KR100854192B1 - 면광원, 휘도 보정 회로, 휘도 보정 방법 및 액정디스플레이 - Google Patents

면광원, 휘도 보정 회로, 휘도 보정 방법 및 액정디스플레이 Download PDF

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Abstract

면광원은 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역에 조명광을 인가할 수 있도록 구성된다. 전류 또는 전압이 각 LED(Light Emitting Diode) 구동/보정 회로로부터 각 LED로 공급된다. 각 LED로부터 방출된 광의 일부는 전기적 신호로 변환되고 각 광다이오드의 저항값은 휘도에 비례하여 저감된다. 각 LED로부터 방출된 광의 휘도가 증가되면, 각 LED로부터 방출된 광의 휘도가 감소되고 각 광다이오드의 저항값이 감소한다. 저항값은 구동 전류 또는 구동 전압을 변경하는 각 LED 구동/보정 회로로 귀환하여, 각 LED로부터 방출된 광의 휘도가 휘도 설정 전압에 대응한다. 광다이오드는 LED마다 1대1 관계로 장착된다.
Figure R1020060112670
면광원, 휘도 보정 회로

Description

면광원, 휘도 보정 회로, 휘도 보정 방법 및 액정 디스플레이{FLAT LIGHTING SOURCE, LUMINANCE CORRECTING CIRCUIT, LUMINANCE CORRECTING METHOD AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 면광원의 주요부의 전기적 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1의 LED 구동/보정 회로 및 구동/검출 회로의 전기적 구성의 일례를 도시하는 회로도.
도 3은 도 1의 LED, 광다이오드, LED 구동/보정 회로 및 구동/검출 회로의 세트의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 LED, 광다이오드, 구동/검출 회로와 일체로 형성된 LED 구동/보정 회로의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 4의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 제 5의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 9는 본 발명의 제 6의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 제 7의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 8의 실시예의 면광원에 사용되는 휘도 보정 회로의 전기적 구성을 도시하는 회로도.
도 12는 특허문헌1에 기재된 조명 장치의 주요부의 전기적 구성을 도시하는 도면.
도 13은 도 12의 조명 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 14는 종래의 LED백라이트의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 15는 특허문헌2에 기재된 종래의 백라이트로서 사용되는 LED의 구성을 도시하는 도면.
도 16은 특허문헌2에 기재된 종래의 백라이트로서 사용된 LED의 또다른 구성을 도시하는 도면.
도 17은 도 15 또는 도 16에 도시된 LED가 장착된 백라이트의 단면도.
도 18은 도 15 또는 도 16에 도시된 LED의 휘도 특성을 보정하기 위한 보정 회로의 구성을 도시하는 블록도.
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 면광원, 휘도 보정 회로, 및 면광원에 사용되는 휘도 보정 방법, 및 액정 디스플레이 장치에 관한 것이며, 특히, 균일한 휘도의 조명광이 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역에 제공되어야 할 때, 예를 들어, 백라이트에 의해 조명광이 마련된 액정 디스플레이 장치의 경우에, 알맞게 사용되는 면광원, 및 휘도 보정 회로 및 면광원에 사용되는 휘도 보정 방법에 관한 것이다.
본 발명은 일본 출원 제2005-337871호(2005.11.22)의 우선권 주장 특허출원이다.
종래의 기술
종래에, 액정 디스플레이 장치용 백라이트로서, 대부분 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)가 사용되었다. 그러나, 최근, LED(Light Emitting Diode)도 점차 많이 사용되고 있다. LED 백라이트에서, 보통, 복수의 LED는 직렬로 접속되고, 정전류에서 구동된다. 따라서, 각 LED의 전류 휘도 특성의 편차는 액정 디스플레이 장치의 디스플레이 영역에서의 휘도 편차를 반영한다. 여기에서, "편차"란 전류 및 온도에 대한 휘도 특성의 경년 변화를 나타낸다. 이러한 형태의 편차를 보정하기 위한 종래 기술이, 예를 들어, 다음 참조문헌에 기재되어 있다.
도 12는 특허 문헌1(일본특허공보 제2004-221158, 요약, 도1 및 4)에 기재된 조명 장치의 주요부의 전기적 구성을 도시하는 도면이다. 기재된 조명 장치는, 도 12에 도시된 바와 같이, LED 프린트 회로 기판(PCB)(10), 정전류원(20), 및 온도 보상 회로(30)를 포함한다. 다수의 LED(11, ..., 11)가 LED PCB(10)에 형성된다. 정전류원(20)은 레지스터(21), 트랜지스터(22), 증폭 회로(23) 및 비교 전압 생성회로(24)를 갖는다. 온도 보상 회로(30)는 FET(Field Effect Transistor)(31), LED(32), 증폭 회로(33), 및 광-검출 소자(34)를 포함한다.
