KR20020084125A - Ｌｅｄ 백라이트 - Google Patents

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KR20020084125A
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KR1020027010370A
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브루닝게르트더블유
창친
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

LED의 어레이로 이루어지는 LCD 디스플레이를 위한 백라이트(backlight)를 개시한다. 백라이트는 고속 펄스 전력 변환기(fast pulse power converter)에 의해 구동 및 제어될 수 있으며, 따라서 백라이트에 대해 마이크로초(microseconds) 정도의 응답 시간을 제공한다. 따라서, 백라이트는 예컨대, LCD에 입력된 비디오내의 화상 표현시의 화상 디스플레이 및 화상 아티팩트(artifacts)의 제거를 위해 이용될 수 있다.

Description

ＬＥＤ 백라이트{CONTROL AND DRIVE CIRCUIT ARRANGEMENT}
전형적으로, 백라이트(backlight)는 정보 디스플레이를 위해 LCD 패널을 조명하는데 이용된다. 능동 매트릭스 LCD와 같은 전형적인 LCD는 2 개의 기판 사이에 위치된 액정(liquid crystal)으로 이루어진다. 하나의 기판에 인접하게 박막 공통 전극이 위치하고, 다른 기판에 인접하게 박막 전극의 어레이가 위치한다. 어레이내의 각 전극은 전극에 인가된 전압을 조정하는 하나 이상의 얇은 능동 소자 및 어드레스 라인에 접속된다. 각 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치된 액정은 LCD의 화소를 포함한다. 이하에서는, 소정의 화소에 대한 어레이의 전극을 "화소 전극"이라고 부른다.
일반적으로, LCD의 화소의 액정은, 다른 광학 소자와 관련하여 동작하는 액정 분자의 나선형 정렬로 인해, 입사광을 통과시킬 것이다. 예컨대, 어드레스 라인 및 능동 소자를 통해 화소 전극과 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때, 액정의나선형 정렬이 제거 또는 수정되어, 광이 화소를 통과하는 것이 방해 또는 방지된다.
상술한 바와 같이, 액정 자체는 광을 발생하지 않지만, 그대신 광의 통과를 허용하거나 방해한다. 따라서, LCD의 화소에 광을 제공하는 "백라이트"가 전형적으로 LCD에 제공된다. 전형적으로, 백라이트는 백색광원이기 때문에, 컬러 LCD의 경우 각 "화소"는 일반적으로 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 필터로 덮인 3 개의 개별적인 화소 또는 "부 화소(sub-pixel)"로 이루어진다. 각 화소에 의해 디스플레이된 컬러는 3 개의 부 화소 각각에 의해 방사된 광에 의해 제어되며, 이것은 각각의 부 화소에 대한 화소 전극(또는, "부 화소 전극") 사이의 전압의 함수이다.
언급한 바와 같이, LCD에 제공된 백라이트는 전형적으로 백색광원이다. 일반적으로, 디스플레이상에 매우 균일한 화상을 제공하기 위해서는, LCD 패널을 통해 가능한한 일정한 세기(intensity)를 갖는 것이 바람직하다. 도 1은 반사기(12)의 초점 포인트(focal point)에 위치된 형광(fluorescent light)(14)을 갖는 포물선 반사기(parabolic reflector)(12)를 이용하는 백라이트(10)의 기본 설계를 도시한다. 따라서, 광으로부터의 광선(light ray)은 반사기(12)에 의해 확산 표면(16)에 수직으로 반사되며, 이것은 표면(16)에 의해 방사된 광 세기의 보다 균일한 분배를 제공한다.
도 1의 백라이트 어셈블리(10)는, 포물선 반사기(12)에 의해 요구되는 폭 때문에, LCD 패널의 몇가지 응용에 대해서는 비실용적이다. 도 2를 참조하면, 저 프로파일(low-profile) PC(40)의 LCD 패널(42)의 기본적인 백라이팅 장치가 도시된다. LCD 패널(42)의 백라이트는 PC(40)의 얇은 디스플레이부(46)내의 LCD 패널(42)의 에지에 위치하는 2 개의 얇은 형광(44a, 44b)에 의해 제공된다. 본 기술 분야에 알려진 바와 같은 광 포일(foils) 및 가이드(guides)(도시되지 않음)는 LCD 패널(42)의 에지에 들어가는 형광(44a, 44b)으로부터의 광을 분배하여, 광이 LCD 패널(42)의 화소 사이에서 비교적 균일하게 분배되고, 도 2에 도시된 LCD 패널(42)의 뷰잉 표면(viewing surface) 쪽으로 향하도록 한다.
현 기술 수준에 있어서 백라이트로서 형광을 사용하는 것은 고주파수(HF) 인버터 회로를 갖는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp) 기술에 기초한다. 그러나, 전형적으로 이들 백라이팅 시스템은 사전설정된 컬러 포인트를 갖는 백색광을 생성한다는 제한 사항을 발생시킨다. CCFL에 의한 다양한 컬러 성분(예컨대, 적색, 녹색 및 청색)의 상대적인 광 출력량은 구동 전자 장치(drive electronics)에 의해 또는 그것이 발생되는 임의의 다른 방법으로 조정될 수 없다. (이하에서, 다양한 컬러의 상대적인 광 출력량, 특히 상대적인 적색, 녹색 및 청색 광 출력량은 "컬러 콘텐츠(color content)"라고 불릴 것이다. 이것은 또한 백라이트에서의 출력의 컬러 포인트와 관련된다.) CCFL 백라이트는 디스플레이된 화상에 대해 가변적인 컬러를 제공하는 것과 같은, 비디오 출력의 기초적인 지원을 제공하는 것에 있어서 조차도 제한된 포텐셜(potential)을 갖는다.
또한, CCFL은 움직이는 대상물로 제공되는 비디오와 같은 고화질의 화상을 LCD 디스플레이상에 디스플레이하는 것을 돕는데 있어 적은 포텐셜을 제공할 것이다. 현재의 (구동 회로를 포함하는) LCD의 전형적인 응답 시간(response time)은 50ms 정도이지만, 비디오 프레임율(frame rate)이 120Hz 정도이거나, 또는 프레임 주기(frame period)가 8.3ms 정도이다. 프레임 주기는 LCD의 응답 시간보다 상당히 작기 때문에, LCD 패널은 고속으로 움직이는 비디오 화상을 디스플레이시에 소정의 아티팩트(artifacts)를 겪게 된다. 아티팩트를 감소시키거나 제거하는 한 가지 방법은 프레임 주기의 일부분인 시간 간격 동안 LCD 백라이트를 스위치 온 및 오프하는 것이다. 그러나, 현재의 고주파수 인버터 및 CCFL은 5ms보다 큰 온/오프 응답 시간을 갖는다. 따라서, CCFL은 LCD 디스플레이상에 디스플레이된 비디오로부터 아티팩트를 제거하기에 충분한 고속 스위칭이 될 수 없다. 따라서, CCFL 기법은 고품질의 LCD 패널 백라이트로서 제한된 포텐셜을 제공한다.
