KR100798111B1 - 백라이트 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED로 구동되는 LCD 표시판의 백라이트 전체 화면의 밝기를 균일하게 제어할 수 있고, 필요에 따라 전체 화면 중 각 부분의 휘도 및 색의 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 LED 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 LED 백라이트용 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 백라이트 제어 장치는 클럭 신호에 따라 직렬 데이터를 시프트 시키면서 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터; 상기 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터에서 출력되는 병렬 데이터를 저장하는 복수의 레지스터들; 클럭 신호의 클럭을 카운팅하여 출력하고 리셋 신호가 입력되면 재카운팅 동작을 수행하는 카운터; 상기 각 레지스터에 저장된 데이터와 상기 카운터에서 출력되는 클럭을 비교하여 대소 관계를 나타내는 PWM 신호를 출력하는 복수의 비교기들; 및 입력되는 게이트 신호에 의해 상기 PWM 신호를 제어하여 상기 PWM 신호와 듀티비가 동일하면서 일부가 오프되는 PWM 제어 신호를 출력하는 복수의 동기화 게이트들을 포함한다.

Description

백라이트 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치{Apparatus of controlling backlight and apparatus of driving backlight comprising the same}
도 1은 본 발명에 의해 구동되는 백라이트가 적용될 수 있는 TFT-LCD의 화소의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의해 구동되는 백라이트가 적용될 수 있는 LCD의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 구동 장치의 백라이트부의 구성을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 동기화 게이트의 구성을 예시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 동기화 게이트에 입력되는 신호, 동기화 게이트 내부 신호 및 동기화 게이트로부터 출력되는 신호를 예시하는 파형도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 구동 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40: 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터 411,412,..,41n: 레지스터
42: 카운터 431,432,..,43n: 비교기
441,442,..,44n: 동기화 게이트 4411: D 플립 플롭
4412: 앤드 게이트 71: 백라이트부
72: 가변 전압 전원부 73: 정전류 구동부
731~734: 정전류 회로 74: 단자 전압 측정부
75: 제어부 76: 측정 채널 선택부
77: 센서
본 발명은 백라이트 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 전체 화면의 밝기를 균일하게 제어할 수 있고 전체 화면 중 일부분의 휘도 및 색의 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 백라이트 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치에 관한 것이다.
LCD용 백라이트로는 형광 램프, 예컨대 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL) 타입이 주류이지만, 환경적으로 수은 없는 제품이 요구되어 오고 있다. 이 때문에, 근래 CCFL에 대신하는 광원으로서 LED(Light Emission Diodes)가 유망시되고 있다.
LED 백라이트는 환경적인 문제 이외에도 기존 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로서 각광 받고 있으며, 휘도 및 가격의 문제점이 개선되면서 연구가 활발히 이루어지고 있다.
백라이트로 사용하기 위하여, 백색 LED를 사용하거나, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 사용하여 상기 3원색을 광학적으로 합성 가법 혼색하여 백색광을 얻는다. 특히, 3원색 LED를 사용하는 방법은 색의 밸런스를 취하기 쉽기 때문에 텔레비전 용도로 이용하는 것이 왕성하게 검토되고 있다.
이와 같은 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 광원으로서 이용한 백라이트에서는, 이들 각 색의 광선을 일정한 비율로 광학적으로 합성하여, 항상 소정의 색도의 백색광을 생성하여야 한다. 그 때문에, 적, 녹, 청색의 광센서(photosensor)에 의해 각 색의 광량 검출을 하고 피드백 제어에 의해 적, 녹, 청색을 일정한 비율로 합성하여, 소정의 색도의 백색광으로 조정하고 있다.
하지만, 종래의 백라이트 구동 장치는 백라이트 전체 화면의 밝기를 균일하게 제어할 수 있는 기능이 약하고, 더욱이 전체 화면 중 각 부분의 휘도 및 색 특성을 정밀하게 제어할 수는 없다.
또한, 일반적으로 LED 백라이트용 구동 회로로서 정전류 장치나 전류제어가 가능한 구동회로를 구성하여 LED에 인가한다. 이때 정전류 회로의 저항이나 트랜지스터의 오차는 그대로 전류값의 차이로 나타나고 이는 램프의 밝기의 차이를 가져온다. 따라서 정밀한 저항이나 규격이 정밀하게 제어된 트랜지스터를 사용하여 그 차이를 축소할 수 있지만, 근본적인 해결방법은 아니다.