기재된 조명 장치에서, 각 LED(11, ..., 11)과 동일한 온도 특성을 갖는 LED(32)는 광 검출 장치(34)에 의해 전기 신호로 변환되는 광을 방출한다. 전기 신호는 비교 전압 생성 회로(24)로 입력된다. 비교 전압 생성 회로(24)로부터 출력된 신호는 증폭 회로(23)로 입력되고, 증폭 회로(23)로부터 출력된 신호에 의거하여 트랜지스터(22)를 통해 소정의 참조값에 의해 결정된 전류가 각 LED(11, ..., 11)에 공급되고, 각 LED(11, ..., 11)의 온도 특성에서의 변화가 보상된다. 이러한 상태에서, LED(32)의 휘도가 도 13에서 특성도(G2)에 도시된 바와 같이 온도(기온) 변화에 의해 변화되면, 정전류원(20)으로부터 출력된 전류가 특성도(H1)에 도시된 바와 같이 비교 전압 생성 회로(24), 증폭 회로(23), 트랜지스터(22)에 의해 변화되고, LED PCB(10)으로부터 방출된 광의 휘도가 보정된다. 그 결과, 휘도가 온도에 대해 변화되는 특성도(G1)에 도시된 상태와 달리, 특성도(G3)에 도시된 바와 같이 휘도가 온도에 대해 변화하지 않는 특성을 나타낸다.
도 14는 종래의 LED 백라이트의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. LED 백라이트로 이루어진 LED(41, ..., 41)로부터 방출된 컬러는 R(적), G(녹), 및 B(청)의 조합 또는 백색이다. LED(41, ..., 41)는 PCB(42)에 장착되고, LED(41, ..., 41)의 소정 수마다 직렬로 접속된다. 이 경우, 전원의 각 레벨에 대응하는 수를 갖는 백색광을 방출하는 LED가 직렬로 접속되고, 백색 광을 방출하는 LED가 1열에 포함되지 못할 때, 백색광을 방출하는 LED를 각각 포함하는 복수의 열이 배열되고 어떠한 경우에는 병렬 접속된다. 또한, R, G, B의 각 LED가 사용될 때, 색마다 소정수의 LED가 직렬로 접속된다. 이 LED 백라이트에서, 전체 LED(41, ..., 41)로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광 구성성분의 일부가 광-검출 장치(43)에 의해 전기 신호로 변환된다. 이 경우, 광 검출 장치(43) 및 각 R, G, B에 대한 컬러 필터(44)를 배열함으로써, 또는 광 검출 장치(43)를 제어하여 광감지 특성이 파장에 의존하도록 함으로써, 각 R, G, B에 대해 소정 휘도를 갖는 광이 전기 신호로 변환된다. LED(41, ..., 41)에 공급되는 구동 전류 및 구동 전압은 휘도에 비례하여 생성된 전기 신호에 의거하여 조정되고, 광 검출 장치(43)에 의해 수광된 광의 휘도가 일정하게 되도록 제어된다.
그 결과, 도 14에 도시된 종래의 LED 백라이트는 문제를 갖는다. 즉, LED(41, ..., 41)로부터 방출된 광의 휘도에 대해 원활하게 추종함으로써, 광 검출 장치(43) 부근에 존재하는 LED(41, ..., 41)에 공급되는 전류 및 전압은 잘 제어되지만, 광 검출 장치(43)로부터 거리가 떨어진 위치에 존재하는 LED(41, ..., 41)로부터 방출된 광의 휘도의 변화를 추종하기 어렵다. 또다른 문제는, PCB(42)의 중앙부에서 방열이 어려우므로, 온도가 상승하기 쉽고, 따라서, LED(41, ..., 41)를 둘러싼 영역에서 온도의 장소에 따른 변화, 및 LED(41, ..., 41)의 온도 의존성때문 에, 휘도의 분포를 균일하게 하는 것이 곤란하다. 또한, LED(41, ..., 41)의 경년 변화로 인해 LED(41, ..., 41)로부터 방출된 광의 휘도에 변화가 발생할 때, 광 검출 장치(43)의 부근에 존재하는 LED(41)의 휘도 특성만이 조정되고, 전체 LED(41, ..., 41)의 휘도 분포의 특성에서는 여전히 편차가 발생한다. 상기 문제점을 해결하기 위해, 광 검출 장치가 하나의 위치가 아닌 복수의 위치에 장착된 LED 백라이트가 특허문헌2(일본특허공보 제2005-115372호(요약, 도7A 및 B, 도 8B, 도 10))에 기재되어 있다.
도 15는 특허문헌2에 기재된 종래의 백라이트로 사용되는 LED의 구성을 도시하는 도면이다. 기재된 백라이트에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 31개의 LED를 갖는 각 열이 4열 PCB(50)에 배치되고 직렬로 접속된다.
도 16은 특허 문헌2에 기재된 종래의 백라이트로 사용된 LED의 다른 구성을 도시하는 도면이다. 기재된 백라이트에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 서로 직렬로 접속된 3개 내지 7개의 LED를 갖는 각 LED의 복수의 열이 배치된다.
도 17은 도 15 또는 16에 도시된 LED(51)가 장착된 종래의 백라이트의 단면도이다. 백라이트(52)에서, 도 17에 도시된 바와 같이, 각 광 검출 장치(53)는 LED(51) 및 확산체(54) 사이에 장착되고, LCD(Liquid Crystal Display) 패널(55)은 각 LED(51)로부터 광이 방출되는 방향으로 장착된다.
