KR20100027895A - Liquid crystal display and control method thereof - Google Patents
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- G09G3/3406—Control of illumination source
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화이트 색좌표 변동 및 그 휘도 변동을 보상할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 응용되고 있다. 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절하여 화면에 원하는 화상을 표시한다.In general, the liquid crystal display (LCD) has a tendency that its application range is gradually getting wider due to features such as light weight, thinness, and low power consumption. In accordance with this trend, liquid crystal displays have been applied to office automation equipment, audio / video equipment, and the like. The liquid crystal display device displays a desired image on a screen by adjusting the amount of light beams transmitted in accordance with an image signal applied to a plurality of control switches arranged in a matrix.
이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 면광원 형태의 광을 발생하기 위한 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 필요로 한다. 통상, 백라이트 유닛은 램프 또는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 백라이트를 포함한다. LED는 소형이고 효율적으로 선명한 색의 광을 발광할 수 있으며, 초기구동특성 및 내진성이 뛰어나고, 점등/소등의 반복에 강하다는 특성을 갖는다. 따라서, 최근에는 LED를 이용해서 백색광원을 구성하려는 시도가 많이 이뤄지고 있으며, 특히 단색성 피크 파장을 갖는 RGB LED를 근접 배치하고, 이들을 통해 발생된 광을 확산 및 혼색시켜 백색광을 얻고 있다. 여기서, RGB LED의 피크 파장은 각각 서로 다르므로, 동일한 동작전류를 인가하는 대신, RGB LED별로 동작전류와 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티비를 다르게 인가하는 제어방식이 주로 사용된다. Since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, a backlight unit for generating light in the form of a surface light source is required. Typically, the backlight unit includes a backlight such as a lamp or a light emitting diode (LED). LEDs are compact and can efficiently emit light of vivid color, have excellent characteristics of initial driving characteristics and shock resistance, and are strong in repetition of lighting / lighting off. Therefore, in recent years, many attempts have been made to construct a white light source using LEDs, and in particular, RGB LEDs having monochromatic peak wavelengths are disposed in close proximity, and light generated through them is diffused and mixed to obtain white light. Here, since the peak wavelengths of the RGB LEDs are different from each other, instead of applying the same operating current, a control method of differently applying the operating current and the pulse width modulation (PWM) duty ratio for each RGB LED is mainly used.
이 제어방식을 통해 백라이트를 제어하더라도, 반도체소자인 RGB LED의 특성상 RGB LED별로 경시변화 및 주위온도변화에 따른 광도(Luminous Intensity) 및 피크 파장의 변화 정도가 서로 달라져 화이트 컬러 색좌표가 변동하게 된다. 이를 해결하기 위해, 최근 별도의 R 포토센서, G 포토센서 및 B 포토센서를 이용하여 백라이트에서 발생되는 RGB LED의 광량을 센싱하고, 센싱된 값을 기저장된 화이트 목표 색좌표값 및 화이트 휘도값과 비교한 후, 비교 결과에 따른 오차량만큼 RGB LED 각각의 PWM 듀티비를 제어하는 방식이 제안된 바 있다.Even though the backlight is controlled through this control method, the white color color coordinate is changed due to the change in luminescence intensity and peak wavelength due to the change of time and ambient temperature for each RGB LED due to the characteristics of the RGB LED which is a semiconductor device. In order to solve this problem, the amount of RGB LED generated from the backlight is sensed using a separate R photosensor, G photosensor and B photosensor, and the detected values are compared with previously stored white target color coordinate values and white luminance values. Afterwards, a method of controlling the PWM duty ratio of each RGB LED by the amount of error according to the comparison result has been proposed.
그런데, 이와 같이 경시변화 및 주위온도변화에 의한 화이트 목표 색좌표값과 그 휘도값이 변동되는 것을 보상하는 방식은 RGB LED 각각에 대응하여 R 포토센서, G 포토센서 및 B 포토센서를 모두 필요로 하여 제조비용 증가를 초래할 뿐만 아니라, 센싱된 광신호들을 기반으로 RGB LED 별로 각각 PWM 듀티비를 다르게 제어해야 하므로 제어 알고리즘의 복잡화 및 제어장치의 크기 증대를 초래한다.However, the method of compensating for the fluctuation of the white target color coordinate value and the luminance value caused by the change over time and the ambient temperature changes requires both an R photosensor, a G photosensor and a B photosensor for each RGB LED. In addition to increasing the manufacturing cost, the PWM duty ratio must be controlled differently for each of the RGB LEDs based on the sensed optical signals, leading to the complexity of the control algorithm and the size of the control device.