더욱이 온도나 여러 요인에 의하여 제어가 달리되는 시스템에서는 그 제어가 복잡해진다. 따라서 보통 이를 수동조절장치에 의하여 그 값을 제어하기도 한다. 이 경우 제어되는 제어기의 전류를 일일이 측정하여 제어하여야 한다. 더욱이 LED의 성능이 다를 경우에는 그 조절을 일일이 수작업을 거쳐야하므로 이러한 기능을 수행할 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 백라이트 전체 화면의 밝기를 균일하게 제어할 수 있고, 필요에 따라 전체 화면 중 각 부분의 휘도 및 색의 특성을 정밀하게 제어할 수 있는 LED 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 컬러 필터를 사용하지 않는 CFL-LCD(color filter-less LCD)에 쉽게 적용이 가능하고, LCD의 모션 블러링의 저감을 위한 백라이트 구동 방식에 적용할 수 있는 LED 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백라이트의 각 부분의 휘도를 디지털 마이크로컴퓨터를 이용하여 자유롭게 제어할 수 있어 전체 전력의 소비를 줄일 수 있어 간단하고 효율적인 LED 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 클럭 신호에 따라 직렬 데이터를 시프트 시키면서 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터; 상기 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터에서 출력되는 병렬 데이터를 저장하는 복수의 레지스터들; 클럭 신호의 클럭을 카운팅하여 출력하고 리셋 신호가 입력되면 재카운팅 동작을 수행하는 카운터; 상기 각 레지스터에 저장된 데이터와 상기 카운터에서 출력되는 클럭을 비교하여 대소 관계를 나타내는 PWM 신호를 출력하는 복수의 비교기들; 및 입력되는 게이트 신호에 의해 상기 PWM 신호를 제어하여 상기 PWM 신호와 듀티비가 동일하면서 일부가 오프되는 PWM 제어 신호를 출력하는 복수의 동기화 게이트들을 포함하는 백라이트 제어 장치를 제공한다.
상기 동기화 게이트는, 상기 게이트 신호가 인가되는 데이터 입력단, 상기 PWM 신호가 인가되는 클럭 입력단, 및 동기화된 게이트 신호를 출력하는 출력단을 구비하는 D 플립 플롭; 및 상기 동기화된 게이트 신호 및 상기 PWM 신호의 논리곱을 취하여 PWM 제어 신호를 출력하는 앤드 게이트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 전기적으로 분리된 복수개의 발광구역들로 구성되는 백라이트부; 전원 및 전압 제어 신호를 입력 받아 상기 각 발광구역으로 제어된 전압을 개별적으로 출력하는 가변 전압 전원부; PWM 제어 신호를 입력 받아 상기 각 발광구역으로 출력되는 전류의 진폭 및 듀티를 개별적으로 조절하는 복수개의 정전류 회로들을 구비하는 정전류 구동부; 상기 정전류 회로들의 단자 전압을 측정하는 단자 전압 측정부; 및 본 발명에 따른 백라이트 제어 장치를 포함하고, 상기 단자 전압 측정부에서 측정된 단자 전압을 기초로 전압 제어 신호를 상기 가변 전압 전원부로 출력하며, PWM 제어 신호를 상기 정전류 구동부로 출력하는 제어부를 포함 하는 백라이트 구동 장치를 제공한다.
상기 백라이트 구동 장치는 상기 정전류 회로들 중 도통 상태의 정전류 회로를 선택하는 측정 채널 선택부를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 구동 장치는 상기 각 발광구역의 밝기, 온도 또는 색도를 감지하여 그 정보를 상기 제어부로 제공하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 각 발광구역은 적색 발광 다이오드들, 녹색 발광 다이오드들 및 청색 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
상기 각 발광구역은 백색 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
상기 가변 전압 전원부는 적색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부, 녹색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부 및 청색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부로 구성되고, 상기 각 정전류 회로는 상기 각 발광 구역의 각 발광 다이오드들에 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 구동되는 백라이트가 적용될 수 있는 TFT-LCD의 화소의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터선(Dm)에 소스 전극이 접속되고, 주사선(Sn)에 게이트 전극이 접속된 TFT(10)와 TFT(10)의 드레인 전극과 공통전극(Vcom) 사이에 연결되는 액정 커패시터(Cl)와 TFT(10)의 드레인 전극에 연결되는 스토리지(storage) 커패시터(Cst)를 포함한다.
