KR20070030726A - 백 라이트 유니트의 구동장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 3원색마다 LED(Light emission Diode) 소자가 복수개 종렬 접속되어 이루어지는 백 라이트 유니트(20)의 구동장치이며, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 신호 발생부(44)와, 신호 발생부(44)에 의해 발생 된 신호에 근거하여, LED 소자 그룹(30)의 발광량을 조정하는 조정부(50)와, LED 소자 그룹(30)마다 소정의 전압을 인가하는 전압 인가부(41)와, 전압 인가부(41)에 의해 인가된 전압에 따라서, LED 소자 그룹(30)으로부터 발생되는 광량을 검출하는 발광량 검출부(33)와, LED 소자 그룹(30)으로부터 발생되는 열량를 검출하는 발열량 검출부(32)와, 발광량 검출부(33)에 의해 검출된 발광량과, 발열량 검출부(32)에 의해 검출된 발열량에 근거하여, 신호 발생부(44)를 제어하는 제어부(50)를 갖춘다.

Description

백 라이트 유니트의 구동장치 및 그 구동방법{Drive device for back light unit and drive method therefor}
본 발명은, LED 소자 그룹으로 이루어지는 백 라이트 유니트를 구동 제어하는 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
본 출원은, 일본에 있어서 2004년 7월 12일에 출원된 일본 특허 출원 번호2004－205146 및 2004년 11월 19일에 출원된 일본 특허 출원 번호2004－336373을 기초로서 우선권을 주장하는 것이며, 이러한 출원을 참조함으로써, 본 출원에 원용된다.
LED(Light Emission Diode)소자를 표시 화소에 이용한 디스플레이에서는, LED 소자를 매트릭스 구동을 시키기 위해서, 각 화소에 대해서Ⅹ－Y의 어드레싱 구동 회로를 필요로 한다. 디스플레이는, 어드레싱 구동 회로에 의해, 발광(점등)시키고 싶은 화소의 위치에 있는 LED 소자를 선택(어드레싱)하여, 점등시키는 시간을, 예를 들면, PWM(Pulse Width Modulation) 구동에 의해서 변조함으로써 휘도 조정을 실시하여, 소정의 계조성이 있는 표시화면을 얻고 있다.
그러나, 개개의 LED에 대해서 구동용의 회로를 짜넣으면, LED의 수가 많은 경우에는, 회로 구성이 복잡하게 되어 코스트가 비싸져 버린다.
그 한편, 액정 표시용의 백 라이트 광원으로서 LED 소자를 이용하는 것이 제안되어 검토되고 있고, 특히, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 원색의 LED 소자를 개별적으로 사용하고, 광학적으로 합성가법혼색 하여 백색을 얻는 방법은, 색의 균형을 잡기 쉽기 때문에, 텔레비전 수상기의 표시장치용으로서 활발히 검토되고 있다.
그런데, LED 소자는, 개개에 휘도의 격차를 가지고 있어, 그 개개의 격차를 보정하려고 하면, 필연적으로, 1개 1개의 소자를 독립된 구동 회로로 구동하지 않으면 안 되고, 구동의 형태가, 상술한 LED 소자를 표시 화소에 이용한 디스플레이에 상당하는 매트릭스형 구동 방식으로 비슷해진다. 즉, LED 소자의 수가 많은 경우에는 , 어드레싱에 의한 구동 회로가 복잡하게 되어 버린다.
또, LED 소자를 광원으로서, 예를 들면, 액정 디스플레이의 백 라이트로서 이용하는 경우, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 원색의 LED 소자의 발광 효율이 다르기 때문에, 각 색의 LED 소자에 인가하는 전류도 색마다 조정할 필요가 있다. 또, LED 소자는, 각 색마다 반도체 조성이 다르기 때문에, 각 색마다 소자의 전압 및 소비 전력이 다르다.
또, 각각의 LED 소자의 전력이 크고, 조명 용도의 LED 구동에 사용하는 실제의 회로는, 대전력 구동용의 LSI등이 아직도 작성되어 있지 않기 때문에, 매트릭스형 구동 방식에서는, 코스트가 비싸져 경제적으로 불이익이 된다.
그래서, 회로규모를 대규모로 하지 않도록, LED 소자의 접속 형식을 종렬 접속 형식으로서 이용하는 방법이 제안되고 있다. 종렬 접속 형식에서는, 일련의 LED 접속 그룹(군), 예를 들면, 빨강, 초록, 파랑의 LED 소자가 각 색마다 접속된 그룹(군)에 있어서의 전류를 PWM 조정하는 것에 의해서, 빨강, 초록, 파랑의 LED 소자로부터 발생하는 광의 합성에 의한 색조와 휘도를 조정하고 있다.
LED 소자의 접속 형식으로서 종렬 접속 형식을 채용한 백 라이트 장치에서는, 종렬 접속된 빨강, 초록, 파랑의 LED 소자 그룹 마다 소정의 전압을 공급하는 DC-DC 컨버터 전원부를 갖추고 있고, 또, 부하 측에 LED－PWM 제어부가 갖추어져 있다.
그런데, 상술한 것 같은 구성에서는, 각 색 계통의 발광 출력의 온도 의존성도 다르고, 온도 특성이 고르지 않음으로, 각각의 색 전용의 구동회로 따라 색마다 펄스 폭의 조정이 필요하게 되는 것이다.
예를 들면, 백 라이트 유니트의 점등 직후 아직, 온도가 따뜻해지지 않은 상황하에 있어서는, 발광 효율이 높은 적색의 LED 소자에서는, PWM 신호의 구동 펄스 폭의 ON 시간이 50％정도로 발광하는데 비해, 발광 효율이 나쁜 파랑에서는, PWM 신호의 구동 펄스 폭의 ON시간이 80~90％정도에서 발광한다.
이러한 성질의 것이므로, 빨강, 초록, 파랑의 LED 소자로부터 발생하는 광의 합성에 의해 얻을 수 있는 백색의 색조(색 온도 및 색도)와 휘도를 일정하게 유지하기 위해서는, 빨강, 초록, 파랑의 LED 소자 각각으로부터 발생하는 광을 광 센서로 검출하여, 그 값이 일정하게 되도록 피드백 서보를 실시할 필요가 있다.
이러한, 피드백 시스템에서는, 예를 들면, PWM 신호를 실시하기 위한 펄스 폭의 변화의 분해능이 조잡한 경우에는, 0％~100％의 간격을 어떻게 등분하는지에 따라서, 발광 효율이 좋은 빨강의 LED 소자에서는 변화폭이 조잡해지고, 발광 효율이 나쁜 파랑의 LED 소자에서는 변화폭이 미세하다고 하는, 조정 정밀도에 차이가 나와 버린다.
또, 각 색 계통의 분해능의 상위(相違)에 의해, LED 소자로부터 발생하는 광의 색이 각 색마다 고르지 않은 정밀도를 가지게 되므로, RGB의 밸런스의 조정이나, 백색광의 조정이 곤란하게 된다.
