KR20160077314A - 광 발생 장치 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광 발생 장치 및 이를 갖는 표시 장치에서, 상기 표시장치는 제어신호에 근거하여 구동전압을 생성하는 광원 구동부; 상기 구동전압을 공급받아 광을 발생하는 광원부; 상기 광을 공급받아 영상을 표시하는 표시패널; 상기 광원부로부터의 상기 광을 수신하여, 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 측정부; 상기 분광 파워 분포를 근거로 상기 광원부의 요소별 광학 데이터를 산출하고, 상기 광학 데이터에 근거하여 상기 요소별 광학 특성들을 추출하는 추출부; 및 상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어신호를 조절하는 광원 제어부를 포함한다.

Description

광 발생 장치 및 이를 갖는 표시장치{LIGHT GENERAING DEVICE AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

광 발생 장치 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 광원부의 광학 특성을 추출할 수 있는 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상기 액정표시장치는 액정의 광 투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

상기 백라이트 어셈블리는 상기 액정 표시패널에 영상을 표시하는데 필요한 광을 발생시키는 광원을 포함하며, 최근에는 낮은 소비 전력 및 높은 색재현성을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diodes, LED)를 광원으로서 채용하고 있다. 발광 다이오드는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 발광 다이오드들을 포함한다. 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들에서 발생된 적색광, 녹색광 및 청색광들을 서로 혼합하여 화이트광을 구현한다.

그러나, 상기 발광 다이오드들은 사용시간 및 주변의 온도나 습도에 따라 휘도가 변하는 특성을 갖는다. 따라서, 상기 발광 다이오드를 광원으로 채용하고 있는 백라이트 어셈블리에서는 정확한 색재현을 위해 상기 발광 다이오드들의 휘도 변화를 보상하고 있다.

종래 백라이트 어셈블리는 컬러센서를 이용하여 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들로부터 발생되는 광량들을 검출하였다. 그리고 상기 검출된 광량들과 타겟 화이트 색좌표 및 타겟 휘도값을 비교하고, 비교 결과에 따라서 보상값이 기 저장된 룩업 테이블을 참조하여, 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드들에 제공되는 구동신호들을 제어하여 원하는 컬러의 휘도를 조절하였다.

그러나, 상기 보상값은 상기 발광 다이오드의 사용시간이 길어짐에 따라 각 발광 다이오드의 광학 특성이 변화되는 것을 고려하지 않고 설정되므로, 상기 보상값에 근거하여 상기 구동신호를 보상하더라도, 상기 타겟 화이트 색좌표 및 타겟 휘도값을 만족시키지 못하는 경우가 발생된다.

본 발명의 목적은 발광 다이오드의 광학 특성을 실시간으로 센싱하여 타겟 색좌표 및 타겟 휘도값을 유지할 수 있는 광 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 광 발생 장치를 채용하여 영상을 표시하는 표시장치를 제공하는 것입니다.

본 발명의 일 측면에 따른 광 발생 장치는 제어신호에 근거하여 구동전압을 생성하는 광원 구동부; 상기 구동전압을 공급받아 광을 발생하는 광원부; 상기 광원부로부터의 상기 광을 수신하여, 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 측정부; 상기 분광 파워 분포를 근거로 상기 광원부의 요소별 광학 데이터를 산출하고, 상기 광학 데이터에 근거하여 상기 요소별 광학 특성들을 추출하는 추출부; 및 상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어신호를 조절하는 광원 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 표시 장치는 제어신호에 근거하여 구동전압을 생성하는 광원 구동부; 상기 구동전압을 공급받아 광을 발생하는 광원부; 상기 광을 공급받아 영상을 표시하는 표시패널; 상기 광원부로부터의 상기 광을 수신하여, 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 측정부; 상기 분광 파워 분포를 근거로 상기 광원부의 요소별 광학 데이터를 산출하고, 상기 광학 데이터에 근거하여 상기 요소별 광학 특성들을 추출하는 추출부; 및 상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어신호를 조절하는 광원 제어부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 광 발생 장치는 사용 시간에 따라 광원부의 광학 특성이 변화더라도, 원하는 타겟 색좌표, 타겟 색온도 등 타켓 광학 특성을 유지할 수 있음으로써, 상기 광 발생 장치로부터 출력되는 광의 광학 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 표시장치는 사용 시간에 따라 상기 광원부의 광학 특성이 변화되는 것에 의해서 상기 표시장치로부터 표시되는 영상의 표시품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