TFT(10)는 주사선(Sn)으로부터의 주사신호에 응답하여 데이터선(Dm)으로부터 공급되는 데이터전압(Vd)을 화소전극(도시하지 않음)에 제공한다. 화소전극에 제공되는 데이터전압(즉, 화소전압(Vp)과 공통전극(도시하지 않음)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 차이에 해당하는 전계가 액정(도 1에서는 등가적으로 액정 커패시터(Cl)로 나타내었음)에 인가되며, 액정은 인가되는 전계의 세기에 대응하여 빛의 투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Cl)에 제공되는 화소전압을 다음 데이터전압(Vd)이 공급될 때까지 유지시킴으로써 소정시간 동안 빛이 투과하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의해 구동되는 백라이트가 적용될 수 있는 LCD의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 액정표시장치는 다수의 게이트라인, 다수의 데이터라인 및 다수의 공통라인에 스위칭용 박막 트랜지스터가 연결된 TFT 어레이(도시되지 않음)가 배열된 하부기판(101)과, 상기 공통라인으로 공통전압을 제공하기 위한 공통전극(도시되지 않음)이 형성된 상부기판(103)과, 상기 상부기판(103) 및 하부기판(101) 사이에 주입된 액정(도시되지 않음)을 구비하는 액정패널(100)을 구비한다.
또한, 액정표시장치는 상기 액정패널(100)의 다수의 게이트라인으로 주사신호를 제공하기 위한 게이트라인 구동회로(110)와, 상기 데이터라인으로 데이터신호를 제공하기 위한 데이터라인 구동회로(120)와, 상기 액정패널(100)로 광을 제공하기 위한 백라이트(130)를 구비한다.
상기 백라이트(130)는 백색광을 제공하기 위하여 백색 LED 또는, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 구비하고 상기 LED로부터 발광된 빛을 액정패널(100)의 액정으로 제공하기 위한 도광판을 구비한다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 구동 장치의 백라이트부의 구성을 예시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 백라이트부는 9개의 발광구역들(1A,1B,1C,2A,2B,2C,3A,3B,3C)로 구성되어 있다. 본 발명에 있어서, 상기 백라이트부를 구성하는 발광구역들은 개수 및 형태는 적용 조건에 의해 다양하게 변형가능하다.
발광구역들은 각 구역마다 LED 구동회로 또는 LED 자체의 성능 불균일 등에 의하여 구역마다 밝기가 변할 수 있고, 또한 필요에 따라 그 밝기를 변경해야 할 필요도 있다. 도 3의 9개의 발광구역들에 100%의 휘도를 의도하였지만, 실제로는 서로 상이한 휘도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 제어 장치는 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터(40), 레지스터들(411,412,..,41n), 카운터(42), 비교기들(431,432,..,43n) 및 동기화 게이트들(441,442,..,44n)을 포함한다.
직렬-병렬 변환 시프트 레지스터(40)는 클럭 신호(CLK)에 따라 직렬 데이터(DATA)를 시프트 시키면서 병렬 데이터로 변환하여 출력한다. 상기 직렬 데이 터(DATA)는 마이컴에서 생성될 수 있으며, 각 PWM 신호의 듀티비에 대한 데이터이다.
복수의 레지스터들(411,412,..,41n)은 상기 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터(40)에서 출력되는 병렬 데이터를 저장한다. 상기 저장된 데이터는 새로운 데이터가 입력될 때까지 계속 유지된다.
카운터(42)는 클럭 신호의 클럭을 카운팅하여 출력하고 리셋 신호가 입력되면 재카운팅 동작을 수행한다.
비교기들(431,432,..,43n)은 상기 각 레지스터에 저장된 데이터와 상기 카운터(42)에서 출력되는 클럭을 비교하여 대소 관계를 나타내는 PWM 신호를 출력한다. 예컨대, 상기 카운터(42)에서 출력되는 값이 상기 레지스터에서 출력되는 값보다 큰 경우 1을 출력하고 작은 경우 0을 출력할 수 있다. 이에 의해 출력되는 PWM 신호의 듀티비를 서로에 대해 독립적으로 제어할 수 있다.
복수의 동기화 게이트들(441,442,..,44n)은 입력되는 게이트 신호에 의해 상기 PWM 신호를 제어하여 상기 PWM 신호와 듀티비가 동일하면서 일부가 오프되는 PWM 제어 신호를 출력한다.
동기화 게이트들(441,442,..,44n)에서 출력되는 복수의 PWM 제어 신호들은 도 3의 발광구역들에 각각 인가되거나, 각 발광구역에 구비되는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED에 각각 인가되거나, 한 픽셀에 구비되는 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED에 각각 인가될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 동기화 게이트의 구성을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 동기화 게이트(441)는 D 플립 플롭(4411) 및 앤드 게이트(4412)를 포함한다.
