KR100861461B1 - 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템 - Google Patents

발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 제공한다. 즉, 이 시스템은 각각 소정 개수의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원에 따라 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 포함되는 상기 발광 다이오드를 발광시켜 특정 휘도 및 특정 색 온도를 갖는 광을 출력하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛 외부에 장착되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 전기신호로 바꿔주는 촬상 소자로 구성되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포를 검출하고 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도에 대응하는 레벨을 갖는 검출신호를 출력하는 광 검출부; 및 상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함함으로써, 백라이트 유닛을 구성하는 다수의 발광 다이오드가 균일하게 발광하도록 실시간으로 조절할 수 있다.
LED(Light Emitting diode), PWM(Pulse Width Modulation), 백라이트 유닛, 휘도(ILLUMINATION), 색 온도(COLOR TEMPERATURE)

Description

발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템{ILLUMINATION AND COLOR TEMPERATURE CONTROL SYSTEM OF R.G.B LED BACK LIGHT UNIT}
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면 들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 영역 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어부의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제어부의 개략적인 구성도.
* 발명의 주요 부분에 대한 부호의 명칭 *
100: 백라이트 유닛 200: 광 검출부
300: 제어부
310: 실시간 보상 제어신호 발생부
320: 서브 영역별 보상 제어신호 발생부
330: 데이터 저장부 340: 인터페이스부
400: 구동부 500: 외부 단말기(PC)
본 발명은 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집광이 용이한 비디오 카메라를 통해 액정표시장치 용 발광 다이오드 백라이트의 휘도 및 색 온도를 측정하여, 백라이트를 구성하는 발광 다이오드의 개별 편차 및 서브 영역의 위치에 따른 휘도 및 색 온도의 불 균일성을 조정하는 삼원색(R.G.B) 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에 관한 것이다.
표시 장치에는 스스로 발광하는 음극선관(Cathode ray tube), 유기 발광 표시 장치(Organic Electro-Luminescence Display) 및 플라즈마 표시 장치(PDP,Plasma Display) 등의 발광형 표시장치와 액정표시장치(LCD,Liquid Crystal Display)등 스스로 광을 만들어 내지 못하고 별도의 광원을 필요로 하는 수광형 표 시장치가 있다.
일반적인 액정표시장치는 전계 생성 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절하고 이렇게 함으로서 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는다. 이때의 빛은 별도로 구비된 인공 광원일 수도 있고 자연광일 수도 있다.
한편, 액정표시장치 용 광원으로는 통상 여러 개의 램프(lamp)를 사용하는데, 액정 패널의 후면에서 액정 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 광원으로 외부전극형 형광램프(EEFL,External Electrode Fluorescent Lamp) 및 냉음극관 형광램프(CCFL,Cold Cathode Fluorescent Lamp)와 같은 형광 램프 또는 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode) 등을 사용한다.
수광형 소자인 액정 표시장치는 백라이트로부터 조사되는 광을 이용하여 화면을 표시하기 때문에 백라이트에 따라 표시화면의 품질이 결정되는데, 백라이트 광원은 외부의 온도, 표시장치 내부의 발열 및 광원 특성의 불균일성 등의 요인으로 인해 휘도 및 색 온도 편차를 보이게 되는 문제가 있다. 이러한 휘도 및 색 온도 편차 현상은 모든 광원의 공통된 현상으로, 액정표시장치의 화질 저하를 가져오는 문제이다.
특히, 액정표시장치 용 발광 다이오드 백라이트의 가장 큰 장점은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 발광 다이오드에서 각각 조사된 빛을 혼합하여 액정표시장치에 공급함으로써 사용자가 원하는 최적의 색감을 제공하는 데 있다. 그러나 백라이트 광원으로 사용되는 이러한 발광 다이오드는 열에 의해 광 효율이 급격히 변한다. 이는 액정표시 장치의 외부 환경이나 내부의 열 발생원으로부터 민감하게 반응하여 색의 균형이 무너지는 결과를 초래한다.
이와 같은 백라이트 광원의 편차로 인한 화질 불량을 방지하기 위해서는 액정표시장치의 패널에 조사된 빛의 색 좌표와 휘도가 설정치와 일치하는지 비교하고 그 차를 보상해주는 방안이 필수적으로 요구된다.
