KR102116412B1 - 백라이트 유닛과 이를 이용한 표시장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따르면 PWM 신호의 생성 주기를 프레임(Frame)에 기준하여 생성은 하되 온/오프(On/Off)되는 영역을 규칙적으로 변화하게 하여 표시패널의 박막 트랜지스터 특성의 변화에 따른 픽셀 충전량 변화에 기인한 노이즈를 표시패널의 전체적으로 균등하게 배분할 수 있다.

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 표시장치 및 그의 구동 방법 {BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 이요한 표시장치 및 그의 구동 방법이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(PlasmaDisplay Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.
이 중, 액정 표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 액정 셀을 구비한 액정패널에 의해 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로부터 공급된 광의 투과량이 조절되어 원하는 영상을 표시하게 된다.
종래에는 백 라이트 유닛의 광원으로써 형광램프들을 주로 사용하였지만, 최근에는 백 라이트 유닛의 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 따라 형광 램프 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode)를 이용한 백 라이트 유닛이 이용되고 있다.
한편 소비 전력을 줄이기 위해 사용 환경 및 구현되는 패턴에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조절하는 것(Dimming)은 디스플레이에서 일반적으로 사용되는 기능이다.
상기 백라이트 유닛의 휘도를 조절하기 위해 광원에 인가되는 전류를 조절하는 방식을 사용하는데 크게 인가되는 전압의 레벨을 변경하는 DC Control 방식과 최대 레벨은 고정하고 이를 On/Off하는 AC Control 방식이 있다.
기존의 AC Control 방식을 적용할 경우 백라이트 유닛이 On/Off하게 됨에 따라 표시패널내의 박막 트랜지스터(TFT)의 특성에 변화가 발생하게 되며 이에 따라 각 픽셀의 에너지 충전량의 변화가 유발되어 화면에 노이즈가 나타나게 된다.
도 1은 종래의 PWM 신호의 출력 방식을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 PWM 신호의 출력 방식에 따를 때 표시 패널에 딤(Dim) 현상이 나타나는 것을 나타낸 도면이다.
종래의 PWM 신호의 출력 방식을 도면 1을 통해 살펴본다.
도 1을 참조하면, 광원으로 예를 들어 발광 다이오드(LED)의 디밍(Dimming)을 위한 On/Off 신호는 드라이브 컨트롤러로부터 출력되며 이는 PWM 방식을 취한다. PWM이 출력되는 주기는 크게 2가지가 있으며 프레임(Frame) 주파수에 동기되는 방식과 비동기 되는 방식이 있다.
동기되는 방식은 프레임 주파수를 체배는 방식으로 1 프레임의 전체 클럭(Clock)의 1/N하여 PWM 1주기의 Clock 수를 결정한다.
비동기 방식은 1 프레임의 전체 클럭에 상관없이 PWM 1주기의 클럭수를 결정하는 방식이다.
도 2를 참조하면, PWM 신호가 On/Off 함에 따라 화면 도2와 같은 노이즈가 발생한다.
동기 방식에서는 가로의 딤(Dim) 형태로 위치가 고정되어 나타나고, 비동기 방식의 경우 가로 딤이 아래 위호 움직이는 형태로 나타난다.
즉 백라이트 유닛이 On일때와 Off일때 박막트랜지스터의 누설 전류가 다르며 이에 따라 픽셀의 충전량이 달라져 화면에 노이즈가 발생하는 문제가 있다.
실시예는 백라이트 유닛이 On일때와 Off일때 박막트랜지스터의 누설 전류가 다르게 나타나고 그에따라 픽셀의 충전량이 달라져 화면에 노이즈가 발생하는 문제를 해결한다.
실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 상기 제1 PWM 신호를 공급받아 제2 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 출력부; 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임을 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하는 OFF 타임 계산부; 및 상기 제1 PWM 신호의 지연 여부를 결정하는 지연 제어부;를 포함하고, 상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 출력하는 PWM 신호 제어부를 포함하는 백라이트 유닛.
실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 OFF 타임 계산부는 하기 수학식 1의 지연 시간을 만족하는 OFF타임을 제1 메모리부에 출력하고, 상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 메모리부에 저장된 값을 읽어드려 상기 제1 PWM 신호를 지연시키는 백라이트 유닛.