표시장치에 채용되는 상기 광원부의 구조 및 이를 구성하는 구성 요소들의 종류가 다양해지더라도, 상기 분광 광도계를 이용하여 상기 광원부에 사용되는 요소별로 광학 특성을 추출할 수 있다. 따라서, 상기 요소별 광학 특성에 따라 상기 광원부를 구동함으로써, 상기 광원부로부터 출력되는 광이 상기 타겟 광학 특성을 가질 수 있도록 정밀한 조절이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발생 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광원부를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광 다이오드 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 발광 다이오드 유닛의 분광 파워 분포를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 광속의 변화를 나타낸 파형도이다.
도 6b는 시간에 따른 발광 다이오드칩(113)의 제1 분광 파워 분포(D1)의 피크 면적(W1)의 변화를 나타낸 파형도이다.
도 6c는 시간에 따른 형광층의 제2 분광 파워 분포(D2)의 피크 면적(W2)의 변화를 나타낸 파형도이다.
도 7a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 u` 색도도를 나타낸 파형도이다.
도 7b는 시간에 따른 발광 다이오드칩의 제1 분광 파워 분포의 왜도를 나타낸 파형도이다.
도 7c는 시간에 따른 발광 다이오드칩의 제1 분광 파워 분포의 첨도를 나타낸 파형도이다.
도 8a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 v` 색도도를 나타낸 파형도이다.
도 8b는 시간에 따른 형광층의 제2 분광 파워 분포의 왜도를 나타낸 파형도이다.
도 8c는 시간에 따른 형광층의 제2 분광 파워 분포의 첨도를 나타낸 파형도이다.
도 9a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 색온도(Correlated Color Temperature: CCT)를 나타낸 파형도이다.
도 9b는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 연색 지수(Color Rendering Index: CRI)를 나타낸 파형도이다.
도 9c는 시간에 따른 발광 다이오드칩의 제1 분광 파워 분포(D1)의 반치폭(F1)을 나타낸 파형도이다.
도 9d는 시간에 따른 형광층의 제2 분광 파워 분포(D2)의 반치폭(F2)을 나타낸 파형도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 11은 도 10에 도시된 광원부의 일 예를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발생 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광원부를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광 다이오드 유닛을 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발생 장치(100)는 광을 발생하는 광원부(110), 제어신호에 근거하여 상기 광원부(110)를 구동하는 광원 구동부(120), 상기 광의 분광 파워 분포(spectral power distribution: SPD)를 측정하는 스펙트럼 측정부(130), 측정된 상기 광의 분광 파워 분포에 근거하여 상기 광원부(110)의 광학 특성들을 추출하는 광학 특성 추출부(140), 및 추출된 상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어 신호를 조절하는 광원 제어부(150)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)는 복수개의 발광 다이오드 유닛(112)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 발광 다이오드 유닛들(112)은 회로 기판(111) 상에 배열될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 복수개의 발광 다이오드 유닛들(112)이 상기 회로 기판(111) 상에 매트릭스 형태로 실장된 구조를 도시하였으나, 이것은 표시장치의 직하형 백라이트 유닛에 채용되는 구조일 수 있다. 표시장치의 에지형 백라이트 유닛에 채용되는 경우, 상기 광원부(110)는 상기 복수개의 발광 다이오드 유닛들(112)은 일 방향으로 순차적으로 배열된 구조를 가질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광 다이오드 유닛들(112) 각각은 백색광을 출력할 수 있다. 상기 백색광을 출력하기 위하여, 각 발광 다이오드 유닛(112)은 적색광을 발생시키는 적색 발광 다이오드칩(112R), 녹색광을 발생시키는 녹색 발광 다이오드칩(112G), 청색광을 발생시키는 청색 발광 다이오드칩(112B)을 포함할 수 있다. 상기 각 발광 다이오드 유닛(112)에 포함된 상기 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B)의 개수 및 사이즈는 각 발광 다이오드칩별 발광 효율에 따라서 결정되며, 서로 다르거나 같을 수 있다.

또한, 상기 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B)은 독립적으로 구동이 가능할 수 있다. 따라서, 상기 광원 구동부(120)는 발광 다이오드별 발광 효율에 따라서 상기 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B)로 인가되는 구동 전류의 세기를 제어할 수 있다.

