KR101101250B1 - 발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법 - Google Patents

Abstract

발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법이 개시된다. 그러한 발광다이오드 표시 장치는, 발광다이오드 어레이와, 캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 선택된 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 감지부를 구비한다. 또한, 상기 발광다이오드 표시 장치는, 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동회로와, 상기 감지부를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하는 제어부를 포함함에 의해, 개별 발광다이오드에 대한 휘도 레벨이나 색도 레벨의 제어가 이용자의 등급 선택에 따라 결정된다.

Description

발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법{LED display apparatus for improving character ununiformity in LED array and therefor display control method}

본 발명은 발광다이오드 표시분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법에 관한 것이다.

스마트 TV나 휴대용 디스플레이 소자에 채용된 백라이트 소스, 컴퓨터 본체에서 하드디스크가 돌아갈 때 깜빡이는 광원, 도심의 빌딩 위에 주로 설치된 대형 전광판이나 표시판, TV 리모트 콘트롤 버튼을 누를 때마다 TV본체에 신호를 보내는 적외선 광원 등을 만들 때 발광다이오드(LED)가 대부분 사용되고 있다.

발광다이오드로서 불려지는 LED는 갈륨비소 등의 화합물로 만들어지는 다이오드로서 순방향으로 전류가 흐를 때 빛을 발산하게 되는 반도체 소자이다.

그러한 LED는 상하부에 전극을 붙인 전도물질의 특성에 따라 발산하게 되는 빛의 색깔을 달리한다. 즉, 전도물질로 전류가 흐를 때 전자와 정공이 중앙부위에서 결합하여 빛의 광자를 발산하는 구조이다.

그런데, R, G, B 각각의 색 LED는, 제조 시의 제품 격차로 인해 같은 색을 내는 LED 제품에 있어서도 발광파장의 미세한 차이를 필연적으로 가진다. 또한, 제품의 출하 후에 시간이 경과됨에 따라 발광 특성이 점차로 변하게 되면, 디스플레이에 참여하는 LED들의 특성 분포가 불균일하게 되어 전체 화질에 영향을 주게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 개별 발광다이오드에 대한 휘도 레벨이나 색도 레벨의 제어 등급을 이용자의 선택에 따라 결정할 수 있는 발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 주기적 혹은 실시간으로 개별 발광다이오드의 휘도 레벨이나 색도 레벨을 체크하여 개별 발광다이오드에 대한 구동 제어 데이터를 갱신할 수 있는 발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 원격 제어나 무선 통신에 의해 구동 제어 데이터를 제공할 수 있는 발광다이오드 어레이의 특성 불균일을 개선한 발광다이오드 표시 장치 및 그에 따른 표시 제어 방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예의 일 양상에 따른 발광다이오드 표시 장치는:

고유한 파장의 광을 발생하는 발광다이오드가 행과 열의 매트릭스 형태로 배열된 발광다이오드 어레이;

캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 선택된 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 감지부;

상기 발광다이오드 어레이의 발광다이오드를 구동 제어 데이터에 따라 구동하는 발광다이오드 구동회로; 및

상기 감지부를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하고 상기 발광다이오드 구동회로로 제공하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 발광다이오드 어레이는 각각의 도트 단위를 칼라로 표시하기 위해 R,G,B 발광다이오드들이 한 도트 마다 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 설정된 제어 등급 범위는 이용자가 임의로 선택할 수 있는 범위일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이 내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 보정 제어 데이터의 갱신에 의해 상기 구동 제어 데이터도 그에 따라 변화될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 발광다이오드 구동회로는 상기 보정 제어 데이터를 저장하는 불휘발성 반도체 메모리를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 발광다이오드 구동회로는,

상기 발광다이오드의 동작 결함 검출 및 온도 검출에 대한 상태 정보를 저장하는 상태정보 레지스터와, 상기 상태 정보 레지스터의 상기 상태 정보를 시리얼 데이터 형태로서 상기 제어부에 출력하는 시프트 레지스터를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예의 다른 양상에 따른 발광다이오드 표시 장치는,

각기 한 도트를 표시하는 R,G,B 발광다이오드가 행과 열의 매트릭스 형태로 배열된 발광다이오드 어레이;

캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 각 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 감지부;

