KR20090058363A

KR20090058363A - 발광 다이오드의 순방향 전압을 이용하여 광학 파라미터를보상하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법

Info

Publication number: KR20090058363A
Application number: KR1020070125108A
Authority: KR
Inventors: 하태현; 루스탐 압둘라에프; 최훈; 김형래
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-09
Also published as: US20090141049A1

Abstract

광학 파라미터를 보상하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법이 개시된다. 본 디스플레이 장치는, 디스플레이, 광원부, 광원에 대한 순방향전압을 검출하는 전압검출부 및 순방향전압을 이용하여 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 광학 파라미터의 변동을 정확하게 보상하면서도 온도 센서 등을 구성하기 위한 제조 비용과 온도를 측정하기 위한 지연 시간을 감소시킬 수 있게 된다.

광학, 파라미터, 보상, 순방향(forward), PWM

Description

발광 다이오드의 순방향 전압을 이용하여 광학 파라미터를 보상하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법{Display apparatus for compensating optical parameters using forward voltage of LED and method thereof}

본 발명은 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온도 변화에 따른 광원의 광학 파라미터를 보상할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법에 관한 것이다.

디스플레이 장치는 입력되는 영상 신호를 사람인 육안으로 인식할 수 있는 영상으로 변환하여 디스플레이에 표시한다. 이러한 디스플레이 장치로는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display) 및 PDP(Plasma Display Panel)등을 그 예로 들 수 있다.

이러한 디스플레이 장치들 예를 들어, LCD 패널을 구비한 디스플레이 장치의 경우 LCD 패널의 액정 소자에 소정 휘도의 광을 출사하여 액정 소자를 통해 투과 또는 반사되는 광을 이용하여 영상을 표시하기 위해 광원 모듈을 구비한다.

일반적으로, 이와 같은 광원 모듈에 포함되는 광원으로는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)가 널리 이용되어 왔다. 그러나, 냉음극 형광 램프의 경우 사용 수명의 짧고, 사용 시간이 길어질수록 휘도가 저하되는 단점이 있다.

최근에는 색 재현성을 향상시키고, 고 휘도 및 휘도 균일성을 보장하면서 그 사용 수명을 연장시키기 위해 광원 모듈에 포함되는 광원으로 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드)가 많이 사용되고 있다.

그러나, 이와 같은 LED를 광원으로 사용하는 경우, CCFL의 경우에 비해 색 재현성, 휘도, 휘도 균일성 및 긴 사용 수명을 보장할 수 있는 장점이 있으나, P/N 접합으로 인한 온도 특성으로 인해 그 동작 특성이 온도 변화에 민감하게 변동되는 문제점이 있다.

예를 들어, LED는 온도가 증가하면 턴-온(turn-on) 전압이 감소하게 되고, LED의 턴-온 전압이 증가하게 되는데, 이에 따라, 순방향 전압이 변동되어 광 휘도 및 색 좌표와 같은 LED의 광학 파라미터가 변화된다.

따라서, LED를 광원으로 사용하는 경우에, 이와 같이 온도 변화에 따른 광학 파라미터의 변화를 보상하기 위한 다양한 방법들이 사용되고 있다.

이러한 방법들의 예로는, LED의 온도를 측정하기 위한 온도 센서 등을 구비하고, 온도 센서에서 LED의 온도에 대응하는 전압값을 출력하며, 출력된 전압값을 이용하여 LED의 광학 파라미터가 보상될 수 있도록 LED에 입력되는 전압값을 변경하여 제공하는 방법이 있다.

그러나, 이러한 방법을 사용하는 경우, 일반적으로 온도 센서는 디스플레이 패널의 측면부 등에 설치되기 때문에 LED와 소정 간격 이격 배치되어, LED의 온도 를 소정 거리차를 유지한 상태로 측정하게 된다. 따라서, 온도 센서에서 측정되는 온도는 그 이격 거리에 따른 온도의 평균값으로 산출되기 때문에, 실제 LED의 온도와 일치하지 아니하고, LED가 턴-온된 상태에서 소정 지연 시간후에 온도 측정이 이루어지게 된다. 따라서, 이러한 방식으로 광학 파라미터를 보상하는 경우 그 보상의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, R-광, G-광 및 B-광을 출력하는 복수개의 LED 등을 사용하는 경우, 각 색상별 LED의 발열 온도의 상이 및 온도에 따른 스펙트럼의 이동 등을 반영하지 못하여 각 색상별 LED의 광학 파라미터가 정확하게 보상되지 못하는 문제점이 있다.

