KR20100072448A - 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원장치를 갖는 표시 장치 - Google Patents

광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원장치를 갖는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

광원 장치는 광원 모듈, 광 센싱부, 데이터 일반화부, 광원 제어부 및 광원 구동부를 포함한다. 광원 모듈은 광원을 포함한다. 광 센싱부는 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다. 데이터 일반화부는 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 제어 범위로 일반화한다. 광원 제어부는 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 일반화된 센싱 데이터를 기초로 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 광원 구동부는 제어 신호를 기초로 광원에 구동 신호를 제공한다. 이에 따라, 설정된 제어 범위를 초과하는 센싱 데이터를 제어 범위로 일반화하여, 발광 다이오드들이 열화된 경우에도 발광 다이오드의 광량을 제어할 수 있다.

Description

광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 갖는 표시 장치{METHOD OF DRIVING A LIGHT SOURCE, LIGHT-SOURCE APPARATUS FOR PERFORMING THE METHOD AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE LIGHT-SOURCE APPRATUS}
본 발명은 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 갖는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치에서 사용되는 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 장치 및 이 광원 장치를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 두께가 얇고 무게가 가벼우며 전력소모가 낮은 장점이 있어, 모니터, 노트북, 휴대폰뿐만 아니라 대형 텔레비전에도 사용된다. 상기 액정표시장치는 액정의 광 투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널 및 상기 액정 표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 액정 표시패널은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)들을 갖는 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 컬러필터 기판 및 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한 다.
상기 백라이트 어셈블리는 광원으로 복수의 냉음극 형광램프들(Cold Cathode Fluorescent Lamps)을 채용할 수 있으나, 최근에는 낮은 전력소모 및 높은 색재현성을 갖는 복수의 발광 다이오드들(Light Emitting Diodes, LED)을 채용하고 있다.
액정표시장치는 백라이트 어셈블리를 구동하기 위한 구동부와 제어부를 더 포함한다. 상기 제어부는 발광 다이오드들의 광량 제어를 위하여 고속 동작의 특성을 토대로 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 제어 방식을 통해 상기 구동부를 제어한다. 상기 펄스폭 변조 방식은 펄스생성, 펄스폭 비교, 변조를 통하여 안정적인 정전류를 발광 다이오드들에 공급한다.
상기 발광 다이오드들은 레드(RED; 이하 R), 그린(GREEN; 이하 G) 및 블루(BLUE; 이하 B) 발광 다이오드들을 포함한다. 상기 R, G, B 발광 다이오드들에서 발생된 R, G, B 광들은 서로 혼합되어 화이트(White) 광을 구현한다. 그러나 상기 발광 다이오드들은 사용시간 및 주변의 온도에 따라 휘도의 특성이 변하여, 화이트 균형이 맞지 않는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 일반적으로, 백라이트 어셈블리는 R, G, B 각각의 발광 다이오드의 파장의 감도를 갖는 컬러센서(Color sensor)를 사용하여 광량을 검출한다. 즉, R, G, B 컬러센서를 이용하여 각각 R, G, B 광의 광량을 검출하여 상기 제어부에 제공한다. 상기 제어부는 상기 검출된 광량과 룩 업 테이블 상에 저장된 광 정보를 비교하여, 보정값을 산출한다. 상기 제어부는 상기 산출된 보정값을 기초로, 각 R, G, B 광의 펄스폭 변조(PWM) 신호를 상기 구동부에 피드백 하여, R, G, B 광의 휘도를 제어한다.