따라서, 본 발명의 목적은 경시변화 및 주위온도변화에 의한 화이트 목표 색좌표값과 그 휘도값이 변동되는 것을 보상하되, 광 센싱에 이용되는 포토센서의 갯수를 줄임과 아울러 보상을 위한 제어 알고리즘을 간소화할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to compensate for fluctuations in white target color coordinate values and luminance values caused by changes over time and ambient temperature, while reducing the number of photosensors used for light sensing and simplifying a control algorithm for compensation. The present invention provides a liquid crystal display device and a control method thereof.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널; 다수의 R LED, 다수의 G LED 및 다수의 B LED를 포함하여 상기 액정패널에 백색광을 조사하는 백라이트; R LED 구동부, G LED 구동부 및 B LED 구동부를 포함하여 상기 LED들을 구동시키기 위한 백라이트 구동부; 상기 백색광에 포함된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 센싱하는 광센싱부; 및 상기 센싱된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 각각 미리 저장된 온도별 R 컬러량 최적정보 및 B 컬러량 최적정보와 비교한 후, 상기 비교에 따른 오차량 보상을 위한 보상 제어신호를 상기 R LED 및 B LED 별로 산출하여 각각 상기 R LED 구동부 및 상기 B LED 구동부에 인가하는 백라이트 제어부를 구비한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention comprises a liquid crystal panel; A backlight for irradiating white light to the liquid crystal panel including a plurality of R LEDs, a plurality of G LEDs, and a plurality of B LEDs; A backlight driver for driving the LEDs, including an R LED driver, a G LED driver, and a B LED driver; An optical sensing unit configured to sense R color amount information and B color amount information included in the white light; And comparing the sensed R color quantity information and B color quantity information with respective pre-stored R color quantity optimal information and B color quantity optimal information for each temperature, and then calculating a compensation control signal for compensating an error amount according to the comparison. And a backlight control unit for calculating the LED and the B LED and applying the R LED driver and the B LED driver, respectively.
이 액정표시장치는 상기 액정패널 또는 상기 백라이트의 온도를 감지하여 온도정보를 발생하는 온도 센서를 더 구비한다.The liquid crystal display further includes a temperature sensor for sensing temperature of the liquid crystal panel or the backlight and generating temperature information.
상기 백라이트 제어부는, 온도별 최적 R 컬러량 정보들 및 최적 B 컬러량 정 보들을 저장하는 타겟정보 저장부; 상기 센싱된 R 컬러량 정보와 B 컬러량 정보를 저장하는 센싱정보 저장부; 상기 온도 정보를 리드 어드레스로 하여 상기 온도에 대한 R 컬러량 최적정보 및 B 컬러량 최적정보를 독출한 후, 상기 독출된 R 컬러량 최적정보 및 최적 B 컬러량 최적정보를 각각 상기 센싱정보 저장부로부터의 R 컬러량 센싱정보와 B 컬러량 정보와 비교하여 경시변화와 주위온도변화로 인한 오차량 정보를 산출하는 비교부; 입력되는 상기 오차량 정보에 포함된 차이값을 보상하기 위해 내장 알고리즘 을 실행하여 보상값을 연산하는 알고리즘 처리부; 및 상기 보상값에 기반하여 상기 R LED를 제어하기 위한 제1 보상 제어신호 및 상기 B LED를 제어하기 위한 제2 보상 제어신호를 발생하는 제어신호 생성부를 구비한다.The backlight controller may include: a target information storage unit configured to store optimal R color amount information and optimal B color amount information for each temperature; A sensing information storage unit for storing the sensed R color quantity information and B color quantity information; After reading the R color quantity optimal information and the B color quantity optimal information for the temperature using the temperature information as a read address, the sensing information storage unit stores the read R color quantity optimal information and the optimal B color quantity optimal information, respectively. Comparing unit for calculating the error amount information due to changes over time and ambient temperature by comparing the R color amount sensing information and B color amount information from the; An algorithm processor configured to calculate a compensation value by executing a built-in algorithm to compensate for a difference value included in the error amount information input; And a control signal generator configured to generate a first compensation control signal for controlling the R LED and a second compensation control signal for controlling the B LED based on the compensation value.
상기 제1 보상 제어신호는 상기 R LED의 PWM 듀티비 및 상기 R LED의 구동전류 진폭 중 적어도 어느 하나를 조정하기 위한 것이고; 상기 제2 보상 제어신호는 상기 B LED의 PWM 듀티비 및 상기 B LED의 구동전류 진폭 중 적어도 어느 하나를 조정하기 위한 것이다.The first compensation control signal is for adjusting at least one of a PWM duty ratio of the R LED and a driving current amplitude of the R LED; The second compensation control signal is for adjusting at least one of the PWM duty ratio of the B LED and the driving current amplitude of the B LED.
상기 G LED 구동부는 상기 G LED들을 초기에 설정된 고정 PWM 듀티비 및 고정 구동전류 진폭 중 적어도 어느 하나로 구동시킨다.The G LED driver drives the G LEDs with at least one of a fixed PWM duty ratio and a fixed driving current amplitude.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널; 다수의 R LED, G 형광막 및 다수의 B LED를 포함하여 상기 액정패널에 백색광을 조사하는 백라이트; R LED 구동부 및 B LED 구동부를 포함하여 상기 LED들을 구동시키기 위한 백라이트 구동부; 상기 백색광에 포함된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 센싱하는 광센싱부; 및 상기 센싱된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 각각 미리 저장된 온도별 R 컬러량 최적정보 및 B 컬러량 최적정보와 비교한 후, 상기 비교에 따른 오차량 보상을 위한 보상 제어신호를 상기 R LED 및 B LED 별로 산출하여 각각 상기 R LED 구동부 및 B LED 구동부에 인가하는 백라이트 제어부를 구비한다.According to a second exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display device includes: a liquid crystal panel; A backlight for irradiating white light to the liquid crystal panel including a plurality of R LEDs, a G fluorescent film, and a plurality of B LEDs; A backlight driver for driving the LEDs, including an R LED driver and a B LED driver; An optical sensing unit configured to sense R color amount information and B color amount information included in the white light; And comparing the sensed R color quantity information and B color quantity information with respective pre-stored R color quantity optimal information and B color quantity optimal information for each temperature, and then calculating a compensation control signal for compensating an error amount according to the comparison. It is provided with a backlight control unit for calculating the LED and the B LED applied to the R LED driver and the B LED driver, respectively.
