KR101503309B1 - 백라이트 유닛의 색보정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 엘이디를 이용하여 화이트 광을 제공하는 액정표시장치의 백라이트 유닛에서 여러 종류의 사용자 프로토콜을 수용할 수 있도록 하여 사용자들의 다양한 휘도 가변 요구에 대응할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 엘이디 어레이에서 발광되는 적,녹,청색의 광을 센싱하여 그에 따른 센싱전압과 사용자의 요구에 따른 휘도제어신호를 비교연산하여 에러전압을 산출한 후 그 산출결과를 근거로 보상처리된 펄스폭변조신호를 발생하는 컬러 콘트롤보드와; 상기 펄스폭변조신호를 근거로 엘이디 어레이의 적,녹,청색용 엘이디부를 점등시켜 적,녹,청색의 혼색에 의한 화이트 광이 발생되도록 하는 적,녹,청색용 엘이디 구동부와; 사용자의 요구에 따른 엘이디 어레이의 휘도제어신호를 I2C 프로토콜이나 SMBus 프로토콜로 전송하는 시스템과; 상기 시스템으로부터 전송되어 온 휘도제어신호를 하나의 특정 프로토콜로 변환하여 상기 컬러 콘트롤보드에 전달하는 콘트롤러 컨버터에 의해 달성된다.
백라이트 유닛, 프로토콜

Description

백라이트 유닛의 색보정 장치{APPARATUS FOR COMPENSATING FOR COLOR BACK LIGHT UNIT}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 구동을 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 컬러 엘이디(LED)를 이용하여 화이트 광을 제공하는 백라이트 유닛에서 여러 종류의 프로토콜을 수용할 수 있도록 하여 사용자들의 다양한 휘도 가변 요구에 대응할 수 있도록 한 백라이트 유닛의 색보정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 구비하게 된다. 상기 백라이트 유닛은 광원으로서 주로 냉음극형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 이용하며, 이 냉음극형광램프에서 발생된 빛을 도광판을 통해 전달하여 액정표시장치의 직하에서 액정화면에 투사된다.
그런데, 상기 냉음극형광램프는 환경규제 대상인 수은을 비교적 많이 사용하는 문제점이 있고, 전원선로를 통해 인버터와 연결되어 있으므로 전류가 누설될 우려가 있다. 또한, 상기 냉음극형광램프는 수명이 10,000∼50,000 시간 정도밖에 되지 않아 티브이용으로 적합하지 않은 단점이 있다. 또한, 신뢰성면에서 진동이나 충격 에 약하고, 색재현성면에서도 기존의 씨알티(CRT) 대비 시인성이 많이 떨어지는 단점이 있다.
이와 같은 이유로 인하여 근래에는 냉음극형광램프의 단점을 극복할 수 있는 고신뢰성의 발광소자로서 화이트 발광다이오드(White LED)가 주목을 받고 있는데, 그 이유는 고색재현성이 우수하고, 환경친화적이며, 수명이 길기 때문이다.
그러나, 상기 화이트 LED 백라이트의 드라이브 장치는, 직류/직류 컨버터의 출력전압에 리플(ripple)이 발생하여 포워드 전압이 주기적으로 떨리는 현상이 발생되고, 직류/직류 컨버터의 부스트업(boost-up) 전압을 쉽게 바꿀 수 없는 문제점이 있었다.
이에 따라, 최근에는 화이트 LED 대신 컬러 LED를 이용하여 화이트 광을 제공하는 백라이트 유닛이 각광을 받고 있다. 이와 같이 컬러 LED를 채용하여 화이트 광을 제공하는 백라이트 유닛에서는 외부 마스터로부터 입력되는 휘도제어명령에 따라 색보정 기능을 수행하여 요구된 화이트 광을 발생하게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 백라이트 유닛의 색보정 장치(Avago Package)의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 엘이디 어레이(30)에서 발광된 후 라이트 믹서(Light Mixer)(31)를 통해 입사되는 적,녹,청색의 광을 센싱하여 그에 따른 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 출력하는 컬러 센서부(11)와; 사용자의 요구에 따라 I2C 인터페이스부(10A)를 통해 입력되는 휘도제어신호와 상기 컬러 센서부(11)에서 출력되는 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 비교연산하여 에러전압을 산출하는 에러전압 연산 기(12)와; 상기 에러전압 연산기(12)에서 출력되는 에러전압을 근거로 컬러처리 알고리즘을 구동하여 보상처리된 컬러제어 전압을 산출하는 컬러처리 알고리즘부(13A)와; 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)에서 출력되는 컬러제어전압에 상응되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 발생하는 펄스폭변조신호 발생기(13B)와; 상기 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R), (PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R), (31G),(31B)를 점등시키는 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)와; 상기 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)에 의해 구동되어 혼색된 광이 화이트광이 되도록 적,녹,청색광을 발생하는 엘이디 어레이(30)로 구성된 것으로, 이의 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)는 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)에 따라 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시키고, 이에 의해 그 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 발광되는 적,녹,청색이 혼색되어 백색광으로 나타나고, 이렇게 생성되는 백색광이 액정패널의 후면에 백라이트로 비춰지게 된다.