그러나, 상기 발광 다이오드들이 열화 되면, 상기 발광 다이오드에서 발생되는 광량은 상기 제어부의 제어 범위를 초과하여, 정확한 제어를 할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 센싱 데이터가 제어 범위를 초과하는 경우에도 광량을 제어할 수 있는 광원 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광원 구동 방법을 수행하기 위한 광원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광원 장치를 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광원 구동 방법은, 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다. 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다. 상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 광원의 광량을 제어한다. 상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공하여 상기 광원을 구동한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원에 제공되는 상기 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터 및 상기 기준 데이터의 값은 선형(linear) 관계일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계는, 상기 센싱 데이터가 상기 기준 데이터의 최대값과 같을 때, 상기 센싱 데이터와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값을 획득하고, 상기 센싱 데이터와 상기 센싱 데이터와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값을 기초로 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 계산한다. 이어, 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계는, GSD= SD*(a/b) (여기서, 상기 GSD는 상기 제어 범위로 일반화 된 센싱 데이터이고, SD는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터이고, a는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기이고, b는 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기임)의 수학식에 의해 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기는 최대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원은 복수의 컬러 광들을 발생하는 복수의 컬러 광원들일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 센싱 데이터를 출력하는 단계는, 상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 센싱하고, 상기 센싱된 광량을 각각 증폭하여, 상기 증폭된 광량을 디지털 변환하여 각각의 상기 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 센싱하는 단계는, 상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 서로 다른 영역대에서 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 광원의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 광원의 광량을 제어하는 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광원 장치는 광원 모듈, 광 센싱부, 데이터 일반화부, 광원 제어부 및 광원 구동부를 포함한다. 상기 광원모듈은 광원을 포함한다. 상기 광 센싱부는 상기 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다. 상기 데이터 일반화부는 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다. 상기 광원 제어부는 상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 상기 광원 구동부는 상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원에 제공되는 상기 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터 및 상기 기준 데이터의 값은 선형(linear) 관계일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 일반화부는 상기 실제 센싱 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 일반화부는 GSD= SD*(a/b) (여기서, 상기 GSD는 상기 제어 범위로 일반화 된 센싱 데이터이고, SD는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터이고, a는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기이고, b는 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기임)의 수학식에 의해 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기는 최대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원은 레드 발광 다이오드, 그린 발광 다이오드 및 블루 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광 센싱부는 상기 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드에서 발생되는 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량을 각각 센싱하는 레드광, 그린광 및 블루광 센서들, 상기 레드광, 그린광 및 블루광 센서들로부터 출력되는 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량들을 증폭하는 레드광, 그린광 및 블루광 증폭부들, 및 상기 레드광, 그린광 및 블루광 증폭부들로부터 출력되는 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량들을 디지털 형태의 센싱 데이터들로 변환하는 아날로그-디지털 변환부들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 레드광, 그린광 및 블루광 센서들은 각각 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량을 서로 다른 영역대에서 센싱하는 복수개의 센서들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어 신호는 상기 광원의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 광원의 광량을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어 신호는 상기 구동 신호의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)에 의하여 상기 광원의 광량을 제어할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 광원 모듈, 광 센싱부, 데이터 일반화부, 광원 제어부 및 광원 구동부를 포함한다. 상기 표시 패널은 영상을 표시한다. 상기 광원 모듈은 광원을 포함하고, 상기 표시 패널에 상기 광을 제공한다. 상기 광 센싱부는 상기 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다. 상기 데이터 일반화부는 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다. 상기 광원 제어부는 상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 상기 광원 제어부는 상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공한다.
본 발명에 따르면, 설정된 제어 범위를 초과하는 센싱 데이터를 제어 범위로 일반화시켜, 발광 다이오드들이 열화된 경우에도 발광 다이오드의 광량을 제어할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 표시장치의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특 징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시장치는 표시 패널(100), 패널 구동부(130), 타이밍 제어부(200) 및 광원 장치(300)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함한다. 예를 들면, 상기 화소들은 M x N(M, N은 자연수 임)개 이다. 각 화소(P)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 연결된 스위칭 소자(TR), 상기 스위칭 소자(TR)에 각각 연결된 액정 커패시터(CLC) 및 스토리지 커패시터(CST)를 포함한다.
상기 타이밍 제어부(200)는 외부 장치(미도시)로부터 제어신호(CON) 및 영상신호(DATA)를 수신한다. 상기 제어신호(CON)는 수직동기신호, 수평동기신호 및 클럭신호를 포함할 수 있다. 상기 타이밍 제어부(200)는 상기 제어신호(CON)를 이용 하여 상기 패널 구동부(130)를 제어하기 위한 제1 제어신호(210) 및 제2 제어신호(230)를 생성한다.
또한, 상기 타이밍 제어부(200)는 상기 제어신호(CON)를 이용하여 상기 광원 장치(300)를 제어하기 위한 광원 제어신호(250)를 생성한다.