상기 발광다이오드 어레이의 발광다이오드를 구동 제어 데이터에 따라 구동하는 발광다이오드 구동회로; 및

원격으로 또는 무선 통신을 통해 수신되는 입력 시리얼 데이터에 응답하여 상기 발광다이오드 구동회로를 제어하며, 상기 감지부를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하고 상기 발광다이오드 구동회로로 제공하는 제어부를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 설정된 제어 등급 범위는 이용자가 복수의 조절 등급들 중 하나를 임의로 선택할 수 있도록 된 범위일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이 내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값 또는 화이트 밸런스에 대응하여 산출된 값일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 발광다이오드 구동회로는,

상기 보정 제어 데이터를 저장하는 EEPROM과;

상기 발광다이오드의 결함 검출 및 온도 검출에 대한 상태 정보를 저장하는 상태정보 레지스터와;

상기 상태 정보 레지스터의 상기 상태 정보를 시리얼 데이터 형태로서 상기 제어부에 출력하는 시프트 레지스터를 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예의 또 다른 양상에 따른 발광다이오드 표시 제어 방법은,

발광다이오드의 표시 정밀도에 관련된 제어 등급을 세팅하는 단계;

캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 선택된 발광다이오드를 순차로 구동하고, 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도 값을 순차로 측정하는 단계; 및

상기 측정된 휘도 또는 색도 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈하였으면 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하며, 설정된 제어 등급 범위를 이탈하지 않았으면 보정 제어 데이터를 그대로 유지하는 단계를 구비한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 보정 제어 데이터가 갱신되면, 상기 발광다이오드를 구동하는 구동 제어 데이터도 그에 대응하여 변화될 수 있다.

본 발명의 실시예적인 구성에 따르면, 개별 발광다이오드에 대한 휘도 레벨이나 색도 레벨의 제어 등급이 이용자의 선택에 따라 결정된다.

그리고, 주기적 혹은 실시간으로 개별 발광다이오드의 휘도 레벨이나 색도 레벨을 체크하여 개별 발광다이오드에 대한 구동 제어 데이터를 갱신하므로 발광다이오드 어레이의 특성 불균일이 개선 또는 최소화된다.

또한, 원격 제어나 무선 통신에 의해 구동 제어 데이터를 제공함에 의해, 표시 제어의 편리성이 얻어진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 표시 장치의 블록도,
도 2는 도 1중 제어부와 LED 구동회로 간의 구체적 연결관계의 예를 나타낸 회로블록도,
도 3은 도 2중 LED 드라이버의 예시적 구현 회로블록도,
도 4는 도 1의 제어부에 의해 실행되는 표시 제어 흐름도,
도 5는 도 3에 관련된 동작 타이밍도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시 제어 동작을 설명하기 위해 제시된 CIE 색도도 (Chromaticity diagram), 및
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 등급 설정부의 선택 제어 등급에 관한 테이블 맵도.

위와 같은 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다 라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다.

또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가급적 나타내고 있다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐, 타의 소자나 회로블록들이 더 구비될 수 있다.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함될 수 있으며, LED 디스플레이 소자에 대한 기본적 동작과 표시 제어 동작에 관한 세부는 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않음을 유의(note)하라.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 표시 장치의 블록도이다.

도면을 참조하면, 발광다이오드 표시 장치는 제어부(200), 발광다이오드(LED) 구동 회로(300), 휘도/색도 감지부(700), 및 발광다이오드(LED)어레이(500)를 포함한다.

또한, 발광다이오드 표시 장치는 제어 등급 설정부(100), 알람신호 검출부(600), 원격 제어부(800), 및 어레이 보호부(400)를 포함한다.

상기 LED 어레이(500)는 고유한 파장의 광을 발생하는 발광다이오드가 행과 열의 매트릭스 형태로 배열된 것으로서, 하나의 도트(D1)는 단색 표시일 경우에 R,G,B 중의 어느 하나를 색을 발광하는 LED로 구성된다. 또한, 풀칼라 표시를 하는 경우에 상기 하나의 도트(D1)는 R,G,B 색을 각기 발광하는 3개의 LED로 구성된다.

상기 휘도/색도 감지부(700)는 캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이(500)의 선택된 발광다이오드가 활성화(턴온)되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하여 라인(L10)을 통해 제어부(200)로 출력한다.

