KR20100053326A - 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치 - Google Patents

구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치 Download PDF

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KR20100053326A
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Abstract

본 발명은 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치에 관한 것으로, 구동칩 일체형 발광다이오드를 매트릭스 형태로 구성하여 발광다이오드의 개별 제어가 용이한 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치를 제공한다. 이를 위한 본 발명은 m × n 매트릭스 형태로 배치된 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드와; 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 제어신호를 입력하기 위한 m 개의 포트로 이루어진 제 1 입력단과; 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 인에이블 신호를 입력하기 위한 n 개의 포트로 이루어진 제 2 입력단과; 상기 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드 각각에 전원을 인가하기 위한 전원입력단;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 발광다이오드의 색 변질을 방지하여 LCD의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 발광다이오드의 수명이 연장될 수 있는 효과가 있다.
구동칩 일체형 발광다이오드, 백라이트, 매트릭스

Description

구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치{Backlight apparatus using light emitting diode with driver}
본 발명은 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치에 관한 것으로, 특히, 구동칩 일체형 발광다이오드를 매트릭스 형태로 구성하여 발광다이오드를 개별 제어가 가능하고, LCD의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적인 LCD는 전계 생성 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는다.
또한, 수광형 소자인 LCD는 백라이트로부터 조사되는 광을 이용하여 화면을 표시하기 때문에 백라이트에 따라 표시화면의 품질이 결정되는데, 백라이트 광원은 외부의 온도, 표시장치 내부의 발열 및 광원 특성의 불균일성 등의 요인으로 인해 휘도 및 색 온도 편차를 갖는다.
이러한 휘도 및 색 온도 편차 현상은 모든 광원의 공통된 현상으로 LCD 화질 의 저하를 초래한다.
이러한 LCD용 광원으로는 통상 여러 개의 램프를 사용하는데, 액정 패널의 후면에서 액정 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 광원으로 외부전극형 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 및 냉음극관 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)와 같은 형광 램프를 사용한다.
특히, 종래의 LCD 백라이트 장치의 광원으로 사용된 냉음극관 형광램프는 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고 응답속도가 느리며, 색재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박 단소화에 적절하지 못한 단점을 가졌다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 LCD 패널 등의 백라이트 광원으로서 발광다이오드의 사용이 증가하고 있다.
이러한 발광다이오드는 형광램프에 비하여 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(impulsive) 구동이 가능하다.
또한, 발광다이오드는 색재현성이 우수하고, 적색, 녹색, 청색 발광다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박 단소화에 적합한 등의 다양한 장점이 있다.
이러한 발광다이오드를 채용한 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 구분할 수 있다.
에지형 백라이트 유닛은 가로 길이가 긴 바(bar) 형태의 광원을 도광판 측면에 배치하고 도광판을 통해 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것 이다.
직하형 백라이트 유닛은 LCD 패널의 직하부에 배치되며 LCD 패널과 거의 도일한 면적을 갖는 면광원으로부터 직접 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것이다.
도 3은 종래의 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치의 구성도이다.
종래의 백라이트 장치(300)는 다수의 발광다이오드(311)로 구성된 발광다이오드 모듈(310)과, 발광다이오드(311)를 구동하기 위한 구동회로(320)로 구성된다.
발광다이오드 모듈(310)은 다수의 발광다이오드(311)가 직렬로 연결되고, 직렬 연결된 발광다이오드(311)가 병렬로 연결되는 구조로 배치되며, 직렬 연결된 발광다이오드(311) 각각은 구동회로(320)에 연결된다.
백라이트 장치(300)는 구동회로(320)가 콘트롤러(미도시)로부터 PWM(Pulse Width Modulation) 또는 정전류 제어신호를 수신하면, 수신된 제어신호에 따라 각 발광다이오드(311)가 구동된다.
여기서, 제어신호가 직렬 연결된 발광다이오드(311) 각각으로 인가되기 때문에, 구동회로(320)는 발광다이오드(311)의 병렬 연결된 수만큼의 구동부를 구비한다.
이러한 백라이트 장치(300)는 직렬 연결된 발광다이오드(311)에서 각 발광다이오드의 제품 편차에 따라 색 균일도가 떨어짐으로써, 색 편차가 발생한다.
또한, RGB 조합으로 순백색(pure white)을 구현하는 경우, 각 발광다이오드의 전류 사향이 다르기 때문에 정확한 색상 구현이 곤란하여 화면의 품질이 저하되 는 문제점이 있다.
또한, 발광다이오드가 직렬 연결되기 때문에 발광다이오드의 순차 점등이 곤란한 구조로서 동영상 재현시 잔상에 의한 화면의 선명도가 저하되고, 발광다이오드의 연결 구조에 따른 구동회로의 복잡성과 단가 상승 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동칩 일체형 발광다이오드를 매트릭스 형태로 구성하여 발광다이오드의 개별 제어가 용이한 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 m × n 매트릭스 형태로 배치된 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드와; 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 제어신호를 입력하기 위한 m 개의 포트로 이루어진 제 1 입력단과; 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 인에이블 신호를 입력하기 위한 n 개의 포트로 이루어진 제 2 입력단과; 상기 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드 각각에 전원을 인가하기 위한 전원입력단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 제어신호는 상기 구동칩 일체형 발광다이오드의 정전류제어 및 PWM 제어 신호일 수 있다.
바람직하게는 상기 인에이블 신호는 상기 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 선택적으로 제공될 수 있다.
바람직하게는 상기 제어신호는 상기 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 선택적으로 제공될 수 있다.
본 발명은 상기 제 1 입력단을 통하여 세로 방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드의 인에이블 신호를 선택적으로 제공하고, 상기 제 2 입력단을 통하여 가로 방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드의 제어신호를 선택적으로 제공하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 구동칩 일체형 발광다이오드는 발광다이오드와, 상기 제어신호 및 인에이블 신호에 따라 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동부와, 상기 제어신호 및 인에이블 신호가 입력되는 디지털신호 수신부와, 상기 구동부의 과열을 판단하기 위한 상기 온도검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 구동칩 일체형 발광다이오드는 발광다이오드와, 외부로부터 제어신호 및 인에이블 신호가 입력되는 디지털신호 수신부와, 상기 입력된 제어신호 및 인에이블 신호에 따라 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동부와, 상기 구동부의 과열을 판단하기 위한 온도검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치는 구동칩 일체형 발광다이오드를 매트릭스 형태로 구성하고, 발광다이오드를 개별 제어함 으로써, 발광다이오드의 색 변질을 방지하여 LCD의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 발광다이오드의 수명이 연장될 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 장치(100)는 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)로 구성된 발광다이오드 매트릭스(110)와, 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 개별 제어신호가 입력되는 제 1 입력단(120)과, 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 개별 인에이블 신호가 입력되는 제 2 입력단(130)과, 전원이 인가되는 전원입력단(140)과, 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 개별 제어를 수행하는 제어부(150a,b)로 구성된다.