본 발명의 제1 실시예에 따라 액정패널과, 다수의 R LED, 다수의 G LED 및 다수의 B LED를 포함하여 상기 액정패널에 백색광을 조사하는 백라이트와, R LED 구동부, G LED 구동부 및 B LED 구동부를 포함하여 상기 LED들을 구동시키기 위한 백라이트 구동부를 갖는 액정표시장치의 제어방법은, 상기 백색광에 포함된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 각각 미리 저장된 온도별 R 컬러량 최적정보 및 B 컬러량 최적정보와 비교한 후, 상기 비교에 따른 오차량 보상을 위한 보상 제어신호를 상기 R LED 및 B LED 별로 산출하여 각각 상기 R LED 구동부 및 상기 B LED 구동부에 인가하는 단계를 포함한다.According to the first embodiment of the present invention, a liquid crystal panel, a backlight including a plurality of R LEDs, a plurality of G LEDs, and a plurality of B LEDs to irradiate the liquid crystal panel with white light, an R LED driver, a G LED driver, and a B A control method of a liquid crystal display device having a backlight driver for driving the LEDs, including an LED driver, includes: sensing R color amount information and B color amount information included in the white light; And comparing the sensed R color quantity information and B color quantity information with respective pre-stored R color quantity optimal information and B color quantity optimal information for each temperature, and then calculating a compensation control signal for compensating an error amount according to the comparison. And calculating the LED and the B LED and applying the R LED driver and the B LED driver, respectively.
본 발명의 제2 실시예에 따라 액정패널과, 다수의 R LED, G 형광막 및 다수의 B LED를 포함하여 상기 액정패널에 백색광을 조사하는 백라이트와, R LED 구동부 및 B LED 구동부를 포함하여 상기 LED들을 구동시키기 위한 백라이트 구동부를 갖는 액정표시장치의 제어방법은,According to a second embodiment of the present invention, a liquid crystal panel includes a plurality of R LEDs, a G fluorescent film, and a plurality of B LEDs, and a backlight for irradiating white light to the liquid crystal panel, including an R LED driver and a B LED driver. A control method of a liquid crystal display device having a backlight driver for driving the LEDs,
상기 백색광에 포함된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 센싱하는 단계; 및Sensing R color amount information and B color amount information included in the white light; And
상기 센싱된 R 컬러량 정보 및 B 컬러량 정보를 각각 미리 저장된 온도별 R 컬러량 최적정보 및 B 컬러량 최적정보와 비교한 후, 상기 비교에 따른 오차량 보상을 위한 보상 제어신호를 상기 R LED 및 B LED 별로 산출하여 각각 상기 R LED 구동부 및 상기 B LED 구동부에 인가하는 단계를 포함한다.After comparing the sensed R color quantity information and B color quantity information with the pre-stored R color quantity optimal information and B color quantity optimal information for each temperature, a compensation control signal for compensating for the error amount according to the comparison is applied to the R LED. And calculating each of the LEDs and applying them to the R LED driver and the B LED driver, respectively.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제어방법은 R, G, B 세가지 컬러 가운데 R컬러 및 B컬러 만을 센싱하여 CIE1931 색좌표상에서 화이트 컬러 색좌표를 보정함으로써, 광 센싱에 이용되는 포토센서의 갯수를 줄임과 아울러 보상을 위한 제어 알고리즘을 간소화하여 제어장치의 집적화에 크게 기여할 수 있다.According to the present invention, a liquid crystal display and a control method thereof detect only R color and B color among three colors of R, G, and B to correct white color color coordinates on CIE1931 color coordinates, thereby reducing the number of photosensors used for optical sensing. In addition, by simplifying the control algorithm for compensation can greatly contribute to the integration of the control device.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다.1 shows a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 타이밍 콘트롤러(14) 및 백라이트 유닛(15)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
액정패널(11)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 이 액정패널은 m 개의 데이터라인들(DL)과 n 개의 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 m×n 개의 액정셀들(Clc)을 포함한다. In the
액정패널(11)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(DL), 게이트라인들(GL), TFT들, 및 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다. 액정셀들(Clc)은 TFT에 접속되어 화소전극들(1)과 공통전극(2) 사이의 전계에 의해 구동된다. 액정패널(11)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서는 상부 유리기판 상에 형성되고, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서는 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정패널(11)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. Data lines DL, gate lines GL, TFTs, and a storage capacitor Cst are formed on the lower glass substrate of the
