WO2012036342A1 - 백라이트 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2012036342A1
WO2012036342A1 PCT/KR2010/008088 KR2010008088W WO2012036342A1 WO 2012036342 A1 WO2012036342 A1 WO 2012036342A1 KR 2010008088 W KR2010008088 W KR 2010008088W WO 2012036342 A1 WO2012036342 A1 WO 2012036342A1
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이주병
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엘지전자주식회사
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    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Definitions

  • the present invention relates to an image display device, and more particularly, to an apparatus and method for controlling a backlight of an image display device.
  • the brightness of the LCD is controlled by setting an internal LCD driver register using a boost converter or a switch-capacitor type converter built in the LCD module.
  • the brightness is controlled by applying the same power to the boost converter (or switch capacitor) type converter and adjusting the overall gain by the gain combination of RGB (red green blue) to the LCD driver register.
  • this method has a disadvantage in that the color reproducibility decreases as the brightness is adjusted by adjusting the gain of RGB.
  • FIG. 1 is a block diagram of a device for controlling backlight of a conventional video display device.
  • the backlight control device includes a backlight module 2 having a structure in which a plurality of LED strings connected in series are connected in parallel.
  • the output of the backlight module 2 is controlled according to the driving signal of the LED driver 10.
  • the LED driver 1 outputs a driving signal to adjust the output of the entire LED by referring to a built-in brightness table to adjust the brightness of the display panel.
  • the uniformity of backlight brightness of LCD products is not constant because the brightness characteristics of LEDs and lamps, which are used as general backlights of video display devices, are not the same and the light diffusion pattern is not easily changed in the product state once designed.
  • the uniformity set as the criterion of the best state may be changed or degraded.
  • the conventional backlight controller has no method of changing the brightness of the display panel or controlling partial backlight brightness when the brightness is different between the backlights.
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to provide a backlight control apparatus and method for effectively controlling the backlight module.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight control apparatus and method for enabling detailed backlight control.
  • the present invention for achieving the above object is a power supply for supplying power to the backlight; A backlight module in which a plurality of light emitting elements are arranged; A controller for outputting a control signal for adjusting the brightness of the backlight module; And a backlight driver for outputting a driving signal for controlling the light emitting device according to the control signal.
  • the present invention includes the steps of applying a voltage to control the brightness of the backlight module is provided with a plurality of light emitting elements; Receiving a feedback of the applied voltage value; Calculating a difference between power values of the backlight module according to the feedback voltage value; And adjusting the voltage values applied to the plurality of light emitting devices according to the calculated voltage values.
  • the present invention has the effect of effectively controlling the uniformity and luminance ratio of luminance by controlling the backlight module used in the display panel.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional backlight control device.
  • FIG. 2 is a block diagram of a backlight control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a backlight control operation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for backlight control according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a light emitting diode (LED) backlight module that provides a light source to a liquid crystal display will be described.
  • a plurality of LEDs are arranged in series in a string type in the backlight module 10.
  • a plurality of LED strings 11, 12, 13, 14, and 15 arranged in series are connected in parallel.
  • the number of LEDs and LED strings and the number of lamps may be variously changed according to the size of the screen, circuit characteristics, and manufacturer's specifications.
  • the LED string may be applied to a method in which the LED string is attached to the side of the light diffusion plate or the light guide plate constituting the panel of the liquid crystal display device or a method located on the back side of the light diffusion plate or the light guide plate.
  • an LED driver 20 for applying a driving signal for driving the LEDs provided in the LED strings 11 to 15 is provided.
  • the LED driver 20 is provided with a signal controller 22 for applying a driving signal for controlling the driving of the backlight module 10 for each of the LED strings 11 to 15 according to a control signal applied from the controller 30. .
  • the LED driver 20 is provided with a feedback unit 23 for feeding back situation information, that is, output current of driving signals applied from the power supply unit 40 to the LED strings 11 to 15 in accordance with the driving signal.
  • the DC filter unit 21 converts the current fed back from the feedback unit 23 into a digital pulse signal and outputs it to the control unit 30.