Figure 112013079013615-pat00001
실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 지연 제어부는, 제2 메모리부, 제1 On 클럭수 계산부, 제2 On 클럭수 계산부 및 비교부를 포함하고, 상기 제1 On 클럭수 계산부는 초기 구동시 1 프레임 내의 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수를 계산하고, 상기 제2 메모리부는 상기 제1 On 클럭수 계산부의 계산 결과를 저장하고, 상기 제2 On 클럭수 계산부는 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 계산하고, 상기 비교부는 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 비교하여 비교 결과를 상기 PWM 출력부에 출력하는 백라이트 유닛.
실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 제2 메모리부에 저장된 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 비교하여 동일한 경우 지연 신호를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하고, 상기 지연 신호를 공급받은 상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 PWM 신호를 상기 상기 OFF 타임만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시킨 제2 PWM 신호를 출력하는 백라이트 유닛.
실시예에 따른 백라이트 유닛은 백라이트 유닛은 휘도 보상부를 더 포함하고,
상기 휘도 보상부는 상기 제1 PWM 신호의 듀티(Duty) 비를 조절하는 백라이트 유닛.
실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 휘도 보상부는 제3 메모리, 센서부 및 듀티 제어부를 포함하고, 상기 제3 메모리는 휘도 설정값을 저장하고, 상기 센서부는 백라이트의 휘도 값을 측정하고, 상기 듀티 제어부는 상기 휘도 설정값보다 상기 센서부로부터 측정된 백라이트 휘도 값이 작은 경우 보상 신호를 상기 PWM 신호 생성부로 출력하는 백라이트 유닛.
실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법은 초기 구동시 1 프레임 시구간 동안 초기 제1 PWM 신호와 동일한 초기 제2 PWM 신호를 출력하는 단계; 하기 수학식 1을 충족하는 지연 시간을 상기 초기 제1 PWM 신호로부터 추출하는 단계; 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하는 단계; 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수가 동일할 때 상기 초기 제2 PWM 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 제2 PWM 신호를 출력하는 단계; 상기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하고, 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 클럭수가 동일할 때 상기 제2 PWM 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 출력하는 단계를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
[수학식 1]
Figure 112013079013615-pat00002
실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동 방법은 수학식 1을 충족하는 지연 시간을 상기 초기 제1 PWM 신호로부터 추출하는 단계는, 상기 지연 시간을 저장하는 단계를 더 포함하고, 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하는 단계는, 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수를 저장하고, 이를 상기 제2 PWM 신호의 클럭수와 비교하는 단계를 더 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
실시예에 따른 표시장치는 복수의 화소 영역을 구비한 표시패널; 상기 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버; 상기 표시패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버; 상기 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 디밍 제어신호와 게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 제1 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, 상기 제1 PWM 신호를 공급받아 제2 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 출력부, 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임을 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하는 OFF 타임 계산부 그리고 상기 제1 PWM 신호의 지연 여부를 결정하는 지연 제어부를 구비한 PWM 신호 제어부를 포함하는 표시장치.
실시예에 따른 표시장치는 상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 출력하는 표시장치
실시예에 따르면 PWM 신호의 생성 주기를 프레임(Frame)에 기준하여 생성은 하되 온/오프(On/Off)되는 영역을 규칙적으로 변화하게 하여 표시패널의 박막 트랜지스터 특성의 변화에 따른 픽셀 충전량 변화에 기인한 노이즈를 표시패널의 전체적으로 균등하게 배분할 수 있다.
도 1은 종래의 PWM 신호의 출력 방식을 나타낸 도면
도 2는 종래의 PWM 신호의 출력 방식에 따를 때 표시 패널에 딤(Dim) 현상이 나타나는 것을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 표시장치를 나타낸 구성도
도 4는 백라이트 제어부(140)의 블록도
도 5는 지연 제어부의 블록도
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 제어부의 블록도
도 7은 듀티 보상부(260)의 블록도
도 8 및 도 9는 실시예를 이용하여 표시 패널의 섹터(Sector)별로 빛(Photo)의 노출 시간을 측정한 값을 나타낸 도면
이하, 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛과 이를 구비한 표시장치 및 그의 구동방법은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 표시장치를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 표시장치(100)는 복수의 화소 영역을 구비한 액정패널(110); 액정패널(110)의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)들을 구동하는 데이터 드라이버(120); 액정패널(110)의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들을 구동하는 게이트 드라이버(130); 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 정렬하여 상기 데이터 드라이버(120)에 공급함과 아울러 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버(130, 120)를 제어하고, 디밍 제어신호(Dim)를 이용하여 백라이트 제어부(140)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(150); 백 라이트(160)의 점등 및 소등 시점을 제어하는 백라이트 제어부(140); 및 상기 백라이트 제어부(140)에 의해 제어되어 상기 액정패널(110)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(170)을 구비할 수 있다.