도 18은 도 15 또는 도 16에 도시된 LED(51)의 휘도 특성을 보정하기 위한 보정 회로의 구성을 도시하는 도면이다. 보정 회로에서, 광 검출 장치(53)로부터 출력된 신호'a'가 검출기(61)에 의해 검출되고, 검출된 신호'b'에 의거하여, LED(51)의 휘도 특성이 제어 유닛(62)에 의해 보정된다.
특허문헌3(일본특허공보 제2003-215534)에 기재된 액정 디스플레이 장치의 백라이트 제어 유닛에서, 액정 디스플레이 장치의 배면측상에 백라이트로서 장착된 LED로부터 방출된 광의 양이 액정 패널의 주위의 밝기에 따라 제어되고, LED의 사용 온도가 변하더라도, 광의 방출양이 소정값이 되도록 제어된다.
그러나, 상기 종래 기술은 다음과 같은 문제를 갖는다. 특허문헌1에 기재된 조명 장치 및 특허 문헌2에 기재된 백라이트에서, LED 광원으로 이루어진 복수의 LED중 개개의 LED로부터 방출된 광의 휘도를 검출하고 보정하는 것이불가능하다. 그 결과, LED에서 경년 변화로 인한 휘도가 변화하게 되어, 액정 패널에서 휘도 분포에 변화가 생긴다는 문제가 일어난다. 또다른 문제는, 온도의 변화로 인해 야기된 LED로부터 방출된 광의 휘도의 총 변화는 보정될 수 있지만, LED중 개객의 LED로부터 방출된 광의 휘도의 변화는 보정될 수 없고, 그 결과, 액정 패널에서 휘도 분포에 변화가 야기된다.
또한, 특허문헌1에 기재된 조명 장치는 또다른 문제점을 갖는다. 즉, 종래의 조명 장치에서, LED의 온도 변화 또는 LED의 경년 변화가 검출될 때, 광원으로서 실제 사용된 LED와 상이한 LED로부터 방출된 광의 휘도가 참조되지만, 참조로 사용된 LED와 실제 사용된 LED 사이의 온도, 온도 특성, 경년 변화 특성(수명 특성)이 일치하는 것은 매우 드믄 일이며, 이들 특성을 정확히 보정하는 것이 어렵다. 또한, 특허문헌2에 기재된 백라이트에서, 복수의 LED가 서로 직렬로 접속되지만, 복숫의 LED중 개개의 LED로부터 방출된 광의 휘도와 같은 휘도 특성을 보정하는 것은 불가능하다. 실제로, 직렬로 접속된 복수의 LED의 전체 그룹에 대한 구동 전류 등은 조정될 수 있고, LED의 그룹으로부터 방출된 광의 휘도는 전체로서 바꿀수 없다. 또한, 특허문헌3에 기재된 백라이트 조정 장치에서, LED로부터 방출된 광의 휘도가 액정 패널 주위 부분의 밝기에 따라 제어되는 것이므로, 따라서, 종래 발명의 목적은 본 발명의 목적과 상이하고, 따라서 상기 문제들은 이들 종래 기술에 의해 해소될 수 없다.
상기의 견지에서, 본 발명의 목적은 액정 디스플레이 장치 등의 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역에 균일한 휘도의 조명광을 제공할 수 있는 면광원 및 이에 사용되는 휘도 보정 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1의 양상에 따르면, 평면을 형성하도록 배열된 복수의 발광 장치를 갖고, 그 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역에 조명광이 들어오게 하는 면광원을 제공하는 것으로서,
발광 장치마다 목표값으로 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 설정하고, 복수의 발광 장치 각각이 ON될 때 발생하는 목표값으로부터 광의 휘도의 편차량을 검출하고, 검출된 편차량에 의거하여 광의 휘도를 목표값과 일치시키는 복수의 휘도 보정 회로를 포함한다.
제 1의 양상에서, 휘도 보정 회로는:
1대1 관계로 복수의 발광 장치 각각에 대응하도록 장착되고, 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광을 수광하고, 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광 의 휘도에 대응하는 레벨을 갖는 휘도 검출 신호를 생성하는 복수의 광 검출 장치; 및
1대1 관계로 복수의 발광 장치 각각에 대응하도록 장착되고,
복수의 발광 장치 각각에 구동 전력을 공급하고, 목표값으로부터 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도의 편차를 검출하고, 편차를 보상하도록 구동 전력을 보정하는 복수의 구동/보정 회로를 포함하는 것이 양호하다.
또한, 복수의 발광 장치 각각이 복수의 광 검출 장치 부근에서 1:1 관계로 배열되는 것이 양호하다.
또한, 복수의 발광 장치 각각 및 복수의 광 검출 장치 각각은 동일 패키지에 장착되는 것이 양호하다.
본 발명의 제 2의 양상에 따르면, 평면을 형성하도록 배치된 복수의 발광 장치를 가지며, 그 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역에 조명광이 들어오도록 하는 면 광원에 사용되는 휘도 보정 회로를 구비하고, 각 휘도 보정 회로는 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 발광 장치마다 목표값으로 설정하고 복수의 발광 장치가 ON?? 때 발생한 목표 값으로부터 광의 휘도 편차량을 검출하고, 검출된 편차량에 의거하여 광의 휘도를 목표값과 일치하도록 하는 것이 양호하다.
