KR20070107891A - Ｌｅｄ 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

LCD용 LED 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛 제어 장치는 LED 어레이의 출력 전류를 검출하는 검출부; 검출부가 검출한 출력 전류를 이용하여 LED 어레이의 구동 전류를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 산출부를 포함한다. 본 발명에 의하면 LED 어레이의 전류 변화를 보상함으로써 LED 백라이트 유닛이 최적의 휘도와 색도를 유지할 수 있게 한다.
LED 백라이트 유닛, PWM 발생부, LED 구동부, 전류 검출부

Description

ＬＥＤ 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법 {A controller for a LED backlight unit and a method for controlling the same}
도 1은 색상 보정 기능을 가진 종래의 LED 백라이트 유닛을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛 제어 장치를 구비한 백라이트 유닛을 나타내는 블록도, 그리고
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 110 : PWM 발생부 11, 120 : LED 구동부
12, 200 : LED 어레이 13 : 컬러 센서
14 : 컬러 측정부 15 : 컬러 비교부
130 : 전류 검출부 140 : 보정값 산출부
본 발명은 LED 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법으로서, 보다 상세하 게는 LCD용 LED 백라이트 유닛의 구동 전류의 변화를 보상하여 LED 백라이트 유닛의 휘도와 색도를 일정하게 유지하는 LED 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
LCD는 얇고 가벼워 노트북이나 휴대폰 등 휴대장치의 표시장치뿐만 아니라 PC 모니터나 LCD TV와 같은 대형 표시 장치에도 널리 사용되고 있다.
LCD는 자발적으로 광을 발생하지 않기 때문에 광원으로서 백라이트 유닛이 필요한데, 색 재현 범위가 넓은 3 색의 RGB LED를 사용한 백라이트 유닛이 주목을 받고 있다. 그러나, LED 백라이트 유닛은 R, G, B LED 각각의 특성 차이로 인한 색 불균일성이 발생하고, 사용 시간의 경과와 온도의 변화에 따라 LED의 휘도와 색도 등 방출 특성이 변화하는 문제점이 있다.
도 1은 이러한 휘도와 색도 변화를 보상하기 위해 광피드백을 이용한 LED 백라이트 유닛의 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 백라이트 유닛은 PWM 발생부(10), LED 구동부(11), LED 어레이(12), 컬러 센서(13), 컬러 측정부(14), 컬러 비교부(15)를 포함한다. 또한, 종래의 LED 백라이트 유닛은 컬러 센서의 정밀한 검출을 위해 LED 어레이와 컬러 센서 사이에 LED 어레이로부터 발생하는 광을 합성하는 광 합성기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
PWM 발생부(10)는 LED 어레이(12)를 구성하는 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) LED 서브어레이 각각에 적합한 듀티 비로 펄스 폭 변조(PWM)신호를 발생하여 LED 구동부(11)의 각 R, G, B 구동기에 입력한다. 여기서, 듀티 비는 PWM 신호의 주기에 대한 온 시간의 비율을 의미한다. LED 구동부(11)는 입력되는 PWM 신호에 따라 서 LED 어레이에 전류를 공급하여 LED 어레이를 발광시킨다.
컬러 센서(13)는 LED 어레이로부터 나오는 혼합 광을 감지한다. 또한 LED 어레이와 컬러 센서사이에 광 합성기가 설치된 경우에는 LED 어레이로부터 나오는 광을 합성한 광 합성기의 출력 광을 감지한다. 컬러 측정부(14)는 컬러 센서가 감지한 R, G, B 색 각각의 색좌표를 측정하고, 측정된 색좌표값을 컬러 비교부(15)에 입력한다.
컬러 비교부(15)는 입력된 R, G, B의 색좌표값과 LED 백라이트 유닛 제조 시에 초기에 설정된 R, G, B 각각의 기준 색좌표값(Rr, Gr, Br)을 비교하여 그 차이에 대응하는 보정값을 PWM 발생부(10)에 입력한다. PWM 발생부(10)는 입력된 보정값에 따라서 듀티 비가 변경된 PWM 신호를 LED 구동부(11)로 입력하여 LED 어레이가 초기에 설정된 휘도와 색도를 유지하도록 LED 어레이에 전류를 공급한다.
그러나, 종래의 컬러 센서를 이용한 LED 백라이트 유닛의 색상 보정 장치에 따르면, 컬러 센서의 정밀도에 따라서 보정값이 달라지고, 컬러 센서의 위치 변동으로 인해 에러가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 컬러 센서의 정밀도를 높이기 위해 광 합성기가 구비된 경우에는 부품 수가 증가하고 광 합성기를 위한 별도의 공간이 요구되어 장치가 커지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 LED 어레이의 구동 전류의 변화를 보상하여 LED 백라이트 유닛의 휘도와 색도를 일정하게 유지시키는 LED 백라이트 유닛의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 데 있 다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛 제어 장치는, LED 어레이의 출력 전류를 검출하는 검출부; 검출부가 검출한 출력 전류를 이용하여 LED 어레이의 구동 전류를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 산출부; 보정값에 따라서 PWM 신호의 듀티 비를 변경하여 PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부; 및 발생된 PWM 신호에 따라서 LED 어레이의 구동을 제어하는 LED 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산출부는 검출된 출력 전류와 기 설정된 기준 전류를 비교하여 보정값을 산출하는 것이 바람직하다.