이와 같은 상태에서, 컬러 센서부(11)는 상기 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 발광된 후 라이트 믹서(31)를 통해 입사되는 광을 포토다이오드(PD_R),(PD_G),(PD_B) 및 센서증폭기(11R),(11G),(11B)를 통해 센 싱하여 그에 따른 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 출력한다.
이때, 시스템에서는 상기 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 목표로 하는 컬러 광이 발생되도록 하기 위해 I2C 인터페이스부(10A)를 통해 컬러 콘트롤보드(10)에 휘도제어신호를 출력한다.
따라서, 에러전압 연산기(12)는 상기 I2C 인터페이스부(10A)에서 출력되는 목표로 하는 휘도를 발생하기 위한 휘도제어신호와 상기 컬러 센서부(11)에서 출력되는 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 비교연산하여 에러전압을 산출한 후 이를 컬러처리 알고리즘부(13A)에 출력한다.
이에 따라, 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)는 상기 에러전압 연산기(12)에서 출력되는 에러전압을 근거로 컬러처리 알고리즘을 구동하여 보상처리된 컬러제어 전압을 산출한다.
펄스폭변조신호 발생기(13B)는 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)에서 출력되는 컬러제어전압에 대응하여 도 2의 (a)-(c)에서와 같은 형태의 펄스폭변조신호(PWM_R), (PWM_G),(PWM_B)를 각기 발생한다.
적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)는 상기 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시킨다.
이에 따라, 엘이디 어레이(30)상의 상기 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G), (31B)가 상기 요구된 휘도제어신호에 상응되게 구동되고, 이에 따른 적,녹,청색의 광이 혼색되어 요구된 형태의 화이트 광이 발생된다.
이와 같이 종래 기술에 의한 백라이트 유닛의 색보정 장치에 있어서는 색보정을 위한 사용자 프로토콜이 단순히 I2C 프로토콜로 고정되어 있어 다양한 사용자의 휘도 가변 스펙(SPEC)에 적절히 대응할 수 없는 문제점이 있었다.
더욱이, 사용자 프로토콜이 I2C 프로토콜로 고정되어 있으므로, 색보정 공정의 단순화로 인하여 색 관련 하이 스펙(High SPEC)에 적절히 대응할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 컬러 엘이디를 이용하여 화이트 광을 제공하는 백라이트 유닛 상에서, 시스템 및 콘트롤러 컨버터에서 여러 종류의 프로토콜로 입력되는 휘도제어신호나, 다이나믹 콘트라스트 비(DCR), 펄스폭변조신호 등을 수용하여 하나의 특정 프로토콜로 컬러 콘트롤보드에 전달하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엘이디 어레이에서 발광되는 적,녹,청색의 광을 센싱하여 그에 따른 센싱전압과 사용자의 요구에 따른 휘도제어신호를 비교연산하여 에러전압을 산출한 후 그 산출결과를 근거로 보상처리된 컬러제어 전압을 생성하고, 이에 상응되는 펄스폭변조신호를 발생하는 컬러 콘트롤보드와; 상기 펄스폭변조신호를 근거로 엘이디 어레이의 적,녹,청색용 엘이디부를 점등시켜 적,녹,청색의 혼색에 의한 화이트 광이 발생되도록 하는 적,녹,청색용 엘이디 구동부와; 사용자의 요구에 따른 엘이디 어레이의 휘도제어신호를 I2C 프로토콜이나 SMBus 프로토콜로 전송하는 시스템과; 상기 시스템으로부터 전송되어 온 휘도제어신호를 하나의 특정 프로토콜 변환하여 상기 컬러 콘트롤보드에 전달하는 콘트롤러 컨버터를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은, 컬러 엘이디를 이용하여 화이트 광을 제공하는 백라이트 유닛의 주변에 시스템 및 콘트롤러 컨버터를 구비하고 이들을 이용하여, 여러 프로토콜로 입력되는 휘도제어신호나, 다이나믹 콘트라스트 비(DCR), 펄스폭변조신호 등을 수용하여 하나의 특정 프로토콜로 컬러 콘트롤보드에 전달하도록 함으로써, 여러 사용자들이 각기 다른 프로토콜로 요구하는 휘도 가변에 적응적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 색보정 공정이 단순화되어 색 관련 하이 스펙(High SPEC)에 적절히 대응할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 백라이트 유닛의 색보정 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 엘이디 어레이(30)에서 발광된 후 라이트 믹서(Light Mixer)(31)를 통해 입사되는 적,녹,청색의 광을 센싱하여 그에 따른 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 출력하는 컬러 센서부(11)와; 사용자의 요구에 따라 I2C 인터페이스부(10A)를 통해 입력되는 휘도제어신호와 상기 컬러 센서부(11)에서 출력되는 