상기 제 2의 양상에서, 상기는,
1대1 관계로 복수의 발광 장치 각각에 대응하고 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광을 수광하도록 장착된 복수의 광 검출 장치; 및
1대1 관계로 복수의 발광 장치 각각에 대응하고, 복수의 발광 장치 각각에 구동 전력을 공급하고, 휘도 검출 신호의 레벨에 의거하여, 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도 편차를 목표값으로부터 검출하고, 편차가 보상되도록 구동 전력을 보정하는 복수의 구동/보정 회로를 포함하는 것이 양호하다.
본 발명의 제 3의 양상에 따르면, 평면으로 형성되도록 배열된 복수의 발광 장치를 갖고 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역으로 조명광이 들어오게 하는 면광원에 적용되는 휘도 보정 방법을 제공하며, 상기는 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 발광 장치마다 목표값으로 설정하는 단계;
복수의 발광 장치 각각이 ON?? 때 발생하는 목표값으로부터 광의 휘도 편차량을 검출하는 단계; 및
검출된 편차량에 의거하여 광의 휘도를 목표값과 일치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4의 양상에 따르면, 면광원은:
복수의 발광 장치;
복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되어, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광을 수광하는 복수의 휘도 검출 장치; 및
복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 발광 장치 각각의 휘도의 균일성을 유지하도록, 대응하는 휘도 검출 장치로부터 얻어진 검출된 휘도 값 및 소정의 소망 휘도값 사이의 차이에 의거하여, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광 의 휘도를 보정하는 복수의 휘도 보정 회로를 포함한다.
제 4의 양상에서, 발광 장치는 발광 다이오드를 각각 포함하는 것이 양호하다.
본 발명의 제 5의 양상에 따르면, 백라이트용 면광원을 구비한 액정 디스플레이 장치를 마련하며, 면광원은:
복수의 발광 장치;
q고수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되어 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광을 수광하는 복수의 휘도 검출 장치; 및
복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 발광 장치 각각의 휘도의 균일성을 유지하기 위해, 대응하는 휘도 검출 장치로부터 얻어진 검출 휘도값 및 소정의 소망 휘도값 사이의 차에 의거하여, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광의 휘도를 보정하는 복수의 휘도 보정 회로를 포함한다.
상기 제 5의 양상에서, 발광 장치는 발광 다이오드를 각각 포함하는 것이 양호하다.
상기 구성을 사용하면, 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 소정 목표값으로 설정하고, 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도 편차량을 소정 목표값으로부터 검출하고, 편차량에 의거하여 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도를 소정 목표값과 일치하도록 하는 복수의 휘도 보정 회로를 마련하고, 따라서, 각 발광 장치로부터 방출된 광의 휘도 및 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역의 밝기가 균일하게 될 수 있다. 각 발광 장치로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광은 1대1 관계로 광 검출 장치 각각에 의해 휘도 검출 신호로 변환되고, 휘도 검출 신호는 구동/보정 회로 각각에 귀환되고, 따라서, 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도의 변화 및 편차가 자동적으로 보상될 수 있다. 각 발광 장치로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광이 귀환되고, 귀환을 위한 온도 변화량만을 추출하는 공정이 필요없게 되어, 각 발광 장치에 대한 온도 보정 회로 각각이 불필요하게 된다. 각 발광 장치 및 각 광 검출 장치는 동일 패키지에 1대1 관계로 서로 근접하게 장착된다. 따라서, 발광 장치와 광 검출 장치 사이의 휘도 특성의 변동이 있더라도, 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도는 휘도의 목표값을 적절히 설정함으로써 균일하게 될 수 있다. 각 발광 장치는 1대1 관계로 광 검출 장치 각각에 대응하도록 장착되고, 따라서, R,G,B중 어느 컬러의 광이 각 발광 장치에 의해 방출되더라도, 컬러 필터를 사용하지 않고 컬러 발란스의 변화가 보상될 수 있다. 그 결과, 면광원이 투과형 액정 패널에 백라이트로서 사용될 때, 액정 패널의 전체 디스플레이 영역에 균일한 휘도를 갖는 조명광을 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명을 수행하기 위한 가장 양호한 양상을 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 사용하여 상세히 설명한다. 발광 장치로서 사용된 각 LED로부터 발광된 소정 휘도를 갖는 광이, 1대1 관계로, 휘도 검출 신호로 변환되고 상기 신호가 각 휘도 보정 회로로 귀환되는 면광원 및 면광원에 사용되는 휘도 보정 회로가 제공된다.
제 1의 실시예
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 면광원의 주요부의 전기적 구성을 도시하는 블록도이다. 본 실시예의 면광원은 액정 디스플레이 패널에 장착된 투과형 액정 패널의 백라이트로서 사용되고, 도 1에 도시된 바와 같이, LED(71), 광 검출 장치(휘도 검출 장치)인 광다이오드(72), LED 구동/보정 회로(73), 및 구동/검출 회로(74)를 포함한다. 도 1에서, 하나의 LED(71)만이 도시되었지만, 면광원은 백라이트로서 기능하는 복수의 LED로 이루어지고 평면으로 형성되도록 배치된다. 각 광다이오드(72)가, 1대1 관계로, LED(71)마다 장착되고, LED(71) 각각으로부터 방출된 광을 수광하고 수광된 광의 휘도에 대응하는 레벨을 갖는 휘도 검출 전압'a'를 생성한다. 각 구동/검출 회로(74)는, 1대1 관계로, 광다이오드(72)마다 장착되고, 광다이오드(72) 각각에 전력을 공급하고, LED 구동/보정 회로(73)각각에 광다이오드(72)각각에 의해 생성된 휘도 검출 전압'a'를 휘도 검출 전압(V2)으로서 송출한다.