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(14)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 감마기준전압 발생부(미도시)로부터의 감마기준전압들(GMA)을 참조하여 아날로그 감마보상전압으로 변환하고, 그 아날로그 감마보상전압을 데이터전압으로써 액정패널(11)의 데이터라인들(DL)에 공급한다.The
게이트 구동회로(13)는 데이터전압이 공급될 액정패널(11)의 수평라인을 선택하는 스캔펄스를 게이트라인들(GL)에 순차적으로 공급한다. The
타이밍 콘트롤러(14)는 시스템보드(미도시)로부터 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GDC,DDC)을 발생한다. 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)는 라이징(Rising) 또는 폴 링(Falling) 에지에 기준하여 데이터 구동회로(12) 내에서 디지털 데이터의 래치동작을 지시하는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC), 데이터 구동회로(12)의 출력을 지시하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 액정패널(11)의 액정셀들(Clc)에 공급될 데이터전압의 극성을 지시하는 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 구동회로(13) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 TFT의 온(ON) 기간에 대응하는 펄스폭으로 발생되는 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 및 게이트 구동회로(13)의 출력을 지시하는 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다. The
또한, 타이밍 콘트롤러(14)는 시스템보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 액정패널(11)의 해상도에 맞게 재정렬하여 데이터 구동회로(12)에 공급한다.In addition, the
일 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 다수의 R LED, 다수의 G LED 및 다수의 B LED를 포함하여 액정패널(11)에 백색광을 조사한다. 백라이트 유닛(15)은 액정패널(11)에 조사되는 R LED 및 B LED의 광량을 센싱하고, 센싱된 값을 기저장된 화이트 목표 색좌표값 및 화이트 휘도값과 비교한 후, 비교 결과에 따른 오차량만큼 R LED 및 B LED 각각의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 실시간으로 제어함 으로써, 경시변화 및 주위온도변화로 인한 화이트 컬러 색좌표의 틀어짐을 방지한다. 이 경우, G LED는 경시변화 및 주위온도변화에 무관하게 초기 설정된 고정 PWM 듀티비 및/또는 고정 구동전류 진폭으로 구동된다.The
다른 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 다수의 R LED, G 형광막(Phosphor) 및 다수의 B LED를 포함하여 액정패널(11)에 백색광을 조사한다. 백라이트 유닛(15)은 액정패널(11)에 조사되는 R LED 및 B LED의 광량을 센싱하고, 센싱된 값을 기저장된 화이트 목표 색좌표값 및 화이트 휘도값과 비교한 후, 비교 결과에 따른 오차량만큼 R LED 및 B LED 각각의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 실시간으로 제어함으로써, 경시변화 및 주위온도변화로 인한 화이트 컬러 색좌표의 틀어짐을 방지한다. 이 경우, G 형광막은 B LED로부터 발생되는 광자(Photon)에 의해 여기(Excitation) 되어 녹색의 형광색을 발생하는 것으로서, B LED로부터의 광량에 따라 그 광도(Luminous Intensity)만이 가변된다.The
이와 같이, R, G, B 세가지 컬러 가운데 G 컬러를 고정한 채 두 가지 컬러(R컬러,B컬러) 만을 센싱하여 CIE1931 색좌표상에서 화이트 컬러 색좌표를 보정할 수 있는 이유는, 경시변화 및 주위온도변화에 따른 변화량이 상대적으로 G 컬러에서 가장 적게 나타나기 때문이다. 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.As such, the reason why the white color color coordinates can be corrected on the CIE1931 color coordinates by sensing only two colors (R color and B color) while fixing the G color among the three colors R, G, and B is due to changes in time and ambient temperature. This is because the variation is relatively small in G color. This will be described in detail below.
도 2는 주위 온도에 따른 컬러별 주파장(Dominant Wavelength) 변화 결과를 보여주는 그래프이고, 도 3은 주위 온도에 따른 컬러별 광도(Luminous Intensity) 변화 결과를 보여주는 그래프이다. 2 is a graph showing a change in dominant wavelength for each color according to ambient temperature, and FIG. 3 is a graph showing a result for changing luminescence (Luminous Intensity) for each color according to ambient temperature.
도 2를 참조하여 주위 온도에 따른 컬러별 주파장(Dominant Wavelength) 변 화 결과를 살펴보면, R 컬러가 가장 큰 변화량을 보이고 있는 반면, G 컬러는 가장 적은 변화량을 보이고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 3을 참조하여 주위 온도에 따른 컬러별 광도(Luminous Intensity) 변화 결과를 살펴보면, 이 역시 R 컬러가 가장 큰 변화량을 보이고 있는 반면, G 컬러는 가장 적은 변화량을 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 중요한 의미를 갖는다. 즉, G 컬러량을 상수로 가정할 수 있다면, 그 외 두 가지 컬러(R컬러,B컬러)의 센싱되는 물리적인 량만을 가지고도 원하는 컬러 포인트 제어가 가능하다는 힌트를 얻는다. Referring to FIG. 2, the dominant wavelength variation of each color according to the ambient temperature shows that the R color shows the largest change, while the G color shows the smallest. In addition, referring to FIG. 3, the result of changing the color intensity (Luminous Intensity) according to the ambient temperature, it can be seen that the R color shows the greatest amount of change while the G color shows the smallest amount of change. These results have important implications. That is, if the G color amount can be assumed as a constant, a hint is obtained that the desired color point control is possible even with only the physical amount sensed of the other two colors (R color and B color).