액정패널(110)은 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 의해 정의되는 각 화소 영역에 형성된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 TFT와 접속된 액정 커패시터(Clc)를 구비한다.
액정 커패시터(Clc)는 TFT와 접속된 화소전극, 화소전극과 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극으로 구성된다.
TFT는 각각의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 각각의 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 영상신호를 화소 전극에 공급한다.
액정 커패시터(Clc)는 화소 전극에 공급된 영상신호와 공통전극에 공급된 공통전압의 차 전압을 충전하고, 그 차 전압에 따라 액정 분자들의 배열을 가변시켜 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다. 그리고, 액정 커패시터(Clc)에는 스토리지 커패시터(Cst)가 병렬로 접속되어 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압이 다음 데이터 신호가 공급될 때까지 유지되게 한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극이 스토리지 라인과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성되기도 한다.
데이터 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터의 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP; Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(SSC; Source Shift Clock), 소스 출력 인에이블(SOE; Source Output Enable) 신호 등을 이용하여, 타이밍 컨트롤러(150)로부터 보상 변환된 데이터(Data)를 아날로그 전압 즉, 영상 신호로 변환한다.
구체적으로, 데이터 드라이버(120)는 SSC에 따라 타이밍 컨트롤러(150)를 통해 정렬된 영상 데이터(Data)를 래치한 후, SOE 신호에 응답하여 각 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스가 공급되는 1수평 주기마다 1수평 라인 분의 영상 신호를 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(120)는 정렬 입력된 영상 데이터(Data)의 계조 값에 따라 소정 레벨을 가지는 정극성 또는 부극성의 감마전압을 선택하고 선택된 감마전압을 영상 신호로 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 공급한다.
게이트 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP; Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC; Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블(GOE; Gate Output Enable) 신호에 응답하여 순차적으로 스캔 펄스를 발생하고, 이를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다. 다시 말하여, 게이트 드라이버(130)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터의 GSP를 GSC에 따라 쉬프트 시켜서 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 펄스 예를 들어, 게이트 온 전압을 순차적으로 공급한다. 그리고, 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압이 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 드라이버(130)는 스캔 펄스의 펄스 폭을 GOE 신호에 따라 제어한다.
타이밍 컨트롤러(150)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 액정패널(110)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 영상 데이터(Data)를 적어도 한 수평라인 단위로 데이터 드라이버(120)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(150)는 외부로부터 입력되는 동기신호 즉, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 및 데이터 제어신호(GCS,DCS)를 생성하고, 이를 게이트 및 데이터 드라이버(130, 120)에 각각 공급함으로써 게이트 및 데이터 드라이버(130, 120)를 제어한다. 아울러, 타이밍 컨트롤러(150)는 정렬된 영상 데이터(Data)의 밝기나 휘도 정보 등에 따라 상기의 동기신호들 중 적어도 하나를 이용하여 디밍 제어신호(Dim)를 생성하고, 이를 백라이트 제어부(140)에 공급함으로써 백라이트 제어부(140)를 제어한다.
백 라이트 유닛(170)은 광을 발생하는 복수의 광원과 복수의 광원으로부터 입사되는 광의 효율을 향상시키는 광학부를 구비한 백 라이트(14) 및 PWM 신호를 이용하여 백 라이트(160)의 점등 및 소등 시점을 제어함으로써 영상 표시패널에 공급되는 광량을 제어하는 백 라이트 제어부(140)를 구비한다.
여기에서 PWM신호(PWM)는, 광원의 온 시간 및 오프 시간의 듀티비를 조정하는 구형파 신호이다. 따라서, PWM신호(PWM)의 온/오프 듀티비에 따라, 광원의 발광시간과 상기 광원에 흐르는 전류량이 조절된다.
구체적으로 PWM신호(PWM)의 온 일때의 듀티폭을 증가시켜 광원으로로 유입되는 전류 및 발광시간을 크게 하고, PWM신호(PWM)의 온 일때의 듀티폭을 감소시켜 광원으로 유입되는 전류 및 발광시간을 작게 한다.
백 라이트(160)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 광원들을 구비하고, 각 광원들로 공급되는 구동 전원(Vled)에 따라 동시 또는 순차적으로 각 광원들을 온/오프시켜서 광을 발생하게 된다.
광학부는 광원으로부터의 입사광을 확산 및 집광시켜 광 효율을 향상시키게 된다.
