すフローチャートである。
【０１２３】
図２１の発光ダイオード駆動方法は次の段階を含む。
（１）発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する(Ｓ１)。
（２）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする(Ｓ２)。
（３）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号及び上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する(Ｓ３)。
（４）上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する(Ｓ４)。
（５）上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する(Ｓ５)。
【０１２４】
図２２は、図２１にある第３制御信号を発生する過程を示すフローチャートである。
【０１２５】
図２２における発光ダイオード駆動方法の第３制御信号を発生する過程は次の段階を含む。
（１）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出する(Ｓ３１)。
（２）上記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する(Ｓ３２)。
（３）上記第２制御信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する(Ｓ３３)。
（４）上記最小検出電圧信号と上記第１基準電圧とを比較して上記第３制御信号を発生する(Ｓ３４)。
【０１２６】
図２３は、本発明の他の一実施形態に係る発光ダイオード駆動方法を示すフローチャートである。
【０１２７】
図２３の発光ダイオード駆動方法は次の段階を含む。
（１）発光ダイオード電流情報を含む第１制御信号に応答して発光ダイオードストリングに流れる電流信号を制御する(Ｓ１)。
（２）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号をセンシングする(Ｓ２)。
（３）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号、上記発光ダイオード電流情報を含む第２制御信号、及び半導体集積回路の温度情報を含む温度センシング電圧信号に基づいて上記発光ダイオードストリングに流れる電流信号の変化に伴って変化する第３制御信号を発生する(Ｓ３ａ)。
（４）上記第３制御信号に応答して変化する発光ダイオード駆動電圧を発生する(Ｓ４)。
（５）上記発光ダイオード駆動電圧を上記発光ダイオードストリングそれぞれの第２端子に提供する(Ｓ５)。
【０１２８】
図２４は、図２３にある第３制御信号を発生する過程を示すフローチャートである。
【０１２９】
図２４に示す発光ダイオード駆動方法の第３制御信号を発生する過程は次の段階を含む。
（１）上記発光ダイオードストリングそれぞれの第１端子の電圧信号の電圧レベルを検出する(Ｓ３１)。
（２）上記検出された電圧レベルのうち最小電圧レベルを有する最小検出電圧信号を発生する(Ｓ３２)。
（３）上記第２制御信号及び温度センシング電圧信号に応答して変化する第１基準電圧を発生する(Ｓ３３ａ)。
（４）上記最小検出電圧信号と上記第１基準電圧とを比較して上記第３制御信号を発生する(Ｓ３４)。
【０１３０】
図２５は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムの一例を示すブロック図である。
【０１３１】
図２５に示すように、バックライトシステム３１００は、バックライトユニットＢＬＵ、バックライトユニットＢＬＵ内に備えられたパワーボード３１１０及び発光ダイオードアレイＬＥＤを含む。発光ダイオードアレイＬＥＤのそれぞれは少なくとも一つの発光ダイオードストリングを含むことができる。発光ダイオードストリングは少なくとも一つの発光ダイオードで構成することができる。パワーボード３１１０は、図１または図１３に示す発光ダイオード駆動回路(１１００または２１００)と同一回路構成を有する発光ダイオード駆動回路(３１１１ないし３１１６)を含む。パワーボード３１１０は目標発光ダイオード電流及び／または温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさによって上記パワートランジスタのドレイン−ソース電圧を変化させることができる。その結果、発光ダイオード駆動回路(３１１１ないし３１１６)それぞれに含まれて発光ダイオード電流を駆動するパワートランジスタのサイズを小さく設計することが可能である。
【０１３２】
図２５に示すバックライトシステム３１００は、エッジ状(ｅｄｇｅ  ｔｙｐｅ)のＬＥＤテレビのような大型ディスプレイパネルを含むディスプレイ装置に適用することができる。
【０１３３】
図２６は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムの他の一例を示すブロック図である。
【０１３４】
図２６に示すように、バックライトシステム３２００は、発光ダイオードアレイＬＥＤを含むバックライトユニットＢＬＵ、制御回路３２２０、及び制御回路３２２０の制御下に発光ダイオードアレイＬＥＤを駆動する発光ダイオード駆動回路３２１０を含む。発光ダイオードアレイＬＥＤそれぞれは少なくとも一つの発光ダイオードストリングを含むことができる。発光ダイオードストリングは少なくとも一つの発光ダイオードで構成することができる。
【０１３５】
発光ダイオード駆動回路３２１０は、それぞれ図１または図１３に示す発光ダイオード駆動回路(１１００または２１００)と同一回路構成を有し、目標発光ダイオード電流及び／または温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさにより上記パワートランジスタ両端の電圧を変化することができる。したがって、発光ダイオード駆動回路３２１０のそれぞれに含まれて発光ダイオード電流を駆動するパワートランジスタのサイズを小さく設計してもよい。
【０１３６】
図２６に示すバックライトシステム３２００は、直接型(ｄｉｒｅｃｔ  ｔｙｐｅ)のＬＥＤテレビのような大型ディスプレイパネルを含むディスプレイ装置に適用することができる。
【０１３７】
図２７は、本発明の実施形態に係る発光ダイオード駆動回路を含むバックライトシステムのさらに他の一例を示すブロック図である。
【０１３８】
図２７に示すように、バックライトシステム３３００は、発光ダイオードアレイＬＥＤを含むバックライトユニットＢＬＵ及びバックライトユニットＢＬＵの外に設けられたパワーボード３３２０を含む。発光ダイオードアレイＬＥＤは少なくとも一つの発光ダイオードストリングを含むことができる。発光ダイオードストリングは少なくとも一つの発光ダイオードで構成される。パワーボード３３２０は図１または図１３に示された発光ダイオード駆動回路(１１００または２１００)と同一回路構成を有する発光ダイオード駆動回路３３２１を含み、パワーボード３３２０は目標発光ダイオード電流及び／または温度センシング電圧信号ＶＴＥＭＰに基づいて発光ダイオードストリングに流れる電流を制御するパワートランジスタを介して流れる電流の大きさにより上記パワートランジスタ両端の電圧を変化させることができる。したがって、発光ダイオード駆動回路３３２１に含まれて発光ダイオード電流を駆動するパワートランジスタのサイズを小さく設計してもよい。
【０１３９】
図２７に示すバックライトシステム３３００は、移動電話機、ＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ)、ＰＭＰ(Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ)などの小型ディスプレイパネルを含むディスプレイ装置に適用される。
【０１４０】
上記では、主にＬＣＤ装置に用いられるバックライト駆動回路について記述したが、本発明はＬＣＤ装置だけでなくＰＤＰ(Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ)、ＯＬＥＤ(Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ)など一般の表示装置に適用可能であり、照明用発光ダイオードの駆動にも適用可能である。
【０１４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明は、表示装置及び照明装置に適用可能であり、特に表示装置のバックライト装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１０００、２０００  発光ダイオードシステム
１１００、２１００  発光ダイオード駆動回路
１１１０  パワーサプライ回路
１１２０  動的ヘッドルームコントローラ
１１６０、１１７０、１１８０  電流駆動回路
１５００  発光ダイオードアレイ
１５１０、１５２０、１５３０  発光ダイオードストリング
２１０５  温度センシング回路
３１００、３２００、３３００  バックライトシステム
【図１】
2011100720.tif 000003
【図２】
2011100720.tif 000004
【図３】
2011100720.tif 000005
【図４】
2011100720.tif 000006
【図５】
2011100720.tif 000007
【図６】
2011100720.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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