또, 상술의 문제점을 모두 해소할 수 있었다고 해도, 각 색의 LED 소자는, 온도 변화에 의해, 발광 출력뿐만이 아니라, 또한 각 색의 LED 소자의 발광 스펙트럼 분포가 변화하고, 각 색의 발광색도가 변동한다. 따라서, 광 센서에 의해 각 색의 LED 소자의 광량을 검출한 것만으로는, 색조의 변화를 보정하지 못하고, 백 라이트 유니트가 그 구동에 따라 예를 들면 상하 방향으로 온도 분포를 가지는 경우는, 그 온도의 차이에 의한 색으로진 얼룩이 발생한다. 이와 같이 광 센서의 성능이나, LED 소자의 발광 분포의 온도 특성에 의해, 색도 제어 편차를 △x≒0.002, △y≒0.002 정도로 정밀도를 유지하는 것이 한계가 된다.
본 발명은, 상술한 것 같은 종래의 기술이 가지는 문제점에 감안하여 제안된 것이며, 그 목도(目睹)하는 바는, 백 라이트 유니트를 구성하는 LED 소자 그룹의 발광량 및 발열량에 근거하여, LED 소자 그룹을 발광시키는 구동부를 제어하는 백 라이트 유니트의 구동장치 및 구동 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명과 관련되는 구동장치는, 3원색마다 LED(Light Emission Diode) 소자가 복수개 종렬 접속된 LED 소자 그룹으로 이루어지는 백 라이트 유니트의 구동장치에 있어서, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 신호 발생 수단과, 신호 발생 수단에 의해 발생 된 신호에 근거하여, LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 조정수단과, LED 소자 그룹 마다 소정의 전압을 인가하는 전압인가수단과, 전압인가수단에 의해 인가된 전압에 따라서, LED 소자 그룹으로부터 발생하는 광량을 검출하는 발광량 검출수단과, LED 소자 그룹의 온도를 검출하는 온도 검출수단과, 발광량 검출 수단에 의해 검출된 발광량과, 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 근거하여, 신호 발생수단을 제어하는 제어수단을 갖춘다.
또, 본 발명과 관련되는 구동방법은, 3원색마다 LED(Light Emission Diode) 소자가 복수개 종렬 접속된 LED 소자 그룹으로 이루어지는 백 라이트 유니트의 구동방법에 있어서, LED 소자 그룹 마다 소정의 전압을 인가하는 전압인가공정과, 전압인가공정에 의해 인가된 전압에 따라서, LED 소자 그룹으로부터 발생하는 광량을 검출하는 발광량 검출공정과, LED 소자 그룹의 온도를 검출하는 온도 검출공정과, 발광량 검출공정에 의해 검출된 발광량과, 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 근거하여, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 신호발생공정과, 신호발생공정에 의해 발생 된 신호에 근거하여, LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 조정공정을 갖춘다.
본 발명과 관련되는 구동장치 및 방법에서는, 액정 백 라이트로서 사용하는 LED 소자의 구동에 있어서, 임의의 색에 관한 포토 센서의 검출 결과를 기준으로 함으로써 다른 색을 감시하여, 상대적인 비율을 피드백함과 동시에, 온도 센서의 검출 결과에 근거하여, 피드백하는 비율(比率)의 비율(割合)을 변동시키는 것으로, 지극히 균일한 제어를 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해서 얻을 수 있는 이점은, 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시에 형태로부터 한층 명확해질 것이다.
도 1은, 본 발명을 적용한 백 라이트 방식의 컬러 액정표시장치를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 컬러 액정표시장치의 구동 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 3은, 컬러 액정표시장치를 구성하는 백 라이트 장치에 이용되는 발광 다이오드의 배치 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 발광 다이오드의 배치 예에 있어서의 각 발광 다이오드가 접속된 형태를 전기 회로도 기호의 다이오드 마크에 의해서 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 빨강의 발광 다이오드, 초록의 발광 다이오드 및 파랑의 발광 다이오드를 각각 2개 사용하여, 합계 6개의 발광 다이오드를 일렬로 배열한 단위 셀을 각 색의 발광 다이오드의 개수로 패턴 표기하여 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 기본 단위의 단위 셀(4)을 3개 연속으로 연결했을 경우를 발광 다이오드의 개수로 패턴 표기하여 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은, 백 라이트 장치의 광원을 구성하는 실제의 발광 다이오드의 접속 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 백 라이트 장치에 이용되는 발광 다이오드의 접속 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9는, 표시장치의 온도 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 백 라이트 장치에 있어서의 발광 다이오드의 접속 상태와, 표시장치의 온도 분포를 거듭 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 하나의 온도 센서와 온도 분포로부터, 각 단위의 온도를 추정하는 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 발광 다이오드를 구동하는 구동회로를 나타내는 블럭도이다.
도 13은, 각 LED 소자로부터 발생하는 광의 온도 특성에 대한 설명에 제공하는 도면이다.
도 14는, 각 LED 소자의 온도 변화에 대한 파장의 변화와, 거기에 동반하는 밝기의 특성을 나타내는 특성도이다.
도 15는, 각 LED 소자로부터 발생하는 광을 조합하여, 백 라이트 유니트에 있어서 광학적으로 합성가법혼색 하여 백색광을 얻었을 때의 백색 색도의 편차를 나타내는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는, 광학적인 광출력 밸런스를 행하는 것으로 얻을 수 있던 데이터를 나타내는 도면이다.
도 17은, 백 라이트 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 18a, 도 18b, 도 18c는, PWM 신호의 분해능에 대한 설명에 제공하는 도면이다.
도 19a, 도 19b, 도 19c는, 각 색의 LED 소자 그룹에게 공급되는 PWM 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 20a, 도 20b, 도 20c는, 각 색의 LED 소자 그룹에 공급되는 PWM 신호의 구체적인 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은, 예를 들면 도 1에 나타내는 구성의 백 라이트 방식의 컬러 액정표시장치(100)에 적용된다.
도 1에 나타내는 컬러 액정표시장치(100)는, 투과형의 컬러 액정표시패널(10)과 이 컬러 액정표시패널(10)의 배면 측에 설치된 백 라이트 장치(20)를 갖춘다.
투과형의 컬러 액정표시패널(10)은, TFT 기판(11)과 대향 전극 기판(12)을 서로 대향 배치하고, 그 간극에 예를 들면 트위스티드 네마틱(TN) 액정을 봉입한 액정층(13)을 설치한 구성을 갖춘다. TFT 기판(11)에는 매트릭스형으로 배치된 신호선(14)과 주사선(15) 및 이러한 교점에 배치된 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(16)와 화소 전극(17)이 형성되어 있다. 박막 트랜지스터(16)는 주사선(15)에 의해 차례차례 선택되는 것과 동시에, 신호선(14)으로부터 공급되는 영상 신호를 대응하는 화소 전극(17)에 기입한다. 한편, 대향 전극 기판(12)의 내표면에는 대향 전극(18) 및 컬러 필터(19)가 형성되어 있다.
이 컬러 액정표시장치(100)는, 이러한 구성의 투과형의 컬러 액정표시패널(10)을 2매의 편광판의 사이에 두고, 백 라이트 장치(20)에 의해 배면측으로부터 백색광을 조사한 상태로, 액티브 매트릭스로 구동하는 것에 의해서, 소망한 풀 칼 라 영상 표시를 얻을 수 있다.