D 플립 플롭(4411)은 상기 게이트 신호가 인가되는 데이터 입력단(D), 상기 PWM 신호가 인가되는 클럭 입력단, 및 동기화된 게이트 신호를 출력하는 출력단(Q)을 구비한다.
앤드 게이트(4412)는 상기 동기화된 게이트 신호 및 상기 PWM 신호의 논리곱을 취하여 PWM 제어 신호를 출력한다.
도 6은 도 5의 동기화 게이트에 입력되는 신호, 동기화 게이트 내부 신호 및 동기화 게이트로부터 출력되는 신호를 예시하는 파형도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 비교기에서 출력되는 듀티비가 제어된 PWM 신호가 D 플립 플롭(4411)의 클럭 입력단에 인가되고, PWM 신호를 한 주기 단위로 온/오프 제어하기 위한 게이트 신호가 D 플립 플롭(4411)의 데이터 입력단(D)에 인가된다. 그러면, 상기 PWM 신호에 동기화된 게이트 신호가 D 플립 플롭(4411)의 출력단(Q)으로부터 출력된다.
상기 PWM 신호 및 동기화된 게이트 신호가 앤드 게이트(4412)에 인가되어 PWM 제어 신호가 출력된다. 상기 PWM 제어 신호는 상기 PWM 신호와 듀티비가 동일하면서 주기 단위로 일부 주기가 오프되는 특징을 갖는다. 상기와 같이 듀티비가 일정하게 유지됨으로써 상기 PWM 펄스의 온/오프를 제어하는 게이트 신호를 용이하게 설계할 수 있다.
예컨대, 9개의 발광구역들로 구성되는 도 3과 같은 백라이트부에 있어서, PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써 표 1과 같이 전체 발광구역들의 휘도를 90%로 동일하게 제어할 수 있다.
<표 1>
구역 LED 효율% LED 공급전력 (DUTY 비율)% 전체 LED 휘도%
1A 95 94.7 90
2A 100 90 90
3A 105 85.7 90
1B 105 85.7 90
2B 95 94.7 90
3B 100 90 90
1C 95 94.7 90
2C 100 90 90
3C 95 94.7 90
상기와 같이 제어되는 전체 발광구역들의 휘도를 50%로 제어하려면, 표 2와 같이 전체 외부의 게이트 신호로서 9개의 PWM 펄스 중 5개만 ON 되는 PWM 제어 신호를 생성하는 제어 신호를 인가하면 된다. 물론 상기 각 발광구역 마다 상이한 휘도를 제공하는 게이트 신호를 인가할 수도 있다.
<표 2>
구역 LED효율% LED 공급전력 (DUTY 비율)% 게이트 신호 ON펄스수/전체펄스수 전체 LED 휘도%
1A 95 94.7 5/9 50
2A 100 90 5/9 50
3A 105 85.7 5/9 50
1B 105 85.7 5/9 50
2B 95 94.7 5/9 50
3B 100 90 5/9 50
1C 95 94.7 5/9 50
2C 100 90 5/9 50
3C 95 94.7 5/9 50
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동 장치는 백라 이트부(71), 가변 전압 전원부(72), 정전류 구동부(73), 단자 전압 측정부(74), 제어부(75), 측정 채널 선택부(76) 및 센서(77)를 포함한다.
백라이트부(71)는 서로 전기적으로 분리된 복수개의 발광구역들로 구성된다. 도 3에 있어서 백라이트부(71)는 4개의 발광구역들(1A,1B,2A,2B)로 구성되어 있다.
상기 발광구역들(1A,1B,2A,2B)은 각각 백라이트로서 백색 발광 다이오드들을 포함한다. 도시되지 않았지만, 상기 발광 다이오드들은 서로 직렬로 연결될 수 있다.
가변 전압 전원부(72)는 외부로부터 전원을 입력 받고 제어부(75)로부터 전압 제어 신호를 입력 받아 각 발광구역(1A,1B,2A,2B)으로 제어된 전압을 개별적으로 출력한다.
가변 전압 전원부(72)는 LED(1A,1B,2A,2B)에 전류를 공급하는 전원회로이다. LED의 전원은 LED를 직렬로 연결하고 점등하려면 그 전압이 높은 전압이 요할 수 있다. 이 가변 전압 전원부(72)는 그 필요한 전압을 정밀 제어하여 주는 전원 회로이다. LED는 온도의 변화에 그 전기적 특성이 민감하게 반응하는 반도체이므로 최적의 동작 상태를 유지하려면 가변 전원 전압부에서 전압을 LED의 특성의 변화분 만큼 계속 보상하여 주어야 한다.