  • the signal output from each LED string has been described as being input to the feedback unit 23.
  • the voltage input to each LED string is input to the feedback unit 23. It is also possible.
  • a configuration in which a signal input or output through an LED string is applied to the feedback unit 23 is described as an example.
  • the input or output signal does not pass through the feedback unit 23.
  • a configuration in which the DC filter unit 21 is applied directly is also possible.
  • the DC filter unit 21 converts and outputs a digital signal including at least one of the above-described signals, such as up, down, left and right amplitudes of the feedback signal, pulse frequency, and the like.
  • the controller 30 outputs a control signal for adjusting the voltage applied to the backlight module 10.
  • the control unit 30 checks the voltage applied to the LED strings 11 to 15 of the backlight module 10 in the power supply unit 40 and compares the feedback signal with a pre-stored reference value to adjust the voltage between the LED strings. Outputs a control signal.
  • the reference value stored in advance in the controller may be at least one of up, down, left and right amplitudes and frequency information for driving the backlight module.
  • the backlight module 10 is driven on / off to provide a light source to the display panel.
  • the LED provided in the backlight module 10 is driven for each of the LED strings 11 to 15 arranged in the normal operation state. (Step 305)
  • the controller 30 may perform an operation of a separate brightness control mode or periodically perform a brightness control mode. Therefore, when the brightness control mode of the backlight is operated (step 310), the controller 30 outputs a control signal in the form of a PWM signal according to the duty ratio for driving the LED strings 11 to 15 according to a preset value. step)
  • the signal controller 22 receiving the control signal receives a voltage for driving the LED according to the control signal from the power supply unit 40 and applies it to the LED strings 11 to 15 (step 320).
  • the DC filter unit 21 receives at least one feedback signal of the applied voltage and includes at least one of information such as vertical amplitude, left and right amplitude, pulse, frequency, etc. of the signal fed back from the LED strings 11 to 15.
  • the control unit 30 converts the digital pulses into digital pulses and checks the voltage values applied to the LED strings 11 to 15 from the control unit 30 (step 325).
  • the control unit 30 compares at least one of information such as the upper picture width, the left and right amplitude, the pulse, the frequency, and the like of the feed double signal of each of the fed back LED strings 11 to 15 with a previously stored reference signal value.
  • the voltage difference applied to each of the feedback LED strings 11 to 15 is calculated, and it is determined whether the calculated voltage difference is greater than or equal to a reference value (step 330), that is, each of the LED strings 11 to 15).
  • the applied voltage has a difference within the reference range.
  • a control operation for adjusting an applied voltage to the LED string is performed.
  • the controller 30 controls to adjust the voltage applied from the power supply unit 40 through the signal controller 22 to within the reference value range to correct the generated voltage difference.
  • various adjustment signals are outputted to the signal controller 22 by combining the up-down amplitude, left-right amplitude, pulse, frequency information, and the like of the fed-back signal.

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 영상표시기기의 백라이트 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 백라이트에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 다수의 발광소자가 배열된 백라이트 모듈; 상기 백라이트 모듈의 밝기 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어신호에 따라 상기 발광소자를 제어하는 구동신호를 출력하는 백라이트 구동부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

백라이트 제어 장치 및 방법
본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 영상표시기기의 백라이트 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 백라이트 밝기 조절 방법은 LCD 모듈에 내장된 부스트 컨버터(Boost Converter) 또는 스위치 커패시터(Switch-Capacitor) 방식의 컨버터를 사용하여 내부 LCD 드라이버 레지스터를 세팅하면서 LCD의 밝기를 조절하였다.
즉, 부스트 컨버터(또는 스위치 커패시터) 방식의 컨버터에 전원을 동일하게 인가하고 LCD 드라이버 레지스터에 RGB(Red Green Blue)의 이득 조합에 의한 전체 이득(Gain)을 조절함으로써 밝기를 조절하였다. 그런데 이러한 방법은 RGB의 이득(Gain)을 조절하여 밝기를 조절하다 보니 색 재현율이 떨어지게 되는 단점이 있었다.
도 1은 종래의 영상표시기기의 백라이트 제어를 위한 장치 구성도이다.