백 라이트 장치(20)는, 광원(21)과 파장 선택 필터(22)를 갖추고 있다. 백 라이트 장치(20)는, 광원(21)으로부터 발광된 광을, 파장 선택 필터(22)를 거쳐서 컬러 액정표시패널(10)을 배면측으로부터 조명한다.
본 발명이 적용된 컬러 액정표시장치(100)는, 예를 들면 도 2에 전기적인 블록 구성을 나타내는 구동회로(200)에 의해 구동된다.
구동회로(200)는, 컬러 액정표시패널(10)이나 백 라이트 장치(20)의 구동 전원을 공급하는 전원부(110), 컬러 액정표시패널(10)을 구동하는Ⅹ드라이버 회로(120) 및 Y 드라이버 회로(130), 외부로부터 영상 신호가 입력 단자(140)를 거쳐서 공급되는 RGB 프로세스 처리부(150), 이 RGB 프로세스 처리부(150)에 접속된 영상 메모리(160) 및 제어부(170), 백 라이트 장치(20)의 구동 제어하는 백 라이트 구동 제어부(180) 등을 갖추고 있다.
이 구동회로(200)에 있어서, 입력 단자(140)를 거쳐서 입력된 영상 신호(Vi)는, RGB 프로세스 처리부(150)에 의해 크로마 처리 등의 신호 처리가 이루어지고, 또한 컴포지트(composite) 신호로부터 컬러 액정표시패널(10)의 구동에 적절한 RGB 세퍼레이트 신호로 변환되고, 제어부(170)에 공급되는 것과 동시에, 화상 메모리(160)를 거쳐서Ⅹ드라이버(120)에 공급된다. 또, 제어부(170)는, 상기 RGB 세퍼레이트 신호에 대응한 소정의 타이밍에 Ⅹ드라이버(120) 및 Y드라이버 회로(130)를 제어하고, 상기 화상 메모리(160)를 거쳐서Ⅹ드라이버(120)에 공급되는 RGB 세퍼레이트 신호로 컬러 액정표시패널(10)을 구동함으로써, 상기 RGB 세퍼레이트 신호에 대응한 영상을 표시한다.
백 라이트 장치(20)는, 투과형의 컬러 액정표시패널(10)을 배면에 배치되고, 컬러 액정표시패널(10)의 배면 바로 아래로부터 조명하는 직하형(直下型) 타입이다. 백 라이트 장치(20)의 광원(21)은, 복수의 발광 다이오드(LED：light Emitting Diode)를 가지고 있고, 이들 복수의 발광 다이오드를 발광원으로 하고 있다. 복수의 발광 다이오드는, 한 그룹의 발광 다이오드로부터 구성된 그룹에 분할되어 있고, 그 그룹마다 구동이 된다.
다음에, 백 라이트 장치(20)의 광원(21)에 있어서의 발광 다이오드의 배치에 대해 설명한다.
도 3은, 발광 다이오드의 배치 예로서, 단위 셀(4－1, 4－2)마다, 빨강의 발광 다이오드(1), 초록의 발광 다이오드(2) 및 파랑의 발광 다이오드(3)를 각각 2개 사용하여, 합계 6개의 발광 다이오드를 일렬로 배열한 모습을 나타내고 있다.
이 배치 예에서는, 단위 셀(4)에 6개의 발광 다이오드를 갖추고 있지만, 사용하는 발광 다이오드의 정격, 발광 효율 등에 의해, 혼합색을 밸런스가 좋은 백색광으로 하기 위해서, 광출력 밸런스를 정돈할 필요로부터, 각 색의 개수 배분은 본 예 이외의 바리에이션이 있다.
도 3에 나타낸 배치 예에 있어서, 단위 셀(4－1)과 단위 셀(4－2)은, 완전히 동일한 구성으로 되어 있고, 중앙의 양단 화살표 부분으로 접속되어 있다. 또, 도 4는, 단위 셀(4－1) 및 단위 셀(4－2)이 접속된 형태를 전기 회로도 기호의 다이오드 마크에 의해서 도시한 예를 나타낸다. 이 예의 경우, 각 발광 다이오드, 즉, 빨강의 발광 다이오드(1), 초록의 발광 다이오드(2), 파랑의 발광 다이오드(3)는 왼쪽에서 오른쪽으로 전류가 흐르는 방향으로 극성을 맞추어 직렬 접속되어 있다.
여기서, 빨강의 발광 다이오드(1), 초록의 발광 다이오드(2) 및 파랑의 발광 다이오드(3)를 각각 2개 사용하여, 합계 6개의 발광 다이오드를 일렬로 배열한 단위 셀(4)을 각 색의 발광 다이오드의 개수로 패턴 표기하면 도 5에 나타낸 바와 같이(2G 2R 2B)된다. 즉, (2G 2R 2B)는, 초록과 빨강과 파랑 2 개씩 합계 6개의 패턴을 기본 단위로 하고 있는 것을 나타낸다. 그리고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기본 단위의 단위 셀(4)을 3개 연속으로 연결했을 경우, 기호가 3*(2G 2R 2B)로, 발광 다이오드의 개수로 패턴 표기하면 (6G 6R 6B)로 나타난다.
다음에, 백 라이트 장치(20)의 광원(21)에 있어서의 발광 다이오드의 접속 관계를 설명한다.
광원(21)에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상술한 발광 다이오드의 기본 단위(2G 2R 2B)의 3배를 1개 중단위(6G 6R 6B)로 하고, 이 중단위(6G 6R 6B)가 화면에 대해서, 수평 5행, 수직 4열의 매트릭스형으로 배치되어 있다. 그 결과, 합계로 360개의 발광 다이오드가 배치된다. 이러한 중단위(6G 6R 6B)는, 화면의 수평 방향에 전기적으로 접속된다. 이와 같이 중단위(6G 6R 6B)가 화면 수평 방향에 전기적으로 접속되는 것에 의해, 백 라이트 장치(20)의 광원(21)에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 화면 수평 방향으로 늘어놓은 발광 다이오드가 직렬 접속되고, 수평 방향으로 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드 그룹(30)이 복수개 형성된다.
또한, 백 라이트 장치(20)에는, 수평 방향에 직렬 접속한 발광 다이오드 그룹(30)의 하나 하나에 독립한 LED 구동 회로(31)가 설치되어 있다. LED 구동 회로(31)는, 발광 다이오드 그룹(30)에 전류를 흘려 발광시키는 회로이다.
여기서, 수평 방향으로 직렬 접속한 발광 다이오드 그룹(30)의 배치는, 백 라이트 장치(20)의 온도 분포를 측정했을 때에, 대략 동일한 온도가 되는 영역에 배치된 발광 다이오드끼리를 접속한 상태로 되어 있다.