이와 관련하여, 종래에는 백라이트 유닛 내부에 컬러 센서(Color Sensor)를 장착하여 백라이트 광원의 휘도 및 색 온도를 측정하고 이를 보정하는 기술이 적용되고 있다. 그러나, 상기 컬러 센서의 경우 유입되는 광량을 조정할 수가 없기 때문에 변환된 전기적 신호의 크기 조정이 어려우며 더욱이, 온도 변환에 민감한 단점이 있다. 이에 따라, 컬러 센서를 백라이트 유닛 내부에 장착시 위치 설정이 매우 어렵고, 또한, 백라이트 유닛 내부의 온도변화로 인해 오동작이 빈번하게 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 선행 기술에 내재되었던 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 집광이 용이한 비디오 카메라를 통해 액정표시장치 용 발광 다이오드 백라이트의 휘도 및 색 온도를 측정하여 백라이트를 구성하는 발광 다이오드의 개별 편차 및 서브 영역의 위치에 따른 휘도 및 색 온도 분포의 불균일성을 조정하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 제공함에 있다.
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상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일면에 따라, 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템이 제공되며: 이 시스템은, 각각 소정 개수의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원에 따라 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 포함되는 상기 발광 다이오드를 발광시켜 특정 휘도 및 특정 색 온도를 갖는 광을 출력하는 백라이트 유닛 상기 백라이트 유닛 외부에 장착되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 전기신호로 바꿔주는 촬상 소자로 구성되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포를 검출하고 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도에 대응하는 레벨을 갖는 검출신호를 출력하는 광 검출부 및 상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템은 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호를 수신하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서, 제어부는 상기 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도가 재설정될 경우, 관련 어플리케이션이 탑재된 외부 단말기와 연동할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서 상기 제어부는, 상기 광 검출부로부터 실시간으로 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 특정 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 상기 특정 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부; 상기 서브 영역의 수에 따라 상기 실시간 보상 제어신호 발생부와 연동하여 상기 광 검출부로부터 검출신호를 수신하여 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역으로부터 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 서브 영역별 보상 제어신호 발생부; 상기 검출신호의 기준 레벨을 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 광 검출부와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서 상기 제어부는 상기 외부 단말기와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서, 상기 인터페이스부는 RS-232C 방식을 통해 상기 외부 단말기와 연동할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서, 상기 백라이트 유닛은, 상기 백라이트 유닛을 수평 및 수직으로 분할하는 상기 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역 중 상호 대칭된 위치에 배치되는 대칭 서브 영역을 그룹화하고 상기 그룹화되는 대칭 서브 영역에 대해서는 동일한 제어신호를 통해 상기 대칭 서브 영역에 입력되는 전원을 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템이 제공되며: 이 시스템은, 각각 소정 개수의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원에 따라 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 포함되는 상기 발광 다이오드를 발광시켜 특정 휘도 및 특정 색 온도를 갖는 광을 출력하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛 내부에 장착되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 전기신호로 바꿔주는 촬상 소자로 구성되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포를 검출하고 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도에 대응하는 레벨을 갖는 검출신호를 출력하는 광 검출부; 및 상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템은 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호를 수신하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서 상기 광 검출부는, 상기 백라이트 유닛 내부에 위치하여 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역으로 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포에 대응하는 상기 검출신호를 출력하는 카메라를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 상기 카메라는 소형비디오 카메라일 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서 상기 제어부는, 상기 광 검출부로부터 실시간으로 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부; 상기 검출신호의 기준 레벨을 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 광 검출부와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부를 포함할 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 또 다른 일면에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템에서 상기 백라이트 유닛은, 상기 백라이트 유닛을 수평 및 수직으로 분할하는 상기 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역 중 상호 대칭된 위치에 배치되는 대칭 서브 영역을 그룹화하고 상기 그룹화되는 대칭 서브 영역에 대해서는 동일한 제어신호를 통해 상기 대칭 서브 영역에 입력되는 전원을 조절할 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시스템은, 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드로 구성된 백라이트 유닛(100); 백라이트 유닛(100)으로부터 출력되는 광을 검출하여 광량에 따른 검출신호를 발생하는 광 검출부(200); 검출신호의 레벨에 따른 제어신호를 출력하는 제어부(300); 및 제어신호를 수신하여 백라이트 유닛(100)을 구성하는 서브 영역 각각에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부(400);를 포함하는 구성을 가진다.