물론, 복수개의 온도 센서를 광학 모듈에 포함시켜 소정 영역별로 또는 소정 색상별로 LED의 온도를 센싱하도록 구성할 수도 있으나, 이 경우 온도 센서의 구성 수의 증가로 인해 광학 모듈의 제조 비용 및 이를 구비한 표시 장치의 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온도 변화에 따라 변동하는 광원의 순방향 전압을 이용하여 온도 변화에 따른 광 출력의 변화를 보상할 수 있는 광원 구동 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 디스플레이 장치는, 디스플레이; 적어도 하나의 광원에서 발생하는 광을 상기 디스플레이에 주사하는 광원부; 및 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 파라미터가 보상되도록 상기 광원부의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원의 파라미터는 광의 색, 휘도, 색균일성 및 밝기균일성 중 적어도 하나를 포함한다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 PWM 신호를 상기 광원부로 전송하고, 상기 전송된 PWM 신호를 기초로 상기 광원부의 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 순방향전압을 이용하여 상기 PWM 신호를 보상하고, 상기 보상된 PWM 신호를 상기 광원부로 전송하여 상기 광원부의 구동을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압의 전압강하량은 상기 적어도 하나의 광원에서 발생하는 온도변화량과 비례하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 측정하기 위한 전압검출부를 더 포함하고, 상기 전압검출부는 상기 광원부로부터 수신되는 신호의 노이즈 성분을 필터링하기 위한 LPF(Low Pass Filter) 및 상기 광원부로부터 수신되는 신호에 대한 진폭을 크게 하기 위한 DA(Differential Amplifier)를 포함할 수 있 다.

한편, 본 발명에 따른 디스플레이 방법은, 적어도 하나의 광원에서 발생하는 광을 디스플레이에 주사하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 발광을 제어하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 제어단계는, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 파라미터가 보상되도록 상기 광원의 발광을 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광원의 파라미터는 광의 색, 휘도, 색균일성 및 밝기균일성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어단계는, 상기 적어도 하나의 광원에 대한 PWM 신호를 상기 광원으로 전송하고, 상기 전송된 PWM 신호를 기초로 상기 광원의 발광을 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제어단계는, 상기 순방향전압을 이용하여 상기 PWM 신호를 보상하고, 상기 보상된 PWM 신호를 상기 광원으로 전송하여 상기 광원의 발광을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어단계는, 상기 광원으로부터 수신되는 순방향전압에 대한 신호의 노이즈 성분을 필터링하는 단계; 상기 필터링된 신호에 대한 진폭을 크게 하 는 단계; 및 상기 진폭이 커진 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 순방향전압을 측정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광원으로 사용되는 LED의 온도 변화에 따라 변동되는 순방향 전압의 변동량을 이용하여 광원의 온도 변화를 측정하기 때문에 각 색상별 LED의 광학 파라미터의 변동을 정확하게 보상함과 동시에 별도의 온도 센서등을 구성하기 위한 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, LED의 온도 특성을 이용하기 때문에 실제 LED의 온도를 측정할 수 있으며, 온도를 측정하기 위한 지연 시간을 감소시킬 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방송수신장치(100)의 블럭도이다. 본 실시예에 따른 방송수신장치(100)는 방송을 수신하여 사용자가 시청가능한 영상을 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방송수신장치(100)는 방송 수신부(110), 방송 처리부(120), 방송 출력부(130), GUI 생성부(140), 제어부(150) 및 저장부(160)를 구비한다.

방송 수신부(110)는 유선 또는 무선으로 수신되는 방송들 중 어느 하나를 선국하여 복조한다.

방송 처리부(120)는 방송 수신부(110)에서 출력되는 방송신호에 대한 신호처리를 수행한다. 이와 같은 기능을 수행하는 방송 처리부(120)는 방송 분리 부(121), 오디오 디코딩부(123), 오디오 처리부(125), 비디오 디코딩부(127) 및 비디오 처리부(129)를 구비한다.