도 1에는 LED를 광원으로 하는 백라이트 장치로, 상기 백라이트 제어장치는 LED가 직렬로 다수 개 연결된 LED스트링이 병렬로 연결된 구조의 백라이트 모듈(2)이 구비된다. 이러한 백라이트 모듈(2)의 출력은 LED드라이버(10)의 구동신호에 따라 제어된다.
일반적으로 LED드라이버(1)는 표시패널의 밝기를 조절하기 위하여 내장된 밝기 테이블을 참조하여 LED전체의 출력을 조절하도록 구동신호를 출력한다.
영상표시기기의 일반적인 백라이트로 사용되고 있는 LED, 램프 등 각 단품의 휘도 특성이 동일하지 않고 광확산 패턴은 한번 설계하면 제품 상태에서는 가변이 용이하지 않기 때문에 LCD제품의 백라이트 밝기의 균일도가 일정하지 않다.
휘도가 최대일 때의 조건에서 균일도를 우수하게 설정하더라도 사용자가 위도를 최소로 조정하거나 대기모드 등에서 휘도가 최소인 상태로 변경하면 최상 상태의 기준으로 설정된 균일도는 변동되거나 열하되는 경우가 발생한다.
따라서 종래의 백라이트 제어장치는 표시패널의 밝기를 변화시키거나, 백라이트 간의 밝기가 상이한 경우 부분적인 백라이트 밝기를 제어할 수 있도록 하는 방법이 없었다.
또한, 전체 화면 제어로 인한 소비전력의 절감에도 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 백라이트 모듈을 효과적으로 제어하기 위한 백라이트 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 백라이트제어를 세밀하게 수행할 수 있도록 하는 백라이트 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 백라이트에 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 다수의 발광소자가 배열된 백라이트 모듈; 상기 백라이트 모듈의 밝기 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어신호에 따라 상기 발광소자를 제어하는 구동신호를 출력하는 백라이트 구동부로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 발광소자가 구비되는 백라이트 모듈의 밝기를 제어하기 위해 전압을 인가하는 단계; 상기 인가된 전압값을 피드백 받는 단계; 상기 피드백된 전압값에 따라 상기 백라이트 모듈의 전원값의 차를 산출하는 단계; 상기 산출된 전압값에 따라 상기 다수의 발광소자에 인가되는 전압값을 조정하는 단계;로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은 표시패널에 사용되는 백라이트모듈을 제어하여 휘도의 균일성 및 휘도비를 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.
도 1은 종래의 백라이트 제어 장치 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 제어 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 제어 동작 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 백라이트 제어 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 제어를 위한 장치의 블록 구성도이다. 본 실시 예에서는 액정표시장치(Liquid Crystal Display)에 광원을 제공하는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함) 백라이트 모듈을 이용하여 설명한다.
도 2의 백라이트 제어 장치에서 백라이트 모듈(10)에는 다수의 LED가 하나의 스트링 타입으로 직렬 배열된다. 그리고 직렬 배열된 LED스트링(11, 12, 13, 14, 15)이 다수개 병렬로 연결된다. 상기 LED 및 LED스트링의 개수 및 Lamp의 개수는 화면의 크기, 회로특성, 제작사의 규격에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 LED스트링은 액정표시장치의 패널을 구성하는 광확산판 또는 광유도판의 측면에 LED스트링이 부착되는 방식 또는 광확산판 또는 광유도판의 뒷면에 위치하는 방식에 적용하는 것이 가능하다.
그리고 상기 LED스트링(11 내지 15)에 구비된 LED를 구동하기 위한 구동신호를 인가하는 LED드라이버(20)가 구비된다. 상기 LED드라이버(20)는 제어부(30)로부터 인가되는 제어신호에 따라 상기 백라이트 모듈(10)의 구동을 제어하는 구동신호를 LED스트링(11 내지 15)별로 인가하는 신호 제어부(22)가 구비된다.