각 LED 구동/보정 회로(73)는, 1대1 관계로 LED(71)마다 장착되고, LED(71)각각에 구동 전력'c'을 공급하고, 구동/검출 회로(74)각각으로부터 공급된 휘도 검출 전압(V2)에 의거하여, 각 LED로부터 방출된 광의 휘도의 각 목표값(휘도 설정 전압(V1)에 대응하는 값)으로부터 편차를 검출하고, 각 목표 휘도값으로부터 편차를 보상하도록 구동 전력'c'을 보정한다. 특시 이 실시예에서, 각 LED 구동/보정 회로(73)는, 예를들어, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도의 저하에 응하여 공급되는 전류를 증대한다. 각 광 다이오드(72), LED 구동/보정 회로(73), 및 구동/검출 회로(74)는 각 휘도 보정 회로를 구성한다. 각 휘도 보정 회로는 각 LED(71)로 부터 방출되는 광의 휘도를 목표값으로 설정하고, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도의 목표값으로부터의 편차량을 검출하여, 목표값으로부터의 편차량에 의거하여, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 목표값과 일치하도록 한다.
도 2는 도 2의 구동/검출 회로(74), LED 구동/보정 회로(73)의 각 전기적 구성의 일례를 도시하는 회로도이다. 각 LED 구동/보정 회로(73)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 레지스터(81, 82, 83, 84), 연산 증폭기(85), 레지스터(86, 87, 88), 연산 증폭기(89), 레지스터(90) 및 연산 증폭기(91), 및 레지스터(92)를 포함한다. 각 구동/검출 회로(74)는 정전류 회로(93) 및 연산 증폭기(94)를 포함한다.
도 3은 도 1의 LED(71), 광다이오드(72), LED 구동/보정 회로(73) 및 구동/검출 회로(74)의 세트의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, PCB(75) 상에 LED(71), 광다이오드(72), LED 구동/보정 회로(73) 및 구동/검출 회로(74)의 세트중 하나가 배치되어 있다. 이 경우, 각 LED(71)는 다양한 형태를 갖는다. 즉, 각 LED(71)는 용접 밀봉되거나 베어칩의 형상을 가질 수 있다. 베어칩의 경우, 각 LED(71)가 장착된 PCB(75) 부분의 일부 또는 전부가 수지등에 의해 용접 밀봉되는 것이 바람직하다. 특히 이 실시예에서, 각 LED(71)는, 1대1 관계로, 각 광다이오드(72) 부근에 장착되고, 각 LED 구동/보정 회로(73)는 각 구동/검출 회로(74)와 일체로 형성된다.
도 4는 도 1의 LED(71), 광다이오드(72), 및 구동/검출 회로(74)와 일체로 형성된 LED 구동/보정 회로(73)의 레이아웃의 일례이다. 도 4에 도시된 바와 같이, OCB(75)상에 LED(71), 광다이오드(72), 및 구동/검출 회로(74)가 일체로 형성된 LED 구동/보정 회로(73)의 20 세트가 배치된다. 이 경우, 어느 하나의 세트에서 어느하나의 광다이오드(72)가 인접한 세트에 포함된 어느 하나의 LED(71)로부터 광을 수광하면, 광을 수광한 광다이오드(72)는 원래 광을 제공하여야하는 LED(71)이외의 다른 어느 하나의 LED로부터 방출된 광에 의해 영향을 받게 되고, 따라서, 다른 LED(71)로부터 방출된 광으로부터 광 다이오드를 차광하기 위한 구조적 수단이 취해진다.
본 발명의 면광원에 사용되는 휘도 보정 방법에 따르면, 각 LED(71) 각각으로부터 방출된 광의 휘도는 소정 목표값으로 설정되고, 각 LED(71)가 ON될 때 발생하는 목표값으로부터 편차량이 검출되고, 편차량에 의거하여, 이미 설정된 목표값과 일치하도록 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 보정된다.이 때, 전류 또는 전압이 도 4에 도시된 각 LED 구동/보정 회로(73)에 의해 각 LED(71)로 공급된다. 이 경우, 정전류 구동 또는 정전압 구동이 구동 방법으로서 적용될 수 있다. 각 LED(71)로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광성분의 일부가 각 광다이오드(72)에 의해 수신되고, 전기 신호로 변환되고, 각 광다이오드(72)의 저항값이 수광된 광의 휘도에 비례하여 저하된다. 즉, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 증가되면, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 저하되는 동안 각 광다이오드(72)의 저항값이 저하되고, 각 광다이오드(71)의 저항값이 증가한다. 저항값은 각 구동/검출 회로(74)에 의해 검출되고, 저항값은 LED 구동/보정 회로(73)로 귀환된다. 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 휘도 설정 전압(V1)에 대응하는 레벨이 되도록, 각 LED 구동/보정 회로(73)는 구동 전류 또는 구동 전압을 변경한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 휘도 설정 전압(V1)은 각 LED(71)의 구동 전류를 검출하기 위해 입력되고, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도는 휘도 설정 전압(V1)에 따라 설정된다. 그리고, 전류(I0)는 각 LED 구동/보정 회로(73)로부터 각 LED(71)로 공급된다. 전류(I0)는 다음 식(1)으로 표시된다.