발명의 개요
본 발명은 LCD 디스플레이를 위한 LED 백라이트를 포함한다. 백라이트는 예컨대, (구동 전자 장치를 포함하는) 관련된 구동 회로와 더불어, LCD의 후방(rear) 기판에 인접하게 위치된 적색, 녹색 및 청색("RGB") LED의 어레이 혹은 뱅크(bank)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 백라이트는 관련된 구동 회로와 더불어, LCD의 하나 이상의 측면 또는 에지에 인접하게 위치된 RGB LED의 어레이 혹은 뱅크를 포함할 수도 있다. 본 기술 분야에 알려진 바와 같이, 도파관(waveguide) 또는 다른 광학 소자는 생성된 적색, 녹색 및 청색 광을 LCD의 각 화소에 전송한다. LED 백라이트는 얇은 패널 제조를 용이하게 하는 보다 간단한 설계를 제공한다. 또한, LED백라이트는 측면 혹은 에지 백라이팅에서 요구되는 소정의 광학 소자에 대한 필요성을 감소 또는 제거하여, 제조를 또한 용이하게 한다.
RGB LED 백라이트는 백색광을 제공하도록 구동될 수 있다. 물론, 이것은 LCD에 대해 필요한 백라이팅을 제공한다. 또한, 한 가지 컬러의 LED는 상대적으로 더 높거나 낮은 레벨(또는 보다 긴 지속 기간 동안)에서 잠시 구동될 수 있으므로, 생성된 백색광의 컬러 포인트를 변경하고/하거나 백라이트(또는 그것의 일부)에서의 특정 컬러 콘텐츠를 잠시 혹은 보다 긴 지속 기간 동안 증가 또는 감소시킨다. 또한, 3 가지 컬러의 LED는 서로 다른 레벨 및 비율에서 동시에 구동될 수 있으므로, 상이한 백색 컬러 포인트를 생성한다. 따라서, LED 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는, 예컨대, 백라이트의 세기의 변화 동안에 유지 및 제어될 수 있다. 또한, LED 백라이트는 비디오 화상 신호 스트림에 의해 생성된 화상의 디스플레이시에 다이나믹하게 사용될 수 있다. 전체 픽쳐(picture) 광 세기는, 비디오 화상 신호 스트림으로부터, 각 화소상의 휘도(luminance) 신호 Y에 대한 히스토그램 동작을 통해 얻을 수 있다. LED 기반 백라이트 구동기는 확장된 콘트라스트비(contrast ratio)를 갖기 위해, 그에 따라 백라이트 세기를 조절하기 위해 히스토그램 데이터를 이용한다. 따라서, 보다 우수한 채도(color saturation) 및 색평형(color balance)을 갖는 픽쳐를 생성하기 위해, 백라이트 컬러 포인트를 조절하는데 각 화소의 컬러 정보를 이용할 수 있다.
RGB LED 백라이트는 전력 조정 변환기(power regulated converter)를 포함할 수 있는 구동 회로를 포함한다. 바람직하게, (예컨대, 비디오 신호 스트림을 위한백라이트로서 이용될 때) RGB LED 백라이트는 DC 바이어스를 갖거나 갖지 않으면서, 고속 펄스 전류 모드에 의해 구동될 수 있다. LED는 나노초(nanoseconds) 정도의 매우 빠른 응답 시간을 갖는다. 따라서, LED에 의한 광 출력의 응답 시간은 LED에 공급된 구동 전력의 응답 시간에 의해 실제적으로 제한된다. 마이크로초 범위내에서 응답하는 구성 소자를 갖는 전력 회로를 구비한 LED의 출력을 조정함으로써, (예컨대) 적색 LED로부터 방사된 적색광은 마이크로초 범위에서 다이나믹하게 제어될 수 있다. 예컨대, 구동 회로는 몇 마이크로초 동안 적색 LED에 의해 출력된 적색광을 펄스 변조할 수 있다. 뷰어(viewer)의 눈(eye)은 적색 LED의 고속 펄스 출력을 평균 적색광 출력으로서 통합한다. 적색, 녹색 및 청색 LED의 평균 광 출력을 개별적으로 조절함으로써, LED 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 변화될 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 LED의 광 출력은, 예컨대, LED 어레이의 적색, 녹색 및 청색 화소에 공급된 전류에 대한 독립적인 펄스 변조를 제공하는 개별적인 제어기에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 밀리초(millisecond) 미만의 응답 시간을 갖는 전력 조정 변환기를 사용하여 LED 백라이트를 구동하는 것은 여러 가지 실용적인 응용에서 충분할 것이다.
그러므로, 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 적색, 녹색 및 청색 LED가 구동된 상대적인 시간량 및 그들이 구동되는 세기에 의해 결정된다. 언급한 바와 같이, 3 개의 독립적인 제어기가 사용될 수 있는데, 하나는 적색 화소를 위한 것이고, 하나는 녹색 화소를 위한 것이며, 하나는 청색 화소를 위한 것으로서, 이들 제어기를 사용하여 상대적인 광 출력을 제공한다. (만약, LED 백라이트에 의해 적색, 녹색 및 청색 화소가 순차적으로 구동된다면, 눈은 또한 적색, 녹색 및 청색 광의 시퀀스를 백색 백라이팅으로 통합하거나, 또는 상술한 바와 같이, 다른 배경 컬러로 통합한다. 따라서, LED 백라이트에 의해 제공된 백라이팅의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 CCFL 백라이트보다 (고속 펄스 변환기에 대해 마이크로초 정도로) 훨씬 고속으로 제어 및 변경될 수 있다. 따라서, 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 (예를 들면, LED 백라이트의 세기가 변화될 때, 또는 LED 백라이트의 온도가 변화될 때) 발생될 수 있는 변화를 보상하도록 컬러의 상대적인 광 출력을 조절함으로써 유지될 수 있다.
