This paper proposes a PWM LED driver with adaptive duty cycle restoration (ADCR) and amplitude segmented PWM (ASPWM), which are specialized for a signage application. Time-multiplexing driving is commonly used for signage systems because it significantly reduces the number of driver-ICs. However, such systems require several methods to enhance the brightness and the resolution for the application of time-multiplexing driving. ADCR improves the brightness of LEDs in the low grayscale region with a simple analog timer circuit composed of two switches and capacitors. Because ADCR measures the charging time of a forward voltage in the LEDs periodically and adds the time to the original PWM signal, the actual emission time of the LEDs is individually compensated. With ASPWM, the system increases the grayscale resolution without the EMI problem caused by high-frequency clocks to achieve higher resolution for the same frame time. ASPWM controls the duty cycle as a small segment vertically and horizontally. Because these techniques are compatible with conventional methods, the quality of the display can be easily improved further. The proposed driver supports 48-channels with 48-scans and achieves a duty cycle restoration factor (DCRF) greater than 0.9. The proposed driver is fabricated in a 0.18-μm BCD process, and experimental results verify its effectiveness.
디지털 사이니지는 디스플레이 기술과 제어 방법의 발달로 단순한 정보 표시 장치를 넘어서 고해상도 이미지와 영상을 재생할 수 있는 초대형 디스플레이 활용 분야로 확대되고 있다. 디지털 사이니지는 표현하고자 하는 내용과 설치되는 장소가 고정적이지 않기 때문에 모듈 형태의 독특한 구조를 갖는 LED 디스플레이가 사용된다. 시분할 PWM 제어 방식은 LED 디스플레이를 구동하기 위한 드라이버 개수를 줄일 수 있기 때문에, 디지털 사이니지 분야에서 널리 사용되는 구동 방식이다. 하지만 시분할 PWM 제어 방식은 저휘도 영역에서의 밝기 저하와 고해상도 구현을 위한 높은 주파수의 클럭이 필요한 문제를 갖고 있다. 본 논문에서는 기존 PWM LED 드라이버와는 다른 형태의 전류 레벨을 분할한 PWM 제어 방식과 적응성 듀티 사이클 복원회로를 갖춘 PWM LED 드라이버를 다루고자 한다.