상기 패널 구동부(130)는 상기 타이밍 제어부(200)로부터 제공되는 상기 제1및 제2 제어신호들(210, 230)을 이용하여 상기 표시 패널(100)을 구동시킨다.
상기 패널 구동부(130)는 데이터 구동부(132) 및 게이트 구동부(134)를 포함할 수 있다. 상기 제1 제어신호(210)는 상기 데이터 구동부(132)의 구동 타이밍을 제어한다. 상기 제1 제어신호(210)는 클럭신호, 수평개시신호를 포함할 수 있다. 상기 제2 제어신호(230)는 상기 게이트 구동부(134)의 구동 타이밍을 제어한다. 상기 제2 제어신호(230)는 수직개시신호를 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동부(132)는 상기 제1 제어신호(210) 및 상기 영상신호(DATA)를 이용하여 데이터 신호들을 생성하고, 생성된 데이터 신호들을 상기 데이터 라인(DL)에 제공한다.
상기 게이트 구동부(134)는 상기 제2 제어신호(230)를 이용하여 상기 게이트 라인(GL)을 액티브 시키는 게이트 신호를 생성하고, 생성된 게이트 신호를 상기 게이트 라인(GL)에 제공한다.
상기 광원 장치(300)는 상기 타이밍 제어부(200)로부터 수신되는 상기 광원 제어신호(250)에 응답하여 상기 표시 패널(100)로 광을 제공한다.
상기 광원 장치(300)는 광원 모듈(310), 광 센싱부(330), 광원 제어부(350), 데이터 일반화부(370) 및 광원 구동부(390)를 포함한다.
상기 광원 모듈(310)은 복수의 컬러 광원들과, 상기 컬러 광원들이 배치된 구동기판을 포함한다. 상기 컬러 광원들은 레드광을 발생시키는 레드 발광 다이오드, 그린광을 발생시키는 그린 발광 다이오드 및 블루광을 발생시키는 블루 발광 다이오드를 포함한다. 상기 광원 모듈(310)은 M x N(M, N은 자연수 임)개의 발광 블록들(B)로 나누어진다. 각 발광 블록들(B)은 복수개의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
상기 광 센싱부(330)는 상기 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드들에서 발생되는 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량을 센싱하여, 상기 광량에 대응하는 센싱 데이터를 광원 제어부(350)에 제공한다.
상기 광원 제어부(350)는 상기 센싱 데이터를 기초로 상기 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드들의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
상기 광원 제어부(350)는 상기 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드들의 광량 제어를 위해 요구되는 룩 업 테이블 형태의 광 정보 데이터들을 저장할 수 있다. 상기 광 정보 데이터들은 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하는 레드광, 그린광 및 블루광의 광량값 일 수 있다. 상기 광 정보 데이터들은 양산 과정에서 테스트를 통해 얻어진 값일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 광원 제어부(350)가 상기 광 정보 데이터들을 저장하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 광 정보 데이터들이 상기 광원 제어부(350)의 외부에 별도로 저장될 수도 있다.
상기 광원 제어부(350)는 상기 광 센싱부(330)가 제공하는 센싱 데이터들과 상기 광 정보 데이터들을 비교하여 상기 컬러 광들의 광량을 제어한다. 상기 광원 제어부(350)에소 생성된 제어 신호는 상기 컬러 광원들로 제공되는 상기 구동신호들을 제어하여 상기 컬러 광들의 광량을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 광원 제어부(350)는 상기 컬러 광원들로 제공되는 전류의 펄스 폭을 조절하여 화이트 광이 상기 타겟 화이트 색좌표 및 상기 타겟 휘도를 유지하도록 상기 컬러 광들의 광량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 광원 제어부(350)는 상기 컬러 광원들로 제공되는 상기 전류의 레벨을 조절하여 상기 컬러 광들의 광량을 제어할 수도 있다. 상기 센싱 데이터와 상기 컬러 광원들로 제공되는 상기 전류의 펄스 폭은 선형(linear)한 관계이다.
상기 데이터 일반화부(370)는 상기 광원 제어부(350)에 제공된 센싱 데이터가 상기 광원 제어부(350)의 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 경우 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다. 상기 데이터 일반화부(370)는 일반화된 센싱 데이터를 다시 상기 광원 제어부(350)에 제공한다.