방송 분리부(121)는 방송 수신부(110)로부터 수신되는 방송신호를 비디오 신호 및 오디오 신호로 분리하여 출력한다.

오디오 디코딩부(123)는 방송 분리부(121)에서 출력되는 오디오 신호를 디코딩한다. 이에 따라, 오디오 디코딩부(123)에서는 압축해제된 오디오 신호가 출력되게 된다.

오디오 처리부(125)는 오디오 디코딩부(123)에서 출력되는 디코딩된 오디오 신호를 방송수신장치(100)에 마련된 스피커를 통해 출력가능한 포맷의 오디오 신호로 변환한다.

비디오 디코딩부(127)는 방송 분리부(121)에서 출력되는 비디오 신호를 디코딩한다. 이에 따라, 비디오 디코딩부(127)에서는 압축해제된 비디오 신호가 출력되게 된다.

비디오 처리부(129)는 비디오 디코딩부(127)에서 출력되는 디코딩된 비디오 신호를 출력가능한 포맷의 비디오 데이터 신호로 변환하여 비디오 출력부(135)로 출력한다. 이를 위해, 비디오 처리부(129)는 디코딩된 비디오 신호에 대한 컬러신호 처리 및 스케일링 등을 수행한다.

GUI 생성부(140)는 디스플레이에 표시될 GUI를 생성한다. GUI 생성부(140)에서 생성된 GUI는 비디오 처리부(129)로 인가되어, 디스플레이에 표시될 비디오에 부가되는데, 이는 OSD(On Screen Display) 처리로 알려져 있다.

저장부(160)는 디스플레이의 전반적인 구동을 제어하는 응용 프로그램 및 디스플레이의 구동 중 발생하는 다양한 데이터들을 저장한다. 이러한 저장부(160)는 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)과 같은 비휘발성 메모리로 형성된다.

출력부(130)는 방송 처리부(120)에서 출력되는 비디오 신호와 오디오 신호에 대응되는 비디오와 오디오를 출력하여 사용자에게 제공한다. 이와 같은 기능을 수행하는 출력부(130)는 오디오 출력부(131)와 비디오 출력부(135)를 구비한다.

오디오 출력부(131)는 오디오 처리부(125)에서 출력되는 오디오 신호를 스피커로 출력한다.

비디오 출력부(135)는 비디오 처리부(129)에서 출력되는 비디오 신호를 후술할 디스플레이를 통해 출력한다.

이하에서는, 비디오 출력부(135)의 구체적인 동작 과정에 대해 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 비디오 출력부(135)에 대한 상세 블록도이며, 설명의 편의를 위해 제어부(150)를 비디오 출력부(135)와 함께 도시하였다. 이러한 비디오 출력부(135)는 광원으로서 세 가지 색의 LED(Light Emitting Diode : 발광 다이오드)들, 즉, R(Red)-LED, G(Green)-LED, 및 B(Blue)-LED를 이용하며, LED의 온도 변화에 따른 광학 파라미터의 변화를 보상하기 위한 신호를 후술할 제어부(150)로 전송한다.

도 2을 참조하면, 비디오 출력부(135)는, 구동부(210), 광원부(220), 영상생성부(230), 디스플레이(240), 전압검출부(250) 및 컬러분석부(260)를 구비한다.

구동부(210)는 디스플레이(240)를 구동하기 위한 구동신호를 생성하여 광원부(220)와 영상생성부(230)로 출력한다.

광원부(220)는 R-LED, B-LED 및 G-LED를 구비한다. R-LED는 R-광을 생성하여 주사하고, B-LED는 B-광을 생성하여 주사하며, G-LED는 G-광을 생성하여 주사하는 발광소자이다.