상기 발광다이오드(LED) 구동 회로(300)는 발광다이오드 어레이(500)의 발광다이오드를 구동 제어 데이터에 따라 구동한다.

상기 제어부(200)는 상기 휘도/색도 감지부(700)를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하고 상기 LED 구동회로(300)로 제공한다.

제어 등급 설정부(100)는 이용자의 선택에 따라 발광 특성 균일도의 정도를 미세하게 또는 러프하게 설정할 수 있다. 그러므로, 설정된 제어 등급 범위는 이용자가 임의로 선택할 수 있는 범위로 될 수 있다.

상기 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이(500)내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값일 수 있다. 그러므로, 출력 값이 평균 값에서 많이 벗어날 수록 특성 균일도는 나쁘게 되고, 평균 값 근방에 분포된 LED들이 많을 수록 특성 균일도는 좋아진다.

본 발명의 실시 예에서는 예를 들어 LED 전광판이나 표시소자가 매우 높은 화질을 제공하여야 할 필요성이 있는 경우에는 특성 균일도의 제어 정도를 타이트하게 하고, 그다지 좋은 화질을 제공할 필요성이 저하되는 경우에는 특성 균일도의 제어 정도를 러프하게 할 수 있다.

또한, LED의 장시간 구동 시 물질 특성 변화로 인해 발광 특성이 평균 값에서 많이 이탈되는 경우에 특성 균일도의 저하를 방지하기 위해, 캘리브레이션 모드가 주기적으로 혹은 초기 구동 시에 상기 제어부(200)와 LED 구동회로(300)를 통해실행된다. 주기적 혹은 실시간으로 개별 발광다이오드의 휘도 레벨이나 색도 레벨을 체크하여 개별 발광다이오드에 대한 구동 제어 데이터가 갱신되도록 하면, 발광다이오드 어레이의 특성 불균일이 개선 또는 최소화될 수 있다.

캘리브레이션 모드에서 개별 LED에 대한 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터가 갱신된다. 상기 보정 제어 데이터가 갱신되면 상기 구동 제어 데이터도 그에 따라 변화되어 해당 LED는 특성 균일도가 개선되도록 제어된다. 이를 위해, 상기 발광다이오드 구동회로(300)는 상기 보정 제어 데이터를 저장하는 불휘발성 반도체 메모리(314)를 저장부로서 더 포함한다.

또한, 상기 발광다이오드 구동회로(300)는 도 3에서 설명되는 바와 같이, 발광다이오드의 동작 결함 검출 및 온도 검출에 대한 상태 정보를 저장하는 상태정보 레지스터(316)와, 상기 상태 정보 레지스터의 상기 상태 정보를 시리얼 데이터 형태로서 상기 제어부에 출력하는 시프트 레지스터(310,311)를 더 포함할 수 있다.

상기 알람 신호 검출부(600)는 상기 LED 구동회로(300)의 상태 정보를 받아 알람신호를 검출하여 라인(L20)을 통해 상기 제어부(200)로 제공한다.

상기 어레이 보호부(400)는 상기 LED 어레이(500)로 과도한 전류가 유입되는 것을 방지한다.

상기 원격 제어부(800)는 상기 제어부(200)와 원격 통신을 수행하여 LED 표시에 관련된 제어 데이터를 전송 및 수신한다. 원격 제어나 무선 통신에 의해 구동 제어 데이터가 상기 제어부(200)로 제공되는 경우에, 표시 제어의 편리성이 증가된다.

상기 LED 구동회로(300)는 R,G,B 클럭을 각기 별도로 수신하는 복수의 LED 드라이버를 포함할 수 있다. 이 경우에 R,G,B에 대한 시리얼 데이터가 각 색 LED 어레이에 인가된다. 상기 LED 구동회로(300)로 인가되는 신호 CON은 제어신호로서 도 2에서 보여지는 바와 같이 제어 버스(BUS)를 통해 인가된다.

도 2는 도 1중 제어부와 LED 구동회로 간의 구체적 연결관계의 예를 나타낸 회로블록도이다.