백라이트 유닛(100)은 각각 소정 개수의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 분할되며, 상기 분할된 서브 영역 각각은 상기 구동부(400)로부터 입력되는 전원에 따른 광을 출력하여 특정 휘도 및 색 온도를 유지하도록 구성된다. 예컨대, 백라이트 유닛(100)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 화면을 15개의 서브 영역(A1~A15)으로 분할 즉, 수직 3분할, 수평 5 분할하여 구성할 수 있으며, 분할된 서브 영역(A1~A15)은 제어부(300)에서 발생된 제어신호에 대응하여 구동부(400)로부터 출력되는 전원에 따라 특정 휘도 및 색 온도가 조절되도록 한다. 여기서, 서브 영역(A1~A15)의 광량 조절시 실제 조절되는 서브 영역(A1~A15)의 단위 개수는 운용자의 설정에 따라 가변될 수 있도록 구현됨이 바람직하다. 예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이, 상호 대응되는 위치의 서브 영역을 단일 제어 신호로 제어할 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 15개로 분할된 서브 영역을 화면의 수직, 수평 상관성을 고려하여 서브 영역 'A', 서브 영역 'B_1'과 'B_2', 서브 영역 'C_1'과 'C_2', 서브 영역 'D_1'과 'D_2', 서브 영역 'E_1' 내지 'E_4', 서브 영역 'F_1' 내지 'F_4'와 같이 6개의 단위 영역으로 묶음으로서 백라이트의 실질적인 휘도 및 색 온도 제어신호를 15그룹에서 6개의 그룹으로 감소시킴에 따라, 6 개의 제어 신호군을 통해 제어 가능해지도록 할 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 9개로 분할된 서브 영역을 화면의 수직, 수평 상관성을 고려하여 서브 영역 'A', 서브 영역 'B_1' 내지 'B_4', 서브 영역 'C_1' 내지 'C_4'와 같이 3개의 단위 영역으로 묶음으로서 백라이트의 실질적인 휘도 및 색 온도 제어신호를 9그룹에서 3개의 그룹으로 감소시킴에 따라, 3 개의 제어 신호를 통해 제어 가능해지도록 할 수 있다. 따라서, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 수직, 수평의 상관성을 고려하면 서브영역이 늘어나더라도 제어신호군을 대폭 줄일 수 있다.
광 검출부(200)는, 백라이트 유닛(100) 외부에 장착되어 백라이트 유닛(100)으로부터 조사되는 광 성분을 검출하고, 다수의 서브 영역별 휘도 및 색 온도 분포에 대응하는 상기 검출신호를 출력하는 카메라로 구성된다. 여기서, 카메라는 광량 제어기능을 통해 백라이트 유닛(100)으로부터 유입되는 빛의 광량을 조절할 수 있다.
다시 말해, 카메라는 화이트 밸런스(White Balance)가 없는 오픈루프 피드백(Open Loop Feed Back) 방식을 적용함에 따라 상기 백라이트 유닛(100)으로부터 유입되는 빛에 따른 컬러 레벨만을 검출하도록 구성된다. 이때, 카메라로 유입되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드의 컬러 레벨의 크기는 광량 제어기능으로 조정 가능하다. 여기서, 조정되는 컬러레벨의 폭은 증폭기의 입력 전압 범위 내에서 한정된다. 참고로, 화이트 밸런스는 빛 신호를 전기신호로 바꾸는 카메라에 있어서, 빛 신호를 전기적 신호로 바꾸는 기준점을 지칭한다.
이에 따라, 광 검출부(200)에 적용된 카메라는 백라이트 유닛(100) 외부 장착시 백라이트의 조명 각도를 크게 고려할 필요없이 광량 제어기능으로 용이하게 백라이트로부터 조사되는 빛을 집광하고 광량을 검출할 수 있다.
제어부(300)는, 상기 광 검출부(200)로부터 출력되는 검출신호의 레벨에 따라 다수의 서브 영역 각각의 휘도 및 색 온도를 파악하고, 상기 다수의 서브 영역 각각의 출력 광량을 조절하기 위한 제어신호를 출력하며, 운용자가 설정한 휘도 및 색 온도에 대응하는 검출신호의 기준 레벨을 저장한다.