상기 각 발광 다이오드 유닛(112)의 구성은 이에 한정되지 않고, 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛을 나타낸 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛(113)은 수납부(113_1a)가 형성된 프레임(113_1), 상기 수납부(113_1a)에 수납되고, 청색 광을 생성하는 발광 다이오드칩(113_2), 상기 발광 다이오드칩(113_2) 상부에 형성되는 형광층(113_3)을 포함한다. 상기 형광층(113_3)은 방출되는 상기 청색 광을 수신하여 상기 수신된 청색 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 청색 광과 다른 파장 범위를 갖는 황색 광으로 변환하여 출사하는 형광층(411)을 포함한다.

상기 프레임(113_1)은 상기 발광 다이오드칩(113_2)이 수납되는 수납 공간을 제공하는 상기 수납부(113_1a)를 구비한다. 상기 수납부(113_1a)는 바닥면과 상기 바닥면에 대하여 경사진 경사면을 포함한다. 상기 프레임(113_1)은 상기 수납부(113_1a)의 경사면에 배치된 광 반사층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 발광 다이오드칩(113_2)은 상기 수납부(113_1a)의 상기 바닥면 상에 배치되고, 전원을 공급받아 상기 청색 광을 생성한다. 상기 청색 광은 피크 파장이 435 ~ 460 nm(나노미터)의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 발광 다이오드칩(113_2)은 반도체 칩, 예컨대, InGaN 계열, GaN 계열, 또는 AlGaN 계열 등의 화합물 반도체 칩으로 이루어질 수 있다.

상기 형광층(113_3)은 상기 발광 다이오드칩(113_2)의 상부에 배치되고, 상기 발광 다이오드칩(113_2)을 감싸도록 상기 수납부(113_1a)를 채우는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 형광층(113_3)은 (Ba_{1 -x-y- z}Sr_xCa_y)₂SiO₄:Eu_z (0<x<1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, 단 0≤1-x-y-z)의 화학식을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 형광층(113_3)은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 실리케이트(SiOx) 계열로 이루어질 수 있다.

상기 형광층(113_3)은 상기 발광 다이오드칩(113_2)로부터 수신된 상기 청색 광에 의해 여기되어 황색광을 발광한다. 따라서, 상기 발광 다이오드 유닛(113)은 상기 청색광과 상기 황색광의 혼합으로부터 얻어지는 상기 백색광을 방출할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광원 구동부(120)는 외부로부터 입력되는 입력 전압(Vin) 및 상기 광원 제어부(150)로부터 공급되는 상기 제어 신호(PWM)에 근거하여 상기 발광 다이오드 유닛들(112)을 구동하기 위한 구동 전압(V_LED)을 출력한다. 상기 구동 전압(V_LED)은 상기 발광 다이오드 유닛들(112)로 공급되는 상기 구동 전류를 제어한다. 예를 들어, 상기 구동 전압(V_LED)은 상기 발광 다이오드 유닛들(112) 각각에 구비되는 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B)을 각각 독립적으로 구동하기 위한 적색, 녹색 및 청색 구동 전압으로 구분될 수 있다.

상기 스펙트럼 측정부(130)는 상기 광원부(110)에서 출사되는 상기 광을 파장에 따른 세기로 변환하여 출력하는 분광 광도계(spectrophotometer)(131, 도 2에 도시됨)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 광원부(110)가 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드칩(112R, 112G, 112B)을 이용하여 상기 광을 발생하는 경우, 상기 분광 광도계(131)는 가시광선 파장 영역 전반에 걸쳐 파장별 세기(즉, 분광 파워 분포)를 측정하여 출력할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 분광 광도계(131)는 상기 광원부(110)의 중심부 또는 측면부에 하나 또는 다수개로 배치될 수 있다.

상기 광학특성 추출부(140)는 상기 스펙트럼 측정부(130)로부터 제공되는 상기 분광 파워 분포에 근거하여 상기 광원부(110)의 요소별 광학 데이터를 추출할 수 있다. 상기 광원부(110)의 각 발광 다이오드 유닛(112)이 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B)로 이루어진 경우, 상기 광원부(110)의 요소는 상기 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드칩들(112R, 112G, 112B) 각각이 될 수 있다.