광원부(220)는 R-광, G-광, 및 B-광을 순차적으로 생성하여 주사한다. 본 비디오 출력부(135)가 NTSC(National Television System Committee)방식에 따라 구동되는 경우라면, 광원부(220)는 1/180(프레임주기의 1/3)초 동안 R-광을 주사하고, 다음 1/180초 동안 G-광을 주사하고, 그 다음 1/180초 동안 B-광을 주사하고, 그 다음 1/180초 동안 R-광을 다시 주사함으로서, 순차적으로 R-광, G-광, 및 B-광을 주사하게 된다. 또한, 본 비디오 출력부(135)가 PAL(Phase Alternation by Line)방식에 따라 구동되는 경우라면, 광원부(220)는 1/150초 간격으로 R-광, G-광, 및 B-광을 순차적으로 주사하게 된다.

이러한 광원부(220)에 구비된 R-LED, B-LED 및 G-LED는 각각 하나의 구동부(210)와 연결되도록 구현하거나, 소정 블록 단위 내에 있는 복수의 R-LED, B-LED 및 G-LED들이 각각 하나의 구동부(210)와 연결되도록 구현하는 것이 가능하며, 보다 적은 개수의 LED를 각각의 구동부와 연결할수록, 광학 파라미터의 보상이 정확해지게 된다.

한편, 광원부(220)에 구비된 LED들의 순방향 전압강하는 LED들의 온도가 증가함에 따라 크게 발생한다. 즉, 광원부(220)에 구비된 LED들의 순방향 전압은 LED 들의 온도가 증가함에 따라 감소하게 된다. 이러한 순방향 전압의 감소는 LED의 종류에 따라서 달라지게 된다.

도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 종류의 LED에 대한 온도 변화에 따른 순방향 전압 강하를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 3a 내지 도 3c는 각각 GaInN을 이용한 B-광을 출력하는 LED, GaInN을 이용한 G-광을 출력하는 LED 및 AlGaInP를 이용한 R-광을 출력하는 LED를 사용하여 측정한 온도 변화에 따른 순방향 전압 강하의 관계를 각각 도시하였다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, LED의 순방향 전압은 전류가 일정할 때, LED의 종류와 온도에 의존하여 변동된다. 즉, LED에 전류가 도시된 바와 같이 일정한 레벨로(10㎃ 내지 100㎃로) 인가되는 경우, LED의 온도가 상승함에 따라 LED에서는 순방향 전압 강하가 발생한다.

일반적으로, LED는 다음의 수학식 1에 따라 순방향 전압이 결정된다.

여기서,

는 순방향 전압,

는 볼쯔만 상수,

는 절대 온도,

는 전하량, B

는 순방향 전류,

는 포화 전류를 각각 의미한다.

이에 의해, 만일 순방향 전류와 포화 전류를 고정시키면, 순방향 전압을 기초로 해당 온도를 판단할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이러한 LED의 온도는 광출력 효율과도 관계된다. 도 4은 LED의 온도와 광 출력 효율의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각 색상의 광을 출력하는 광원의 광 출력 효율은 온도가 증가함에 따라 감소하며, 특히 R-광을 출력하는 LED의 광 출력 효율은 G-광 또는 B-광을 출력하는 LED의 광 출력 효율에 비해 큰 폭으로 감소하게 된다.

따라서, 도 4에 도시된 실험 결과를 참조하면, 광 출력 효율과 온도의 관계는 선형적으로 변동하는 것을 알 수 있다.

또한, LED의 온도는 광원에서 출력되는 광의 스펙트럼을 이동시킨다. 도 5a 내지 도 5d는 온도 변화에 따라 광원에서 출력되는 광의 스펙트럼 이동을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 5a 내지 도 5d는 각각 R-광, Y(황색)-광, G-광 및 B-광을 출력하는 광원의 온도가 변화할 때, 출력되는 광의 스펙트럼 이동을 도시하였다.

도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 각 색상의 광을 출력하는 광원에서 출력되는 광은 온도 변화에 따라 스펙트럼의 이동 정도가 다르게 된다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이 R-광을 출력하는 LED의 경우, 도 5c 또는 도 5d에 도시된 G-광 및 B-광을 출력하는 LED에 비해 피크(peak) 주파수가 상이하게 형성되고, 피크 폭도 변동된다.

결국, 도 3a 내지 도 4를 참조하면, LED의 온도 변화, LED의 전압강하량 및 광출력 변화율은 상호 비례하고, 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, LED의 온도 변화와 스펙트럼의 이동이 연관되어 있다.