보다 구체적으로, 제어부(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 광 검출부(200)로부터 실시간으로 출력되는 검출신호를 수신하여 상기 검출신호의 레벨로부터 다수의 서브 영역 중 하나 이상의 특정 서브 영역의 휘도 및 색 온도를 파악하고, 상기 검출신호의 레벨과 상기 저장된 검출신호의 기준 레벨을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하는 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부(310); 서브 영역의 수에 따라 실시간 보상 제어신호 발생부(310)와 연동하여 광 검출부(200)로부터 검출신호를 수신하고, 다수의 서브 영역별 휘도 및 색 온도를 파악하여, 저장된 검출신호의 기준 레벨을 기준으로 가감되는 다수의 서브 영역 각각의 출력 광량을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320); 검출신호의 기준 레벨을 저장하기 위한 데이터 저장부(330); 및 운용자의 휘도 및 색 온도 설정시 상기 휘도 및 색 온도 설정과 관련된 어플리케이션이 탑재된 외부 단말기(500) 및 광 검출부(200)와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부(340);를 포함하는 구성을 갖는다.
실시간 보상 제어신호 발생부(310) 및 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320)는 펄스폭 변조를 통해 상기 각각의 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 상기 제어신호를 발생하는 제어 신호 발생기를 지칭한다. 즉, 실시간 보상 제어신호 발생부(310) 및 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320)는, 제어 신호인 상기 제어신호를 출력함으로써, 백라이트 유닛(100)을 구성하는 다수의 서브 영역의 휘도 및 색 온도의 변화를 구동부(400)에서 출력되는 전원의 펄스폭 조절을 통해 보상한다. 여기서, 실시간 보상 제어신호 발생부(310)는 예컨대, 'U-processor'가 적용될 수 있으며, 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320)는 프로그래머블 로직인 'FPGA'가 적용될 수 있다.
아울러, 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320)는 실시간 보상 제어신호 발생부(310) 보다 다수 채널(M CH, M은 1.2.3...,M의 정수;M>N)의 제어 신호를 출력하도록 구성되며, 운용자에 의한 상기 다수의 서브 영역별 휘도 및 색 온도 설정모드일 경우, 상기 실시간 보상 제어신호 발생부(310)와 연동함으로써 다수 채널의 제어 신호를 출력할 수 있다. 이와는 반대로, 경시모드일 경우에는, 서브 영역별 보상 제어신호 발생부(320)보다 적은 채널(N CH, N은 1.2.3..,N의 정수;N<M)의 제어 신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부(310) 만을 구동함으로써, 다수의 서브 영역중 하나 또는 그이상의 특정 서브 영역의 휘도 및 색 온도를 실시간으로 파악하고, 상기 데이터 저장부(330)에 저장된 검출신호의 기준 레벨을 기준으로 백라이트 유닛(100)의 휘도 및 색 온도를 감시한다.
한편, 데이터 저장부(330)는 통상적인 'EEPROM'이 적용되며, 아울러, 인터페이스부(340)는 외부 단말기(500) 예컨대, PC 혹은 외부 조정 장치와의 통신을 위한 RS-232C 통신 칩이 내장되어 RS-232C 방식을 통해 제어부(300)와 외부 단말기(500)가 연동되도록 한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템은 백라이트 유닛(100) 외부에 장착된 카메라 즉, 검출부(200)를 통해 백라이트 유닛(100)의 출력 광 성분을 검출하여 서브 영역별로 휘도 및 색 온도를 지정하는 서브 영역별 설정 모드 및 실시간으로 온도에 따라 가변되는 휘도 및 색 온도를 보정하기 위한 경시 모드로 구동된다.
즉, 서브 영역별 설정모드일 경우, 운용자는 외부 단말기(500)와 연동하여, 상기 백라이트 유닛(100)을 구성하는 다수의 서브 유닛 각각의 휘도 및 색 온도에 대응하는 제어 신호를 출력하여 서브 영역별 휘도 및 색 온도를 지정하며, 이때의 지정된 휘도 및 색 온도에 따른 검출신호 기준 레벨은 데이터 저장부(330)에 저장된다.