도면을 참조하면, 제어부(200)는 제어 버스(BUS)를 통해 복수의 LED 드라이버(300-1,..,300-n)로 구성된 LED 구동회로(300)와 연결된다. 도 2에서 라인(SIN)은 시리얼 입력 데이터 라인이고, 라인(SOUT)은 시리얼 출력 데이터 라인이다. 상기 LED 드라이버들(300-1,..,300-n)은 서로 캐스캐이딩 와이어링 구조를 이루고 있다. 하나의 LED 드라이버(300-1)가 예를 들어 16개의 LED를 구동하는 경우에 16x16 매트릭스로 이루어진 LED 어레이(500)를 구동하기 위해서는 16개의 LED 드라이버가 필요해진다. 여기서, 16x16 매트릭스로 이루어진 LED 어레이는 하나의 숫자 또는 하나의 문자를 표시하는데 이용될 수 있다.

상기 제어 버스(BUS)는 에러 플래그 정보 출력을 지시하는 XERR, 클럭 SCLK, 래치 신호 XLAT, 그레이 스케일 클럭 GSCLK, 도트 코렉션 모드나 기타 모드들을 가리키는 DCPRG, 동작 금지 및 허용 모드를 가리키는 BLANK, 프로그램 동작 모드를 지시하는 VPRG를 포함할 수 있다.

상기 라인(SOUT)에 나타나는 시리얼 출력 데이터는 휘도 조절을 행하는 도트 코렉션 모드에서는 도트 코렉션 데이터가 되고, 색도 조절을 행하는 그레이 스케일 모드에서는 그레이 스케일 데이터가 되며, 상태 정보를 출력하는 모드에서는 LED 상태 검출 정보나 온도 데이터가 될 수 있다.

도 3은 도 2중 LED 드라이버의 예시적 구현 회로블록도이다.

도면에서 보여지는 전체 회로는 도 2의 하나의 LED 드라이버(300-1)에 대응되며, 다만 16개의 LED 중에서 하나의 LED(501)가 편의상 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, LED 드라이버는 제1,2 시프트 레지스터(310,311)와, 색도 레지스터9313), 휘도 레지스터(315), 저장부(314), 색도 제어부(317), 도트 교정부(318), 전류 드라이버(321), LED 오프 검출부(319), 온도 센서(320), 상태 정보 레지스터(316)를 포함한다.

도트(dot)코렉션 데이터 입력 모드에서 96비트 데이터가 시리얼 입력 데이터(SIN)로서 인가되면 제2 시프트 레지스터(311)가 동작되어 휘도 레지스터(315)에는 LED의 휘도 즉 밝기를 제어하는 휘도 데이터가 래치된다.

또한 그레이 스케일 PWM 모드에서 192 비트 데이터가 시리얼 입력 데이터(SIN)로서 인가되면 제1,2 시프트 레지스터들(310,311)이 모두 동작되어 색도 레지스터(313)에 LED의 색도를 제어하는 색도 데이터가 래치된다.

EEPROM 프로그램 모드에서는 상기 시리얼 입력 데이터가 수신되지 않으며, VPRG 제어 신호에 따라 휘도 및 색도 데이터에 대한 프로그래밍 동작이 실행된다.

스위치들(S1-S6)은 3가지 모드들이 수행될 수 있도록 VPRG 등과 같은 제어신호들의 논리 상태에 의해 적절히 스위칭된다.

LED 오픈 검출 정보는 BLANK가 LOW로 세트되고, LED의 출력 전압이 0.3볼트 이하로 측정된 경우에 상태 정보 데이터로부터 출력될 수 있다.

온도 이상 알람은 온도 센서(320)가 과온도를 감지할 경우에 출력될 수 있다. 접합 온도가 임계 온도 약 160도씨를 초과하면 상기 상태 정보 레지스터(316)로부터 온도 이상 신호가 출력될 수 있다.

또한 전류 드라이버(321)내의 딜레이(323)는 인러쉬 전류를 막기 위해 수십 나노초의 딜레이를 갖는다. 예를 들어, LED 어레이내에서 제1행 제2열에 위치된 LED가 제1행 제1열에 위치된 LED에 비해 20나노초의 딜레이를 가지고 턴온되는 경우에, 인접한 제1행 제3열에 위치된 LED는 상기 제1행 제1열에 위치된 LED에 비해 40나노초의 딜레이를 가지고서 턴온된다.