도 4는 경시변화에 따른 색도 좌표의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 5는 주위 온도 변화에 따른 색도 좌표의 변화를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a change in chromaticity coordinates with time, and FIG. 5 is a graph showing a change in chromaticity coordinates with changes in ambient temperature.
도 4를 참조하여 경시변화가 CIE1931 색좌표에서 어떠한 영향을 미치는지를 살펴보면, 에이징(Aging) 초기와 에이징 30 분후 사이에 있어 색도 좌표의 변화량이 Δx=0.0125, Δy=0.005 임을 알 수 있다. 여기서, Δx는 R컬러 및 B컬러의 변화량에 크게 의존하는 반면, Δy는 G컬러 변화량에 크게 의존한다. Δx에 비해 Δy의 변화량이 상대적으로 매우 적게 나타나는 것을 통해 알 수 있듯이, G 컬러는 경시변화에 따른 색도 좌표의 변화량에 기여하는 정도가 적다. 또한, 도 5를 참조하여 주위 온도 변화(Ambient Temperature)가 CIE1931 색좌표에서 어떠한 영향을 미치는지를 살펴보면, Δx에 비해 Δy의 변화량이 상대적으로 매우 적은 것을 확인할 수 있다. 특히, -20℃ ~ 25℃ 에서는 Δy의 변화량이 단지 0.003 이내에서 분포함을 알 수 있다. 이를 통해 알 수 있듯이, G 컬러는 주위 온도 변화에 따른 색도 좌표의 변화량에 기여하는 정도가 적다.Referring to FIG. 4, the effect of the change over time on the color coordinates of CIE1931 can be seen that the change in chromaticity coordinates is Δx = 0.0125 and Δy = 0.005 between the initial stage of aging and 30 minutes after aging. Here, Δx largely depends on the amount of change in the R color and B color, while Δy greatly depends on the amount of change in the G color. As can be seen from the fact that the change in Δy is relatively small compared to Δx, the G color contributes little to the change in chromaticity coordinates with time. In addition, referring to FIG. 5, the effect of ambient temperature on the CIE1931 color coordinates can be seen that the change in Δy is relatively small compared to Δx. In particular, it can be seen that the variation in Δy is distributed within only 0.003 at -20 ° C to 25 ° C. As can be seen from this, the G color contributes little to the change in chromaticity coordinates according to the change of ambient temperature.
살펴본 바와 같이, G 주파장축의 Δy는 그 변화가 다른 컬러 대비 상대적으로 적음을 확인하였다. 즉, G 컬러는 상수로 가정할 수 있으며, R 컬러 및 B 컬러 만 제어하더라도 화이트 컬러 색좌표를 보정할 수 있다는 결론에 도달할 수 있다.As described, it was confirmed that Δy of the G dominant axis is relatively small in comparison with other colors. That is, the G color can be assumed to be a constant, and it can be concluded that the white color color coordinate can be corrected even by controlling only the R color and the B color.
도 6a 및 도 6b는 G 컬러의 피크 파장이 일정하다는 간주하에 화이트 컬러 를 제어하는 한 방법을 보여준다.6A and 6B show one method of controlling the white color under consideration that the peak wavelength of the G color is constant.
화이트 컬러 제어방법은 G 컬러의 피크 파장을 일정(Constant)하다고 간주한다. G 컬러의 피크 파장이 일정하다는 의미는 G LED 단색광을 사용하되 그 듀티비는 고정되어 있다는 의미(제1 실시예) 또는, G 형광막을 사용하되 그 광도(Luminous Intensity)가 B LED로부터의 광량에 따라 가변된다는 의미(제2 실시예)로 해석할 수 있다. The white color control method considers the peak wavelength of the G color to be constant. Meaning that the peak wavelength of the G color is constant means that the G LED monochromatic light is used but its duty ratio is fixed (first embodiment) or that the G fluorescent film is used and its luminance (Luminous Intensity) is determined by the amount of light from the B LED. It can be interpreted as meaning that it is variable according to (2nd Example).
화이트 컬러 제어방법에서, G 컬러의 피크 파장을 525nm로 고정하고 B LED의 구동전류를 가변시키면 도 6a와 같이 G 컬러의 피크 파장과 연결된 제1 축(ax1)과 B 컬러의 피크 파장과 연결된 제2 축(ax2) 사이의 어느 한 지점에 화이트 색좌표점(P)이 위치하게 된다. 이를 다르게 표현하면, G 컬러와 B 컬러의 피크 파장이 결정되면 화이트 색좌표점(P)의 위치 범위는 결정되며, 화이트 색좌표점(P)을 제1 및 제2 축(ax1,ax2) 상의 어디에 위치시키느냐는 B LED의 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)만으로 결정할 수 있다. 즉, B LED의 구동전류 크기를 증가시켜 화이트 색좌표점(P)을 B 컬러 원색에 가깝게 위치시키면 색 혼합을 통해 구현되는 백색광이 블루이쉬(Bluish) 해지는 반면, B LED의 구동전류 크기를 감소시켜 화이트 색좌표점(P)을 G 컬러 원색에 가깝게 위치시키면 색 혼합을 통해 구현되는 백색 광이 그리니쉬(Greenish) 해진다. 이렇게 결정된 화이트 색좌표점(P)은 도 6b와 같이 R 피크 파장과 연결된 제3 축(ax3)과 한 축상에 위치하게 되며, 화이트 색좌표점(P)을 어디에 두느냐는 R LED에 인가되는 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)에 따라 달라진다. In the white color control method, when the peak wavelength of the G color is fixed at 525 nm and the driving current of the B LED is changed, the first axis (ax1) connected to the peak wavelength of the G color and the peak wavelength of the B color are connected as shown in FIG. 6A. The white color coordinate point P is located at any point between the two axes ax2. In other words, when the peak wavelengths of the G color and the B color are determined, the position range of the white color coordinate point P is determined, and the white color coordinate point P is positioned on the first and second axes ax1 and ax2. It can be determined only by the drive current level (on time period or amplitude) of the B LED. That is, if the white color coordinate point (P) is located close to the primary color of B by increasing the driving current of the B LED, white light realized through color mixing becomes blueish, while reducing the size of the driving current of the B LED. Positioning the white color coordinate point P close to the primary color of G color results in greenish white light realized through color mixing. The white color coordinate point P thus determined is located on one axis with the third axis ax3 connected to the R peak wavelength as shown in FIG. 6B, and where the white color coordinate point P is placed is a driving current level applied to the R LED. (On time duration or amplitude).