상기 광원부(110)는 도 4에 도시된 발광 다이오드 유닛(113)을 포함하는 경우, 상기 광원부(110)의 요소는 상기 발광 다이오드칩(113_2) 및 상기 형광층(113_3) 각각이 될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 발광 다이오드 유닛의 분광 파워 분포를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 상기 분광 파워 분포는 피크 파장을 기준으로 두 개의 파장 영역(A1, A2)으로 분리될 수 있다. 즉, 제1 파장 영역(A1)에는 상기 발광 다이오드칩(113_2, 도 4에 도시됨)에 대한 제1 분광 파워 분포(D1)가 위치하고, 제2 파장 영역(A2)에는 상기 형광층(113_3)에 대한 제2 분광 파워 분포(D2)가 위치할 수 있다. 상기 제1 파장 영역(A1)은 제1 피크 파장(PW1)을 포함하고, 상기 제2 파장 영역(A2)은 제2 피크 파장(PW2)을 포함한다.

상기 광학특성 추출부(140, 도 1에 도시됨)는 상기 제1 분광 파워 분포(D1)에 근거하여 상기 발광 다이오드칩(113_2)에 대한 광학 데이터를 추출하고, 상기 제2 분광 파워 분포(D2)에 근거하여 상기 형광층(113_3)에 대한 광학 데이터를 추출할 수 있다.

상기 광학 데이터는 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 피크 면적(W1, W2), 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 평균, 상기 제1 및 제2 피크 파장(PW1, PW2)에서의 높이(즉, 세기)(h1, h2), 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 실효치(root mean square, RMS), 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 파고율(crest factor), 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 표준편차, 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 왜도, 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 첨도, 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2) 각각의 반치폭(F1, F2), 상기 제1 및 제2 피크 파장(PW1, PW2) 등을 포함할 수 있다. 상기 광학 데이터는 상기 광원부(110)의 각 요소들에 대한 광학 특성을 나타내는 지표로 활용될 수 있다.

상기 발광 다이오드 유닛(112, 113)을 구성하는 요소들이 변경되면, 상기 분광 파워 분포의 형태가 달라질 수 있고, 이 경우 피크 파장을 기준으로 구분되는 파장 영역의 개수도 달라질 수 있다.

이하, 상기 광학 데이터가 각 요소들의 어떠한 광학 특성을 나타낼 수 있는지를 설명하기로 한다.

도 6a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 광속의 변화를 나타낸 파형도이고, 도 6b는 시간에 따른 발광 다이오드칩(113_2)의 제1 분광 파워 분포(D1)의 피크 면적(W1)의 변화를 나타낸 파형도이며, 도 6c는 시간에 따른 형광층(113_3)의 제2 분광 파워 분포(D2)의 피크 면적(W2)의 변화를 나타낸 파형도이다.

도 6a를 참조하면, 상기 발광 다이오드 유닛(113)의 광속은 시간이 경과함에 따라 저하되는 것으로 나타났다. 상기 광속의 임계치가 70%로 설정되는 경우, 측정 광속이 상기 임계치 이하인 발광 다이오드 유닛(113)은 그 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다.

시간에 따라 상기 광속이 변화되는 패턴은 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 피크 면적(W1)과 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 피크 면적(W2)과 유사한 패턴을 갖는 것으로 나타났다. 즉, 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 피크 면적(W1)과 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 피크 면적(D2)은 시간에 따라 감소하는 패턴으로 나타났으며, 그 감소 패턴의 형태는 상기 광속의 감소 패턴과 유사한 것으로 나타났다.

따라서, 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 피크 면적(W1)과 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 피크 면적(W2)에 근거하여, 상기 발광 다이오드 유닛(113)의 광속에 관한 광학 특성을 판단할 수 있을 것이다.

도 7a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 u` 색도도를 나타낸 파형도이고, 도 7b는 시간에 따른 발광 다이오드칩(113_2)의 제1 분광 파워 분포의 왜도를 나타낸 파형도이며, 도 7c는 시간에 따른 발광 다이오드칩(113_2)의 제1 분광 파워 분포의 첨도를 나타낸 파형도이다. 도 7a에서, u` 색도도는 1976년 CIE u`v` 색공간에서 사용되는 것이다.