도 9에, 백 라이트 장치(20)의 동작시의 컬러 액정표시장치(100)의 화면상의 온도 분포 예를 나타낸다. 도 9는, 헤칭의 짙은 부분이 높은 온도의 영역이며, 헤칭이 옅은 부분이 온도가 낮은 영역을 나타내고 있다. 이 도 9에 나타낸 바와 같이, 컬러 액정표시장치(100)는, 화면 상부(Su)만 온도가 높아지고, 화면 하부(Sd)는 온도가 낮아진다.
도 10은, 도 8의 발광 다이오드의 접속 관계를 나타내는 도면과 도 9의 온도 분포도를 서로 겹친 것이다. 이 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 예에서는 화면의 수평 방향으로 늘어놓은 발광 다이오드를 접속하면, 대략 동일한 온도가 되는 발광 다이오드끼리가 접속되는 것이 밝혀진다.
또, 백 라이트 장치(20)에는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 발광 다이오드 그룹(30)의 온도를 검출하는 온도 센서(32)가 설치되어 있다.
온도 센서(32)는, 도 10에 나타낸 바와 같이 수평 방향으로 직렬 접속된 발광 다이오드 그룹(30)에 대응한 각 수직 위치에 복수개 설치되어 있어도 좋고, 1개의 백 라이트 장치(20)에 1개만 설치되어 있어도 좋다. 또, 백 라이트 장치(20) 에, 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 화면 중앙에 1개의 온도 센서(32)와, 미리 화면 수직 방향의 온도 분포 패턴을 기억한 메모리, 예를 들면, 후술하는 메모리(49)를 설치하고, 1개의 온도 센서(32)의 검출값으로부터 메모리의 내용을 참조하고, 화면 수직 방향의 각 위치에 있어서의 온도를 추정하도록 해도 좋다. 온도 센서(32)에 의해 검출되는 온도값은, 대응하는 발광 다이오드 그룹(30)을 구동하는 LED 구동 회로(31)에 공급된다.
또, 백 라이트 장치(20)에는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 각 발광 다이오드 그룹(30)의 R, G, B의 각 색의 광량 혹은 색도를 검출하는 광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)가 설치되어 있다.
광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로 직렬 접속된 발광 다이오드 그룹(30)에 대응한 각 수직 위치에, 복수개 설치되어 있다 . 또, 전체 혼색을 균일하게 할 수 있는 확산판 등을 활용하고, 개개의 LED의 발광을 효과적으로 혼색하게 하는 광학계를 이용하는 등으로 함으로써, 광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)를 1개로 해도 좋다.
또한, LED를 액정용 백 라이트 광원으로서 사용하는 경우에는, 배치상 및 형상의 제약으로부터, 광량 또는 색도 센서(33)를 발광 다이오드 그룹(30)의 근방에 배치할 수 없는 경우가 있다. 광량 또는 색도 센서(33)는, 발광 다이오드 그룹(30)으로부터 멀어진 장소에 배치되었을 경우에는, 발광 다이오드 그룹(30)으로부터 발광되는 광을 약하게 검출하고, 발광 다이오드 그룹(30)으로부터 가까운 장소에 배치되었을 경우에는, 발광 다이오드 그룹(30)으로부터 발광되는 광을 강하게 검출한다. 이러한 경우, 광학 시뮬레이션이나 기준 발광 다이오드에 의한 실측 등에 의해 광량 또는 색도 센서(33)의 특성을 산출하고, 그 보정값 데이터를 미리 메모리 테이블로서 준비해 두고, 감지한 광량 데이터를 보정값 데이터에 근거하여 보정하는 것으로 대응할 수 있다.
다음에, 수평 방향으로 직렬 접속된 발광 다이오드 그룹(30)을 구동하는 LED 구동 회로(31)에 있어서 설명을 한다. 또한, LED 구동 회로(31)는, 백 라이트 구동 제어부(180) 내에 갖추어져 있다.
도 12에, LED 구동 회로(31)의 회로 구성예를 나타낸다.
LED 구동 회로(31)는, DC－DC컨버터(41)와, 정저항(Rc)(42)과, FET(43)와, PWM 제어 회로(44)와, 콘덴서(45)와, 샘플 홀드용 FET(46)와, 저항(47)과, 홀드 타이밍 회로(48), 메모리(49)와, CPU(Central Processing Unit)(50)를 갖추고 있다.
LED 구동 회로(31)에는, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)의 검출 출력값이 입력된다.
DC－DC컨버터(41)는, 도 2에 나타낸 전원(110)으로부터 발생 된 직류 전압(VIN)이 입력되고, 입력된 직류 전력을 스위칭하여 안정화 한 직류의 출력전압(VCC)을 발생한다. DC－DC컨버터(41)는, 피드백 단자(Vf)로부터 입력된 전압과 출력전압(VCC)과의 전위차가 기준 전압값(Vref)이 되도록 안정화 한 출력전압(VCC)을 발생한다. 또한, 기준 전압값(Vref)은, CPU(50)로부터 공급된다.
직렬 접속한 발광 다이오드 그룹(30)의 애노드 측은, 정저항(Rc)을 거쳐서 DC－DC 컨버터(41)의 출력전압(VCC)의 출력단과 접속되어 있다. 또, 직렬 접속한 발광 다이오드 그룹(30)의 애노드 측은, 샘플 홀드용 FET(46)의 소스-드레인을 거쳐서 DC－DC컨버터(41)의 피드백단에 접속되어 있다. 또, 직렬 접속한 발광 다이오드 그룹(30)의 캐소드 측은, FET(43)의 소스-드레인간을 거쳐서 그라운드에 접속되어 있다.
FET(43)의 게이트에는, PWM 제어 회로(44)로부터 발생 된 PWM 신호가 입력된다. FET(43)는, PWM 신호가 온 때에 소스-드레인간이 온이 되고, PWM 신호가 오프 때에 소스-드레인간이 오프가 된다. 따라서, FET(43)는, PWM 신호가 온 일 때에 발광 다이오드 그룹(30)에 전류를 흘리고, PWM 신호가 오프 일 때에는 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류를 0으로 한다. 즉, FET(43)는, PWM 신호가 온 일 때에 발광 다이오드 그룹(30)을 발광시키고, PWM 신호가 오프 일 때에는 발광 다이오드 그룹(30)의 발광을 정지시킨다.
PWM 제어 회로(44)는, 온 시간 및 오프 시간의 듀티비가 조정되는 2치 신호인 PWM 신호를 발생한다. PWM 제어 회로(44)는, CPU(50)로부터 PWM 제어값이 공급되고, 이 PWM 제어값에 따라 듀티비를 변경한다.
콘덴서(45)는, DC－DC컨버터(41)의 출력단과 피드백단과의 사이에 설치되어 있다. 저항(47)은, DC－DC컨버터(41)의 출력단과 샘플 홀드용 FET(46)의 게이트에 접속되어 있다.
홀드 타이밍 회로(48)는, PWM 신호가 입력되어, PWM 신호의 상승 에지에서 소정 시간만 OFF가 되고, 그 외의 시간에서는 ON이 되는 홀드 신호를 발생한다.
샘플 홀드용 FET(46)의 게이트에는, 홀드 타이밍 회로(48)로부터 출력된 홀드 신호가 입력된다. 샘플 홀드용 FET(46)는, 홀드 신호가 오프 일 때에 소스-드레인간이 온이 되고, 홀드 신호가 온 때의 소스-드레인사이가 오프가 된다.