또한, LED 백라이트는 LCD 디스플레이 패널에 의한 비디오 데이터의 디스플레이와 관련한 종래 기술의 CCFL 백라이트의 단점을 극복한다. 언급한 바와 같이, LED 백라이트의 광 출력은 적절한 구동 회로를 이용하여 마이크로초 정도의 응답 시간을 갖는다. 따라서, LED 백라이트는 8.3ms(120Hz 프레임율) 정도인 비디오 프레임 주기의 일부분 동안에 쉽게 스위치 온 및 오프될 수 있으므로, 현재의 LCD 디스플레이의 비교적 느린 응답 시간에 의해 발생된 아티팩트가 감소 혹은 제거된다. 또한, LED 백라이트의 고속 응답 시간으로 인해, 비디오의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 반영하도록, LED 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 조절될 수 있으나, 일부 CCFL 백라이트는 불가능하다. 언급한 바와 같이, 현재의 LCD는 50ms 정도의 응답 시간을 갖고, 프레임 주기는 8.3ms 정도이기 때문에, 모든 비디오 프레임을 디스플레이할 수 없다. 그러나, LED 백라이트의 응답 시간은 마이크로초 정도일 수 있기 때문에, LED 백라이트의 출력은 수신된 각 비디오 프레임에대해 쉽게 조절될 수 있다. 그러므로, LED 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는, LCD가 수신된 모든 프레임을 디스플레이할 수 없는 경우에도, 수신된 각 비디오 프레임에 대해 화상의 배경 컬러 또는 컬러 콘텐츠를 반영하도록 조절될 수 있다. 따라서, LED 백라이트는 현재의 LCD 디스플레이를 이용하는 경우 손실되는, 비디오 데이터의 일부를 캡쳐하여 이용한다.
또한, LED 백라이트를 이용하여 LCD 어레이의 각 화소에 의해 요구되는 컬러를 제공할 수 있고, 따라서 LCD의 컬러 필터 및 부 화소가 제거될 수 있다. 예컨대, RGB LED 백라이트가 LCD 패널의 측면 혹은 에지에 위치하는 경우, 신속한 반복 시퀀스에서 적색, 녹색 및 청색 광이 생성된 후, (관련된 도파관 및 다른 광학 소자를 통해) LCD의 화소에 공급될 수 있다. 디스플레이의 각 LCD 화소는 시퀀스에서의 각각의 연속적인 컬러에 대해 각각 어드레싱되어, 입사한 적색, 녹색 및 청색 광의 출력을 적절한 양으로 조정하여 픽셀 위치에 화상에서의 컬러를 생성한다. 뷰어의 눈은 각 LCD 픽셀에 의해 계량된 적색, 녹색 및 청색 광의 시퀀스를 통합하여 스크린상의 화상을 인지한다.
또한, LED 백라이트는, 응용에 있어서 요구되는 경우, 하나의 사전설정된 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 생성할 수 있다. 그러므로, 구동 회로의 하나 이상의 제어기가, 하나의 특정 컬러를 출력하도록 LED를 제어하는 (예컨대, 메모리에 저장된) 사전결정된 신호 세트를 출력할 수 있다. 이와 달리, LED 백라이트는 특정 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 출력하도록 조절된 적색, 녹색 및 청색 화소(및/또는 조절된 구동 회로)의 수로 제조되어, 특정 응용에서의 백라이트으로서 사용될 수 있다. 또한, 사전설정된 컬러 콘텐츠를 갖는 모듈(modular) LED 칩이 제조될 수 있고, 원하는 컬러 콘텐츠를 갖는 백라이트를 형성하기 위해 최종 사용자는 그러한 모듈 LED 칩을 조립할 수 있다. 또한, 모듈 LED 칩은 독립적인 제어 단자를 가짐으로써, 각각의 모듈 LED 칩으로부터 생성된 컬러 포인트가 제어되도록 할 수 있다.
본 발명은 LCD 패널에서의 백라이팅(backlighting)을 포함하여, 디스플레이 패널의 백라이팅에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 백라이트를 도시하는 도면이다.
도 2는 백라이트를 갖는 휴대용 PC를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 도면이다.
도 3a는 도 3의 실시예의 전류 입력 및 광 출력을 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 도면이다.
도 4a는 도 4의 회로에 대한 다수의 파형을 도시하는 도면이다.
도 4b-4c는 도 4의 회로의 등가 부분을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 회로의 펄스 변조 광 출력의 파형을 도시하는 도면이다.
도 3은 관련된 구동 회로의 회로도를 포함하는, 본 발명에 따른 LED 백라이트(100)의 실시예이다. RGB LED의 어레이(110)는 적색 LED의 서브어레이(110R), 녹색 LED의 서브어레이(110G), 청색 LED의 서브어레이(110B)로 이루어진다. 서브어레이의 LED(110R, 110G, 110B)는, 예컨대, LED 백라이트가 LCD 패널의 후방에 인접하게 위치될 때, 2 차원 평면에서 인터리빙될 수 있다. 서브어레이의 LED(110R, 110G, 110B)는 다른 적절한 공간 관계를 가질 수 있다. 예컨대, 서브어레이(110R, 110G, 110B)는, 예를 들어, LED 백라이트가 도파관 및/또는 다른 광학 소자를 이용하여 LCD 화소의 뒷면에 생성된 광을 전송하는 측면 혹은 에지 백라이트일 때, 적색, 녹색 및 청색 LED의 하나 이상의 일련의 인접한 뱅크 또는 스트립(strips)으로 이루어질 수 있다. 전력 변환기(114)에 의해, 구동 전류 I_red(104R), I_green(104G) 및 I_blue(104B)가 LED의 적색, 녹색 및 청색 서브어레이(110R, 110G, 110B)에 각각 공급된다.
전력 변환기(114)는 일반적으로 전력 조정 변환기일 수 있으며, 예컨대, 다수의 독립적인 출력을 갖는 고속 과도(fast transient)(펄스 전류) 전력 변환기일 수 있다. 간략성을 위해, 도 3의 구동 전류는 적색, 녹색 및 청색 LED 서브어레이(110R, 110G, 110B)에 대한 3 개의 독립적인 전류 입력(104R, 104G, 104B)으로서 도시된다. 그러나, 본 기술 분야에 알려진 바와 같이, LED 서브어레이의 접속은 서브어레이에서의 각 LED와의 간단한 직렬 또는 병렬 접속보다는 전형적으로 더 복잡하다. 예컨대, 적색 서브어레이(110R)에 공급된 구동 전류(104R)가 각각의 적색 LED와의 하나의 직렬 접속으로 이루어지는 경우, 서브어레이에서의 LED 중 하나의 결함은 서브어레이에 결함을 발생시킬 것이다. 한편, 적색 서브어레이(110R)에 공급된 구동 전류(104R)가 서브어레이에서의 각 LED와의 병렬 접속을 포함하는 경우, LED 중 하나에서의 단락 회로는 다른 것에서의 단락을 초래할 수 있다. 그러므로, (전류 입력(104G, 104B) 뿐만아니라) 전류 입력(104R)은 일반적으로 서브어레이(110R)에서의 적색 LED의 서로 다른 그룹화(grouping)에 대한 다수의 중복 접속(redundant connection)으로 이루어지므로, 하나의 적색 LED의 결함 혹은 단락은 (많아야) 동일한 그룹내의 다른 적색 LED에만 영향을 미치고, 다른 그룹내의 적색 LED에는 영향을 미치지 않을 것이다.