아울러, 경시모드의 경우, 백라이트 유닛(100)의 출력 광을 지속적으로 감시하여, 감시결과와 상기 데이터 저장부(330)에 저장된 검출신호 기준 레벨을 비교함으로써, 온도 및 시간에 따른 경시변화로 인해 가감되는 서브 영역의 출력 광량을 조절한다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 살펴보기로 한다. 여기서, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시스템은, 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드로 구성된 백라이트 유닛(100); 백라이트 유닛(100)으로부터 출력되는 광을 검출하여 광량에 따른 검출신호를 발생하는광 검출부(200); 검출신호의 레벨에 따른 제어신호를 출력하는 제어부(300); 및 제어신호를 수신하여 백라이트 유닛(100)을 구성하는 서브 영역 각각에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부(400);를 포함하는 구성을 가진다.
백라이트 유닛(100)은 상술한 제 1 실시예에서의 구성과 동일하므로 이하의 설명은 생략하기로 한다.
광 검출부(200)는, 백라이트 유닛(100) 내부에 장착되어 백라이트 유닛(100)으로부터 조사되는 광량을 검출하고, 다수의 서브 영역별 휘도 및 색 온도 분포에 대응하는 상기 검출신호를 출력하기 위한, 소형 비디오 카메라로 구성된다. 여기서, 광 검출부(200)에 적용되는 소형 비디오 카메라는 광량 제어기능을 통해 백라이트 유닛(100)으로부터 유입되는 빛의 광량을 조절할 수 있으며, 발광 다이오드의 발열에 따라 백라이트 유닛(100) 내부의 온도 변화에 민감하지 않다. 이에 따라, 본 발명에 따른 소형 비디오 카메라는 광량 제어기능을 통한 집광의 용이성을 기반으로 백라이트 유닛 내부에 설치할 경우, 설치 위치를 자유롭게 설정할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 소형 비디오 카메라는, 전술한 제 1 실시예에 적용되는 카메라와 마찬가지로 화이트 밸런스(White Balance)가 없는 오픈루프 피드백(Open Loop Feed Back) 방식을 적용하여 백라이트 유닛(100)으로부터 유입되는 빛에 따른 컬러 레벨만을 검출하도록 구성되며, 상기 구성에 따른 동작 또한 제 1 실시예에 적용되는 카메라의 동작과 동일하다.
제어부(300)는 광 검출부(200)로부터 출력되는 검출신호의 레벨에 따라 다수의 서브 영역 각각의 휘도 및 색 온도를 파악하고, 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 따른 검출신호의 기준 레벨과 비교하여 가감되는 상기 서브 영역 각각의 출력 광량을 조절하기 위한 제어신호를 출력한다. 즉, 제어부(300)는 도 7에 도시한 바와 같이, 광 검출부(200)로부터 실시간으로 출력되는 검출신호를 수신하여 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 소정의 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부(310); 상기 검출신호의 기준 레벨을 저장하는 데이터 저장부(330); 및 광 검출부(200)와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부(340);를 포함하는 구성을 가진다.
상술한 구성을 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시스템은 백라이트 유닛(100) 내부에 설치된 초소형 비디오 카메라를 통해 온도 및 경시 변화로 인해 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도가 변화를 실시간으로 측정하고 이를 제어부(300)를 통해 감지 및 보정하는 동작을 반복함으로써 지정된 휘도 및 색 온도가 보존되도록 한다. 다시 말해, 백라이트 유닛(100)의 출력 광을 지속적으로 감시하여 감시결과와 저장된 검출신호 기준 레벨을 비교함으로써, 경시변화에 따라 가감되는 서브 영역의 출력 광량을 조절할 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템은, 백라이트 유닛을 다수의 서브 영역으로 분할하고 분할된 영역별 휘도 및 색 온도 설정 및 다수의 서브 영역별 출력 광을 카메라를 통해 지속적으로 감시함으로써 가감되는 다수의 서브 영역 각각의 출력 광량을 세밀하게 조절할 수 있다.