이상과 같은 LED 구동 회로(31)에서는, PWM 제어 회로(44)로부터 발생 된 PWM 신호가 온이 되는 시간만 발광 다이오드 그룹(30)에 전류(ILED)가 흘러간다. 또, 콘덴서(45), 샘플 홀드용 FET(46) 및 저항(47)에 의해 샘플 홀드 회로를 구성하고 있다. 이 샘플 홀드 회로는, 발광 다이오드 그룹(30)의 애노드, 즉, 출력전압(VCC)이 접속되어 있지 않은 측의 정저항(42)의 일단의 전압값을, PWM 신호의 온 시에 샘플하고, DC－DC컨버터(41)의 피드백단에 공급하고 있다. DC－ DC컨버터(41)는, 포드 백단에 입력되는 전압값에 근거하여, 출력전압(VCC)을 안정화시키므로, 정저항(Rc)(42) 및 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류(ILED)의 파고값이 일정하다.
따라서, LED 구동 회로(31)에서는, 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류(ILED)의 파고값이 일정하게 된 상태에서, PWM 신호에 대응한 펄스 구동된다.
CPU(50)는, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)의 양자의 검출 신호에 근거하여, 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색광의 색조(색 온도 및 색도) 및 휘도가 일정하게 되도록, 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류 량을 조정한다.
발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류량의 조정은, PWM 제어값을 변화시키는 것으로 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류의 듀티를 조정해도 좋고, DC－DC컨버터(41)에 주는 기준 전압값(Vref)을 변화시키는 것으로 발광 다이오드 그룹(30)에 흐르는 전류의 파고값을 조정해도 좋고, 또는, 이러한 조합에 의해서 조정해도 좋다.
이와 같이 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서 33(33R, 33G, 33B)의 양자의 검출 신호에 근거하여, CPU(50)가 발광 다이오드 그룹(30)의 발광의 강도의 피드백 제어를 행하는 것에 의해서, 화면 내에 있어서 균일한 색도 및 휘도의 백색광을 발생시킬 수 있게 된다.
여기서, 발광 다이오드의 발광의 강도를 제어하기 위해서, 온도 센서(32)의 검출 출력값을 이용하는 이유에 대해서 설명을 한다.
먼저, LED 소자의 온도 특성에 대해서, 도 13 ~ 도 15의 도면을 참조하여 설명을 한다.
도 13은, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 LED 소자의 상대 휘도를 나타낸 도면이다. 도 13의 그래프는, x축 방향으로 LED 소자 온도를 나타내고, y축 방향으로 상대 휘도를 나타내고, 소자 온도 25℃의 점을 상대 휘도 100％로 하고 있다.
빨강(R)의 LED 소자는, AlInGaP의 4원소계의 반도체 층상 구조이며, 밴드 캡 에너지가 낮기 때문에, 고온시에, 발광에 기여하는 캐리어가 감소하고, 따라서 발 광하는 광량이 저하하고, LED 소자의 운전 온도로서 일반적인 70℃정도 상태에서는, 25℃를 상온으로 했을 때의 60％정도로 휘도값이 저하해 버린다. 또, 빨강(R)의 LED 소자는, 타색과 비교하여 온도에 대한 휘도값의 변화가 격렬하다.
한편, InGaN의 3원소계의 반도체 층상 구조를 가지는 초록(G)의 LED 소자와 파랑(B)의 LED 소자는, 빨강(R)의 LED 소자보다 단파장이며, 자색에 의해 가깝게 되므로 밴드 캡 에너지가 크고, 온도의 영향을 받기 어려워진다.
이와 같이, LED 소자의 발광색량은, 색마다 온도 특성이 다른 것이 밝혀진다.
도 14는, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 LED 소자의 발광 파장에 대한 밝기를 나타낸 그래프이다. 도 14에는, 온도가 0℃, 25℃, 50℃의 각각의 경우에 대한 그래프를 나타내고 있다. 또한, 도 14의 그래프는, x축 방향으로 발광 파장을 나타내고, y축 방향으로 발광 출력(밝기)을 나타내고 있다.
도 14를 참조하여 알 수 있듯이, 각 LED 소자는, 온도에 대한 발광량(곡선으로 둘러싸인 부분의 면적)이 변화하는 것만이 아니고, 고온이 되는 만큼 장파장 측에 시프트 하고 있다. 특히, 빨강(R)의 LED 소자는, 산형(山形)의 정점(피크)에 상당하는 파장(피크 파장)이, 고온이 되는 것에 따라서 큰 장파장측으로 시프트 하고 있다.
이상의 도 13 및 도 14로부터, LED 소자는, 각 색에서 그 온도 특성이 크게 다른 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 파랑(B)의 LED 소자는, 온도 변화에 대한 휘도값에 거의 변화는 없고, 또, 온도 변화에 대한 파장의 변동도 적은 특성이 있 고, 한편으로, 빨강(R)의 LED 소자는, 온도 변화에 대한 휘도값이 크고, 또, 온도 변화에 대한 파장의 변동도 큰 특성인 것을 알 수 있다.
도 15는, 상술한 특성을 가지는 빨강(R)의 LED 소자, 초록(G)의 LED 소자, 파랑(B)의 LED 소자로부터 발생하는 광을 조합하고, 백 라이트 장치(20)에 있어서 광학적으로 합성가법혼색하여 백색광을 얻었을 때의, 백색 색도(CIE색도 좌표 표시(x, y))의 온도 편차를 나타낸 것이다. 또한, 도 15에 나타낸 특성은, 온도 및 색도 센서에 근거하는 광량의 피드백 제어는 정지시켜서 측정하고 있다. 이 도 15에 나타낸 바와 같이, 백색광의 색도는, 35℃에서 60℃까지 온도의 상승을 하면, Y의 편차(△y값)가＋0.0025가 되고, X의 편차율(△x값)이 -0.015가 되는 편차를 가지고 있고, 도 14에 나타낸, 빨강(R)의 LED 소자의 온도 변화에 대한 특성에 있어서, 산형의 정점(피크)에 상당하는 파장(피크 파장)이, 온도가 고온이 되는 것에 수반하여 장파장 측에 시프트(이동) 하고 있는 경향과 일치하고 있는 것을 알 수 있다.
LED 소자는, 이상과 같은 온도 특성을 가지고 있다.
이와 같이 LED 소자는, 온도 의존성이 큼과 동시에, 색에 의해서 그 특성이 차이가 난다. 이 때문에, CPU(50)는, 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색광의 색조(색 온도 및 색도)를 일정하게 하려면, 온도 센서(32)도 이용하여 제어를 행할 필요가 있다.
또한, CPU(50)는, 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색광의 색조(색 온도 및 색도)를 일정하게 하기 위해서는, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 각 색의 각 발광색량을 광량 센서로 검출하고, 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 발광색량을 종합적으로 제어를 해야 한다. 즉, 빨강(R)의 광량 센서 출력만을 참조하여 빨강(R)의 발광색량을 피드백 제어하는 것이 아니라, 다른 색도 포함한 전색(빨강(R), 초록(G) 및 파랑(B))의 광량 센서 출력을 참조하여 빨강(R)의 발광색량을 피드백 제어해야 한다.