따라서, 온도 변화에 따른 광학 파라미터의 변화를 보상하여 광원을 구동하 기 위해서는 LED의 온도 변화에 비례하는 LED의 전압강하량을 이용하여 광학 파라미터의 변화를 보상할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에서는 이러한 온도 변화를 고려하기 위해 도 3에서 설명한 바와 같이 온도와 순방향 전압과의 관계를 이용하여 광원의 구동을 제어함으로써, 광 출력 효율과 광 스펙트럼의 이동도 보상할 수 있게 된다. 이에 대한 구체적 설명을 위해 다시 도 2을 참조하기로 한다.

다시 도 2에 대해 설명하면, 광원부(220)는 R-LED, B-LED 및 G-LED에서 각각 주사되는 R-광, B-광 및 G-광을 광필터(미도시)에 통과시켜 영상생성부(230)로 전송하고, R-LED, B-LED 및 G-LED에서 각각 출력되는 전압을 전압검출부(250)로 전송한다.

영상생성부(230)는 구동부(210)에 의해 구동되며, 순차적으로 입사되는 R-광, B-광, 및 G-광을 변조하여 생성한 영상을 디스플레이(240)에 투사한다. 구체적으로, 영상생성부(230)는 순차적으로 입사되는 R-광, B-광, 및 G-광에 대한 반사각을 화소별로 조정함으로서, 디스플레이(240)에 영상을 투사한다.

전압검출부(250)는 광원부(220)의 R-LED, B-LED 및 G-LED에서 각각 출력되는 전압을 전송받아, R-LED, B-LED 및 G-LED 각각에서 발생하는 순방향 전압강하를 검출하여 계산한다. 이러한 전압검출부(250)의 구체적인 동작에 대해서는 도 6 및 도 7을 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 6는 전압검출부(250)에 대한 블록도이고, 도 7은 전압검출부(250)에 대한 회로도이다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 광원부(220)를 함께 도시하였다. 이러 한 전압검출부(250)는 LPF(Low Pass Filter) 및 DA(Differential Amplifier)를 구비한다.

광원부(220)에 포함된 LED들(D1, D2, D3)에 입력되는 순방향 전압은 도 3a 내지 도 3b에서 설명한 바와 같이 LED들(D1, D2, D3)의 온도가 증가함에 따라 감소된다.

LPF는 광원부(220)에 포함된 LED들의 출력 전압을 입력받아 출력 전압의 PWM(Pulse Width Modulation) 노이즈 성분을 필터링하여 DA로 출력한다.

DA는 LPF로부터 PWM 노이즈 성분이 필터링된 출력 전압을 수신하고, 이를 증폭하여 제어부(150)로 출력한다. 이와 같은 DA는 PWM 신호의 전위 레벨의 폭을 넓게 하기 위해 사용된다.

이와 같이 DA를 통해 증폭되어 출력된 출력 전압은 LED의 온도 변화에 따른 순방향 전압의 변화를 기초로 생성되기 때문에 각 온도에 대응하는 다양한 레벨을 가질 수 있다.

DA는 온도 변화 즉, LED의 온도가 변화함에 따라 출력되는 각 온도에 대응하는 전위 레벨의 출력 전압을 A/D(Analogue to Digital) 변환기로 출력하고, A/D 변환기는 전위 레벨의 출력 전압을 디지털 값으로 변환한다. 여기서 A/D 변환기는 도시하지는 아니하였으나, 도 1 및 도 2에 도시된 제어부(150)에 포함하도록 형성할 수 있고, 제어부(150)와는 독립된 구성 요소로 형성할 수도 있다.

다시 도 2에 대해 설명하면, 디스플레이(240)는 영상생성부(230)에 의해 투사된 영상을 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 제공한다.

컬러분석부(260)는 광원부(220)로부터 출력되어 확산 필름(미도시)을 통해 디스플레이(240)로 투과되거나 반사되는 광을 이용하여 광원의 광 출력율을 측정한다. 컬러분석부(260)는 측정된 광 출력율을 제어부(150)로 제공한다.