라인 입력 또는 DC는 전력 변환기 및 제어 전자 장치(114)에 전력을 제공하며, 전력 변환기 및 제어 전자 장치(114)는 제공된 전력을 처리하여 전류 입력(104R, 104G, 104B)으로 변환한다. 또한, 비디오 처리 입력 또는 화상 제어 알고리즘이 전력 변환기(114)내의 제어 전자 장치에 대한 입력으로서 공급된다. 상술한 바와 같이, LED의 광 출력은 고속 응답 시간(나노초 정도)을 가지므로, 일반적으로 전력 변환기 및 제어 전자 장치(114)의 응답 시간, 즉 전력 변환기 및 제어 전자 장치(114)가 제어 신호의 수신 또는 개시 이후에 LED 서브어레이(110R, 110G, 110B)에 대한 전류 입력(104R, 104G, 104B)의 변화를 발생시킬 수 있는 시간으로 제한된다. 다수의 독립적인 출력을 갖는 전형적인 고속 과도(펄스 전류) 전력 변환기의 경우, 전류 출력(104R, 104G, 104B)은 마이크로초 정도 변화될 수 있다. 그러므로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전류 출력 I_red(104R)의 진폭은 전력 변환기(114)에 의해 조정된 것으로서, 마이크로초 범위의 시간 T 동안 (정규화된) 안정 상태 출력인 1의 위, 아래로 이동하는 것으로서 도시된다. LED 응답 시간은 나노초 범위에 있으므로, LED 서브어레이(110R)의 대응하는 광 출력 lm_red는 구동 전류 I_red(104R)와 실질적으로 동일한 방식으로 변하는 것으로 도시된다. (광 출력 그래프는 서브어레이(110R)에서의 특정한 적색 LED의 광 출력을 대안적으로 나타낼 수 있다.)
각각의 서브어레이(110R, 110G, 110B)가 필요한 적색, 녹색 및 청색 광량에 기여하여 LED 어레이(110)가 제어된 백색광을 출력하도록, 전력 변환기에 의해 전류 출력 I_red(104R), I_green(104G), I_blue(104B)가 제어될 수 있다. 백색광 출력의 세기는 또한 전류 출력(104R, 104G, 104B)의 레벨을 통해 제어될 수 있다.
또한, LED 백라이트(100)를 이용하여 컬러화된 백라이트를 생성할 수 있다. 예컨대, 적색 백라이트는 전력 변환기가 구동 전류 I_red(104R)를 제공하고, 전류 I_green(104G) 및 I_blue(104B)는 제공하지 않음으로써 생성될 수 있다. 또한, 다른 컬러, 색조(hue) 및 세기는 전력 변환기가, 예컨대 비디오 처리 또는 화상 제어 알고리즘에 의해 제공된 입력에 근거하여 필요한 비례량의 전류 I_red(104R), I_green(104G) 및 I_blue(104B)를 제공함으로써 생성될 수 있다. 서브어레이(110R, 110G, 110B)의 적색, 녹색 및 청색 광이 순차적으로 생성되는 경우, 마이크로초 정도의 전력 변환기 속도 때문에, 뷰어는 백색광을 출력으로서 인지할 것이다.
컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 시간에 걸쳐 드리프트(drift)하거나, 또는 세기 변화와 같은 다른 것이 변화될 수 있다. 구동 전류 I_red(104R), I_green(104G) 및 I_blue(104B)가 전력 변환기 및 제어 전자 장치에 의해 조절되어, 백라이트에 의한 결과적인 광 출력의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 유지될 수 있다. 전력 변환기에는 광학 감지기에 의한 광 출력의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 반영하는 피드백이 선택사양적으로 공급될 수 있다. 또한, (마이크로초 정도의) 고속 응답 시간은 비디오 프레임(120Hz 프레임율에 대해 8.3ms 프레임 주기)의 평균 지속 기간 동안 백라이트 출력이 스위치 온 및 오프되도록 한다. 그러므로, LED 백라이트를 이용하여, 현재의 LCD 디스플레이에서 고속으로 움직이는 비디오를 디스플레이할 때 발생되는 아티팩트를 제거할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 도 3의 LED 백라이트의 고속(마이크로초) 출력은 비디오 처리 또는 화상 제어 알고리즘과 함께 이용될 수 있다. 언급한 바와 같이, 전류 출력 I_red(104R), I_green(104G) 및 I_blue(104B)는 마이크로초 정도 변할 수 있으며, LED 서브어레이(110R, 110G, 110B)(또는 그 일부)로부터의 광 출력에 동등한 시간적 반응을 갖는다. 그러므로, 비디오 처리 또는 화상 제어 알고리즘은 전력 변환기(114) 및 출력(104R, 104G, 104B)을 제어하여, 백라이팅 색조, 세기 등이 LCD 디스플레이의 화상 출력을 제공 또는 보충하도록 한다. 일반적으로, 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 조절하여, 화상의 배경 광 또는 화상과 관련된 다른 조명 레벨(lighting level)을 반영하도록 할 수 있다. 비디오 디스플레이의 경우, 예컨대, 백라이팅은 마이크로초 정도의 간격 동안 (예컨대, LCD상에 디스플레이된 실외의 화상에 대응하는) 엷은 청색(light blue)으로부터 (예컨대, 내부 장면에 대응하는) 암갈색(dark brown)으로 변화될 수 있으므로, 하나의 비디오 프레임으로부터 다른 것(120Hz 프레임율에 대해 8.3ms 정도)으로 쉽게 변화될 수 있다. 이것은 50 밀리초 정도의 느린 응답(리프레쉬) 속도를 갖는 LCD 자체에 의해서는 캡쳐될 수 없는, 디스플레이상에서의 하나의 장면으로부터 다른 장면으로의 보다 부드러운부분적인 시각적 전환을 제공한다. 이와 달리, 백라이트는 다수의 비디오 프레임 또는 정적이거나 느린 변화 화상의 디스플레이를 위해 특정의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠에서 설정될 수 있다.