I0=V3/RSC ... (1)
'RSC'는 레지스터(90)의 저항값을 나타낸다. 전류(I0)를 결정하는 전압(V3)은 연산 증폭기(85)로 이루어진 가감산 회로로부터의 출력 전압이며, 다음 식(2)로 표시된다.
V3=(-R2/R1)×V1+(R4/R3)×V2 ...(2)
'R1'은 레지스터(81)의 저항값을 나타낸다. 'R2'는 레지스터(82)의 저항값이고, 'R3'는 레지스터(83)의 저항값이고, 'R4'는 레지스터(84)의 저항값이다.
휘도 검출 전압(V2)은 각 LED 구동/보정 회로(73)에 전압 폴로워(voltage follower)로서 기능하는 각 연산 증폭기(94)를 통해 미리 공급된 각 광다이오드(72)의 구동 전압이다. 각 광다이오드(72)는, 각 정전류 회로(93)에 의해 구동되므로, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도에 대응하는 저항값을 갖는다. 즉, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 저하되면, 각 광다이오드(71)의 저항값이 증가되고 각 광다이오드(72)의 구동 전압이 증가되고, 따라서 휘도 검출 전압(V2)이 증가하게 된다. 휘도 전압(V2)이 증가하면, 식(2)에 따라 휘도 검출 전압(V2)보다 R4/R3배 큰 전압이 되도록 전압(V3)이 증가된다.
전압(V3)의 증가는 각 LED(71)의 구동 전류의 증가를 야기하고, 또한 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도의 증가를 야기한다. 따라서, 저항값(R1, R2, R3, 및 R4) 및 각 정전류 회로(93)의 전류(Id)를 선택함으로써, 전압이 각 광다이오드(72)로부터 귀환되고, 그 결과, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도의 변화가 보상된다.
따라서, 제 1의 실시예의 면광원에서, 각 LED(71)로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광이 각 광다이오드(72)에 의해, 1대1 관계로, 휘도 검출 전압(V2)로 변환되고 휘도 검출 전압(V2)이 각 구동/검출 회로(74)로 귀환되므로, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도 변화 및 변동이 자동적으로 보상된다. 또한, 각 LED(71)로부터 방출된 소정 휘도를 갖는 광이 귀환되므로, 귀환을 위한 온도 변화량만을 추출하는 공정이 필요하지 않고, 각 LED(71)에 대해 온도 보정 회로를 장착하는 것이 불필요하다. 또한, 각 LED(71)가, 1대1 관계로, 각 광다이오드(72) 부근에 장착되므로, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 각각 보정되고, 따라서, LED(71) 사이 및 광다이오드(72) 사이의 휘도 특성이 변동되더라도, 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 후도 설정 전압(V1)을 적절히 설정함으로써 균일하게 이루어진다. 또한, 각 LED(71)가 각 광다이오드(72)에 대응하고, 따라서, R,G,B중 어느 컬러가 각 LED(71)로부터 방출되더라도, 컬러 필터를 사용하지 않고도 컬러 발란스의 변화가 보상된다.
제 2의 실시예
도 5는 본 발명의 제 2의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 나타내는 단면도이고, 도 4에 도시된 제 1의 실시예와 동일한 기능을 갖는 구성부에 대해서 는 동일한 참조번호를 부여한다. 제 2의 실시예의 면광원에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 LED(71), 광다이오드(72), LED 구동/보정 회로(73), 및 구동/검출 회로(74)가 동일 패키지(76)에 장착된다. 패키지(76)에, 외부 구성요소와 접촉하기 위해 사용되는 단자(도시되지 않음) 등이 장착된다. 제 2의 실시예의 면광원에 따르면, 각 LED(71)는, 1대1 관계로, 동일 패키지(76)에서 각 광다이오드(72) 부근에 배치되고, 각 LED 구동/보정 회로(73) 및 각 구동/검출 회로(74)가 일체로 형성되고, 따라서, 제 2의 실시예는 제 1의 실시예와 동일한 이점을 갖는다.
제 3의 실시예
도 6은 본 발명의 제 3의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 나타내는 단면도이고, 도 5에 도시된 제 2의 실시예와 동일한 기능을 갖는 구성부에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 제 3의 실시예의 광원에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 광다이오드(72), 각 LED 구동/보정 회로(73), 및 각 구동/검출 회로(74)가 일체로 형성되어 하나의 IC(집적 회로)(77)로서 동작한다. 제 1의 실시예의 경우에서와 같이, 각 LED(71)는, 1대1 관계로, 광다이오드(72) 부근에 배치되고, 따라서, 제 1의 실시예에서 얻어진 것과 동일한 이점이 얻어질 수 있다.