이 때문에, CPU(50)는, 하기 식(1)에 나타내는 3행×3열의 행렬 연산식에 근거하여 연산을 행하여, 각 색(R, G, B)의 LED 소자의 발광색량을 종합적으로 조정하고 있다.
［수 1］
Figure 112006017130978-PCT00001
행렬식 A
식(1)에 있어서, "X", "Y", "Z"는 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 광의 색도 좌표를 나타낸다. 또, 식(1)에 있어서, "Lr"은 광량 또는 색도 센서(33)의 적색 성분의 검출 출력값이며, "Lg"는 광량 또는 색도 센서(33)의 녹색 성분의 검출 출력값이며, "Lb"는 광량 또는 색도 센서(33)의 청색 성분의 검출 출력값이다.
또, 식(1)의 좌변의 전단의 행렬인 3행×3열의 계수 mxy로부터 구성되는 행렬식 A는, 광량 또는 색도 센서(33)의 검출 출력값(Lr, Lg, Lb)에 곱셈하는 계수의 행렬식이다.(또한, m의 하부 첨자의 x는 1, 2, 3이며 그 계수의 행 번호를 나타내고, y는 1, 2 또는 3이며 그 계수의 열 번호를 나타내고 있다.) 이 행렬식 A는, 이상적으로는 정수로 나타내질 것이다. 그렇지만, 상술한 것처럼 실제로는 각 색의 LED 소자가 온도 특성을 가지므로, 행렬식 A는, 아래와 같이 식(2)에 나타내는, 3행×3열의 정수 jxy로 나타내진 행렬식 C와, 온도 특성을 상쇄하기 위한 LED 소자의 온도(T)를 변수로 한 함수 kxy(T)의 행렬식 B를 곱셈한 것이 된다.
［수 2］
Figure 112006017130978-PCT00002
행렬식 C 행렬식 B
즉, CPU(50)에서는, 광량 또는 색도 센서(33)의 검출 출력(Lr, Lg, Lb)과 함께 온도 센서(32)의 검출 출력(T)을 이용하고, 상기 식(1)에 근거하여 백색광의 색조(색 온도 및 색도)를 일정하게 하는 피드백 제어를 행하고 있다.
또한, 행렬식 B의 구성요소인 함수 kxy(T) 및 행렬식 C의 구성요소인 계수 jxy는, 공장 출하시 전에 미리 실험이나 측정에 의해 산출되어, 불휘발성의 메모리인 메모리(49)에 격납되어 있다.
이상과 같은 연산 및 제어를 행하는 CPU(50)의 구체적인 동작은, 다음과 같 이 된다.
CPU(50)는, 백 라이트 장치(20)의 동작 중에, 적당(예를 들면 일정 기간마다, 혹은, 상시), 상기 백 라이트 장치(20)의 색도 및 휘도의 조정 제어를 행한다.
CPU(50)는, 백 라이트 장치(20)의 색도 및 휘도의 조정 제어를 개시하면, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)의 출력을 읽어내는 것과 동시에, 메모리(49)로부터 함수 kxy(T) 및 계수 jxy를 호출한다.
CPU(50)는, 온도 센서(32)에 의해 검출된 온도를 상기 식(1) 및 식(2)의 T에 대입하는 것과 동시에, 광량 또는 색도 센서(33)의 검출값을 상기 식(1) 및 식(2)의 Lr, Lg , Lb에 대입하고, 백 라이트 장치(20)의 각 색의 색도(Ⅹ, Y, Z)를 산출한다.
그리고, CPU(50)는, 이 산출한 색도(Ⅹ, Y, Z)가, 어느 특정의 설정값, 예를 들면, 공장 출하전에 이상적인 값을 설정하여 메모리(49) 등에 격납한 값이 되도록 각 색의 LED 소자에 흐르는 전류량(PWM 듀티 또는 파고치)을 조정한다.
이것에 의해서, CPU(50)는, 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색광의 색조(색 온도 및 색도)를, 상시 일정하게 할 수 있다.
도 16a는, 온도 센서(32)에 의한 피드백 제어를 행하지 않고 광량 또는 색도 센서(33)만으로 색도 제어를 행했을 경우(종래 방법의 경우)의 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색 색도(CIE 색도 좌표 표시(x, y))의 온도 편차를 나타낸 도면이다. 또, 도 16b는, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)의 양자에 의한 피드백 제어를 행하여 색도 제어를 행했을 경우(본 발명의 방법의 경우)의 백 라이트 장치(20)로부터 발광되는 백색 색도(CIE 색도 좌표 표시(x, y))의 온도 편차를 나타낸 도면이다.
또한, 도 16b에 나타낸 바와 같이, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)의 양자에 의한 피드백 제어를 행하여 색도 제어를 행했을 경우에는, 25℃에서 50℃의 편차는,△y값이 ＋0.0005이며, △x값이 -0.0005가 되어, 도 15에 나타낸 특성보다 △y값에서 1／2, △x값에서 1／3의 특성이 개선되어, 새로운 특성 개선이 되고 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명이 적용된 백 라이트 장치(20)에 의하면, 온도 센서(32) 및 광량 또는 색도 센서(33)(33R, 33G, 33B)의 양자의 검출 신호에 근거하여, 발광하는 백색광의 색조(색 온도 및 색도) 및 휘도를 일정하게 하고 있으므로, 매우 정밀도 좋은 안정된 색조의 광을 발광할 수 있다.
다음에, 백 라이트 구동 제어부(180)의 구성에 대해 설명한다. 백 라이트 구동 제어부(180)는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전원(110)으로부터 전압이 공급되어, 발광 다이오드 그룹(30)을 구동하는 상술한 복수의 LED 구동 회로(31)를 갖추고 있다.
또한, 도 17에 있어서, g1의 그룹은, 빨강(R1)의 발광 다이오드 그룹(30)과, 초록(G1)의 발광 다이오드 그룹(30)과, 파랑(B1)의 발광 다이오드 그룹(30)으로 이루어지는 최상단 일행의 그룹을 나타내고 있다. g2의 그룹은, 빨강(R2)의 발광 다이오드 그룹(30)과, 초록(G2)의 발광 다이오드 그룹(30)과, 파랑(B2)의 발광 다 이오드 그룹(30)으로 이루어지는 g1의 하나 아래의 행의 그룹을 나타낸다. 또, 도 14는, 각 행의 발광 다이오드 그룹(30)에 PWM 신호를 공급할 때의 구동 폭의 상위(相違)를 모식적으로 나타낸 것이다.
여기서, 백 라이트 구동 제어부(180)에 의해 행해지는 발광 다이오드 그룹(30)에 대한 PWM구동 동작에 대해 설명한다.