상기 LED드라이버(20)에는 구동신호에 따라 전원공급부(40)로부터 LED스트링(11 내지 15)으로 각각 인가되는 구동신호의 사태 정보 즉, 출력 전류를 피드백시키는 피드백 부(23)가 구비된다. 또한, 상기 피드백부(23)로부터 피드백된 전류를 디지털 펄스 신호로 변환하여 제어부(30)로 출력하는 DC필터부(21)를 구비한다.
본 발명의 실시 예에서는 각각의 LED스트링에서 출력되는 신호가 상기 피드백부(23)로 입력되는 것으로 설명하였으나, 이 외에도 각각의 LED스트링으로 입력되는 전압을 상기 피드백부(23)로 입력되도록 하는 구성도 가능하다.
본 발명의 실시 예에서는 LED스트링으로 입력 또는 출력되는 신호가 상기 피드백부(23)로 인가되도록 하는 구성을 예를 들어 설명하였으나, 상기 입력 또는 출력신호가 상기 피드백부(23)를 거치치 않고, DC필터부(21)로 직접 인가하는 방식의 구성도 가능하다.
상기 DC필터부(21)는 피드백 신호의 상하 및 좌우 진폭, 펄스 주파수 등 상기한 신호 중 적어도 하나의 신호를 포함하는 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
상기 백라이트 모듈(10)에 인가되는 전압을 조정하는 제어신호를 출력하는 제어부(30)를 구비한다. 상기 제어부(30)는 전원공급부(40)에서 백라이트 모듈(10)의 LED스트링(11 내지 15)에 각각 인가되는 전압을 확인하고 피드백되는 신호를 미리 저장된 기준값과 비교하여 LED스트링간의 전압을 조정하도록 하는 제어신호를 출력한다.
상기 제어부에 미리 저장된 기준값은 상기 백라이트 모듈을 구동하기 위한 상하 및 좌우 진폭, 주파수 정보 중 적어도 하나 이상의 값일 수 있다.
다음 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 3을 참조하면, 영상표시기기가 온(On)구동되면 백라이트 모듈(10)은 표시패널에 광원을 제공하도록 온/오프 구동된다. 이때 백라이트모듈(10)에 구비되는 LED는 정상 동작상태로 동작시 배열된 LED스트링(11 내지 15)별로 구동된다. (305단계)
제어부(30)는 별도의 밝기 조절 모드의 동작을 수행하거나, 주기적으로 밝기 조절모드를 수행하도록 할 수 있다. 따라서 백라이트의 밝기 조절모드가 동작되면(310단계) 제어부(30)는 기 설정된 값에 따라 LED스트링(11 내지 15)을 구동하기 위한 듀티비에 따른 PWM신호 형태의 제어신호를 출력한다.(315단계)
그러면 제어신호를 인가받은 신호 제어부(22)는 상기 제어신호에 따른 LED구동을 위한 전압을 전원공급부(40)로부터 인가받아 LED스트링(11 내지 15)으로 인가하게 된다.(320단계)
상기 인가된 전압에 대한 피드백 신호를 받아 DC필터부(21)에서 LED스트링별(11 내지 15)로부터 피드백된 신호의 상하진폭, 좌우 진폭, 펄스, 주파수 등의 정보 중 최소한 어느 하나의 정보를 포함하는 디지털 펄스로 변환하여 제어부(30)로 출력하고 상기 제어부(30)에서 각각의 LED스트링(11 내지 15)에 인가되는 전압 값을 확인하게 된다.(325단계)
제어부(30)는 상기 피드백된 각각의 LED스트링별(11 내지 15)의 피드배 신호의 상사진폭, 좌우진폭, 펄스, 주파수 등의 정보 중적어도 어느 하나를 미리 저장된 기준 신호값과 비교한다.
예를 들어 피드백된 LED스트링별(11 내지 15) 인가되는 전압차를 연산하고, 상기 연산된 전압 차가 기준 값 이상인지의 여부를 판단한다.(330단계) 즉, 각 LED스트링 별 11 내지 15) 인가전압은 기준값 범위 내의 차를 가지고 있으나. 적어도 어느 하나의 LED스트링과의 전압차가 기준 값 이상 발생하면, 상기 LED스트링에 인가전압을 조정하도록 하는 제어동작을 수행하게 된다.