제 4의 실시예
도 7은 본 발명의 제 4의 실시예의 면광원의 주요부의 레이우읏을 나타내는 단면도이다. 제 4의 실시예의 면광원에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 각 LED 구동/보정 회로(73) 및 구동/검출 회로(74)는 패키지(76)의 외부에 장착되고, 패키지(76)와 함께 PCB(75)상에 장착된다. PCB(75)는 유기 재료 또는 무기 재료로 이루 어진다. 제 4의 실시예의 면광원에 따르면, 제 1의 실시예와 같이, 각 LED(71)가, 1대1 관계로 광다이오드(72) 부근에 배치되고, 따라서, 제 1의 실시예에서 얻어진 것과 동일한 이점이 얻어질 수 있다.
제 5의 실시예
도 8은 본 발명의 제 5의 실시예의 면광원의 주료부의 레이아웃을 나타내는 단면도이다. 제 5의 실시예의 면광원에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 도 8에 도시된 패키지(76)가 PCB(75) 상에 장착되고, 각 보정 장치(78)는, 예를 들어, 가변 레지스터, 레이저에 의해 트리밍되는 thick*막 프린트 저항 장치, 레지스터 및 제너 다이오드로 이루어진 제너 잽 장치, 각 LED의 휘도의 목표값에 대응하는 데이터를 기록할 수 있는 메모리 장치 등으로 구성되고, 각 LED 구동/보전 회로(73)에 휘도 설정 전압(V1)을 제공하도록 구성된다. 따라서, LED(71) 사이 및 광다이오드(72) 사이의 휘도 특성에 변화가 있더라도, 각 보정 장치(78)를 사용하는 휘도 설정 전압(V1)을 적절히 설정함으로써 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 균일하게 되도록 제어될 수 있다.
제 6의 실시예
도 9는 본 발명의 제 6의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 나타내는 단면도이고, 도 7에 도시된 제 4의 실시예와 동일한 기능을 갖는 구성부에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 제 6의 실시예의 면광원에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 도 8에 도시된 각 보정 장치(78)는 도 7에 도시된 PCB(75)에 장착된다. 따라서, LED(71) 사이 및 광다이오드(72) 사이의 휘도 특성에 변화가 있더라도, 각 보 정 장치(78)를 사용하는 휘도 설정 전압(V1)을 적절히 설정함으로써 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 균일하게 되도록 제어될 수 있다.
제 7의 실시예
도 10은 본 발명의 제 7의 실시예의 면광원의 주요부의 레이아웃을 나타내는 단면도이고, 도 9에 도시된 제 6의 실시예와 동일한 기능을 갖는 구성부에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 제 7의 실시예의 면광원에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 LED 구동/보정 회로(73), 구동/검출 회로(74), 및 보정 장치(78)는 일체로 형성되어 하나의 IC(79)로서 동작한다. 따라서, 제 6의 실시예의 경우에서와 같이, LED(71) 사이 및 광다이오드(72) 사이의 휘도 특성에 변화가 있더라도, 각 보정 장치(78)를 사용하는 휘도 설정 전압(V1)을 적절히 설정함으로써 각 LED(71)로부터 방출된 광의 휘도가 균일하게 되도록 제어될 수 있다.
제 8의 실시예
도 11은 본 발명의 제 8의 실시예의 휘도 보정 회로의 전기적 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2에 도시된 제 1의 실시예와 동일한 기능을 갖는 구성부에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 제 8의 실시예의 각 휘도 보정 회로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 LED 구동/보정 회로와는 상이한 LED 구동/보정 회로(73A)를 갖는다. 각 LED 구동/보정 회로(73A0는 레지스터(81, 82, 83, 및 84), 연산 증폭기(85), 연산 증폭기(95), n-채널형 MOSFET[Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(nMOS)](96), 및 가변 레지스터를 포함한다.
이 휘도 보정 회로에서, LED(71)를 통해 흐르는 전류(I0)는 다음 식(3)으로 나타난다.
I0=V4/RICC ... (3)
'RICC'는 가변 레지스터(97)의 저항값을 나타낸다.