먼저, 파랑(B)의 LED 소자에 주목한다. 파랑(B)의 LED 소자는, 발광 효율에 난점(難点)이 있기 때문에, PWM 신호의 ON기간을 빨강(R)의 LED 소자 및 초록(G)의 LED 소자보다 길게하여 부족한 광량을 보충하고 있다. 또, g1행의 B1p의 PWM 신호와 g2행의 B2p 의 PWM 신호의 구동 폭의 상위는 대부분 없다. 이것은, g1행과 g2행은, g1행의 측이 g2 행보다 디스플레이의 상측에 위치하고 있어 온도가 높지만, 주목했던 것이 온도 의존에 의한 발광량 변화가 적은 파랑(B)의 LED 소자이기 때문에, 구동 폭에 변화를 갖게 할 필요는 없기 때문이다.
다음에, 빨강(R)의 LED 소자에 주목한다. 빨강(R)의 LED 소자는, 발광 효율이 좋기 때문에, PWM 신호의 ON기간을 파랑(B)의 LED 소자에 비해 짧게 하고 있다. 또, g1행의 R1p의 PWM 신호와 g2행의 R2p의 PWM 신호의 구동 폭의 상위(k)는 커지고 있다. 이것은, g1행과 g2행은, g1행이 g2행보다 디스플레이의 상측에 위치하고 있어 온도가 높고, 주목했던 것이 온도 의존에 의한 발광량 변화의 큰 빨강(R)의 LED 소자이기 때문에, 구동 폭에 변화를 갖게 할 필요가 있다. 백 라이트 구동 제어부(180)는, 온도가 높은 g1행에 있어서, 타행의 그룹과의 광량 밸런스를 도모하기 위해서, PWM신호의 펄스 폭이 커지도록 구동하고 있다.
백 라이트 구동 제어부(180)는, 디스플레이의 온도 분포를 균일하게 하기 위해서 발광량을 변화시키기 위한 수법으로서, PWM 신호의 ON기간의 차이를 이용하는 것으로, 디스플레이 내의 온도 특성의 균일성을 확보할 수 있다.
다음에, 각 색의 조정 분해능을 가지런히 하기 위한 동작에 대해 이하에 설명한다.
도 18은, PWM 신호의 분해능에 대해 나타내는 파형도이다. 도 18a는, 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 파형도를 나타내고, 도 18b는, 초록(G)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 파형도를 나타내고, 도 18c는, 파랑(B)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 파형도를 나타낸다.
소정의 백색광을 얻기 위해서 빨강(R)의 LED 소자로부터 발생하는 광과, 초록(G)의 LED 소자로부터 발생하는 광과, 파랑(B)의 LED 소자로부터 발생하는 광의 혼합비를 조정한 결과, 도 18에 나타낸 바와 같이, 파랑(B) 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭이 256(100％), 초록(G)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭이 191(약 75％), 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)의 PWM 신호의 펄스 폭이 126( 50％)의 혼합비 일때에, 소정의 백색광을 얻을 수 있었다.
또, 상술의 예에 있어서, 각 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 조정 폭을 8bit로 했을 경우, 도 18에 나타낸 바와 같이, 파랑(B)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 조정폭의 자유도는, 1／ 256 Step으로 조정할 수 있지만, 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 조정 폭의 자유도는, 약 반의 1／126 Step으로 밖에 조정할 수 없다. 또, 파랑(B)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 1Step은, 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 1Step의 배가 되어 버린다고 하는 부적합이 생겨 버려, 조정 정밀도 확보의 점에서 부적합하다.
이것을 피하기 위해서는, 조정 폭의 분해능을 줄 필요가 있다. 예를 들면, 파랑(B)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 PWM 신호의 펄스 폭의 조정폭을 10bit로 한다고 하는 수법이 있지만, 각 발광 다이오드 그룹(30) 마다의 조정 스텝에 차이가 있어, 원리적으로 개선되어 있지 않기 때문에, PWM 신호의 ON기간의 차이가 50％에 이르면, 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공유하는 PWM 신호의 펄스 폭의 조정 폭은, 1bit 상당 악화 되어 버린다. 또, 조정 분해능이 10bit 이상이 되면, 처리를 행하는 컨버터 등이 고가의 것이 되어 버려, 장치 자체의 가격이 상승해 버린다.
그래서, 백 라이트 구동 제어부(180)는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 각 발광 다이오드 그룹(30) 에 공급되는 PWM 신호의 조정 폭이 거의 균일(예를 들면, 8bit)하게 되도록, DC－DC컨버터로부터 각 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 신호(정전류값 ILED)의 파고값을 조정한다. 또한, 도 19a에 빨강(R)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 PWM 신호의 파형도를 나타내고, 도 19b에 초록(G)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 PWM 신호의 파형도를 나타내고, 도 19c에 파랑(B)의 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 PWM 신호의 파형도를 나타낸다.
백 라이트 구동 제어부(180)는, 예를 들면, DC－DC컨버터로부터 각 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 신호를 PAM(Pulse Amplitude Modulation) 변조함으로써, 각 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되는 정전류값(ILED)의 파고값을 조정한다. 따라서, 백 라이트 구동 제어부(180)는, 각 발광 다이오드 그룹(30)에 공급하는 신호에 대해서, 시간 방향과, 파고값의 방향으로 조정을 행하는 것으로, 조정시의 정밀도를 확보하여, 각 발광 다이오드 그룹(30)의 조정 정도의 밸런스를 유지할 수 있다.
여기서, 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되고 있는 신호를 조정했을 때의 신호 파형의 구체적인 예를 이하에 나타낸다. 도 20a는, 시간 방향을 변조(PWM 변조)하여, 진폭 방향은 불변(고정), 즉 LED 소자의 피크 전류는 변화시키지 않는 경우의 신호 파형을 나타낸다. 또, 도 20c는, 시간 방향(PWM 방향)을 고정하여, 진폭 방향만 변조시켰을 경우의 신호 파형을 나타낸다. 또, 도 20b는, 시간 방향을 변조하고, 또한, 진폭 방향도 변조했을 경우의 신호 파형을 나타낸다.
또한, 백 라이트 구동 제어부(180)는, 예를 들면, 의도적으로 화이트 밸런스 등에서 휘도를 조정하는 경우에는, 시간 방향의 변조(PWM)를 행하고, 또, 디스플레이의 온도 분포에 의한 발광 출력 밸런스의 교정에는, 진폭 방향의 변조(PAM)를 행해도 좋다.
이와 같이 구성된 본원발명과 관련되는 백 라이트 구동 제어부(180)는, 백 라이트 유니트(2)를 구성하고 있는 발광 다이오드 그룹(3q)의 발광 동작을 조정할 때, 조정의 분해능을 각 색의 발광 다이오드 그룹(30) 전체에 있어서 균일하도록, 진폭 방향 및 시간 방향으로 조정을 행하므로, 정밀도의 높은 조정을 행할 수 있다.
또, 본원발명과 관련되는 백 라이트 구동 제어부(180)는, 디스플레이의 상부에서 하부에 걸친 온도 분포를 적절히 검출하고, 상기 검출 결과에 근거하여 진폭 방향의 조정을 행하고, 발광 다이오드 그룹(30)에 공급되고 있는 전류값의 피크 컨트롤하므로 , 디스플레이의 온도 분포에 의한 표시 얼룩짐을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 상술의 실시예로 한정되는 것이 아니고 , 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않는, 여러 가지 변경, 치환 또는 그 동등의 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.