또한, LED 백라이트 유닛 제어 장치는, LED 어레이의 R, G, B 서브 어레이들 각각에 대하여, 출력 전류를 검출하고 보정값을 산출하여 구동 전류를 보정하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 제어 방법은, LED 어레이의 출력 전류를 검출하는 단계; 및 검출된 출력 전류를 이용하여 LED 어레이의 구동 전류를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 보정값를 산출하는 단계는 검출된 출력 전류와 기 설정된 기준 전류를 비교하여 보정값을 산출한다.
더 바람직하게는, LED 백라이트 유닛의 제어 방법은, LED 어레이의 R, G, B 서브 어레이들 각각에 대하여, 출력 전류를 검출하고, 보정값을 산출한다.
본 발명은 LED 어레이의 사용 시간이 증가하면 LED 특성이 열화되어 LED에 흐르는 전류가 변화한다는 사실에 기초한다. 예컨대, LED 라이트를 장시간 구동하는 경우 LED의 온도가 상승하고 LED의 특성이 열화되어 LED에 흐르는 전류값이 변화(예컨대, 50mA->30mA)된다. 본 발명은 그 변화된 전류값을 검출하고 그 검출된 전류값과 기 설정된 전류값을 비교하여 LED 어레이의 전류량을 보정함으로써 LED 백라이트 유닛의 최적의 휘도와 색도를 유지한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부 도면은 LED 백라이트 유닛 제어 장치를 구성하는 여러 기능 요소들 중 본 발명과 관련된 구성요소들을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 LED 백라이트 유닛 제어 장치를 포함한 LED 백라이트 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2에 따르면 LED 백라이트 유닛은 LED 제어 장치(100)와 LED 어레이(200)를 구비한다. LED 제어 장치(100)는 PWM 발생부(110), LED구동부(120), 전류 검출부(130) 및 보정값 산출부(140)을 포함한다.
PWM 발생부(110)는 LED 어레이의 3색의 R,G,B LED 서브어레이를 구동하기 위해 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 발생시켜 LED 구동부(120)의 R, G, B 구동기(121, 122, 123)에 입력한다. PWM 발생부(110)가 발생시키는 PWM 신호는 R,G,B LED 서브어레이 각각이 최적의 휘도와 색도를 유지할 수 있게 하는 펄스 폭 변조 신호이다. 또한, PWM 발생부(110)는 후술하는 보정값 산출부(140)로부터 입력되는 보정값에 따라서 PWM 신호의 듀티 비를 변경하여 펄스 폭이 변경된 PWM 신호를 출력한다.
LED 구동부(120)는 R, G, B 구동기(121, 122, 123)를 포함하고 각각의 구동기는 PWM 발생부로부터 출력되는 PWM 신호에 따라서 LED 어레이의 R, G, B 서브어레이(210, 220, 230) 각각에 구동 전류를 공급하여 LED 어레이를 발광시킨다. 예컨대, LED 구동부(120)는 PWM 발생부로부터 출력되는 PWM 신호를 스텝업 회로의 FET의 게이트(미도시)에 입력하여 PWM 펄스의 듀티 비에 따라 LED 서브어레이 각각에 전류를 공급한다.
LED 어레이(200)는 3색 R, G, B LED 서브어레이(210, 220, 230)로 이루어지고, 각각의 서브어레이는 다수의 LED를 포함한다. LED 어레이는 광도파관과 확산판 등을 이용하여 LCD 장치의 측면에 배치되는 직렬 모듈 형태 또는 LCD 패널 후면에 대향하여 배열되는 방식 등 다양한 방식으로 구성할 수 있다.
전류검출부(130)는 LED 에레이의 R, G, B 서브어레이(210, 220, 230)에 각각 연결되어 각 서브어레이의 출력 전류를 검출한다.
보정값 산출부(140)는 전류 검출부(130)에 연결되어 전류 검출부에서 검출한 R, G, B 서브어레이 각각의 출력 전류(Ri, Gi, Bi)를 입력받아 각 LED 서브어레이의 기준 전류(Rr, Gr, Br)와 비교하여 보정값을 산출하여 PWM 발생부(110)에 입력한다. 보정값은 출력전류와 기준 전류의 차이에 의해 산출할 수 있다. 여기서, 기준 전류는 LED 백라이트 유닛의 조립 시에 초기 설정된 값으로서 LED 어레이의 R, G, B 서브어레이가 최적의 휘도와 색도를 나타내는 전류값이다.
PWM 발생부(110)는 보정값을 입력받아 그 보정값에 대응한 크기 만큼 PWM 신호의 듀티 비를 변경하고 변경된 PWM 신호를 출력한다. 예컨대, LED 어레이의 각각 의 검출된 전류값이 기준 전류값 보다 소정 값만큼 작은 경우(즉, 보정값이 음수)에는 PWM 발생부(210)는 그 보정값에 대응하는 크기로 PWM 신호의 온 주기를 증가시켜 듀티 비가 증가된 PWM 신호를 LED 구동부에 입력한다. 또, 검출된 전류값이 기준 전류값 보다 소정 값만큼 큰 경우(즉, 보정값이 양수)에는 PWM 발생부(210)는 그 보정값에 대응하는 크기로 PWM 신호의 온 주기를 감소시켜 듀티 비가 감소된 PWM 신호를 LED 구동부에 입력한다. LED 구동부(220)는 변경된 PWM 신호에 따라서 LED 어레이에 공급되는 전류량을 초기 기준 전류값으로 일정하게 유지시킨다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 따르면, 본 발명은 전류 검출부(130)가 R, G, B LED 서브어레이(210, 220, 230) 각각에 흐르는 전류를 검출하여 보정값 산출부(140)로 출력한다(S310).
보정값 산출부(140)는 R, G, B 서브어레이 각각에 대해 미리 설정되어 있는 기준 전류와 전류검출부로부터 입력된 각 R, G, B 서브어레이의 출력 전류를 비교하여 R, G, B 각각의 보정값을 산출하고 PWM 발생부에 입력한다 (S320).
PWM 발생부(110)는 입력된 보정값에 따라서 듀티 비를 변경하고 변경된 PWM 신호를 LED 구동부(120)에 입력한다(S330).
LED 구동부(120)는 듀티 비가 변경된 PWM 신호에 따라서 LED 어레이(200)에 구동 전류를 공급하여 LED 어레이를 구동한다(S340).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 LED 백라이트 유닛 제어 장치 및 제어 방 법에 따르면 컬러 센서없이 LED 어레이의 전류량의 변화를 보상함으로써 LED 백라이트 유닛의 휘도와 색도를 최적으로 유지할 수 있다. 또한, 컬러 센서와 광 합성기가 필요 없으므로 공간을 효율적으로 이용할 수 있고 컬러 센서나 광 합성기의 위치 설정에 따른 오류를 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하다.