도 3a는 기준(norm) 부근의 펄스에서의 진폭 변화, 또는 "펄스 진폭 변조"를 제공하도록 제어되는, LED에 대한 전류 및 결과적인 광 출력을 도시하는 것이며, 전류 및 결과적인 광 출력은 서로 다른 폭의 펄스를 제공("펄스-폭-변조")하고/하거나 단위 시간당 펄스 수 변화를 제공("펄스-주파수-변조")하도록 또한 제어될 수 있다. 이들 상이한 유형의 변조, 또는 그들의 조합을 이용하여, 화상 향상, 콘트라스트 제어, 컬러 보상 등을 행할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 LED 백라이트의 예시적인 제 2 실시예를 도시한다. 당업자라면, 도 4의 구동 회로는 다수 출력, 클램핑된 모드 플라이백(clamped mode flyback) 전력 변환기를 포함하는 것으로서 쉽게 인식할 것이다. 도 4에 도시된 방법으로 ac 전압원(204)이 인덕터(206a, 206b) 및 캐패시터(208)와 접속되므로, 전력 변환기의 EMI 저하 필터링이 제공된다. 다이오드 D1a, D1b, D1c, D1d는 ac 전압원(204)의 ac 입력의 전파 정류(full wave rectification)를 제공하는 전파 정류 브리지 회로를 포함한다. 캐패시터 CO은 정류된 ac 신호를 도 4의 포인트 X-Y를 통해 제공되는 1차 dc 전압으로 더 평활화(smoothing)한다.
도 4의 포인트 X와 Y 사이의 변환기 회로는 다수 출력 변압기(220)의 1차 권선 N1, 스위치 Q1및 저항 R1을 포함한다. (저항 R1은 제어기(224)에 대한 전류 감지를 제공하기 위해 낮은 저항을 가지며, 낮은 저항을 갖기 때문에 회로의 동작 양상에 대한 영향이 최소가 되며, 따라서 본 명세서에서는 무시될 것이다.) 다수 출력 변압기(220)는 3 개의 2차 권선 N2, N3 및 N4를 가지며, 이들 각각은 1차 권선에 자기적으로 연결된다. 2차 권선 N2, N3 및 N4는 이하에 더 기술된 RGB LED 어레이의 LED 서브어레이 회로(210R, 210G, 210B)에 포함된다. (도 4에 도시된 전체 회로와 관련된 전자 구성 소자 및 회로는 LED의 구동 전자 장치를 제공한다. 그러나, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)는 설명의 용이성을 위해 이하에서 개별적으로 표시 및 언급된다.) 본 기술 분야에 알려진 바와 같이, 캐패시터 C1및 스위치 Q2는 회로의 클램핑 특성을 포함한다.
본 기술 분야에 알려진 바와 같이, 다수 출력 변압기(220)의 1차 권선 N1과 스위치 Q1의 조합은 전력 변환기의 플라이백 변환기 양상을 포함한다. 스위치 Q1은 중앙 제어기(224)에 의해 사이클(cycle) 온 및 오프된다. Q1이 온(폐쇄)될 때, X-Y를 통해 인가된 정류 전압은 1차 권선 N1을 통해 강하되고, Q1이 오프(개방)될 때, 스위치 Q1을 통해 정류 전압이 강하된다. 도 4a를 참조하면, 파형 i는 스위치 Q1의 2 개의 스위칭 사이클을 나타내며, 각 사이클은 10 마이크로초(㎲) 정도의 주기를 갖는다. (언급한 바와 같이, R1을 통한 전압 강하는 설명상 무시되기 때문에) 사이클의 Q1"온" 부분 동안 1차 권선 N1을 통한 전압 VN1은 X-Y를 통해 인가된 정류 ac전압과 동일하다. 이것은 파형 ii에 도시되며, 여기서 VN1은 Q1온 하프(half) 사이클 동안의 VX-Y와 동일하며, 대략 170V의 크기를 갖는다. Q1"온" 부분 동안, 파형 iii에서 iN1(이것은 또한 포인트 X와 Y 사이의 전류 iX-Y이기도 함)로서 도시된 바와 같이, 1차 권선 N1에 전류가 흐른다.
스위치 Q1이 "오프"될 때, 포인트 X와 Y 사이의 회로가 개방된다. Q1이 오프될 때 2차 권선 N2-N4에 의해 유도된 음의 전압이 1차 권선 N1을 통해 존재하게 된다(파형 ii 참조).
스위치 Q1의 스위칭 사이클의 "온" 부분 동안, 1차 권선 N1에서의 전류 iN1에 의해 생성된 2차 권선 N2에서의 유도 전압으로 인해, LED 서브어레이(210R)에서의 포인트 X'과 Y'을 통해 전압 VX'-Y'이 생성된다. (다른 2차 권선 N3, N4에 유사한 전압이 생성되지만, 2차 권선 N2 및 그의 관련된 서브어레이 회로(210R)에 초점이 맞춰질 것이다.) N2의 도트 컨벤션(dot convention)에 의해, 도 4a의 파형 iv에 도시된 바와 같이, Q1이 온일 때 전류 iN1은 음의 전압 VX'-Y'을 유도한다. 2차 회로(210R)에 인가된 VX'-Y'이 음이기 때문에, 도 4a의 파형 v에 도시된 바와 같이, Q1이 온일 때 다이오드 D2는 서브어레이(210R)에서의 전류 흐름을 방지한다. 그러나, Q1이 온일 때, 변압기(22)의 자화 및 누설 인덕턴스(magnetizing and leakage inductance)에 자기 에너지가 저장된다. 이 자기 에너지는 Q1이 오프일 때 하프 사이클 동안 방출되므로, 파형 iv에 도시된 바와 같이, 2차 회로(210R)에 양의 전압 VX'-Y'이 인가된다. 전압 VX'-Y'이 양이기 때문에, 도 4a의 파형 v에 도시된 바와 같이, Q1이 오프일 때 다이오드 D2를 통해 전류가 흐른다.
도 4a의 파형 v에 도시된 바와 같이, Q1"오프" 하프 사이클 동안 다이오드 D2를 통해 전류가 흐를때, 그것은 전하 캐패시터 C5에 작용한다. 하프 사이클의 Q1"오프" 부분 동안, 캐패시터 C5에 형성된 전하는 LED 서브어레이(210R)의 포인트 X"-Y"을 통해 비교적 일정한 전압 VR0을 지속시키는 경향이 있다. 그러므로, LED 서브어레이(210R)에 초점을 맞추면, 포인트 X"-Y"의 좌측에 대한 전체 회로는 도 4b에 도시된 바와 같은 전압 VRO으로 대체될 수 있다. (도 4b에 도시된 구성 소자는 전력 변환기, 그에 따라 적색 LED의 구동 회로의 일부이지만, 당업자에게는 전력 변환기의 부하로서 또한 인식된다.) LED 서브어레이(210R)에 인가된 전압 VRO의 레벨은 (다른 것들 중에서) 스위치 Q1의 듀티 사이클(duty cycle)(도 4a의 파형 i에 도시된 바와 같은, 제어기(224)에 의해 제어가능한 스위칭 사이클의 온 및 오프 부분의 길이 측정치) 및 1차 권선 N1과 2차 권선 N2 사이의 권선비(turns ratio)의 함수이다.