상기 광원 제어부(350)는 광 센싱부(330)가 제공하는 센싱 데이터 또는 데이터 일반화부(370)가 제공하는 상기 제어 범위로 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 컬러 광원들의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
상기 광원 구동부(390)는 상기 광원 제어부(350)로부터 제공되는 상기 제어신호를 기초로 상기 레드, 그린 및 블루 다이오드들에 구동 신호를 제공한다.
도 2는 도 1에 도시된 광원 장치(300)에 대한 상세한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광원 장치(300)는 광원 모듈(310), 광 센싱부(330), 광원 제어부(350), 데이터 일반화부(370) 및 광원 구동부(390)를 포함한다.
상기 광원 모듈(310)은 레드광을 발생시키는 레드 발광 다이오드(R_LED), 그린광을 발생시키는 그린 발광 다이오드(G_LED) 및 블루광을 발생시키는 블루 발광 다이오드(B_LED)를 포함한다.
상기 광 센싱부(330)는 광센서(332), 증폭부(334) 및 아날로그-디지털 변환부(336)를 포함한다.
상기 광센서(332)는 상기 레드 발광 다이오드(R_LED)에서 발생되는 상기 레드광의 광량을 센싱하는 레드광 센서(332a), 상기 그린 발광 다이오드(G_LED)에서 발생되는 상기 그린광의 광량을 센싱하는 그린광 센서(332b) 및 상기 블루 발광 다이오드(B_LED)에서 발생되는 상기 블루광의 광량을 센싱하는 블루광 센서(332c)를 포함한다. 상기 광센서(332)는 상기 광원 모듈(310)의 중심 또는 측면에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 레드광, 그린광, 블루광의 광량을 센싱하는 상기 레드광 센서(332a), 그린광 센서(332b) 및 블루광 센서(332c)를 하나씩 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 레드광 센서(332a), 그린광 센서(332b) 및 블루광 센서(332c)는 각각 서로 다른 영역대의 광을 센싱하는 복수개의 센서들을 포함할 수도 있다.
상기 증폭부(334)는 상기 레드광 센서(332a)로부터 출력되는 레드 센싱신호 를 증폭하여 출력하는 레드광 증폭부(334a), 상기 그린광 센서(332b)로부터 출력되는 그린 센싱신호를 증폭하여 출력하는 그린광 증폭부(334b) 및 상기 블루광 센서(332c)로부터 출력되는 블루 센싱신호를 증폭하여 출력하는 블루광 증폭부(334c)를 포함한다. 상기 레드광, 그린광 및 블루광 증폭부들(334a, 334b, 334c)은 각각 저역 통과 필터(Low Pass Filter, LPF)의 오피엠프(Operational Amplifier; OP-AMP)를 포함할 수 있다.
상기 아날로그-디지털 변환부(336)는 상기 레드광 증폭부(334a)로부터 출력되는 레드 센싱신호를 디지털 형태의 레드 센싱 데이터로 변환하는 레드 아날로그-디지털 변환부(336a), 상기 그린광 증폭부(334b)로부터 출력되는 그린 센싱신호를 디지털 형태의 그린 센싱 데이터로 변환하는 그린 아날로그-디지털 변환부(336b) 및 상기 블루광 증폭부(334c)로부터 출력되는 블루 센싱신호를 디지털 형태의 블루 센싱 데이터로 변환하는 블루 아날로그-디지털 변환부(336c)를 포함할 수 있다.
상기 광원 제어부(350)는 상기 센싱 데이터들과 상기 광원 제어부(350)의 내부 또는 외부에 저장된 광 정보 데이터들을 비교하여, 상기 컬러 광원들의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 컬러 광들의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
예를 들면, 상기 제어 신호는 상기 컬러 광원들로 제공되는 전류의 펄스 폭을 조절하여 화이트 광이 상기 타겟 화이트 색좌표 및 상기 타겟 휘도를 유지하도록 상기 컬러 광들의 광량을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어 신호는 상기 컬러 광원들로 제공되는 상기 전류의 레벨을 조절하여 상기 컬러 광들의 광량을 제어할 수 있다.