도 7a를 참조하면, 발광 다이오드 유닛(113)의 u` 색도도 역시 시간에 따라 감소하는 패턴으로 나타났다. 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 왜도 및 첨도도 역시 시간에 따라 감소하는 패턴을 갖는다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상기 u` 색도도의 시간에 따른 감소 패턴은 상기 왜도 및 상기 첨도의 시간에 따른 감소 패턴과 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 상기 발광 다이오드 유닛(113)의 u` 색도도를 판단하는데 있어서, 상기 광학특성 추출부(140)로부터 생성된 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 왜도 또는 첨도가 사용될 수 있다.

도 8a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 v` 색도도를 나타낸 파형도이고, 도 8b는 시간에 따른 형광층(113_3)의 제2 분광 파워 분포의 왜도를 나타낸 파형도이며, 도 8c는 시간에 따른 형광층(113_3)의 제2 분광 파워 분포의 첨도를 나타낸 파형도이다. 도 8a에서, v` 색도도는 1976년 CIE u`v` 색공간에서 사용되는 것이다.

도 8a를 참조하면, 발광 다이오드 유닛(113)의 v` 색도도 역시 시간에 따라 감소하는 패턴으로 나타났다. 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 왜도 및 첨도도 역시 시간에 따라 감소하는 패턴을 갖는다.

도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 상기 v` 색도도의 시간에 따른 감소 패턴은 상기 왜도 및 상기 첨도의 시간에 따른 감소 패턴과 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 상기 발광 다이오드 유닛(113)의 v` 색도도를 판단하는데 있어서, 상기 광학특성 추출부(140)로부터 생성된 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 왜도 또는 첨도가 사용될 수 있다.

도 9a는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 색온도(Correlated Color Temperature: CCT)를 나타낸 파형도이고, 도 9b는 발광 다이오드 유닛(113)의 시간에 따른 연색 지수(Color Rendering Index: CRI)를 나타낸 파형도이며, 도 9c는 시간에 따른 발광 다이오드칩(113_2)의 제1 분광 파워 분포(D1)의 반치폭(F1)을 나타낸 파형도이며, 도 9d는 시간에 따른 형광층(113_3)의 제2 분광 파워 분포(D2)의 반치폭(F2)을 나타낸 파형도이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 발광 다이오드 유닛(113)의 색온도 및 연색지수는 시간에 따라 증가하는 패턴으로 나타났다. 도 9c 및 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 분광 파워 분포(D1)의 반치폭(F1)과 상기 제2 분광 파워 분포(D2)의 반치폭(F2)도 역시 시간에 따라 증가하는 패턴을 갖는다.

즉, 도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 상기 색온도 및 연색지수의 시간에 따른 증가 패턴은 상기 반치폭(F1, F2)의 시간에 따른 증가 패턴과 유사한 것으로 나타났다. 따라서, 상기 발광 다이오드 유닛(113)의 색온도 및 연색지수를 판단하는데 있어서, 상기 광학특성 추출부(140)로부터 생성된 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2)의 반치폭(F1, F2)이 사용될 수 있다.

이처럼, 상기 광학특성 추출부(140)는 상기에서 언급한 광학특성 이외에도 상기 제1 및 제2 분광 파워 분포(D1, D2)로부터 생성된 각종 광학 데이터(실효치, 파고율, 표준편차 등)에 근거하여 다른 다양한 광학특성을 요소별로 추출할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 광원 제어부(150)는 상기 광학특성 추출부(140)로부터 생성된 각종 광학 데이터에 근거하여 상기 광원부(110)의 현재 광학 특성들을 추출하고, 추출된 광학 특성들에 근거하여 상기 발광 다이오드 유닛(112, 113) 또는 상기 발광 다이오드 유닛(112, 113)에 구비되는 요소별로 상기 제어 신호(PWM)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 다이오드 유닛(112)이 레드, 그린 및 블루 발광 다이오드칩(112R, 112G, 112B)으로 이루어진 경우, 상기 레드, 그림 및 블루 발광 다이오드칩(112R, 112G, 112B)으로 인가되는 구동 전류를 제어하기 위하여, 상기 광원 제어부(150)는 상기 제어신호(PWM)의 듀티비 등을 조절할 수 있다.