전압의 크기는 제어부(75)에서 보내주는 값에 의하여 결정된다. 즉, LED는 온도에 따라 전압-전류특성이 달라지기 때문에 최적의 전력 소비를 위하여 전원 전압을 조절해 주어야 한다. 이러한 조절 역할을 가변 전압 전원부(72)가 수행한다. 이 출력 전압은 LED와 정전류 구동부(73)에서 사용되며 이 전압을 높이면 정전류 구동부(73)의 열손실이 많아지고, 그 부분의 온도가 상승하므로 정전류 구동부(73)의 전압을 검출하여 최소한의 전압이 유지되도록 제어부(73)에서 출력한다.
정전류 구동부(73)는 제어부(75)로부터 PWM 제어 신호를 입력 받아 상기 각 발광구역(1A,1B,2A,2B)으로 출력되는 전류의 진폭 및 듀티를 개별적으로 조절하는 복수개의 정전류 회로들(731,732,733,734)을 구비한다.
측정 채널 선택부(74)는 정전류 회로들(731,732,733,734) 중 도통 상태의 정전류 회로를 선택하고, 단자 전압 측정부(74)는 상기 정전류 회로들(731,732,733,734) 중 선택된 정전류 회로의 단자 전압을 측정한다. 상기 단자 전압 측정부(74)는 ADC(Anlog-digital converter)일 수 있다.
가변 전압 전원부(72)로부터 출력되는 가변 전압 전원의 전압을 결정하는 요소는 LED의 소요 전압과 정전류 회로(731,732,733,734)의 단자 전압이다. 본 발명에서는 LED의 전압은 소자 자체적으로 결정되므로, 정전류 회로(731,732,733,734)의 단자 전압을 측정하여 그 값을 이용하여 가변 전압 전원(72)부에 필요한 값을 계산하는 방식을 채택하였다.
센서(77)는 각 발광구역(1A,1B,2A,2B) 또는 그 내에 포함되는 각 LED 또는 LED 어레이의 밝기, 온도 또는 색도를 감지하여 그 정보를 제어부(75)로 제공한다.
제어부(75)는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 LED 백라이트용 제어 장치를 포함한다. 또한, 상기 단자 전압 측정부(74)에서 측정된 정전류 회로들(731,732,733,734)의 단자 전압 정보 및 상기 센서(77)에서 감지된 밝기, 온도 또는 색도 등의 정보를 이용하여 전압 제어 신호를 상기 가변 전압 전원부(72)로 출력하고 PWM 제어 신호를 상기 정전류 구동부(73)로 출력한다.
그에 의해 각 발광구역(1A,1B,2A,2B)의 휘도 및 색의 특성을 정밀하게 제어할 수 있고, 따라서 상기 백라이트부(71) 전체의 휘도 및 색의 특성을 균일하게 제어할 수 있다.
제어부(75)는 사용자가 설정한 백라이트의 각 부분의 밝기를 유지하기 위하여 모든 센서에서 전달되는 빛의 밝기와 각 부분의 온도의 정보를 이용하여 모든 구역별 LED 전류를 정밀 제어하는 피드백 제어를 수행한다.
이와 함께, 제어부(75)는 백라이트 구동 회로의 전체 전력 소비를 최소화하기 위하여, 백라이트 구동 회로의 정전류를 흐르게 제어 트랜지스터가 도통하는 동안 그 단자 전압을 측정하여 트랜지스터의 단자에 최적의 전압값이 유지되도록 전원 전압을 조절하는 값을 계산하여 이를 가변 전압 전원부(72)에 전압 제어 신호로서 제공하여 회로의 출력 전압을 조절한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 구동 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 8에서는 편의상 발광구역들(811,..,811N)을 겹쳐서 표현하였지만, 실제로는 도 7과 같이 구성된다.
도 8을 참조하면, 각 발광구역(811,..,811N)은 적색 발광 다이오드들, 녹색 발광 다이오드들 및 청색 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
가변 전압 전원부(82)는 적색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부(821), 녹색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부(822) 및 청색 발광 다이오드용 가변 전압 전 원부(823)로 구성되고, 상기 각 정전류 회로(831, 832, 833, 834, 835, 836)는 상기 각 발광 구역(811,..,811N)의 각 발광 다이오드들에 전기적으로 연결된다.