이와 같은 개념을 이용하여 R, G, B 세가지 컬러 가운데 두 가지 컬러(R컬러,B컬러) 만을 센싱하여 CIE1931 색좌표상에서 화이트 컬러 색좌표를 보정하는 백라이트 유닛(15)의 실시예들을 설명하면 다음과 같다.Using the above concept, embodiments of the
백라이트 유닛(15)의 제1 First of the
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)을 보여준다.7 shows a
도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 백라이트 제어부(151), 백라이트 구동부(152), 백라이트(153), 광센싱부(154) 및 온도센서(155)를 구비한다.Referring to FIG. 7, the
백라이트(153)는 다수의 R LED들이 직렬 접속된 R LED 스트링(153a), 다수의 G LED들이 직렬 접속된 G LED 스트링(153b), 및 다수의 B LED들이 직렬 접속된 B LED 스트링(153c)을 포함하여 액정패널(11)에 백색광을 조사한다.The
백라이트 구동부(152)는 R LED 구동부(152a), G LED 구동부(152b) 및 B LED 구동부(152c)를 포함한다. R LED 구동부(152a)는 경시변화 및 주위온도변화에 따라 R LED 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)을 다르게 발생하여 R LED 스트링(153a)을 구동시킨다. B LED 구동부(152c)는 경시변화 및 주위온도변화에 따라 B LED 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)을 다르게 발생하여 B LED 스트링(153c)을 구동시킨다. 반면, G LED 구동부(152b)는 경시변화 및 주위온도변화에 무관하게 초기에 설정된 G LED 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)로 G LED 스트링(153b)을 구동시킨다.The
광센싱부(154)는 R 포토 센서(154a)와 B 포토 센서(154c)를 포함하여 백라이트(153)로부터 발생되는 백색광 중 R 컬러와 B 컬러를 센싱한다. 센싱된 R 컬러량과 B 컬러량은 백라이트 제어부(151)에 인가된다.The
온도센서(155)는 백라이트(153) 또는 액정패널(11)의 온도를 감지하고, 감지된 온도 값을 백라이트 제어부(151)에 인가한다. 온도센서(155)는 공지의 써미스터(Thermister)로 구현 가능하다.The
백라이트 제어부(151)는 제어신호 생성부(151a), 알고리즘 처리부(151b), 비교부(151c), 타겟정보 저장부(151d) 및 센싱정보 저장부(151e)를 포함하여, 경시변화 및 주위온도변화에 따라 조절되는 가변 R 제어신호(CS_R_variable) 및 가변 B 제어신호(CS_B_variable)를 발생한다. 또한, 백라이트 제어부(151)는 경시변화 및 주위온도변화와 무관하게 초기 설정치로 유지되는 고정 G 제어신호(CS_G_fixed)를 발생한다. The
타겟정보 저장부(151d)는 경시변화 및 주위온도변화에 대응하여 최적의 화이트 목표 색좌표값 및 화이트 휘도값을 갖는 백색광을 구현할 수 있도록 온도별 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보를 저장한다. 온도별 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보는 반복적인 실험 과정을 통해 미리 룩업 테이블 형태로 저 장된다.The target
센싱정보 저장부(151e)는 광센싱부(154)를 통해 센싱된 R 컬러량 정보와 B 컬러량 정보를 저장한다.The sensing
비교부(151c)는 온도센서(155)로부터의 온도 정보(Temp)를 리드 어드레스로 하여 타겟정보 저장부(151d)로부터 그 온도에 대한 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보를 독출한다. 그리고, 비교부(151c)는 독출된 R 컬러량 최적정보 및 최적 B 컬러량 최적정보를 각각 센싱정보 저장부(151e)로부터의 R 컬러량 센싱정보와 B 컬러량 정보와 비교하여 경시변화 및 주위온도변화로 인한 오차량 정보(Error)를 산출한다.The
알고리즘 처리부(151b)는 비교부(151c)로부터 오차량 정보(Error)를 입력받고, 이 오차량 정보(Error)에 포함된 차이값을 보상하기 위해 내장된 알고리즘을 실행하여 R LED 및 B LED 각각의 PWM 듀티값 및/또는 R LED 및 B LED 각각의 구동전류 진폭값을 연산한다.The
제어신호 생성부(151a)는 알고리즘 처리부(151b)로부터의 R LED의 PWM 듀티값 및/또는 구동전류 진폭값에 기반하여 가변 R 제어신호(CS_R_variable)를 발생한다. 가변 R 제어신호(CS_R_variable)는 R LED의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 제어하기 위한 것으로서, R LED 구동부(152a)에 인가된다. 또한, 제어신호 생성부(151a)는 알고리즘 처리부(151b)로부터의 B LED의 PWM 듀티값 및/또는 구동전류 진폭값에 기반하여 가변 B 제어신호(CS_B_variable)를 발생한다. 가변 B 제어신호(CS_B_variable)는 B LED의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 제어하기 위한 것으로서, B LED 구동부(152c)에 인가된다. 한편, 제어신호 생성부(151a)는 미리 정해진 초기치로 고정 G 제어신호(CS_G_fixed)를 발생하여 G LED 구동부(152b)에 인가한다.The control signal generator 151a generates a variable R control signal CS_R_variable based on the PWM duty value and / or drive current amplitude value of the R LED from the