상기 전류 드라이버(321)내의 스위치(S8)는 상기 색도 제어부(317)의 구동 제어 데이터가 활성화될 때 스위칭되며, 상기 구동 제어 데이터가 인가되고 애노드 스캐닝 신호(ANC)가 활성화상태일 때 LED(501)는 턴온되어 활성화된다. 이 경우에 상기 LED(501)의 휘도 제어는 도트 교정부(318)로부터 출력되는 도트 코렉션 데이터에 의존하여 나타나는 전류 값에 따라 수행된다.

각 색 LED 에 대한 휘도와 색도의 제어는 PWM 신호로써 제어될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 발광 특성 균일도에 대한 제어 등급 설정을 도 7과 같은 타입으로 수행하여 매우 높은 화질을 제공하여야 할 필요성이 있는 경우에는 특성 균일도의 제어 정도를 미세하게 제어 하고, 그다지 좋은 화질을 제공할 필요성이 없는 경우에는 특성 균일도의 제어 정도를 러프하게 선택할 수 있다.

LED의 장시간 구동 시 물질 특성 변화로 인해 특성 균일도가 저하되면, 캘리브레이션 모드가 주기적으로 혹은 초기 구동 시에 실행된다. 이 때 개별 발광다이오드의 휘도 레벨이나 색도 레벨을 체크하여 개별 발광다이오드에 대한 색도 제어 데이터 및 휘도 제어 데이터가 갱신되도록 하면, 발광다이오드 어레이의 특성 불균일이 개선 또는 최소화될 수 있다.

캘리브레이션 모드에서 개별 LED에 대한 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터는 제어부(200)에 갱신된다. 상기 보정 제어 데이터가 갱신되면 상기 구동 제어 데이터도 그에 따라 변화되어 해당 LED는 특성 균일도가 개선되도록 제어된다. 상기 보정 제어 데이터를 저장하기 위해 EEPROM이 저장부(314)로서 설치된다.

도 3의 실질적인 구현은 예를 들어 16채널 LED 드라이버인 TI사의 "TLC5940"을 활용할 수 있다.

도 4는 도 1의 제어부에 의해 실행되는 표시 제어 흐름도로서, 캘리브레이션 모드와 구동모드로서 크게 분류되어 있다. 상기 구동모드는 상기 도트(dot)코렉션 데이터 입력 모드, 그레이 스케일 PWM 모드, 및 EEPROM 프로그램 모드를 포함한다.

단계 S400에서 캘리브레이션 모드가 체크되면 개별 LED에 대한 구동이 단계 S401에서 수행된다. 여기서, 캘리브레이션 모드는 실시간으로 또는 설정된 주기마다 수행될 수 있으며, LED 표시 장치의 파워 온 시에 수행될 수 있다.

단계 S401의 개별 LED 구동은 초기 제어 데이터 값 또는 이전의 구동 제어 데이터 값으로서 수행된다. 즉, 가장 최근에 저장된 구동 제어 데이터 값에 의해 각 색 LED가 구동된다. 각각의 색 LED가 구동될 때 도 1의 휘도/색도 감지부(700)는 휘도 값 또는 색도 값을 측정하여 제어부(200)로 출력한다. 이에 따라 제어부(200)는 각 색 LED의 휘도 또는 색도 값을 휘도/색도 감지부(700)로부터 수신하게 된다. 상기 휘도/색도 감지부(700)는 각 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 R,G,B 광학센서로써 구현되며, 휘도의 경우에 밝기 레벨에 따라 감지 출력 값을 달리한다. 또한, 색도의 경우에 색도의 발광 레벨에 따라 감지 출력 값을 달리한다.

이러한 휘도/색도 값의 수신은 모든 LED들을 대상으로 수행된다. 그러나, 사안이 다른 경우에 샘플링된 LED들을 대상으로 수행될 수도 있다.

이 경우에 휘도, 색 온도값을 설정한 후 그 색온도로부터 색도값을 계산하고, 그 휘도,색도값으로부터 목표로 하는 CIE XYZ 값이 미리 계산될 수 있다.