한편, 상기 광원 제어부(350)는 미리 설정된 제어 범위가 존재한다. 상기 제어 범위 내에서는 상기 컬러 광원들로 제공되는 상기 전류의 펄스 폭과 상기 컬러 광원들로부터 측정된 센싱 데이터는 선형(linear)한 관계이다. 따라서, 이러한 선형관계를 이용하여 상기 광 센싱부(330)에서 측정된 상기 센싱 데이터를 기초로 상기 컬러 광들의 광량을 제어한다.
상기 광 센싱부(330)에서 측정된 상기 센싱 데이터가 상기 광원 제어부(350)는 미리 설정된 제어 범위 내에 존재하는 경우, 상기 광 정보 데이터와 비교하여 광량을 제어한다. 그러나, 발광 다이오드들의 열화 현상으로, 상기 센싱 데이터가 상기 광원 제어부(350)의 미리 설정된 제어 범위를 초과하는 경우가 발생한다. 상기 센싱 데이터가 상기 제어 범위를 초과하는 경우, 컬러 광들의 광량을 정확히 제어할 수 없게 된다. 따라서, 상기 데이터 일반화부(370)에서 상기 센싱 데이터를 제어 범위 내의 데이터로 일반화 시킨 후, 광량 제어에 사용한다.
상기 데이터 일반화부(370)는 상기 광원 제어부(350)에 제공된 센싱 데이터가 상기 광원 제어부(350)의 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 경우, 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다. 상기 데이터 일반화부(370)는 일반화된 센싱 데이터를 다시 상기 광원 제어부(350)에 제공한다. 상기 데이터 일반화부(370)가 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화는 과정은 도 3을 참조하여 자세히 설명한다.
상기 광원 제어부(350)는 광 센싱부(330)가 제공하는 센싱 데이터 또는 데이 터 일반화부(370)가 제공하는 상기 제어 범위로 일반화된 센싱 데이터를 기초로 제어 신호를 생성하여, 상기 컬러 광원들의 광량을 제어한다.
상기 광원 구동부(390)는 상기 광원 제어부(350)로부터 제공된 제어 신호를 기초로 상기 각각의 컬러 광원들에 구동 신호를 제공한다.
상기 광원 구동부(390)는 상기 레드 발광 다이오드(R_LED)에 레드 구동신호를 제공하여 상기 레드 발광 다이오드(R_LED)를 구동시키는 레드 구동부(392), 상기 그린 발광 다이오드(G_LED)에 그린 구동신호를 제공하여 상기 그린 발광 다이오드(G_LED)를 구동시키는 그린 구동부(394) 및 상기 블루 발광 다이오드(B_LED)에 블루 구동신호를 제공하여 상기 블루 발광 다이오드(B_LED)를 구동시키는 블루 구동부(396)를 포함한다.
도 3은 기준 데이터 및 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이는 선형 관계이며, 기울기 a를 갖는다. 상기 기준 데이터는 발광 다이오드들의 열화 현상이 없는 상태에서 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 컬러 광들의 이상적인 광량이다. 상기 기준 데이터는 양산 과정에서 테스트를 통해 설정될 수 있다.
상기 광원 제어부(350)의 제어 범위는 점선으로 표시한 내부이다. 일반적으로, 상기 제어 범위를 정할 때, 온도 마진을 고려하여 구동 신호의 최대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 갖도록 기울기 a를 설정할 수 있다.
그러나, 발광 다이오드의 열화에 의하여 실제 센싱 데이터는 제어 범위를 벗어나게 된다. 실제 발광 다이오드의 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이도 역시 선형 관계이며, 기울기 b를 갖는다. 기울기 b는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기 a보다 큰 값을 갖는다. 따라서, 발광 다이오드의 열화에 의하여 측정된 실제 센싱 데이터가 제어 범위를 벗어나는 경우, 상기 기울기 a 및 b를 이용하여, 상기 센싱 데이터를 제어 범위 내로 일반화시켜 광량 제어에 사용한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 데이터 일반화부(370)의 센싱 데이터 일반화 과정을 이하 설명한다.
상기 광원 제어부(350)에 제공된 센싱 데이터가 상기 광원 제어부(350)의 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 경우(예를 들어 p), 상기 광원 제어부(350)는 상기 센싱 데이터를 상기 데이터 일반화부(370)에 제공한다.