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 R, G, B 세가지 컬러 가운데 R컬러 및 B컬러 만을 센싱하여 CIE1931 색좌표상에서 화이트 컬러 색좌표를 보정함으로써, 광 센싱에 이용되는 포토센서의 갯수를 줄임과 아울러 보상을 위한 제어 알고리즘을 간소화하여 제어장치의 집적화에 크게 기여할 수 있다. 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 액정패널(11)의 측면 외곽에 LED를 배치하고 투명한 도광판을 이용하여 광원으로부터의 빛을 액정패널(11) 전면(全面)으로 입사시키는 에지형 방식, 액정패널의 배면(背面)에 광원을 배치하여 액정패널의 전면(全面)을 직접 조광하는 직하형 방식 모두에 적용 가능하다. As described above, the
백라이트 유닛(15)의 제2 Second of the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)을 보여준다.8 shows a
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 백라이트 제어부(251), 백라이트 구동부(252), 백라이트(253), 광센싱부(254) 및 온도센서(255)를 구비한다.Referring to FIG. 8, the
백라이트(253)는 다수의 R LED들이 직렬 접속된 R LED 스트링(253a), 다수의 B LED들이 직렬 접속된 B LED 스트링(253c) 및 이들 (253a,253c) 상에 배치되는 G 형광막(Phosphor)(253b)을 포함하여 액정패널(11)에 백색광을 조사한다. G 형광 막(253b)은 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 R LED들과 B LED들을 포함한 LED 칩과 함께 단일한 패키지로 형성될 수 있다. G 형광막(253b)은 B LED들로부터 발생되는 광자(Photon)에 의해 여기(Excitation) 되어 녹색의 형광색을 발생하는 것으로서, B LED들로부터의 광량에 따라 그 광도(Luminous Intensity)가 결정된다. 도 9에서, PPA(Polyphthalamide)는 LED 패키지를 구성하기 위한 지지프레임 역할을 하며, 내구성을 높이기 위해 강화 플라스틱 재질을 갖는다. 리드 프레임(Lead Frame)은 LED 칩을 구동회로에 연결시켜 주는 전선(lead) 역할과 함께 LED 패키지를 전자회로 기판에 고정시켜주는 버팀대(frame) 역할을 동시에 수행한다. 도금 와이어(Au Wire)는 리드 프레임 (Lead Frame)과 LED 칩을 전기적으로 연결시키는 역할을 하고, 접착부재(Adhesive)는 LED 칩을 리드 프레임 (Lead Frame)에 고정시키는 역할을 한다. 한편, G 형광막(253b)은 LED 칩과 함께 단일한 패키지로 형성되는게 아니라, LED 칩과는 별개로 도광판(에지형 방식) 표면 또는 확산판(에지형 방식 또는 직하형 방식) 표면 등에 부착되어 형성될 수 있다. The
백라이트 구동부(252)는 R LED 구동부(252a) 및 B LED 구동부(252c)를 포함한다. R LED 구동부(252a)는 경시변화 및 주위온도변화에 따라 R LED 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)을 다르게 발생하여 R LED 스트링(253a)을 구동시킨다. B LED 구동부(252c)는 경시변화 및 주위온도변화에 따라 B LED 구동전류 레벨(온 타임 기간 또는 진폭)을 다르게 발생하여 B LED 스트링(253c)을 구동시킨다. The
광센싱부(254)는 R 포토 센서(254a)와 B 포토 센서(254c)를 포함하여 백라이트(253)로부터 발생되는 백색광 중 R 컬러와 B 컬러를 센싱한다. 센싱된 R 컬러량 과 B 컬러량은 백라이트 제어부(251)에 인가된다.The
온도센서(255)는 백라이트(253) 또는 액정패널(11)의 온도를 감지하고, 감지된 온도 값을 백라이트 제어부(251)에 인가한다. 온도센서(255)는 공지의 써미스터(Thermister)로 구현 가능하다.The
백라이트 제어부(251)는 제어신호 생성부(251a), 알고리즘 처리부(251b), 비교부(251c), 타겟정보 저장부(251d) 및 센싱정보 저장부(251e)를 포함하여, 경시변화 및 주위온도변화에 따라 조절되는 가변 R 제어신호(CS_R_variable) 및 가변 B 제어신호(CS_B_variable)를 발생한다. The
타겟정보 저장부(251d)는 경시변화 및 주위온도변화에 대응하여 최적의 화이트 목표 색좌표값 및 화이트 휘도값을 갖는 백색광을 구현할 수 있도록 온도별 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보를 저장한다. 온도별 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보는 반복적인 실험 과정을 통해 미리 룩업 테이블 형태로 저장된다.The target
센싱정보 저장부(251e)는 광센싱부(254)를 통해 센싱된 R 컬러량 정보와 B 컬러량 정보를 저장한다.The sensing
비교부(251c)는 온도센서(255)로부터의 온도 정보(Temp)를 리드 어드레스로 하여 타겟정보 저장부(251d)로부터 그 온도에 대한 최적 R 컬러량 정보 및 최적 B 컬러량 정보를 독출한다. 그리고, 비교부(251c)는 독출된 R 컬러량 최적정보 및 최적 B 컬러량 최적정보를 각각 센싱정보 저장부(251e)로부터의 R 컬러량 센싱정보와 B 컬러량 정보와 비교하여 경시변화 및 주위온도변화로 인한 오차량 정 보(Error)를 산출한다.The