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 비교연산하여 에러전압을 산출하는 에러전압 연산기(12)와; 상기 에러전압 연산기(12)에서 출력되는 에러전압을 근거로 컬러처리 알고리즘을 구동하여 보상처리된 컬러제어 전압을 산출하는 컬러처리 알고리즘부(13A)와; 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)에서 출력되는 컬러제어전압에 상응되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 발생하는 펄스폭변조신호 발생기(13B)와; 상기 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시키는 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)와; 상기 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)에 의해 구동되어 혼색에 의한 화이트광을 발생하기 위한 적,녹,청색광을 발생하는 엘이디 어레이(30)와; 상기 엘이디 어레이의 휘도제어신호를 I2C 프로토콜이나 SMBus 프로토콜로 전송하는 시스템(41)과; 상기 시스템(41)으로부터 전송되어 온 휘도제어신호를 하나의 특정 프로토콜 변환하여 상기 에러전압 연산기(12)에 전달하는 콘트롤러 컨버터(42)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에서, 여러 종류의 사용자 인터페이스를 수용하여 다양한 휘도 가변 요구에 대응할 수 있도록 하기 위한 시스템(41) 및 콘트롤러 컨버터(42)를 제외한 나머지 부분의 작용은 통상의 색보정 장치의 작용과 동일하다.
즉, 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)는 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)에 따라 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시키고, 이에 의해 그 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 발광되는 적,녹,청색이 혼색되어 백색광으로 나타나고, 이렇게 생성된 백색광이 액정패널의 후면에 백라이트로 비춰지게 된다.
이와 같은 상태에서, 컬러 센서부(11)는 상기 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 발광된 후 라이트 믹서(31)를 통해 입사되는 광 을 포토다이오드(PD_R),(PD_G),(PD_B) 및 센서증폭기(11R),(11G),(11B)를 통해 센싱하여 그에 따른 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 출력한다.
이때, 시스템(41)에서는 상기 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)에서 목표로 하는 컬러 광이 발생되도록 하기 위해 콘트롤러 컨버터(42)를 통해 컬러 콘트롤보드(10)에 휘도제어신호를 출력한다.
따라서, 에러전압 연산기(12)는 상기 콘트롤러 컨버터(42)에서 출력되는 목표로 하는 휘도를 발생하기 위한 휘도제어신호와 상기 컬러 센서부(11)에서 출력되는 센싱전압(VR),(VG),(VB)을 비교연산하여 에러전압을 산출한 후 이를 컬러처리 알고리즘부(13A)에 출력한다.
이에 따라, 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)는 상기 에러전압 연산기(12)에서 출력되는 에러전압을 근거로 컬러처리 알고리즘을 구동하여 보상처리된 컬러제어 전압을 산출한다.
펄스폭변조신호 발생기(13B)는 상기 컬러처리 알고리즘부(13A)에서 출력되는 컬러제어전압에 대응하여 도 2의 (a)-(c)에서와 같은 형태의 펄스폭변조신호(PWM_R), (PWM_G),(PWM_B)를 각기 발생한다.
적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)는 상기 펄스폭변조신호 발생기(13B)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시킨다.
이에 따라, 엘이디 어레이(30)상의 상기 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G), (31B)가 상기 요구된 휘도제어신호에 상응되게 구동되고, 이에 따른 적,녹,청색의 광이 혼색되어 소정의 화이트 광이 발생된다.
한편, 본 발명에서는 상기 시스템(41) 및 콘트롤러 인버터(42)를 구비하여 여러 종류의 프로토콜로 입력되는 휘도 가변 요구를 수용할 수 있도록 하였는데, 이에 대하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
시스템(41)은 엘이디 어레이(30)의 휘도제어에 관련된 신호 예를 들어, 밝기와 색좌표 그리고 상기 펄스폭변조신호(PWM)의 듀티비를 조정하기 위한 설정값들을 콘트롤러 컨버터(42)와 미리 약정된 슬레이브 어드레스와 레지스터 어드레스, 그리고 각 레지스터별로 분류한 후 I2C 프로토콜이나 SMBus 프로토콜로 콘트롤러 컨버터(42)에 전송한다. 이를 위해 상기 시스템(41)은 SMBus 프로토콜을 발생하는 하드웨어 및 소프트웨어를 구비한다.