단계 S403에서 어레이 내의 모든 LED에 대한 측정이 완료되었는 지가 체크된다. 모든 LED에 대한 측정이 완료되면, 단계 S404에서 대표 휘도 값 또는 대표 색도 값이 산출되는데, 이들 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이(500)내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값 또는 화이트 밸런스에 대응하여 산출된 값일 수 있다.

여기서, 색도의 출력 값은 RGB 광학센서의 출력값을 수신한 후 이를 특성화 처리하여 현재의 CIE XYZ 값으로서 나타낸 것일 수 있다.

단계 S405에서 개별 LED 의 보정 제어 데이터가 결정된다. 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 도 7에서와 같은 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터가 갱신된다.

즉, 상기 보정 제어 데이터는 현재 CIE XYZ 및 듀티 값을 근거로 XYZ 대 듀티(변환)행렬을 갱신하여 얻은 LED의 듀티 값이 될 수 있다. 이 경우에 얻은 LED의 듀티 값에 상응하는 구동 펄스가 PWM 신호로서 생성될 수 있다.

상기 보정 제어 데이터는 상기 발광다이오드 구동회로로 제공되어, 도 3의 저장부(314)에 저장됨으로써, 보정 제어 데이터를 저장하는 단계 S406이 비로소 실행완료된다.

단계 S407에서 이력 관리 데이터가 갱신되는데, 이는 각 LED에 대하여 갱신 이력이 많으면 결함으로 이어질 확률이 높다는 것을 미리 관리하기 위해서 마련된 단계이다.

단계 S408에서 구동 모드가 체크되고, 구동모드인 경우에 단계 S409가 수행된다. 단계 S409는 LED 표시 제어를 위해 구동 제어 데이터에 따라 LED를 구동하는 단계이다.

이 경우에 캘리브레이션 모드가 수행된 후이므로, 특성 균일도는 이용자의 설정 등급에 따라 이미 조절되어 있는 상태이다.

도 1의 LED 표시 장치는 또한, 원격으로 또는 무선 통신을 통해 수신되는 입력 시리얼 데이터에 응답하여 상기 발광다이오드 구동회로를 제어할 수 있으므로, 제어 편리성이 개선된다.

도 5는 도 3에 관련된 동작 타이밍도로서 그레이 스케일 PWM 사이클에 대한 타이밍이다.

LED 의 발광 색도를 제어하기 위한 그레이 스케일 PWM 사이클은 제어 신호 BLANK의 폴링 에지에 맞춰 시작되며, 4096 그레이 스케일 클럭 GSCLK 의 펄스가 생성되면 상기 제어 신호 BLANK는 하이로 천이한다. 동일한 행에 배치된 16개의 동색 LED는 전류 드라이버(321)내의 딜레이(323)에 의해 시차를 가지면서 턴온되는데, 이는 도 5와 같이 순차로 출력되는 16채널의 색도 구동 제어 데이터의 출력에 의해서이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시 제어 동작을 설명하기 위해 제시된 CIE 색도도 (Chromaticity diagram)이다.

색도의 좌표 x,y,z는 x＋y＋z＝1이라는 관계가 있으므로 셋 중 가령 x,y를 지정하면 나머지 z가 자연적으로 정해진다. 국제조명위원회(CIE)에서는 x,y를 직각좌표로 잡고 색도점(색도좌표로 나타낸 점)을 나타낸 색도도를 제정하였는데, 일반적으로 이것을 CIE색도도라 칭하고 있다.

D1은 그린 LED 의 색 분포 범위를 색도도 내에서 표시한 것이고, D2는 블루 LED 의 색 분포 범위를 색도도 내에서 표시한 것이다. 또한, D3는 레드 LED 의 색 분포 범위를 색도도 내에서 예를 들어 나타낸 것이다.

한편, 화살 부호 A1은 측정치에서 목표로 하는 백색광 타겟으로의 이동을 ㅇ예를 들어 보인 것이다. LED 어레이(500)는 레드(R), 블루(B), 그린(G)의 LED를 조합하여 백색광을 만들어 낸다. 그러므로 제어부(200)는 휘도/색도 감지부(700)를 통해 입력되는 색도 정보를 이용하여 R,G,B LED의 전류공급량이 개별적으로 조절되록 하여 항상 일정한 백색광이 발산될 수 있도록 한다. 이를 위해, 특성 분포의 변화시 전류량을 그에 따라 보정하여 R/G/B 구동용 PWM 신호로서 인가한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 등급 설정부의 선택 제어 등급에 관한 테이블 맵도이다.