이하에서는, 제어부(150)에 대한 설명을 기준으로 하여 본 비디오 출력부(135)의 전반적인 동작에 대해 설명하기로 한다.

제어부(150)는 비디오 출력부(135)의 전반적인 동작을 제어한다.

제어부(150)를 포함하는 비디오 출력부(135)의 전반적인 동작은 디스플레이(240)의 구동시점에 따라 다르게 제공된다.

즉, 제어부(150)는 디스플레이(240)의 초기 구동시에는 기설정된 펄스폭을 갖는 PWM 신호를 생성하여 구동부(210)로 출력하고, 디스플레이(240)의 초기 구동 이후에는 온도 변화에 따른 광 출력 변화를 고려하여 펄스 폭이 변경된 PWM 신호를 생성하여 구동부(210)로 출력한다.

우선, 디스플레이(240)의 초기 구동시의 동작을 살펴보면, 제어부(150)는 기설정된 PWM 신호를 구동부(210)로 출력한다. 이러한 기설정된 PWM 신호는 저장부(160)에 기저장되어 있다.

제어부(150)는 이와 같이 기설정된 PWM 신호를 구동부(210)로 전송하고, 구동부(210)는, 구동신호를 생성하여 광원부(220)와 영상생성부(230)로 출력하게 된다.

이후, 전압검출부(250)는 광원부(220)로부터 LED의 전압강하를 검출하고 컬러분석부(260)는 디스플레이(240)로부터 광출력율을 검출하게 된다.

제어부(150)는 전압검출부(250)에서 검출된 LED의 전압강하량과 컬러분석부(260)에서 검출된 LED의 광출력율을 이용하여 광학 파라미터를 결정하고, 결정된 광학 파라미터를 저장부(160)에 저장한다.

또한, 제어부는 결정된 광학 파라미터를 이용하여 PWM 신호를 보상하여 다시 구동부(210)로 전송한다.

둘째로, 디스플레이(240)의 초기 구동 이후, 제어부(150)가 구동부(210)로 보상된 PWM 신호를 출력하면, 구동부(210)는 이러한 PWM 신호를 수신하여 다시 R-광, G-광 및 B-광을 출력하는 광원부(220)의 LED로 출력다.

이후, 컬러분석부(260)는 더 이상 동작되지 않고, 전압검출부(250)만이 광원부(220)로부터 LED의 전압강하를 검출한다.

제어부(150)는 전압검출부(250)에서 검출된 LED의 전압강하량과 저장부(160)에 저장되어 있는 기결정된 광학 파라미터를 이용하여 다시 PWM 신호를 보상하여 구동부(210)로 전송한다.

이후에는, 이와 같은 과정을 반복하여 디스플레이(240)에 영상을 출력하게 된다.

저장부(160)에 저장되어 있는 초기 구동시 결정된 파라미터와 각 PWM 신호에 대응하는 순방향 전압의 A/D 변환된 값을 이용하면 도 8에 그래프로 도시된 바와 같은 상호간의 관계를 도출할 수 있다.

도 8은 순방향 전압과 PWM 신호를 비교한 그래프이다.

여기서, 도 8에 도시된 그래프는 본 출원인이 제조한 모델명 SMD LEDs type SL S101(BL, GR, RD)을 갖는 LED를 예로 들어 실험한 결과이고, 그래프의 x-축 좌표는 PWM 신호의 대응하는 LED의 순방향 전압을 A/D 변환한 값을 10 비트의 데이터로 표시한 값이며, 그래프의 y-축 좌표는 PWM 신호를 12 비트의 데이터로 표시한 값이다.

이와 같이 도출된 결과와, 도 4에서 설명한 온도 변화와 광 출력 효율을 선형적인 관계를 참조할 때, 도 8에 도시된 실측치 R1, B1, C1를 R2, B2, C2로 각각 근사화하여 다음과 같은 PWM 신호의 연산식을 도출할 수 있다.

여기서,

,...,

는 도출된 결과를 이용해 결정된 파라미터를 보상하기 위한 계수이고,

는 측정된 순방향 전압의 의미한다.

따라서, 제어부(150)는 도 8에 도시된 그래프와 같은 PWM 신호 와 A/D 변환된 순방향 전압값의 관계를 이용하여 수학식 2의 계수를 결정한다. 이러한 수학식 2는 저장부(160)에 기저장되어 있어야 한다.