상기 데이터 일반화부(370)는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 수학식 1과 같은 연산을 통하여 상기 제어 범위로 일반화 할 수 있다.
GSD= SD*(a/b)
여기서, 상기 GSD는 상기 제어 범위로 일반화 된 센싱 데이터이고, SD는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터이다. 상기 수학식 1에 의하여 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터(p)를 일반화한 값(q)을 광량 제어에 이용한다. 이러한 일반화에 의한 광량 제어는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이뿐 아니라, 실제 발광 다이오드의 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이도 선형 관계이므로 가능하다.
예를 들어, 상기 데이터 일반화부(370)에 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터가 입력되면, 상기 센싱 데이터가 상기 기준 데이터의 최대값(MAX)과 같을 때, 상기 센싱 데이터와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값(D1)을 출력한다. 상기 데이터 일반화부(370)는 상기 센싱 데이터(MAX)와 상기 센싱 데이터(MAX)와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값(D1)을 기초로 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기(b)를 출력한다.
상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기(a)는 미리 설정되어 있으므로, 상기 수학식 1을 이용하여 상기 센싱 데이터(p)를 일반화한다. 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터 및 상기 기준 데이터의 값은 선형 관계이므로, 상기 센싱 데이터(p)와 상기 일반화된 센싱 데이터(q)는 동일한 구동 신호의 듀티를 갖는다. 따라서, 상기 제어 범위를 초과하는 센싱 데이터(p) 대신 일반화된 센싱 데이터(q)를 광량 제어에 이용하여 정확한 제어가 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 컬러 광원들로부터 발생되는 복수의 컬러 광들의 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력한다(단계 S100). 상기 복수의 컬러 광원들은 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드(R_LED, G_LED, B_LED)들 일 수 있다. 상기 센싱 데이터를 출력하는 단계(단계 S100)는 레드광, 그린광 및 블루광의 광량들을 센싱하고, 상기 센싱된 광량을 각각 증폭하고, 상기 증폭된 광량들을 각각 디지털 변환하여 레드, 그린 및 블루 센싱 데이터들을 출력한다.
상기 컬러 광들의 각각의 광량을 센싱하는 단계는 상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 서로 다른 영역대에서 센싱할 수 있다.
이어, 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다(단계 S300).
도 5는 도 4의 단계 S300을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 상기 센싱 데이터가 상기 기준 데이터의 최대값과 동일할 때, 상기 센싱 데이터에 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값을 획득한다(단계 S310). 이어, 상기 센싱 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 값을 기초로 실제 센싱 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 계산한다(단계 S330). 이어, 상기 실제 센싱 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화한다(단계 S350).
단계 S350은 상기한 수학식 1과 같은 연산을 통하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 컬러 광원들로 제공되는 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터는 선형(linear) 관계이며, 상기 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 기준 데이터의 값도 역시 선형(linear) 관계이다. 상기 기준 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 사이의 기울기는 최대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 갖도록 설정될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계 S300을 수행한 후, 상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 컬러 광원들의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성한다 (단계 S500). 단계 S500에서, 상기 컬러 광원들의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 컬러 광들의 광량이 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러 광원들의 광량 제어는 구동 신호의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 단계 S500에서 제공된 제어 신호를 기초로 상기 컬러 광원들에 구동 신호를 제공하여 상기 컬러 광원들을 구동한다(단계 S700). 상기 컬러 광원들의 광량 제어는 상기 구동 신호의 레벨을 조절하여 이루어 질 수도 있다.
상기 설명한 바와 같이, 센싱 데이터가 제어 범위를 초과하는 경우, 상기 제어 범위로 일반화하여 컬러 광원들로 제공되는 구동 신호를 제어하므로 광량을 정확하게 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광원 제어부에 제공된 센싱 데이터가 상기 광원 제어부의 미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 경우, 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화함으로써, 발광 다이오드들이 열화 되어 특성이 변한 경우에도 상기 발광 다이오드의 광량을 제어할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원 장치에 대한 상세한 블록도이다.