Claims (6)

  1. LED 백라이트 유닛의 제어 장치에 있어서,
    LED 어레이의 출력 전류를 검출하는 검출부;
    상기 검출부가 검출한 출력 전류를 이용하여 상기 LED 어레이의 구동 전류를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 산출부;
    상기 보정값에 따라서 PWM 신호의 듀티 비를 변경하여 PWM 신호를 발생하는 PWM 발생부; 및
    상기 발생된 PWM 신호에 따라서 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 LED 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는 상기 검출된 출력 전류와 기 설정된 기준 전류를 비교하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛의 제어 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 LED 어레이의 R, G, B 서브 어레이들 각각에 대하여, 상기 출력 전류를 검출하고 상기 보정값을 산출하여 상기 구동 전류를 보정하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛의 제어 장치.
  4. LED 백라이트 유닛의 제어 방법에 있어서,
    LED 어레이의 출력 전류를 검출하는 단계; 및
    상기 출력 전류를 이용하여 상기 LED 어레이의 구동 전류를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 LED 백라이트 유닛의 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보정값을 산출하는 단계는
    상기 검출된 출력 전류와 기 설정된 기준 전류를 비교하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛의 제어 방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 LED 어레이의 R, G, B 서브 어레이들 각각에 대하여, 상기 출력 전류를 검출하고, 상기 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛의 제어 방법.
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