콘트롤러 컨버터(42)는 상기 시스템(41)으로부터 전송되어 온 설정값이 내부의 해당 레지스터에 저장되면 이를 분석하여 그 분석 결과를 I2C 인터페이스 방식으로 컬러 콘트롤보드(10)에 전달한다. 즉, I2C 프로토콜이나 SMBus 프로토콜로 입력되는 여러 사용자들의 휘도제어신호나, 다이나믹 콘트라스트 비(DCR: Dynamic Contrast Ratio), 펄스폭변조신호(PWM) 등을 분석하여 그 분석 결과를 하나의 특정 프로토콜 예를 들어, I2C 프로토콜로 컬러 콘트롤보드(10)에 전달한다.
이에 대하여, 상기 컬러 콘트롤보드(10)에서는 상기와 같은 과정을 통해 요구된 형태의 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 생성하여 상기 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)에 출력한다.
이에 따라, 상기 적,녹,청색용 엘이디 구동부(21R),(21G),(21B)는 상기 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)에 따라 엘이디 어레이(30)의 적,녹,청색용 엘이디부(31R),(31G),(31B)를 점등시키게 되므로, 이들로부터 발생된 적,녹,청색이 혼색되어 요구된 형태의 화이트 광이 액정패널의 후면에 비춰지게 된다.
도 1은 종래 기술에 의한 백라이트 유닛의 색보정 장치의 블록도.
도 2의 (a)-(c)는 도 1의 펄스폭변조신호 발생기에서 출력되는 펄스폭변조신호의 파형도.
도 3은 본 발명에 의한 백라이트 유닛의 색보정 장치의 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
10 : 컬러 콘트롤보드 11 : 컬러 센서부
12 : 에러전압 연산기 13 : 컬러 콘트롤러
13A : 컬러처리 알고리즘부 13B : 펄스폭변조신호 발생기
21R : 적색용 엘이디 구동부 21G :녹색용 엘이디 구동부
21B : 청색용 엘이디 구동부 30 : 엘이디 어레이
31R : 적색용 엘이디부 31G : 녹색용 엘이디부
31B : 청색용 엘이디부

Claims (5)

  1. 사용자의 요구에 따른 엘이디 어레이의 휘도제어신호를 출력하는 시스템;
    엘이디 어레이로부터 방출되는 빛을 센싱하고, 센싱결과와 상기 휘도제어신호를 비교연산하여 상기 엘이디 어레이의 구동을 위한 펄스폭 변조신호를 보상하는 컬러 콘트롤보드; 및
    하나이상의 레지스터를 포함하며, 상기 시스템 및 컬러 콘트롤러 사이에 연결되어 상기 휘도제어신호를 다수의 프로토콜 방식으로 수신하여 상기 레지스터에 저장하고, 하나의 프로토콜 방식으로 상기 컬러 콘트롤보드에 전송하는 콘트롤러 컨버터를 포함하고,
    상기 콘트롤러 컨버터는,
    상기 시스템으로부터 전송되는 설정값이 상기 레지스터에 저장되면, 상기 설정값을 분석하여 분석 결과를 I2C 인터페이스 방식으로 상기 컬러 콘트롤보드에 전달하며,
    상기 설정값은,
    I2C 프로토콜 또는 SMBus 프로토콜로 입력되는 휘도제어신호, 다이나믹 콘트라스트 비(DCR) 또는 펄스폭변조신호(PWM)인 것을 특징으로 하는
    백라이트 유닛의 색보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휘도제어신호는
    밝기와 색좌표 및 펄스폭변조신호의 듀티비를 조정하기 위한 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 색보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은
    SMBus 프로토콜을 발생하는 하드웨어 및 소프트웨어를 구비하고,
    상기 SMBus 프로토콜로 수신된 휘도제어신호를 I2C 프로토콜로 변환하여 상기 컬러 콘트롤보드에 전송하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 색보정 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 콘트롤보드는,
    상기 엘이디 어레이로부터 방출되는 적, 녹, 청색의 빛을 센싱하여 센싱전압을 출력하는 컬러 센서부;
    상기 휘도제어신호 및 상기 센싱전압을 비교연산하여 에러전압을 산출하는 에러전압 산출기; 및
    상기 에러전압에 대응하여 엘이디 어레이의 구동을 위한 펄스폭 변조신호를 보상하고, 보상된 펄스폭 변조신호를 출력하는 펄스폭 변조신호발생기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛의 색보정 장치.
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