백 라이트(160)의 광원들로는 크게 선 광원, 면 광원 또는 점 광원이나 그 조합 형태로 구성될 수 있는데, 선 광원으로는 냉음극형광램프(CCFL; Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 외부전극 형광램프(EEFL; ExternalElectrode Fluorescent Lamp) 등이 있으며, 점 광원으로는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등이 이용될 수 있다.
이하에서는, 복수의 LED가 직렬 또는 병렬 연결된 적어도 하나의 LED군이 백 라이트(160)의 광원으로 이루어진 예를 설명하기로 한다.
백 라이트(160)의 각 LED군은 백색의 LED들로만 구성되어 백색광을 발생할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색의 LED들이 조합되도록 하여 백색의 광을 발생할 수도 있다.
이러한 복수의 LED군들은 구동 전원(Vled)에 의해 광을 발생하되, 그 출력단에서 조절되는 LED 구동 전류량 또는구동 전류 공급기간 등에 의해 발광량 즉, 밝기 정도가 제어될 수 있다.
백라이트 제어부(140)는 백 라이트(160)의 소등 시점을 결정할 수 있다.
소등 시점에 따라 백 라이트(160)의 소등을 제어하여 상기 백 라이트(160)의 발광량을 제어할 수 있다.
도 4는 백라이트 제어부(140)의 블록도이다.
도 4를 참조하여 백라이트 제어부(140)의 동작 방식을 설명한다.
실시예에 따른 백라이트 제어부(140)는 PWM 신호 생성부(210), PWM 신호 출력부(220), OFF 타임 계산부(230) 및 지연 제어부(240)를 포함할 수 있다.
상기 PWM 신호 생성부(210)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 디밍 제어신호(Dim)를 인가 받아 제1 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 PWM 신호 생성부(210)로부터 공급받은 제1 PWM 신호를 그대로 출력하거나, 상기 제1 PWM 신호를 일정 시간만큼 지연시킨 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 OFF 타임 계산부(230)는 1 프레임내의 상기 제1 PWM 신호의 클럭수와 각 클럭에 포함된 OFF 시간을 계산하여 상기 PWM 신호 출력부(220)로 출력할 수 있다.
상기 지연 제어부(240)는 상기 PWM 신호 출력부(220)의 출력 신호를 피드백 받아 상기 PWM 출력 신호에 포함된 클럭수를 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부(220)로 공급할 수 있다.
실시예에 따른 백라이트 제어부(140)에 포함된 각 구성들의 상호 동작 방식을 설명한다.
상기 PWM 신호 생성부(210)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 디밍 제어신호를 인가 받아 제1 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 생성부(210)는 사용자로부터 설정된 디밍 값이나 외부로부터의 디밍 제어신호(Dim)를 이용하여 이에 대응되는 듀티 비를 가지는 제1 PWM 신호를 생성할 수 있다.
제1 PWM 신호는 디밍 제어신호(Dim)의 듀티 비가 50%일 경우에는 해당 프레임 기간 중 50% 기간 동안 하이(High) 상태로 생성되며, 듀티비가 30%일 경우에는 해당 프레임 기간 중 30% 기간 동안 하이 상태로 생성될 수 있고, 그리고, 하이 상태로 유지되는 기간 외에 나머지 기간에는 로우(Low) 상태로 생성될 수 있다.
PWM 신호 출력부(220)는 상기 제1 PWM 신호를 공급받아 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)는 백라이트 유닛(170)의 초기 구동 시 1 프레임 시구간 동안 상기 제1 PWM 신호와 동일한 제2 PWM 신호를 출력하고, 다음 프레임의 시구간부터는 상기 제1 PWM 신호를 지연시킨 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)가 상기 제1 PWM 신호를 지연시키는 정도는 상기 OFF 타임 계산부(230)의 결과치에 따라서 달라질 수 있다.
상기 OFF 타임 계산부(230)는 제1 PWM 신호의 OFF 타임을 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부(220)로 출력할 수 있다.
구체적으로 상기 OFF 타임 계산부(230)는 백라이트 유닛의 초기 구동 시 1 프레임 시구간 동안 상기 제1 PWM 신호에 포함된 OFF 타임을 계산하고, 이를 상기 백라이트 유닛(170)의 초기 구동 시 1 프레임 시구간 동안 상기 제1 PWM 신호에 포함된 클럭수로 나눈 시간만큼을 지연 시간으로 하여 이를 상기 PWM 신호 출력부(220)로 공급할 수 있다.