발광다이오드 매트릭스(110)는 m × n개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)가 매트릭스 형태로 배치된다. 도 1은 m = 5, n = 8인 경우의 예시이다.
구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)를 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 구동칩 일체형 발광다이오드의 기능 블록도이다.
구동칩 일체형 발광다이오드(200)는 발광다이오드(230)를 구동하는 LED 드라 이버(210)와, LED 드라이버(210)의 과열을 판단하기 위한 온도 검출부(220)와, LED(230)와 외부로부터 제어신호가 입력되는 디지털신호 수신부(240)가 하나의 패키지로 구성된다.
LED 드라이버(210)는 제어부(150)로부터 제어신호 및 인에이블 신호를 수신하여 LED(230)를 구동하는데, PWM 제어, 정전류 제어, 온도검출부(220)에 따른 과열 판단 및 동작억제 제어 등의 기능을 포함한다.
디지털신호 수신부(240)는 제어부(150)로부터 인가되는 제어신호 및 인에이블신호를 수신하여 LED 드라이버(210)로 제공한다.
또한, 구동칩 일체형 발광다이오드(200)는 전원이 인가되는 입력단(Vinput, GND)과 구동신호가 인가되는 입력단(Control, Enable)이 구비된다.
이러한 구동칩 일체형 발광다이오드(200)는 SMD(Surface Mounting Device) 타입 또는 LEAD 타입으로 형성될 수 있다.
제 1 입력단(120)은 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 제어신호를 입력하기 위한 m 개의 포트로 이루어진다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 입력단(120)은 가로방향으로 배치된 8개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~111h)에 하나의 제어신호(Control 1)가 입력되는 포트가 5개 구비되어 각 포트별로 제어신호(Control 1 ~ 5)가 입력된다.
제 2 입력단(130)은 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 인에이블 신호를 입력하기 위한 n 개의 포트로 이루어진다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 입력단(130)은 세로방향으로 배치된 5개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115a)에 하나의 인에이블 신호(Enable A)가 입력되는 포트가 8개 구비되어 각 포트별로 인에이블신호(Enable A ~ H)가 입력된다.
전원입력단(140)은 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h) 각각에 인가되는 전압이 입력되는 2포트로 구성된다. 전원입력단(140)은 발광다이오드 매트릭스(110)의 내부에서 각 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 전원입력단(Vinput,GND)과 연결된다.
제어부(150)는 제 1 입력단(120)을 통하여 세로 방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 인에이블 신호를 선택적으로 제공하고, 제 2 입력단(130)을 통하여 가로 방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 제어신호를 선택적으로 제공한다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 5개의 제어신호(Control 1~5)와 8개의 인에이블 신호(Enable A~H)를 생성하여 제 1 입력단(120) 및 제 2 입력단(130)을 통하여 발광다이오드 매트릭스(110)로 인가한다.
여기서, 상기 제어신호(Control 1~5)는 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)의 정전류제어 및 PWM 제어를 위한 신호일 수 있다.
또한, 제어부(150)는 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)를 개별 제어하기 위하여 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드, 예를 들면, 5개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115a)중 어느 하나를 선택하도록 인에이블 신호(Enalbel A)를 생성한다.
또한, 제어부(150)는 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오 드, 예를 들면, 8개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~111h)중 어느 하나를 선택하도록 제어신호를 생성한다.
여기서, 제어부(150)는 상기 제어신호를 시리얼 통신 방식을 이용하여 발광다이오드 매트릭스(110)로 인가할 수 있다.
예를 들면, 제어부(150)는 디코더 또는 시간분배기를 구비하여 제어신호(Control 1~5) 및 인에이블 신호(Enable A~H)를 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)에 선택적으로 인가한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치(100)는 제 1 입력단(120)을 통하여 인에이블 신호(Enable A~H)가 세로방향으로 배치된 5개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115a) 각각에 인가되고, 제 2 입력단(130)을 통하여 제어신호(Control 1~5)가 가로방향으로 배치된 8개의 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~111h) 각각에 시리얼 통신 방식으로 인가됨으로써, 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)에 대한 개별적인 정전류 제어 및 PWM 제어가 가능해 진다.
여기서, 백라이트 장치(100)의 제어용 임베디드 시스템의 클럭수를 증가시키면, m × n개의 발광다이오드를 깜빡임이 없는 수준으로 제어할 수 있다.
이때, 제어부(150)는 디코더 또는 타임분배기에 의해 제어신호(Control 1~5) 및 인에이블 신호(Enable A~H)를 분배함으로써, 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)를 개별 제어할 수 있다.
이와 같이 백라이트 장치(100)는 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)에 대한 개별 제어가 가능하기 때문에, 광원인 발광다이오드의 개별 편차로 인해 LCD 모니터 또는 TV 등의 디스플레이의 최종생산품이 낮은 균일도가 발생하는 경우에도 휘도측정장치 또는 색좌표 측정정치를 통해 발광다이오드의 편차를 측정하고 편차가 발생한 위치의 발광다이오드를 미세 정전류 제어에 의해 원하는 수준의 균일도로 최적화함으로써, LCD의 품질의 척도인 균일도를 향상시켜 최적화 할 수 있다.
또한, 백라이트 장치(100)는 발광다이오드 분류(sorting) 과정에서 폐기되는 발광다이오드가 없으므로 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 백라이트 장치(100)는 RGB 3색에 의한 백색을 구현하는 경우 각 발광다이오드를 개별 제어함으로써 RGB의 균등 혼합을 통해 사람의 눈에 피로감을 줄이는 순백색을 제공할 수 있다.
또한, 백라이트 장치(100)는 구동칩 일체형 발광다이오드(111a~115h)에 온도세싱 기능이 구비됨으로써 발광다이오드가 배치된 위치에 따라 다르게 발생하는 온도에 맞게 정전류를 조절하여 각각의 발광다이오드 수명을 향상시키고 색변질을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치의 구성도이고,
도 2는 도 1의 구동칩 일체형 발광다이오드의 기능 블록도이며,
도 3은 종래의 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치의 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 백라이트 장치 110 : 발광다이오드 매트릭스
111a~115h : 구동칩 일체형 발광다이오드 120 : 제 1 입력단
130 : 제 2 입력단 140 : 전원입력단
150 : 제어부