알고리즘 처리부(251b)는 비교부(251c)로부터 오차량 정보(Error)를 입력받고, 이 오차량 정보(Error)에 포함된 차이값을 보상하기 위해 내장된 알고리즘을 실행하여 R LED 및 B LED 각각의 PWM 듀티값 및/또는 R LED 및 B LED 각각의 구동전류 진폭값을 연산한다.The
제어신호 생성부(251a)는 알고리즘 처리부(251b)로부터의 R LED의 PWM 듀티값 및/또는 구동전류 진폭값에 기반하여 가변 R 제어신호(CS_R_variable)를 발생한다. 가변 R 제어신호(CS_R_variable)는 R LED의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 제어하기 위한 것으로서, R LED 구동부(252a)에 인가된다. 또한, 제어신호 생성부(251a)는 알고리즘 처리부(251b)로부터의 B LED의 PWM 듀티값 및/또는 구동전류 진폭값에 기반하여 가변 B 제어신호(CS_B_variable)를 발생한다. 가변 B 제어신호(CS_B_variable)는 B LED의 PWM 듀티비 및/또는 구동전류 진폭을 제어하기 위한 것으로서, B LED 구동부(252c)에 인가된다. The
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 R, G, B 세가지 컬러 가운데 R컬러 및 B컬러 만을 센싱하여 CIE1931 색좌표상에서 화이트 컬러 색좌표를 보정함으로써, 광 센싱에 이용되는 포토센서의 갯수를 줄임과 아울러 보상을 위한 제어 알고리즘을 간소화하여 제어장치의 집적화에 크게 기여할 수 있다. 이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛(15)은 액정패널(11)의 측면 외곽에 LED를 배치하고 투명한 도광판을 이용하여 광원으로부터의 빛을 액정패널(11) 전면(全面)으로 입사시키는 에지형 방식, 액정패널의 배면(背面)에 광원을 배치하 여 액정패널의 전면(全面)을 직접 조광하는 직하형 방식 모두에 적용 가능하다. As described above, the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아 니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블럭도.1 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 주위 온도에 따른 컬러별 주파장(Dominant Wavelength) 변화 결과를 보여주는 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in dominant wavelength (Dominant Wavelength) for each color according to the ambient temperature.
도 3은 주위 온도에 따른 컬러별 광도(Luminous Intensity) 변화 결과를 보여주는 그래프.Figure 3 is a graph showing the results of changes in color (Luminous Intensity) according to the ambient temperature.
도 4는 경시변화에 따른 색도 좌표의 변화를 보여주는 그래프.Figure 4 is a graph showing the change in chromaticity coordinates over time.
도 5는 주위 온도 변화에 따른 색도 좌표의 변화를 보여주는 그래프.5 is a graph showing a change in chromaticity coordinates according to a change in ambient temperature.
도 6a 및 도 6b는 G 컬러의 피크 파장이 일정하다는 간주하에 화이트 컬러 를 제어하는 한 방법을 순차적으로 보여주는 도면.6A and 6B show sequentially one method of controlling the white color under consideration that the peak wavelength of the G color is constant.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 보여주는 블럭도.7 is a block diagram illustrating a backlight unit according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 보여주는 블럭도.8 is a block diagram illustrating a backlight unit according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 9는 G 형광막이 포함된 LED 패키지를 보여주는 도면.9 shows an LED package including a G fluorescent film.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11 : 액정패널 12 : 데이터 구동회로11
13 : 게이트 구동회로 14 : 타이밍 콘트롤러13
15 : 백라이트 유닛 151,251 : 백라이트 제어부15:
152,252 : 백라이트 구동부 153,253 : 백라이트152,252: backlight driver 153,253: backlight
154,254 : 광센싱부 155,255 : 온도센서154,254: light sensing unit 155,255: temperature sensor
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