상기 광원 구동부(120)는 상기 제어 신호(PWM)에 근거하여 상기 발광 다이오드 유닛들(112)을 구동하기 위한 구동 전압(V_LED)을 출력한다. 상기 제어 신호(PWM)의 듀티비에 따라서 상기 구동 전압(V_LED)의 전압 레벨이 가변될 수 있다. 상기 발광 다이오드 유닛들(112)로 공급되는 구동 전류는 상기 구동 전압(V_LED)의 전압 레벨에 따라서 달라진다. 이로써 상기 발광 다이오드 유닛들(112)의 휘도 및 상기 광원부(110)의 전체적인 광학 특성(예를 들어, 색좌표, 색온도 등등)이 타겟 색좌표, 타겟 색온도 등 타겟 광학 특성을 갖도록 조절될 수 있다.

따라서, 상기 광 발생 장치(100)는 시간에 따라 상기 광원부(110)의 광학 특성이 변화더라도, 원하는 타겟 색좌표, 타겟 색온도 등 상기 타켓 광학 특성을 유지할 수 있음으로써, 상기 광 발생 장치(100)로부터 출력되는 광의 광학 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 11은 도 10에 도시된 광원부의 일 예를 나타낸 평면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(400)는 영상을 표시하는 표시패널(300), 상기 표시패널(300)을 구동하는 패널 구동부(210, 220, 230), 및 상기 표시패널(100)로 광을 공급하는 광 발생 장치(100)를 포함한다. 상기 패널 구동부는 게이트 구동부(220), 데이터 구동부(230), 상기 게이트 구동부(210)와 상기 데이터 구동부(230)의 구동을 제어하는 영상 제어부(210)를 포함한다.

상기 표시패널(300)은 다수의 게이트 라인(GL1~GLn), 다수의 데이터 라인(DL1~DLm) 및 다수의 화소(PX)를 포함한다. 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 행 방향으로 연장되고 서로 평행하게 열 방향으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 열 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 행 방향으로 배열된다.

상기 다수의 화소(PX) 각각은 제1 내지 제3 서브 화소(PX1, PX2, PX3)를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(PX1, PX2, PX3) 각각은 박막 트랜지스터(미도시) 및 액정 커패시터(미도시)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(PX1, PX2, PX3)는 레드, 그린 및 블루 컬러를 표시할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예로, 상기 각 화소(PX)는 4 개의 서브 화소를 포함할 수 있고, 이들 중 3개의 서브 화소는 레드, 그린 및 블루 컬러를 표시하고, 나머지 하나의 서브 화소는 엘로우, 화이트, 시안 및 마젠타 등의 컬러 중 어느 하나를 표시할 수도 있다.

상기 영상 제어부(210)는 상기 표시 장치(400)의 외부로부터 RGB 영상신호(RGB) 및 다수의 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 영상 제어부(210)는 상기 데이터 구동부(230)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 RGB 영상신호들(RGB)을 변환하고, 변환된 영상신호들(RGB`)을 상기 데이터 구동부(230)로 제공한다. 또한, 상기 영상 제어부(210)는 상기 다수의 제어신호(CS)에 근거하여 데이터 제어신호(D-CS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 제어신호(G-CS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(D-CS)는 상기 데이터 구동부(230)로 제공되고, 상기 게이트 제어신호(G-CS)는 상기 게이트 구동부(220)로 제공된다.

상기 게이트 구동부(220)는 상기 영상 제어부(210)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(G-CS)에 응답해서 게이트 신호를 순차적으로 출력한다. 따라서, 상기 다수의 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 행 단위로 순차적으로 스캐닝될 수 있다.

상기 데이터 구동부(230)는 상기 영상 제어부(210)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(D-CS)에 응답해서 상기 영상신호들(RGB`)을 데이터 전압들로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들은 상기 표시패널(300)로 인가된다.

따라서, 각 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 턴-온되고, 턴-온된 상기 화소(PX)는 상기 데이터 구동부(230)로부터 해당 데이터 전압을 수신하여 원하는 계조의 영상을 표시한다.

도 10에 도시된 상기 광 발생 장치는 도 1에 도시된 광 발생 장치(100)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광 발생 장치(100)의 구성 요소들(110, 120, 130, 140, 150)에 대한 구체적인 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하기로 한다.