이와 같은 과정을 통해, 제어부(150)는 온도 변화에 따른 LED의 광학파라미터의 변동을 보상한다.

도 9는 본 발명에 의한 디스플레이 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

우선, 제어부(150)는 저장부(160)에 저장되어 기설정된 PWM 신호를 구동 부(210)로 전송한다(S910).

구동부(210)는 광원부(220) 및 영상생성부(230)을 구동하여 디스플레이(240)에 영상을 생성한다(S920).

이와 같이 영상을 생성하는 과정에서 광원부(220)의 LED에 전류가 흐르게 되는데, 전압 검출부(250)는 광원부(220) 내의 LED의 순방향 전압 강하량을 검출한다(S930).

또한, 컬러분석부(260)는 광원부(220)로부터 출력되어 확산 필름(미도시)을 통해 디스플레이(240)로 투과되거나 반사되는 광을 이용하여 LED의 광 출력을 검출한다(S940).

제어부(150)는 전압 검출부(250)에서 검출된 전압 강하량과 컬러 분석부(260)에서 검출된 LED의 광 출력을 이용하여 광학 파라미터를 결정하고 결정된 광학 파라미터를 저장부(160)에 저장한다(S950).

또한, 제어부(150)는 결정된 광학 파라미터를 이용해 PWM 신호를 보상하고, 보상된 PWM 신호를 다시 구동부(210)로 전송한다(S960).

구동부(210)는 광원부(220) 및 영상생성부(230)을 구동하여 디스플레이(240)에 영상을 생성한다(S970).

이와 같이 영상을 생성하는 중, 전압 검출부(250)는 광원부(220) 내의 LED의 순방향 전압 강하량을 다시 검출한다(S980).

S980가 종료되면, S960 단계로 회귀하여 S980 단계까지의 동작이 반복되며, 이에 의해 광원의 파라미터를 보상할 수 있게 된다.

저장부(160)는 제어부(150)가 전송하기로 결정된 기준 파라미터를 저장한다(S920).

제어부(150)는 광원부(220)에 포함된 각 LED들의 온도와 순방향 전압의 대응 관계를 룩-업 테이블(look-up table)로 저장부에 저장하고, 광원부(220)로부터 출력되는 광의 색, 휘도, 색균일성 및 밝기균일성 등에 대한 광학 파라미터의 값을 저장부에 저장한다.

제어부(150)는 생성된 기준 파라미터에 대한 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호를 구동부(210)로 전달한다(S930).

구동부로 전달된 PWM 신호를 이용하여 구동부는 광원부 및 영상생성부를 구동하고, 전압검출부는 광원부로부터 계산된 광원의 순방향 전압을 제어부로 전달하면, 제어부(150)는 광원의 순방향 전압을 검출한다(S940).

또한, 컬러분석부는 디스플레이의 컬러를 분석하여 변경된 파라미터를 검출한다(S950).

이후, 제어부(150)는 전압검출부터 검출한 광원의 순방향 전압과 컬러분석부로부터 분석한 변경된 파라미터를 이용해 변경된 파라미터를 보상한다(S960).

이후, S930 단계부터 S960 단계까지 반복되면서, 디스플레이에 파라미터가 보상된 영상을 출력할 수 있게 되며, 이 경우, 제어부(150)는 기준 파라미터가 아닌 보상된 파라미터에 대한 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호를 구동부(210)로 전달하게 된다(S930).

본 실시예에서는 비디오 출력부라는 명칭으로 사용되어 방송수신장치의 일부 분으로서의 디스플레이 장치가 구현되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 실시예에 불과한 것이며, 방송수신장치가 아닌 다른 장치 및 시스템에서 사용되도록 구현하는 것이 가능하다.

그리고, 이상에서는 PWM 방식에 따라 PWM 신호를 이용하여 발광 다이오드의 광학 파라미터를 보상하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법에 대해 기술하였으나, 본 발명은 PWM 방식에 의한 디스플레이 장치 및 방법으로 한정되는 것은 아니며, 리니어(선형)제어 방식 등 다양한 방식을 이용하여 본 디스플레이 장치 및 방법을 구현할 수 있음은 물론이다.