또한, 발광 다이오드 백라이트 유닛으로부터의 광량을 측정하는데 있어서, 광량 제어기능을 통해 집광이 용이하며, 발광 다이오드의 발열에 영향을 받지 않는 카메라를 적용함에 따라, 백라이트 내부 및 외부에 설치시 위치 설정이 자유로운 장점이 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

Claims (14)

  1. 각각 1 이상의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원에 따라 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 포함되는 상기 발광 다이오드를 발광시켜 상기 입력되는 전원에 대응하는 휘도 및 색 온도를 갖는 광을 출력하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 외부에 장착되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 전기신호로 바꿔주는 촬상 소자로 구성되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포를 검출하고 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도에 대응하는 레벨을 갖는 검출신호를 출력하는 광 검출부; 및
    상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 검출신호의 레벨과 상기 기준 레벨에 대한 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은, 상기 백라이트 유닛을 수평 및 수직으로 분할하는 상기 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역 중 상호 대칭된 위치에 배치되는 대칭 서브 영역을 그룹화하고 상기 그룹화되는 대칭 서브 영역에 대해서는 동일한 상기 제어신호를 통해 상기 대칭 서브 영역에 입력되는 전원이 조절되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템은,
    상기 제어부로부터 출력되는 상기 제어신호를 수신하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기 저장된 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨이 재설정될 경우, 상기 기준 레벨을 재조정하기 위한 어플리케이션이 탑재된 외부 단말기와 연동하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 광 검출부로부터 실시간으로 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 상기 기 저장된 기준 레벨과의 비교를 통해 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 특정 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 상기 특정 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부;
    상기 서브 영역의 수에 따라 상기 실시간 보상 제어신호 발생부와 연동하여 상기 광 검출부로부터 검출신호를 수신하여 상기 검출신호의 레벨과 상기 기 저장된 기준 레벨과의 비교를 통해 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역으로부터 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 서브 영역별 보상 제어신호 발생부;
    상기 검출신호의 기준 레벨을 저장하는 데이터 저장부; 및
    상기 광 검출부와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 외부 단말기와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인터페이스부는,
    RS-232C 방식을 통해 상기 외부 단말기와 연동하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 각각 1 이상의 발광 다이오드(LED,Light Emitting Diode)를 포함하는 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원에 따라 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 포함되는 상기 발광 다이오드를 발광시켜 상기 입력되는 전원에 대응하는 휘도 및 색 온도를 갖는 광을 출력하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 내부에 장착되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 전기신호로 바꿔주는 촬상 소자로 구성되며 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포를 검출하고 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도에 대응하는 레벨을 갖는 검출신호를 출력하는 광 검출부; 및
    상기 광 검출부로부터 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 기 저장된 휘도 및 색 온도에 대응하는 기준 레벨을 비교하고, 상기 검출신호의 레벨과 상기 기준 레벨에 대한 상기 비교 결과를 기반으로 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 변화시키기 위하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은, 상기 백라이트 유닛을 수평 및 수직으로 분할하는 상기 다수의 서브 영역으로 구성되며, 상기 다수의 서브 영역 중 상호 대칭된 위치에 배치되는 대칭 서브 영역을 그룹화하고 상기 그룹화되는 대칭 서브 영역에 대해서는 동일한 상기 제어신호를 통해 상기 대칭 서브 영역에 입력되는 전원이 조절되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 시스템은,
    상기 제어부로부터 출력되는 제어신호를 수신하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 상기 제어신호에 대응하는 전원을 공급하는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 광 검출부는,
    상기 백라이트 유닛 내부에 위치하여 상기 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광을 검출하여 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역으로 출력되는 광의 휘도 및 색 온도 분포에 대응하는 상기 검출신호를 출력하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 촬상 소자는,
    소형비디오 카메라인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 광 검출부로부터 실시간으로 출력되는 상기 검출신호의 레벨과 상기 기 저장된 기준 레벨과의 비교를 통해 상기 다수의 서브 영역 중 1 이상의 서브 영역에서 출력되는 광의 휘도 및 색 온도를 상기 기준 레벨에 대응되는 휘도 및 색 온도와 동일하도록 상기 다수의 서브 영역의 각 서브 영역에 입력되는 전원을 조절하기 위한 제어신호를 출력하는 실시간 보상 제어신호 발생부;
    상기 검출신호의 기준 레벨을 저장하는 데이터 저장부; 및
    상기 광 검출부와의 인터페이스를 제공하는 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
  13. 삭제
  14. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 및 백색 발광 다이오드　중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 백라이트 유닛의 휘도 및 색 온도 제어 시스템.
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