이때 상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 지연 시간만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 OFF 타임 계산부(230)는 하기 수학식 1에 해당하는 지연 시간에 대응되는 지연 신호를 상기 PWM 신호 출력부(220)로 공급할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013079013615-pat00003
한편 상기 OFF 타임 계산부(230)는 상기 수학식 1에 해당하는 지연 시간에 대응되는 지연 신호를 제1 메모리부(250)에 출력하고, 상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 제1 메모리부(250)에 저장된 값을 읽어드려 상기 제1 PWM 신호를 지연시킬 수 있다.
지연 제어부(240)는 상기 제1 PWM 신호의 지연 여부를 결정할 수 있다.
상기 지연 제어부(240)는 상기 PWM 신호 출력부(220)의 출력 신호인 제2 PWM 신호의 클럭수를 카운터하여 초기 설정된 상기 제1 PWM 신호의 클럭수와 일치하는 경우 상기 PWM 신호 출력부(220)에서 상기 제1 PWM 신호를 지연시키도록 제어할 수 있다.
실시예에 따른 백라이트 제어부(140)는 초기 1 프레임의 다음 프레임에 공급되는 PWM 신호를 일정 시간만큼 지연시켜 출력할 수 있다.
그리하여 PWM 신호의 출력 주기를 프레임에 기준하여 생성은 하되 On/Off되는 영역을 규칙적으로 변화할 수 있다.
즉 프레임 단위로 PWM 신호의 On Timing을 shift하여 특정 지점에서 지속적으로 On 또는 Off 되지 않도록 할 수 있다. 그리하여 노이즈가 발생하는 원인인 누설 전류의 표시패널 영역별 차등이 사라지고, 상기 표시패널 전체적으로 균등해짐에 따라 노이즈가 시감적으로 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.
도 5는 지연 제어부의 블록도이다.
도 5를 참조하여 상기 지연 제어부(240)의 구체적인 동작 방식을 설명한다.
실시예에 따른 지연 제어부(240)는, 제1 On 클럭수 계산부(241), 제2 메모리부(242), 제2 On 클럭수 계산부(243) 및 비교부(244)를 포함할 수 있다.
상기 제1 On 클럭수 계산부(241)는 초기 구동시 1 프레임 내의 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수를 계산할 수 있다.
상기 제2 메모리부(242)는 상기 제1 On 클럭수 계산부(241)의 계산 결과를 저장할 수 있다.
상기 제2 On 클럭수 계산부(243)는 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 계산할 수 있다.
상기 비교부(244)는 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 비교하여 비교 결과를 상기 PWM 신호 출력부(220)에 출력할 수 있다.
즉 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수가 동일한 경우, 상기 PWM 신호 출력부(220)가 상기 제1 PWM 신호를 지연 시간만큼 제1 PWM 신호를 지연 시키도록 할 수 있다.
그리하여 상기 제1 PWM 신호는 지연 시간만큼 지연되어 제2 PWM 신호로 출력될 수 있고, 그에 따라 표시패널(110)의 특정 영역에서 백 라이트(160)가 지속적으로 ON/OFF되지 않도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 제어부의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 백라이트 제어부(140)는 PWM 신호 생성부(210), PWM 신호 출력부(220), OFF 타임 계산부(230), 지연 제어부(240) 및 듀티 보상부(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 PWM 신호 생성부(210)는 타이밍 컨트롤러(150)로부터 디밍 제어신호를 인가 받아 제1 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 PWM 신호 생성부(210)로부터 공급받은 제1 PWM 신호를 그대로 출력하거나, 상기 제1 PWM 신호를 일정 시간만큼 지연, 상기 제1 PWM 신호에 OFF 타임을 추가, 즉 상기 제1 PWM 신호를 지연 시킨 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 OFF 타임 계산부(230)는 1 프레임내의 상기 제1 PWM 신호의 클럭수와 각 클럭에 포함된 OFF 시간을 계산하여 상기 PWM 신호 출력부(220)로 출력할 수 있다.
상기 지연 제어부(240)는 상기 PWM 신호 출력부(220)의 출력 신호를 피드백 받아 상기 PWM 출력 신호에 포함된 클럭수를 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부(220)로 공급할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 지연 제어부(240)의 출력에 따라 상기 제1 PWM 신호를 지연 시간만큼 지연 시킬 수 있다.
상기 지연 시간 동안은 광원은 OFF될 수 있다.