상기 광원부(110)는 상기 표시패널(300)의 배면에 위치하여, 상기 표시패널(300)의 후방에서 광을 공급한다. 본 발명의 일 예로, 상기 광원부(110)는 복수의 발광 다이오드 유닛(112)을 광원으로 채택할 수 있다. 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 발광 다이오드 유닛(112)는 회로기판(111) 상에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

또한, 상기 광원부(110)는 복수의 발광 블럭(B1~B12)으로 구분될 수 있다. 상기 발광 블럭들(B1~B12) 내에는 하나 이상의 발광 다이오드 유닛들(112)이 구비된다. 상기 발광 블럭들(B1~B12)의 개수 및 각 발광 블럭(B1~B12)에 구비되는 발광 다이오드 유닛들(112)의 개수는 도 11에 한정되지 않는다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 표시패널(300)에는 상기 복수의 발광 블럭(B1~B12)과 각각 대응하는 복수의 디밍 영역들이 정의될 수 있다.

로컬 디밍 방식을 적용할 경우, 상기 발광 블럭들(B1~B12) 각각에 인가되는 구동 전압(V_LED)의 전압 레벨을 가변시킴으로써, 상기 발광 블럭들(B1~B12) 각각으로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있다. 그 결과, 상기 표시패널(300)의 상기 디밍 영역별로 서로 다른 세기의 광을 공급받을 수 있다. 이처럼, 상기 로컬 디밍 방식이 적용되는 상기 표시장치(400)의 경우, 상기 광원 제어부(150)는 상기 제어신호(PWM)의 듀티비 또는 펄스폭 등을 결정하는데 있어서, 상기 영상 제어부(210)로부터 디밍 제어 신호(DIM_CS)를 수신한다. 상기 디밍 제어신호(DIM_CS)는 상기 영상 신호(RGB)에 근거하여 생성된 신호일 수 있다. 예를 들어, 상기 영상 제어부(DIM_CS)는 상기 영상 신호(RGB)를 각 디밍 영역에 대응하는 디밍 영상신호로 분리하고, 상기 디밍 영상신호에 근거하여 각 디밍 영역에 해당하는 평균 계조값 또는 최대 계조값을 산출할 수 있다. 따라서, 상기 영상 제어부(210)는 상기 산출된 평균 계조값 또는 최대 계조값 등에 근거하여 상기 디밍 제어신호(DIM_CS)를 생성할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 스펙트럼 측정부(130)는 상기 광원부(110)에서 출사되는 상기 광을 파장에 따른 세기로 변환하여 출력하는 분광 광도계(spectrophotometer)(131)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 광원부(110)가 상기 복수개의 발광 그룹(B1~B12)으로 구분되는 경우, 상기 스펙트럼 측정부(130)는 상기 복수개의 발광 그룹(B1~B12)에 각각 설치되는 복수개의 분광 광도계(131)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 복수개의 분광 광도계(131)는 각 발광 블럭(B1~B12)에서 가시광선 파장 영역 전반에 걸쳐 파장별 세기(즉, 분광 파워 분포)를 측정하여 출력할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 분광 광도계들(131) 각각은 해당 발광 블럭 내의 중심에 인접하여 하나 또는 다수개로 배치될 수 있다.

상기 광원 제어부(150)는 상기 디밍 제어신호(DIM_CS) 및 상기 광학특성 추출부(140)로부터 제공되는 광학 데이터 등에 근거하여 상기 제어신호(PWM)의 듀티비 또는 펄스폭 등을 조절하여 상기 광원 구동부(120)로 공급할 수 있다.

따라서, 상기 광원 구동부(120)는 상기 발광 블럭들(B1~B12) 각각에 인가되는 구동 전압(V_LED)의 전압 레벨을 가변시켜, 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 이와 동시에, 상기 광원 구동부(120)는 각 발광 블럭(B1~B12) 별로 광학 특성을 측정하여 이를 실시간으로 상기 구동 전압(V_LED)에 반영하여 각 발광 블럭(B1~B12)의 광학 특성(예를 들어, 색좌표, 색온도 등등)이 타겟 색좌표, 타겟 색온도 등 타겟 광학 특성을 갖도록 조절할 수 있다.

따라서, 상기 표시장치(400)는 사용 시간에 따라 상기 광원부(110)의 광학 특성이 변화되는 것에 의해서 상기 표시장치(400)로부터 표시되는 영상의 표시품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 표시장치(400)에 채용되는 상기 광원부(110)의 구조 및 이를 구성하는 구성 요소들의 종류가 다양해지더라도, 상기 분광 광도계(131)를 이용하여 상기 광원부(110)에 사용되는 요소별로 광학 특성을 추출할 수 있다. 따라서, 상기 요소별 광학 특성에 따라 상기 광원부(110)를 구동함으로써, 상기 광원부(110)로부터 출력되는 광이 상기 타겟 광학 특성을 가질 수 있도록 정밀한 조절이 가능하다.