Claims (16)

  1. 3원색마다 LED(Light Emission Diode) 소자가 복수개 종렬 접속된 LED 소자 그룹으로 이루어지는 백 라이트 유니트의 구동장치에 있어서,
    임의의 진폭의 신호를 발생하는 신호발생수단과,
    상기 신호발생수단에 의해 발생 된 신호에 근거하여, 상기 LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 조정수단과,
    상기 LED 소자 그룹 마다 소정의 전압을 인가하는 전압인가수단과,
    상기 전압인가수단에 의해 인가된 전압에 따라서, 상기 LED 소자 그룹으로부터 발생하는 광량을 검출하는 발광량 검출수단과,
    상기 LED 소자 그룹의 온도를 검출하는 온도 검출수단과,
    상기 발광량 검출수단에 의해 검출된 발광량과 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 근거하여 상기 신호발생수단을 제어하는 제어수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 구동장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호발생수단은, PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발광량 검출수단은, 임의의 원색의 LED 소자로부터 구성되는 상기 LED 소자 그룹으로부터 발생 된 광량을 검출하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 따라서, 정전류 값의 진폭을 조정하는 진폭조정수단을 갖추고,
    상기 전압인가수단은, 상기 조정수단으로부터 공급된 정전류 값에 근거하여, 상기 LED 소자 그룹마다 인가하는 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 따라서, 상기 백 라이트 유니트를 구성하고 있는 LED 소자 그룹을 선택하는 선택수단을 갖추고,
    상기 조정수단은, 상기 신호발생수단에 의해 발생 된 신호에 근거하여, 상기 선택수단에 의해 선택된 LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 것을 특징으로 구동장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 LED 소자가 배치된 장소에 대응하여 상기 발광량 검출수단에 의해 검출된 상기 LED 소자로부터 발생하는 광량을 보정하는 보정 데이터를 기억하는 메모리를 가지고,
    상기 제어수단은, 상기 메모리에 기억되어 있는 상기 보정 데이터에 의해 보정된 상기 발광량과, 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 근거하여, 상기 신호발생수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    또한, 상기 발광량 검출수단이, LED 소자 그룹으로부터 멀어진 장소에 배치되었을 경우에는, LED 소자 그룹으로부터 발광되는 광을 약하게 검출하고, LED 소자 그룹으로부터 가까운 장소에 배치되었을 경우에는, LED 소자 그룹으로부터 발광되는 광을 강하게 검출하도록, 소정의 실측 방법에 따라서 얻어진 보정값 데이터가 기억되어 있는 메모리 테이블을 갖추고,
    상기 제어수단은, 상기 발광량 검출수단에 의해 검출된 발광량을 상기 메모리 테이블에 기억되어 있는 보정값 데이터에 근거하여 보정하고, 보정 후의 발광량과, 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 근거하여, 상기 신호발생수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    또한, 각 LED 소자의 광량비를 적당하게 조정하는 조정수단과, 상기 조정수단에 의해 백색광을 얻을 때에, 임의의 하나의 색을 기준으로서, 그 하나의 색의 온도 정보와, 소정의 실측 방법에 따라서 얻어진 보정값 데이터가 기억되어 있는 메모리 테이블을 갖추고,
    상기 제어수단은, 상기 발광량 검출수단에 의해 검출된 발광량을 상기 메모리 테이블에 기억되어 있는 보정값 데이터에 근거하여 보정하고, 보정 후의 발광량과, 상기 온도 검출수단에 의해 검출된 온도에 근거하여, 상기 신호발생수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  9. 3원색마다 LED(Light Emission Diode) 소자가 복수개 종렬 접속된 LED 소자 그룹으로 이루어지는 백 라이트 유니트의 구동방법에 있어서,
    상기 LED 소자 그룹 마다 소정의 전압을 인가하는 전압인가공정과,
    상기 전압인가공정에 의해 인가된 전압에 따라서, 상기 LED 소자 그룹으로부터 발생하는 광량을 검출하는 발광량 검출공정과,
    상기 LED 소자 그룹의 온도를 검출하는 온도 검출공정과,
    상기 발광량 검출공정에 의해 검출된 발광량과, 상기 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 근거하여, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 신호발생공정과,
    상기 신호발생공정에 의해 발생 된 신호에 근거하여, 상기 LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 조정공정을 갖추는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유니트의 구동방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 신호발생공정은, PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 발광량 검출공정은, 임의의 원색의 LED 소자로 구성되는 상기 LED 소자 그룹으로부터 발생 된 광량을 검출하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    또한, 상기 온도검출공정에 의해 검출된 온도에 따라서, 정전류값의 진폭을 조정하는 진폭조정공정을 갖추고,
    상기 전압인가공정은, 상기 조정공정으로부터 공급된 정전류값에 근거하여, 상기 LED소자 그룹 마다 인가하는 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    또한, 상기 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 따라서, 상기 백 라이트 유니트를 구성하고 있는 LED 소자 그룹을 선택하는 선택공정을 갖추고,
    상기 조정공정은, 상기 신호발생공정에 의해 발생 된 신호에 근거하여, 상기 선택공정에 의해 선택된 LED 소자 그룹의 발광량을 조정하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    또한, 상기 LED 소자가 배치된 장소에 대응하여 상기 발광량 검출공정에 의 해 검출된 상기 LED 소자의 상기 발광량을 보정하는 보정공정을 갖추고,
    상기 신호발생공정은, 상기 보정공정에 의해 보정된 발광량과, 상기 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 근거하여, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    또한, 상기 발광량 검출공정에서 LED 소자 그룹으로부터 발생 된 광량을 검출하는 센서가, LED 소자 그룹으로부터 멀어진 장소에 배치되었을 경우에는, LED 소자 그룹으로부터 발광되는 광을 약하게 검출하고, LED 소자 그룹으로부터 가까운 장소에 배치되었을 경우에는, LED 소자 그룹으로부터 발광되는 광을 강하게 검출하도록, 소정의 실측 방법에 따라 얻어진 보정값 데이터가 기억되어 있는 메모리 테이블의 보정값 데이터에 근거하여, 상기 센서로부터 얻어진 발광량을 보정하는 보정공정을 갖추고,
    상기 신호발생공정은, 상기 보정공정에 의해 보정된 발광량과, 상기 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 근거하여, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    또한, 각 색의 LED 소자의 광량비를 적당하게 조정하는 조정공정과, 상기 조정공정에 의해 백색광을 얻을 때에, 임의의 하나의 색을 기준으로서, 그 하나의 색 의 온도 정보와, 소정의 실측방법에 의해서 얻어진 보정값 데이터가 기억되어 있는 메모리 테이블의 보정값에 근거하여, 상기 발광량 검출공정에 의해 검출된 발광량을 보정하는 보정공정을 갖추고,
    상기 신호발생공정은, 상기 보정공정에 의해 보정된 발광량과, 상기 온도 검출공정에 의해 검출된 온도에 근거하여, 임의의 진폭의 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
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