녹색 및 청색 LED 서브어레이(210G, 210B)는, 상술한 바와 같이 도 4의 회로에 의해 각각 생성된 인가 전압 VGO및 VBO을 갖는 도 4c 및 4d에 도시된 바와 같이또한 표현될 수 있다. LED 서브어레이(210G)에 인가된 전압 VGO은 스위치 Q1의 듀티 사이클 및 1차 권선 N1과 2차 권선 N3 사이의 권선비의 함수이다. 마찬가지로, LED 서브어레이(210B)에 인가된 전압 VBO은 스위치 Q1의 듀티 사이클 및 1차 권선 N1과 2차 권선 N4 사이의 권선비의 함수이다. 이하에 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 인가 전압 VRO, VGO, VBO은 각각의 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)에 의한 광 출력의 최대 레벨을 각각 형성한다.
변압기(220)의 1차 권선 N1과 2차 권선 N2, N3, N4 사이의 권선비는 고정되므로, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)에 인가된 전압 VRO, VGO, VBO은 스위치 Q1의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어기(224)에 의해 각각 제어된다. 전압 VRO, VGO, VBO은 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 광 출력의 최대 레벨을 각각 형성하고, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B) 각각에 의한 광 출력의 최대 레벨은 스위치 Q1의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어기(224)(도 4)에 의해 또한 제어된다. (예컨대, 사용자, 또는 비디오 입력을 포함하는 다른 입력에 의해 제어되는) 중앙 제어기(224)에 입력된 "패널 광 설정(panel light setting)"은 Q1의 듀티 사이클을, 그에 따라 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 최대 광 출력을 조절한다.
또한, 광학 감지기(226)는 Q1의 듀티 사이클을, 그에 따라 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 광 출력의 최대 레벨을 조절하는데 이용될 수 있는 광학 감지 피드백 신호를 중앙 제어기(224)에 제공한다. 마찬가지로, 온도 감지기(228)는 Q1의 듀티 사이클을 조절함으로써 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 광 출력의 최대 레벨(및 그에 따라 온도)을 조절하는데 이용될 수 있는 온도 감지 피드백 신호를 O.T.(over-temperature) 보호 유닛(230)을 통해 중앙 제어기(224)에 또한 제공한다.
언급한 바와 같이, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)는 도 4b-4d에 도시된 바와 같이, 인가 전압 VRO, VGO, VBO을 각각 이용하여 LED 백라이트(200)의 광 출력을 생성한다. 각각의 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)는 도 4b-4d에 유사하게 표시된 유사한 구성 소자를 갖기 때문에, 설명의 편의상 도 4b의 LED 서브어레이(210R)를 다시 상세히 기술할 것이다. 녹색 및 청색 LED 서브어레이(210G, 210B)에 유사한 설명이 적용된다. 서브어레이(210R)내의 모든 LED를 나타내기 위해 도 4b에서는 하나의 LED(230R)가 사용된다. 따라서, 서브어레이(210R)내의 다른 적색 LED는 공급된 전력을 가지며, LED(230R)와 유사한 방법으로 조정된다. 도 3의 설명에서 언급한 바와 같이, 서브어레이(210R)내 적색 LED의 실제 전기 구성은 중복성 등을 가질 수 있다.
도 4b의 스위치 Q5가 턴 온(및 지속된 간격 동안 유지)되는 것으로 가정하면, 인가 전압 VRO은 적색 LED(230R)을 통해 최대 전류 IMAX를 생성하며, 이 최대 전류는 포인트 X"으로부터, 폐쇄된 스위치 Q5, 적색 LED(230R) 및 저항 R2를 통해 포인트 Y"으로 흐른다. LED(230R)를 통한 전류 IMAX는 회로에 대한 VRO의 완전한 인가에 의해 생성되며, 따라서 적색 LED(230R)에 의한 광 출력의 최대 레벨을 제공한다. 적색 LED(230R)를 통한 전류 및 그에 따라 적색 LED(230R)의 광 출력은, 스위치 Q5를 온 및 오프로 스위칭함으로써 변화될 수 있다. Q5가 오프로 스위칭될 때, 인가 전압 VRO에 의해 공급된 전류는 간섭되고, 전류는 즉시 0(zero)으로 하강한다.
그러므로, 주기적인 방법으로 Q5를 스위칭 온 및 오프하면, 적색 LED(230R)를 통한 전류가 주기적인 방법으로 상승 및 하강되어, 결국 적색 LED(230)의 광 출력이 주기적으로 상승 및 하강된다. 제어기(232R)는 스위치 Q5의 스위칭을 독립적으로 제어한다. 제어기(232R)에 의해 설정된 듀티 사이클은, 스위칭 사이클에서 Q5가 턴 온 및 오프되는 시간의 양을 제어한다. 제어기(232R) 및 스위치 Q5는 마이크로초 정도의 응답 시간을 가지므로, 듀티 사이클은 마이크로초 정도일 수 있다. 주기적인 스위칭은 적색 LED(230R)를 통한 평균 전류를 IMAX이하의 포인트로 형성하며, 따라서 평균 광 출력을 최대 레벨 이하로 형성한다. 고속 스위칭 듀티 사이클(마이크로초 정도) 때문에, 눈은 적색 LED(230R)의 출력을 평균 값으로서 통합한다.
Q5의 듀티 사이클이 일정한 경우, 적색 LED(230)의 광 출력의 펄스 진폭 변조가 있게 되며, 그 예가 도 5에 도시되어 있다. (도 5의 예에서, 스위치 Q5가 액티브 영역에서 동작되어, LED를 통한 전류가 하이(high) 값으로부터 로우(low) 값으로 변화되도록 하지만, 완전하게 턴 오프되지는 않는다. 그러므로, 광 출력은 하이 값과 로우 값 사이에서 변한다.) 다른 스위칭 패턴은 다른 유형의 광 변조를 제공할 수 있다. 예컨대, 듀티 사이클의 주파수를 변경하면 펄스 주파수 변조를 제공할 수 있고, 듀티 사이클의 온 및 오프 부분의 상대적인 값을 변경하면 펄스 폭 변조를 제공할 수 있다. 액티브 영역에서 스위치 Q5를 동작시킴으로써, LED를 통해 흐르는 전류의 크기가 변조될 수 있다. 또한, 상이한 변조들을 조합하여 원하는 백라이팅 효과를 달성할 수 있다.