제어부(85)는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 LED 백라이트용 제어 장치를 포함하고, 각 센서(87)에서 보내주는 빛의 밝기와 각 부분의 온도의 정보와 사용자의 입력의 신호를 받아 각 구획의 적, 청, 녹의 3색의 LED의 밝기를 결정한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과를 달성한다.
첫째, 본 발명에 따르면 PWM 펄스의 듀티비 제어 및 온/오프 제어를 동시에 적용함으로써 LED 백라이트 전체 화면의 밝기를 균일하게 제어할 수 있고, 필요에 따라 전체 화면 중 각 부분의 휘도 및 색도를 정밀하게 제어할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치는 컬러 필터를 사용하지 않는 대신에 백라이트의 적,녹,청의 LED를 각 픽셀마다 구비시켜 LCD 표시에 동기화시켜 이들을 순차적으로 온/오프 시키는 CFL-LCD(color filter-less LCD)에 적용이 가능하다.
셋째, 본 발명에 따른 백라이트용 제어 장치 및 그를 포함하는 백라이트 구동 장치는 모션 블러링 현상을 방지하기 위하여 전체 시스템의 LED를 LCD의 영상의 표시 시간에 따라 각 부분의 백라이트를 세밀하게 온/오프 제어하는 구동 방법에 적용이 가능하다.
넷째, 본 발명에 따르면 백라이트의 각 부분의 휘도를 디지털 마이크로컴퓨터를 이용하여 자유롭게 제어할 수 있어 전체 전력의 소비를 줄일 수 있어 간단하 고 효율적이고, 전체 시스템의 생산성을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 클럭 신호에 따라 직렬 데이터를 시프트 시키면서 병렬 데이터로 변환하여 출력하는 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터;
    상기 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터에서 출력되는 병렬 데이터를 저장하는 복수의 레지스터들;
    클럭 신호의 클럭을 카운팅하여 출력하고 리셋 신호가 입력되면 재카운팅 동작을 수행하는 카운터;
    상기 각 레지스터에 저장된 데이터와 상기 카운터에서 출력되는 클럭을 비교하여 대소 관계를 나타내는 PWM 신호를 출력하는 복수의 비교기들; 및
    입력되는 게이트 신호에 의해 상기 PWM 신호를 제어하여 상기 PWM 신호와 듀티비가 동일하면서 일부가 오프되는 PWM 제어 신호를 출력하는 복수의 동기화 게이트들을 포함하는 백라이트 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동기화 게이트는,
    상기 게이트 신호가 인가되는 데이터 입력단, 상기 PWM 신호가 인가되는 클럭 입력단, 및 동기화된 게이트 신호를 출력하는 출력단을 구비하는 D 플립 플롭; 및
    상기 동기화된 게이트 신호 및 상기 PWM 신호의 논리곱을 취하여 PWM 제어 신호를 출력하는 앤드 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  3. 서로 전기적으로 분리된 복수개의 발광구역들로 구성되는 백라이트부;
    전원 및 전압 제어 신호를 입력 받아 상기 각 발광구역으로 제어된 전압을 개별적으로 출력하는 가변 전압 전원부;
    PWM 제어 신호를 입력 받아 상기 각 발광구역으로 출력되는 전류의 진폭 및 듀티를 개별적으로 조절하는 복수개의 정전류 회로들을 구비하는 정전류 구동부;
    상기 정전류 회로들의 단자 전압을 측정하는 단자 전압 측정부; 및
    제 1항 또는 제 2항의 백라이트 제어 장치를 포함하고, 상기 단자 전압 측정부에서 측정된 단자 전압을 기초로 전압 제어 신호를 상기 가변 전압 전원부로 출력하며, PWM 제어 신호를 상기 정전류 구동부로 출력하는 제어부를 포함하는 백라이트 구동 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 정전류 회로들 중 도통 상태의 정전류 회로를 선택하는 측정 채널 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 각 발광구역의 밝기, 온도 또는 색도를 감지하여 그 정보를 상기 제어부로 제공하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 각 발광구역은 적색 발광 다이오드들, 녹색 발광 다이오드들 및 청색 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 각 발광구역은 백색 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가변 전압 전원부는 적색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부, 녹색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부 및 청색 발광 다이오드용 가변 전압 전원부로 구성되고, 상기 각 정전류 회로는 상기 각 발광 구역의 각 발광 다이오드들에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동 장치.
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