도면을 참조하면, 분류(71)는 미세제어, 중간 제어, 및 러프 제어를 포함하여 크게 3종류로 설정될 수 있다. 이에 따라, 이용자가 미세 제어를 선택하면 제어 코드(72)는 "00"으로 세트되고, 제어 레벨(73)은 허용 기준치 +a,-a로 결정된다. 여기서, 결정 파라메터 a는 b보다 작은 값을 갖는다. 결정 파라메터 b는 c보다 작은 값을 갖는다. 따라서, 특성 균일도를 러프하게 제어할 경우에는 코드 "10"로서 세트되고, 제어 레벨(73)은 가장 큰 등급으로서 설정된다. 미세 제어인 경우에는 발광 특성 균일도가 가장 정밀하므로 LED 어레이 내에서 색도 편차나 휘도 편차가 최소화되어 가장 최적의 표시동작이 실행된다. 따라서, 풀 칼라 디스플레이인 경우에 보다 감성적인 조명이 실현된다.

또한, 러프 제어인 경우에는 발광 특성 균일도가 가장 러프하나, 캘리브레이션 모드에서의 동작이 최소화되어 파워 세이빙이 달성된다.

LED 표시 장치는 풀칼라 LED 디스플레이, LED 사인 보오드, 디스플레이 백라이팅, 범용 고 전류 LED 드라이브에 응용될 수 있다.

상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예들을 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이, 이용자에 의한 제어 등급의 정밀도를 여러가지 형태로 변경하거나, LED 어레이의 색도 및 휘도의 표시 제어를 다양하게 변경 또는 변형할 수 있을 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 제어 등급 설정부
200: 제어부
300: LED 구동회로
400: 휘도/색도 감지부
500: LED 어레이

Claims (13)

1. 고유한 파장의 광을 발생하는 발광다이오드가 행과 열의 매트릭스 형태로 배열된 발광다이오드 어레이;
   캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 선택된 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 감지부;
   상기 발광다이오드 어레이의 발광다이오드를 구동 제어 데이터에 따라 구동하는 발광다이오드 구동회로; 및
   상기 감지부를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하고 상기 발광다이오드 구동회로로 제공하는 제어부를 구비하며,
   상기 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이 내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값임을 특징으로 하는 발광다이오드 표시 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 각기 한 도트를 표시하는 R,G,B 발광다이오드가 행과 열의 매트릭스 형태로 배열된 발광다이오드 어레이;
   캘리브레이션 모드에서 상기 발광다이오드 어레이의 각 발광다이오드가 활성화되었을 때 상기 발광다이오드에 대한 휘도 또는 색도를 감지하는 감지부;
   상기 발광다이오드 어레이의 발광다이오드를 구동 제어 데이터에 따라 구동하는 발광다이오드 구동회로; 및
   원격으로 또는 무선 통신을 통해 수신되는 입력 시리얼 데이터에 응답하여 상기 발광다이오드 구동회로를 제어하며, 상기 감지부를 통해 수신되는 휘도 또는 색도의 출력 값이 대표 값에서 벗어난 정도가 설정된 제어 등급 범위을 이탈한 경우에 각 발광다이오드에 대한 보정 제어 데이터를 갱신하고 상기 발광다이오드 구동회로로 제공하는 제어부를 구비하며,
   상기 대표 값은 상기 발광다이오드 어레이 내의 모든 발광다이오드의 휘도 또는 색도의 출력 값에서 취해진 평균 값 또는 화이트 밸런스에 대응하여 산출된 값임을 특징으로 하는 발광다이오드 표시 장치.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 제8항에 있어서, 상기 발광다이오드 구동회로는,
    상기 보정 제어 데이터를 저장하는 EEPROM과;
    상기 발광다이오드의 결함 검출 및 온도 검출에 대한 상태 정보를 저장하는 상태정보 레지스터와;
    상기 상태 정보 레지스터의 상기 상태 정보를 시리얼 데이터 형태로서 상기 제어부에 출력하는 시프트 레지스터를 더 포함함을 특징으로 하는 발광다이오드 표시 장치.
12. 삭제
13. 삭제

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