마찬가지의 방법으로, 녹색 및 청색 LED 서브어레이(210G, 210B)의 광 출력은 독립적인 제어기(232G, 232B)에 의해 독립적으로 제어된다. 그러므로, 독립적인 제어기(232R, 232G, 232B)가, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)에 의해 각각 출력된 적색, 녹색 및 청색 광의 상대적인 출력을 각각 결정한다. 각 제어기의 듀티 사이클(및 광 출력의 결과적인 주기적 변화)는 마이크로초 정도이므로, 눈은 개별적인 컬러 출력을 결과의 컬러 합성물(composite)로 통합한다. 그러므로, 제어기(232R, 232G, 232B)를 이용하여, 생성된 백색광의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠를 조정할 수 있다. 또한, 그들은 컬러(즉, 백색이 아님) 색조를 갖는 백라이트을 생성할 수 있다.
Q5, Q3및 Q4의 스위칭 시간은 마이크로초 정도이다. (상술한 바와 같이, LED 백라이트의 전체 세기를 조절하는데 이용할 수 있는 Q1의 듀티 사이클의 "오프" 부분 또한 마이크로초 정도이다.) 그러므로, LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)에의해 출력된 백라이트의 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 마이크로초 정도 변경(또는 유지)될 수 있다.
언급한 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 LED 출력은 제어기 R(232R), 제어기 G(232G) 및 제어기 B(232B) 각각에 의해 독립적으로 제어된다. 예컨대, 제어 알고리즘으로 로딩된 DSP 제어 보드에 의해, 전류 기준 신호 IR, IG, IB가 제어기 R(232R), 제어기 G(232G) 및 제어기 B(232B)에 각각 제공될 수 있다. 또한, 전류 기준 신호 IR, IG, IB는, 예컨대 하나 이상의 특정 애플리케이션으로 프로그래밍된 마이크로제어기에 의해, 또는 제공된 비디오에 의해 생성될 수 있다. 제어기(232R, 232G, 232B)는 LED 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 적색, 녹색 및 청색 광 출력 각각을, 입력 레벨 IR, IG, IB에 의해 결정되는 것으로서, 상술한 바와 같은 방법에 의해 개별적으로 제어한다. 백라이트(200)에 의해 출력된 백라이팅 색조 및 합성물 및 컬러는 입력 레벨 IR, IG, IB에 의해 결정되는 것으로서의 적색, 녹색 및 청색 광 레벨의 혼합에 의존한다. LED(230R)을 통한 전압(즉, VO2-VR2) 및 저항 R2를 통한 전압(즉, VR2-접지)과 같은 제어기에 대한 피드백은, LED(230R)를 통한 전류가 신호 IR과 일치하도록 Q5의 스위칭을 조절하기 위해 제어기(232R)로 피드백될 수 있다. 유사한 피드백 신호가 다른 제어기(232G, 232B)에 사용된다. 120Hz 프레임율에서 입력된 비디오 프레임의 배경 광 레벨을 나타내는 경우 8.3ms 정도일 수 있는 전류 신호 IR, IG, IB에서의 변화는,LED(230R, 230G, 230B)의 광 출력을 변화시킴으로써 제어기(232R, 232G, 232B)에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이것은 상술한 바와 같이 그들이 마이크로초 정도의 응답 시간을 갖기 때문이다.
그러므로, 도 4의 LED 백라이트는 비디오 신호의 프레임 주기(전형적으로 120Hz의 비디오 프레임율에 대해 8.3ms 프레임 주기)의 일부분내에 스위치 온 및 오프될 수 있다. 그러므로, LED 백라이트를 이용하여, (전형적으로 50ms 정도의 응답 시간을 갖는) 현재의 LCD 디스플레이에 의해 비디오가 디스플레이될 때 발생하는 아티팩트를 제거할 수 있다. 또한, 도 4의 LED 백라이트의 서브어레이의 광 출력은 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 시간에 걸쳐 유지되도록 조절될 수 있다. (그러므로, 드리프트, 세기 변화, 또는 다른 요인으로 인해 컬러 포인트 또는 컬러 콘텐츠가 변화되는 경우, 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠는 마이크로초 정도 원하는 포인트로 다시 조절될 수 있다.) 또한, 고속 응답 시간은 LED 디스플레이에 의해 출력된 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 모든 비디오 프레임에 대해 변경되어, 예컨대 원하는 배경 광 레벨 또는 합성물을 제공하도록 한다. 이것은 LED 디스플레이가 디스플레이된 비디오 정보의 일부를 제공하도록 한다. 또한, 비디오 프레임 또는 비디오 프레임의 세그먼트를 선택하기 위해, 컬러 포인트 및/또는 컬러 콘텐츠가 변화될 수 있다. 예컨대, 냉음료를 위한 상업(commercial)에서는 백라이트를 위해 "냉각제(cooler)" 컬러 온도(컬러 포인트)를 이용할 수 있다. 또한, 컬러 콘텐츠 및/또는 컬러 포인트는, 물론 LCD상에 디스플레이된 (인터넷 페이지(internet page), 또는 워드 프로세스 문서(word processing document)와 같은) 정적이거나 느린 변화의 화상에 대해 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, LED 백라이트는 LCD 디스플레이를 위한 전통적인 백라이팅 기능 이외에서도 이용될 수 있다. LED 백라이트는 LCD 디스플레이의 각 화소에 의해 디스플레이된 화상의 일부에 대한 컬러 콘텐츠를 제공할 수 있으므로, LCD의 화소에 대한 컬러 필터를 구비해야 하는 필요성을 제거한다. 이것은 또한 LCD 어레이내의 각 화소에 대한 개별적인 적색, 녹색 및 청색 "부 화소"를 가져야 하는 필요성을 제거하므로, 보다 우수한 해상도를 제공하게 된다.