또한, 다른 장치 및 시스템과 연동하여 사용되는 경우 뿐만 아니라, 본 디스플레이 장치가 별도로 사용되는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 것임은 물론이다.

그리고, 이상에서는 전압검출부와 컬러분석부를 별도로 구현하여 설명하였지만 이 역시 설명의 편의를 위한 일 예에 불과한 것으로서, 제어부에 포함되도록 구현하는 것이 가능하다.

또한, 도 3a 내지 도 5d 및 도 8에 도시된 그래프 및 들은 특정 LED를 사용한 경우의 그래프이며, 본 그래프 특성과 동일하지 않은 LED를 사용하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 그대로 적용될 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 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방송수신장치의 블럭도,

도 2는 비디오 출력부에 대한 상세 블록도,

도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 종류의 LED에 대한 온도 변화에 따른 순방향 전압 강하를 설명하기 위한 도면,

도 4은 LED의 온도와 광 출력 효율의 관계를 설명하기 위한 도면,

도 5a 내지 도 5d는 온도 변화에 따라 광원에서 출력되는 광의 스펙트럼 이동을 설명하기 위한 도면,

도 6는 전압검출부에 대한 블록도,

도 7은 전압검출부에 대한 회로도,

도 8은 순방향 전압과 PWM 신호에 대한 데이터를 비교한 그래프, 그리고,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 방송 수신부 120 : 방송 처리부

130 : 출력부 140 : GUI 생성부

150 : 제어부 160 : 저장부

210 : 구동부 220 : 광원부

230 : 영상생성부 240 : 디스플레이

250 : 전압검출부 260 : 컬러분석부

610 : LPF 650 : DA

Claims

디스플레이;

적어도 하나의 광원에서 발생하는 광을 상기 디스플레이에 주사하는 광원부; 및

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 파라미터가 보상되도록 상기 광원부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 2항에 있어서,

상기 광원의 파라미터는 광의 색, 휘도, 색균일성 및 밝기균일성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 PWM 신호를 상기 광원부로 전송하고, 상기 전송된 PWM 신호를 기초로 상기 광원부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 순방향전압을 이용하여 상기 PWM 신호를 보상하고, 상기 보상된 PWM 신호를 상기 광원부로 전송하여 상기 광원부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압의 전압강하량은 상기 적어도 하나의 광원에서 발생하는 온도변화량과 비례하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 측정하기 위한 전압검출부를 더 포함하고,

상기 전압검출부는 상기 광원부로부터 수신되는 신호의 노이즈 성분을 필터링하기 위한 LPF(Low Pass Filter) 및

상기 광원부로부터 수신되는 신호에 대한 진폭을 크게 하기 위한 DA(Differential Amplifier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
적어도 하나의 광원에서 발생하는 광을 디스플레이에 주사하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 발광을 제어하는 단계;를 포함하는 디스플레이 방법.
제 9항에 있어서,

상기 제어단계는,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압을 이용하여 상기 광원의 파라미터가 보상되도록 상기 광원의 발광을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 10항에 있어서,

상기 광원의 파라미터는 광의 색, 휘도, 색균일성 및 밝기균일성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 9항에 있어서,

상기 제어단계는,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 PWM 신호를 상기 광원으로 전송하고, 상기 전송된 PWM 신호를 기초로 상기 광원의 발광을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 12항에 있어서,

상기 제어단계는,

상기 순방향전압을 이용하여 상기 PWM 신호를 보상하고, 상기 보상된 PWM 신호를 상기 광원으로 전송하여 상기 광원의 발광을 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 9항에 있어서,

상기 적어도 하나의 광원에 대한 순방향전압의 전압강하량은 상기 적어도 하나의 광원에서 발생하는 온도변화량과 비례하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 9항에 있어서,

상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제 9항에 있어서,

상기 제어단계는,

상기 광원으로부터 수신되는 순방향전압에 대한 신호의 노이즈 성분을 필터링하는 단계;

상기 필터링된 신호에 대한 진폭을 크게 하는 단계; 및

상기 진폭이 커진 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 순방향전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.