각 휘도 보정 회로는 연산 증폭기(95)의 비반전 입력 단자(+)의 전압(V3)이 반전 입력 단자(-)의 전압과 동일하게 되도록 동작하고, 그 결과, 전압(V3)이 전압(V4)와 거의 동일하게 된다. 각 LED(71)를 통해 흐르는 전류(I0)는 전압(V4) 및 가변 레지스터(97)의 저항값(RICC)에 의해 결정된다. 저항값(RICC)을 조정함으로써, 소망의 전류가 각 LED(71)를 통해 흐르게 되고, 각 LED(71)가 소망의 휘도를 갖는 광을 방출한다. 또한, 연산 증폭기(85)는 제 1의 실시예의 가감산회로를 구성하고, 따라서, 휘도 설정 전압(V1)을 변경함으로써, 전압(V3)을 변경한다. 따라서, 제 1의 실시예와 상이한 구성을 갖는 휘도 보정 회로에서, 제 1의 실시예에서 얻어진 것과 동일한 이점을 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주 및 본질에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 2 또는 도 11에 도시된 휘도 보정 회로는 도 2 또는 도 11에 도시된 구성과 동일한 기능을 갖는다면 어떠한 구성도 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 균일한 휘도를 갖는 조명광이 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역에 마련되어야 하는 경우, 예를 들어, 조명광이 백라이트에 의해 공급되는 경우의 전반적인 분야에 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 장치 등의 디스플레이 패널의 전체 디스플레이 영역에 균일한 휘도의 조명광을 제공할 수 있는 면광원 및 이에 사용되는 휘도 보정 회로를 제공하는 것이다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 평면을 형성하도록 배치된 복수의 발광 장치를 갖고, 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역으로 조명광이 들어오도록 하는 면광원에 있어서,
    발광 장치마다 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 목표값으로 설정하고, 상기 복수의 발광 장치 각각이 ON될 때 발생한 상기 목표값으로부터 광의 휘도의 편차량을 검출하고, 검출된 편차량에 의거하여, 상기 광의 휘도가 상기 목표값과 일치하도록 하는 복수의 휘도 보정 회로를 포함하고,
    상기 휘도 보정 회로는,
    1대1 관계로 상기 복수의 발광 장치 각각에 대응하도록 장착되고, 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광을 수광하고, 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도에 대응하는 레벨을 갖는 휘도 검출 신호를 생성하는 복수의 광검출 장치; 및
    1대1 관계로 상기 복수의 발광 장치 각각에 대응하도록 장착되고, 상기 복수의 발광 장치 각각에 구동 전력을 공급하고 상기 휘도 검출 신호의 레벨에 의거하여 목표값으로부터 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도의 편차를 검출하고, 상기 편차가 보상되도록 상기 구동 전력을 보정하는 복수의 구동/보정 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 광검출 장치 각각은 상기 복수의 발광 장치 각각의 부근에 1대1 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 발광 장치 및 상기 복수의 광 검출 장치는 동일한 패키지에 함께 장착되는 것을 특징으로 하는 면광원.
  5. 삭제
  6. 평면을 형성하도록 배치된 복수의 발광 장치를 갖고, 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역으로 조명광이 들어오도록 하는 면광원에 사용되는 휘도 보정 회로에 있어서,
    상기 각 휘도 보정 회로는 발광 장치마다 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 목표값으로 설정하고, 상기 복수의 발광 장치 각각이 ON될 때 발생하는 상기 목표값으로부터 광의 휘도의 편차량을 검출하고, 검출된 편차량에 의거하여 상기 광의 휘도를 상기 목표값과 일치하도록 하고,
    상기 복수의 발광 장치 각각에 1대1 관계로 대응하도록 장착되고, 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광을 수광하는 복수의 광검출 장치; 및
    상기 복수의 발광 장치 각각에 1대1 관계로 대응하도록 장착되고, 상기 복수의 발광 장치 각각에 구동 전력을 공급하고 상기 휘도 검출 신호의 레벨에 의거하여 목표값으로부터 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도의 편차를 검출하고, 상기 편차가 보상되도록 상기 구동 전력을 보정하는 복수의 구동/보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 보정 회로.
  7. 평면을 형성하도록 배치된 복수의 발광 장치를 갖고, 배면으로부터 투과형 디스플레이 패널의 디스플레이 영역으로 조명광이 들어오도록 하는 면광원에 적용되는 휘도 보정 방법에 있어서,
    발광 장치마다 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출되는 광의 휘도를 목표값으로 설정하고, 상기 복수의 발광 장치 각각이 ON될 때 발생한 상기 목표값으로부터 광의 휘도의 편차량을 검출하고, 검출된 편차량에 의거하여 상기 광의 휘도가 상기 목표값과 일치하도록 하는 휘도 보정 단계를 포함하고,
    상기 휘도 보정 단계는, 상기 복수의 발광 장치 각각에 1대1 관계로 대응하여 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광을 수광하는 단계와,
    상기 복수의 발광 장치 각각에 1대1 관계로 대응하여 상기 복수의 발광 장치 각각에 구동 전력을 공급하고 상기 휘도 검출 신호의 레벨에 의거하여 목표값으로부터 상기 복수의 발광 장치 각각으로부터 방출된 광의 휘도의 편차를 검출하고, 상기 편차가 보상되도록 상기 구동 전력을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 보정 방법,
  8. 삭제
  9. 복수의 발광 장치;
    복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광을 수광하는 복수의 휘도 검출 장치; 및
    상기 복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 발광 장치 각각의 휘도의 균일성을 유지하도록, 대응하는 휘도 검출 장치로부터 얻어진 검출된 휘도값 및 소정의 소망 휘도값 사이의 차이에 의거하여, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광의 휘도를 보정하는 복수의 휘도 보정 회로를 포함하고,
    상기 발광 장치 각각은 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원.
  10. 삭제
  11. 백라이트용 면광원을 구비한 액정 디스플레이에 있어서,
    상기 면광원은:
    복수의 발광 장치;
    복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광을 수광하는 복수의 휘도 검출 장치; 및
    상기 복수의 발광 장치 각각과 1대1 관계로 마련되고, 상기 발광 장치 각각의 휘도의 균일성을 유지하도록, 대응하는 휘도 검출 장치로부터 얻어진 검출된 휘도값 및 소정의 소망 휘도값 사이의 차이에 의거하여, 대응하는 발광 장치로부터 방출된 광의 휘도를 보정하는 복수의 휘도 보정 회로를 포함하고,
    상기 발광 장치 각각은 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
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