따라서 상기 제어부(30)는 상기 발생된 전압 차를 보정하기 위하여 신호 제어부(22)를 통하여 전원 공급부(40)에서 인가되는 전압을 기준 값 범위 이내로 조정하도록 제어한다.
다르게는 피드백된 신호의 상하 진폭, 좌우 진폭, 펄스, 주파수 정보 등을 조합하여 다양한 조정신호를 상기 신호제어부(22)로 출력한다.
이상에서와 같이 LED 또는 Lamp를 백라이트로 구비하는 영상표시기기에서 백라이트의 제어를 위해 피드백되는 다양한 정보값에 따라 각각의 LED스트링 또는 Lamp의 영역에 따른 백라이트에 인가되는 전압값을 제어할 수 있도록 함으로써, 백라이트 동작에 의한 휘도의 균일성 및 휘도비를 효과적으로 제어할 수 있도록 한다.

Claims (13)

  1. 백라이트에 전원을 공급하기 위한 전원공급부;
    다수의 발광소자가 배열된 백라이트 모듈;
    상기 백라이트 모듈로 입력되는 구동신호 또는 상기 백라이트 모듈의 출력 신호를 디지털 신호로 출력하는 DC필터부;
    상기 DC필터부로부터 신호를 입력받아 기 저장된 기준값과 비교하여 상기 백라이트의 밝기를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부;
    상기 제어신호에 따라 상기 발광소자를 제어하는 구동신호를 출력하는 백라이트 구동부로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 백라이트 모듈은 블록 구조로 배열된 램프임을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 백라이트 모듈은 스트링구조로 배열된 LED백라이트임을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 백라이트 제어장치는
    상기 제어부로부터 제어신호에 따라 상기 백라이트 모듈의 인가 전원을 블록별로 제어하기 위한 구동신호를 출력하는 신호 제어부;
    상기 제어부로부터 구동신호에 의해 전원공급부로부터 공급되는 전원을 백라이트에 인가되는 전압레벨을 피드백 받는 피드백부;
    상기 피드백부로 인가되는 전류를 디지털 펄스 신호로 변환하여 제어부로 출력하는 DC필터부;로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 신호제어부는
    상기 피드백부에서 수신된 피드백되는 발광소자의 인가 전류값에 따라 구동신호를 조정하도록 함을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 신호 제어부는
    발광소자 간의 전류값 차가 기 설정된 기준값 이상인지의 여부를 판단하여 구동신호를 조정하도록 함을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 발광소자는
    발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 또는 냉음극형광램프(Cold Cathode Flourscent Lamp, CCFL) 또는 외부전극형광램프(External Electrode Flourscent Lanm, EEFL)임을 특징으로 하는 백라이트 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 DC필터부에서 출력되는 디지털 신호는 상하 진폭, 좌우 진폭, 펄스 및 주파수 정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부에 기 저장된 기준값은 상기 백라이트 모듈을 구동하기 위한 상하 지폭, 좌우진폭, 펄스, 주파수 정보 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 백라이트 제어장치.
  10. 다수의 발광소자가 구비되는 백라이트 모듈의 밝기를 제어하기 위해 전압을 인가하는 단계;
    상기 인가된 전압값을 피드백 받는 단계;
    상기 피드백된 전압값에 따라 상기 백라이트 모듈의 전원값의 차를 산출하는 단계;
    상기 산출된 전압값에 따라 상기 다수의 발광소자에 인가되는 전압값을 조정하는 단계;로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 제어 방법
  11. 제 10항에 있어서, 상기 발광소자는 스트링별로 배열되거나 블록 형태로 구분되어 배열되도록 함을 특징으로 하는 백라이트 제어 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 피드백되는 전압값은 DC필터부에서 디지털 신호로 변환하여 출력되도록 함을 특징으로 하는 백라이트 제어 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 피드백된 전압값이 발광소자간 차이가 기준값 이상이면 상기 인가 전압값을 조정하도록 함을 특징으로 하는 백라이트 제어 방법.
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