예컨대, LED 백라이트가 측면 또는 에지 백라이트인 경우, 도파관 및/또는 다른 광학 소자가 LED 서브어레이로부터 생성된 적색, 녹색 및 청색 광을 LCD 화소의 후방으로 전송한다. 전력 변환기의 제어기(예컨대, 도 4의 제어기(232R, 232B, 232C))는 예컨대, 사전결정된 레벨에서 각 서브어레이로부터 LCD 디스플레이의 화소로 적색, 녹색 및 청색 광의 반복 사이클을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 사이클에서의 각 컬러는 각각의 제어기에 의해 LCD 화소의 응답 시간과 대략 동일한 간격 동안 지속된다. 그러므로, 각각의 입사 컬러에 대해, 디스플레이내의 각 LCD 화소는 화소에 디스플레이될 화상의 부분에 대한 해당 컬러의 양을 전송하도록 어드레싱될 수 있다. LED 백라이트에 의해 출력된 적색, 녹색 및 청색의 각 사이클 동안, 각 LCD 화소는 해당 화소에서 디스플레이될 화상에서의 필요한 적색, 녹색 및 청색 광량을 전송하도록 어드레싱된다. 뷰어의 눈은 LCD 화소에 의해 계량된 적색, 녹색 및 청색 광의 시퀀스를 통합하여 화상 컬러를 인지한다.
동작 원리의 예시적인 설명으로서, 디스플레이된 화상에 대한 컬러 콘텐츠를제공(따라서 컬러 필터에 대한 필요성을 대체)하는 것과 같은 LED 백라이트의 이용은 LCD를 이용하여 달성할 수 있다. 언급한 바와 같이, 전형적인 LCD 응답 시간은, 현재 50ms 정도이다. 그러므로, LED 백라이트는 적색, 녹색 및 청색 광을, 각각 50ms의 지속 기간 동안(즉, 150ms의 반복 사이클) LCD 화소에 제공할 수 있다. (도 3 및 4의 전력 변환기는, 예컨대 적색 출력이 50ms 간격 등의 간격에 걸쳐 생성되는 동안, 녹색 및 청색 서브어레이를 턴 오프하도록 제어될 수 있다. 그러므로, 이 응용만을 위한 경우, 전력 변환기의 응답 시간은 50ms 정도이기만 하면되고, 또는 일반적으로 LCD의 응답 시간이면 된다.) LED 백라이트에 의해 출력된 적색광의 50ms 간격 동안, 각 LCD 화소는 해당 화소에서의 화상의 적색 콘텐츠에 대응하는 비율의 적색광이 전송되도록 어드레싱된다. 녹색광의 후속하는 50ms 간격 동안, 각 LCD 화소는 해당 화소에서의 화상의 녹색 콘텐츠에 대응하는 비율의 녹색광이 전송되도록 어드레싱된다. 마지막으로, 청색광의 후속하는 50ms 간격 동안, 각 LCD 화소는 해당 화소에서의 화상의 청색 콘텐츠에 대응하는 비율의 청색광이 전송되도록 어드레싱된다. 그러므로, 150ms 간격의 사이클 동안, 디스플레이될 화상에 대응하는 필요한 비율의 적색, 녹색 및 청색 광이 각 화소에 의해 출력되고, 눈은 화소 출력을 화상의 대응하는 컬러로 통합한다. 보다 고속의 LCD 응답 시간으로, 150ms 간격은 감소할 것이며, 눈에 의한 통합은 더욱 예리한 화상을 제공할 것이다. 각 LCD 화소의 어드레싱은, 예컨대 제공된 비디오의 프레임에 상관될 수 있다.
본 명세서에서는 첨부 도면을 참조한 예시적인 실시예가 기술되었지만, 본발명은 그와 같이 엄밀한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 영역은 첨부된 청구범위의 영역에 의해 규정되는 것임을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. LCD 디스플레이를 위한 LED 백라이트(backlight)(100)에 있어서,
    상기 백라이트는 LED(110, 210R, 210G, 210B)의 어레이와, LED 구동 및 제어 회로(114)로 이루어지는 LED 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED(110, 210R, 210G, 210B)의 어레이는 상기 LCD의 디스플레이된 화상에 대한 화소를 위한 컬러 출력을 제공하는 LED 백라이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 LCD의 화소는 컬러 필터링되지 않는 LED 백라이트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 LED 백라이트(100)는 반복 사이클에서 적색, 녹색 및 청색 광을 상기 LCD 디스플레이에 제공하고, 상기 디스플레이의 LCD 화소는 상기 화소에 대응하는 화상의 부분에 적색, 녹색 및 청색 광의 양을 전송하도록 어드레싱되는 LED 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 및 제어 회로(114, 232R, 232G, 232B, 224)는 상기 LED 백라이트의 광 출력의 컬러 포인트 및 컬러 콘텐츠 중 적어도 하나를 조정하는 LED 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 및 제어 회로(114)는 제어 전자 장치를 갖는 전력 조정 변환기(power regulated converter)를 포함하는 LED 백라이트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED(110, 210R, 210G, 210B)의 어레이는 적색, 녹색 및 청색 LED의 서브어레이(110R, 110G, 110B, 210R, 210G, 210B)로 이루어지고, 상기 구동 회로는 다른 것의 각 서브어레이 상기 광 출력을 독립적으로 조정하는 LED 백라이트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서브어레이의 화소는 2차원 평면에 배치되는 LED 백라이트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 백라이트의 상기 적색, 녹색 및 청색 광 출력에 대응하는 기준 신호(IR, IG, IB)를 입력으로서 수신하고, 상기 기준 신호(IR, IG, IB)는 상기 적색, 녹색 및 청색 서브어레이(210R, 210G, 210B) 각각을 구동하여 각각의 상기 입력 기준 신호에 대응하는 적색, 녹색 및 청색 광을 출력하도록 상기 구동 회로(232R, 232G, 232B)에 의해 이용되는 LED 백라이트.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 각각의 상기 서브어레이의 상기 광 출력을 독립적으로 조정하여, 상기 LCD 디스플레이에 의해 디스플레이된 화상의 함수인 컬러 포인트 및 컬러 온도 중 적어도 하나를 갖는 백라이트를 생성하는 LED 백라이트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화상은 상기 LCD 디스플레이상에 디스플레이된 비디오의 적어도 한 프레임인 LED 백라이트.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 각각의 상기 서브어레이의 상기 LED에 대한 독립적인 제어 신호를 제공하는 적어도 하나의 제어기(232R, 232G, 232B)로 이루어지는 LED 백라이트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제어기(232R, 232G, 232B)는 상기 서브어레이(210R, 210G, 210B)의 하나 이상의 LED에 대한 전류를 조정하는 적어도 하나의 스위치를 제어하는 제어 신호를 제공하는 LED 백라이트.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 서브어레이내의 상기 LED에 입력된 상기 전류의 펄스진폭 변조(pulse amplitude modulation), 상기 서브어레이내의 상기 LED에 입력된 상기 전류의 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 및 상기 서브어레이내의 상기 LED에 입력된 상기 전류의 펄스 주파수 변조(pulse frequency modulation) 중 적어도 하나를 생성하는 LED 백라이트.
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