Claims (7)

  1. m × n 매트릭스 형태로 배치된 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드와;
    가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 제어신호를 입력하기 위한 m 개의 포트로 이루어진 제 1 입력단과;
    세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 인에이블 신호를 입력하기 위한 n 개의 포트로 이루어진 제 2 입력단과;
    상기 다수의 구동칩 일체형 발광다이오드 각각에 전원을 인가하기 위한 전원입력단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 구동칩 일체형 발광다이오드의 정전류제어 및 PWM 제어 신호인 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인에이블 신호는 상기 세로방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 선택적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 가로방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드에 선택적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입력단을 통하여 세로 방향으로 배치된 m개의 구동칩 일체형 발광다이오드의 인에이블 신호를 선택적으로 제공하고, 상기 제 2 입력단을 통하여 가로 방향으로 배치된 n개의 구동칩 일체형 발광다이오드의 제어신호를 선택적으로 제공하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드를 이용한 백라이트 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동칩 일체형 발광다이오드는 발광다이오드와, 상기 제어신호 및 인에이블 신호에 따라 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동부와, 상기 제어신호 및 인에이블 신호가 입력되는 디지털신호 수신부와, 상기 구동부의 과열을 판단하기 위한 상기 온도검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다오이드를 이용한 백라이트 장치.
  7. 발광다이오드와, 외부로부터 제어신호 및 인에이블 신호가 입력되는 디지털신호 수신부와, 상기 입력된 제어신호 및 인에이블 신호에 따라 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동부와, 상기 구동부의 과열을 판단하기 위한 온도검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동칩 일체형 발광다이오드.
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