도 3은 기준 데이터 및 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 단계 S300을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 표시 패널 200: 타이밍 제어부
130: 패널 구동부 132: 데이터 구동부
134: 게이트 구동부 300: 광원 장치
310: 광원 모듈 330: 광 센싱부
350: 광원 제어부 370: 데이터 일반화부
390: 광원 구동부

Claims (20)

  1. 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 단계;
    미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계;
    상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공하여 상기 광원을 구동하는 단계를 포함하는 광원 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원에 제공되는 상기 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터 및 상기 기준 데이터의 값은 선형(linear) 관계인 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계는,
    상기 센싱 데이터가 상기 기준 데이터의 최대값과 같을 때, 상기 센싱 데이터와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값을 획득하는 단계;
    상기 센싱 데이터와 상기 센싱 데이터와 대응하는 상기 구동 신호의 듀티 값을 기초로 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 계산하는 단계; 및
    상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 단계는,
    GSD= SD*(a/b) (여기서, 상기 GSD는 상기 제어 범위로 일반화 된 센싱 데이터이고, SD는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터이고, a는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기이고, b는 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기임)의 수학식에 의해 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기는 최대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광원은 복수의 컬러 광들을 발생하는 복수의 컬러 광원들인 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 센싱 데이터를 출력하는 단계는,
    상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 광량을 각각 증폭하는 단계; 및
    상기 증폭된 광량을 디지털 변환하여 각각의 상기 센싱 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 센싱하는 단계는,
    상기 복수의 컬러 광들의 각각의 광량을 서로 다른 영역대에서 센싱하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 광원의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 광원의 광량을 제어하는 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광원 구동 방법.
  10. 광원을 포함하는 광원 모듈;
    상기 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 광 센싱부;
    미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 데이터 일반화부;
    상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터 를 기초로 상기 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성하는 광원 제어부; 및
    상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공하는 광원 구동부를 포함하는 광원 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광원에 제공되는 상기 구동 신호의 듀티와 상기 구동 신호의 듀티에 따른 상기 센싱 데이터 및 상기 기준 데이터의 값은 선형(linear) 관계인 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 데이터 일반화부는,
    상기 실제 센싱 데이터와 상기 구동 신호의 듀티 사이의 기울기를 기초로 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 데이터 일반화부는,
    GSD= SD*(a/b) (여기서, 상기 GSD는 상기 제어 범위로 일반화 된 센싱 데이터이고, SD는 상기 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터이고, a는 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기이고, b는 상기 실제 센싱 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기임)의 수학식에 의해 상기 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기준 데이터와 구동 신호의 듀티 사이의 기울기는 최 대 듀티에서 상기 기준 데이터의 최대값의 약 80 내지 90 %의 기준 데이터를 갖는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 광원은 레드 발광 다이오드, 그린 발광 다이오드 및 블루 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광 센싱부는,
    상기 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드에서 발생되는 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량을 각각 센싱하는 레드광, 그린광 및 블루광 센서들;
    상기 레드광, 그린광 및 블루광 센서들로부터 출력되는 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량들을 증폭하는 레드광, 그린광 및 블루광 증폭부들; 및
    상기 레드광, 그린광 및 블루광 증폭부들로부터 출력되는 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량들을 디지털 형태의 센싱 데이터들로 변환하는 아날로그-디지털 변환부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 레드광, 그린광 및 블루광 센서들은 각각 상기 레드광, 그린광 및 블루광들의 광량을 서로 다른 영역대에서 센싱하는 복수개의 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제어 신호는,
    상기 광원의 광량이 타겟 화이트 색좌표값 및 타겟 휘도값에 대응하도록 상기 광원의 광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어 신호는,
    상기 구동 신호의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)에 의하여 상기 광원의 광량을 제어하는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  20. 영상을 표시하는 표시 패널;
    광원을 포함하고, 상기 표시 패널에 상기 광을 제공하는 광원 모듈;
    상기 광원으로부터 발생되는 광량을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 광 센싱부;
    미리 설정된 제어 범위의 기준 데이터의 최대값을 초과하는 센싱 데이터를 상기 제어 범위로 일반화하는 데이터 일반화부;
    상기 최대값 이하에 대응하는 센싱 데이터 또는 상기 일반화된 센싱 데이터를 기초로 상기 광원의 광량을 제어하는 제어 신호를 생성하는 광원 제어부; 및
    상기 제어 신호를 기초로 상기 광원에 구동 신호를 제공하는 광원 구동부를 포함하는 표시 장치.
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