이상 실시예를 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. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 광 발생 장치 110: 광원부
120: 광원 구동부 130: 스펙트럼 측정부
140: 광학특성 추출부 150: 광원 제어부
300: 표시패널 210: 영상 제어부
220: 게이트 구동부 230: 데이터 구동부
400: 표시장치

Claims (17)

1. 제어신호에 근거하여 구동전압을 생성하는 광원 구동부;
   상기 구동전압을 공급받아 광을 발생하는 광원부;
   상기 광원부로부터의 상기 광을 수신하여, 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 측정부;
   상기 분광 파워 분포를 근거로 상기 광원부의 요소별 광학 데이터를 산출하고, 상기 광학 데이터에 근거하여 상기 요소별 광학 특성들을 추출하는 추출부; 및
   상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어신호를 조절하는 광원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는 상기 광원부에 위치하여 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 분광 광도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광원부는 제1 색, 제2 색 및 제3 색 발광 다이오드칩으로 이루어진 발광 다이오드 유닛을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 색 중 적어도 하나는 레드, 그린 및 블루 컬러 중 하나의 컬러를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광원부는 제1 색의 발광 다이오드칩 및 상기 제1 색과 다른 제4 색의 형광층으로 이루어진 발광 다이오드 유닛을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 분광 파워 분포는 적어도 두 개의 분광 파워 분포를 포함하고,
   상기 광원부의 요소별 광학 특성들은 각 분광 파워 분포에 근거한 광학 데이터를 근거로 추출된 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광학 데이터는 각 분광 파워 분포에 대한 피크 영역의 면적, 피크 파장, 상기 피크 파장에서의 세기, 표준 편차, 첨도, 왜도, 반치폭 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
8. 제어신호에 근거하여 구동전압을 생성하는 광원 구동부;
   상기 구동전압을 공급받아 광을 발생하는 광원부;
   상기 광을 공급받아 영상을 표시하는 표시패널;
   상기 광원부로부터의 상기 광을 수신하여, 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 측정부;
   상기 분광 파워 분포를 근거로 상기 광원부의 요소별 광학 데이터를 산출하고, 상기 광학 데이터에 근거하여 상기 요소별 광학 특성들을 추출하는 추출부; 및
   상기 광학 특성들에 근거하여 상기 제어신호를 조절하는 광원 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 측정부는 상기 광원부에 위치하여 상기 광의 분광 파워 분포를 측정하는 분광 광도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 광원부는 제1 색, 제2 색 및 제3 색 발광 다이오드칩으로 이루어진 발광 다이오드 유닛을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 색 중 적어도 하나는 레드, 그린 및 블루 컬러 중 하나의 컬러를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 광원부는 제1 색의 발광 다이오드칩 및 상기 제1 색과 다른 제4 색의 형광층으로 이루어진 발광 다이오드 유닛을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
13. 제8항에 있어서, 상기 표시패널을 구동하기 위한 패널 구동부를 더 포함하고,
    상기 패널 구동부는,
    영상 신호, 게이트 제어신호 및 데이터 제어신호를 출력하는 영상 제어부;
    상기 게이트 제어신호에 응답하여 게이트 신호를 상기 표시패널로 출력하는 게이트 구동부; 및
    상기 데이터 제어신호에 응답하여 데이터 신호를 상기 표시패널로 출력하는 데이터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 광원부는 복수개의 발광 블럭으로 구분되고,
    각 발광 블럭은 하나 이상의 발광 다이오드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 측정부는 복수개의 분광 광도계를 포함하고,
    상기 복수개의 분광 광도계는 상기 복수개의 발광 블럭에 각각 대응하여 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
16. 제8항에 있어서, 상기 분광 파워 분포는 적어도 두 개의 분광 파워 분포를 포함하고,
    상기 광원부의 요소별 광학 특성들은 각 분광 파워 분포에 근거한 광학 데이터를 근거로 추출된 것을 특징으로 하는 표시장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 광학 데이터는 각 분광 파워 분포에 대한 피크 영역의 면적, 피크 파장, 상기 피크 파장에서의 세기, 표준 편차, 첨도, 왜도, 반치폭 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.

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