이와 같이 PWM 신호에 OFF 시간이 추가됨으로써 백라이트 유닛(170)의 휘도가 낮아지는 경우 상기 듀티 보상부(260)는 이를 감지하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다.
상기 듀티 보상부(260)는 상기 백라이트 유닛(170)의 휘도가 설정치 이하로 낮아지는 경우 상기 PWM 신호 생성부(210)나 타이밍 컨트롤러(150)에 보상 신호를 공급하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 적절히 조절하여 상기 백라이트 유닛(170)의 휘도가 설정치 이상이 되도록 제어할 수 있다.
도 7은 듀티 보상부(260)의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 상기 듀티 보상부(260)는 백라이트 유닛(170)의 휘도를 측정하는 센서부(261)와 휘도 설정치를 저장하는 제3 메모리부(262)와 상기 센서부(261)로부터 측정된 백라이트 유닛(170)의 휘도와 상기 제3 메모리부(262)에 저장된 휘도 설정치를 비교하여 상기 센서부(261)로부터 측정된 백라이트 유닛(170)의 휘도가 상기 제3 메모리부(262)에 저장된 휘도 설정치 미만이 되는 경우 보상 신호를 상기 PWM 신호 생성부(210)에 출력하는 듀티 제어부(263)을 포함할 수 있다.
상기 PWM 신호 생성부(210)는 상기 보상 신호에 의해 제어되어 제1 PWM 신호의 듀티비를 조절할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(170)의 구동방법에 대하여 설명한다.
백라이트 유닛(170)의 초기 구동시 1 프레임 시구간 동안 PWM 신호 생성부(210)에 의하여 생성된 초기 제1 PWM 신호를 PWM 신호 출력부(220)로 출력하고, 상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 초기 제1 PWM 신호와 동일한 초기 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
OFF 타임 계산부(230)는 상기 수학식 1을 충족하는 지연 시간에 대응되는 신호를 상기 초기 제1 PWM 신호로부터 추출하여 제2 메모리부(250)에 저장하거나, 상기 PWM 신호 출력부(220)로 출력할 수 있다.
상기 지연 시간에 대응하는 신호가 상기 제2 메모리부(250)에 저장된 경우 상기 PWM 신호 출력부(220)는 상기 제2 메모리부(250)로부터 상기 지연 시간에 대응하는 신호를 읽어드릴 수 있다.
지연 제어부(240)는 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수를 계산하여 이를 제2 메모리부(242)에 저장하고, 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하고, 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 서로 비교하여 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수가 서로 동일할 때, 상기 PWM 신호 출력부(220)를 제어하여 상기 PWM 신호 출력부(220)가 상기 지연 시간만큼 상기 초기 제2 PWM 신호를 지연시킨 제2 PWM 신호를 출력할 수 있다.
상기 PWM 신호 출력부(220)가 상기 제2 PWM 신호를 출력하는 경우 상기 지연 제어부(230)는 상기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하고, 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 클럭수가 동일할 때, 상기 제2 PWM 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 출력하도록 상기 PWM 신호 출력부(220)를 제어할 수 있다.
이와 같은 반복된 동작을 통하여 초기 제1 PWM 신호로부터 추출된 지연 시간만큼 지연된 PWM 신호가 반복적으로 출력될 수 있다.
도 8 및 도 9는 실시예를 이용하여 표시 패널의 섹터(Sector)별로 빛(Photo)의 노출 시간을 측정한 값을 나타낸 도면이다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 실시예를 이용하여 표시 패널(110)의 섹터(Sector)별로 빛(Photo)의 노출 시간을 측정하였다.
1Cycle을 1 Frame의 1/6로 두고, PWM Duty를 1Cycle의 2/3, Off를 1/3로 가정한다. 그리고 도 9에서 Frame_x는 디스플레이 Frame의 진행을 나타내고, Sum_x는 Frame_x까지의 누적 Photo 노출 시간을 나타낸다.
1 Frame을 18개의 영역(Sector)으로 구분하고 디스플레이 Frame이 진행되면서 PWM이 'ON' 이면 '1', 'OFF'면 '0'으로 계산하여 누적값을 계산한다.
누적값은 Photo에 노출되는 시간이라 볼 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(170)을 이용한 경우 Photo에 의한 표시 패널(110)의 노출이 특정 영역에 집중되지 않으며 표시 패널(110) 전체에 고루 분포하게 되는 것이 확인된다.
또한, 본 시뮬레이션(simulation)에서는 19번째 Frame에서는 전체 노출량이 전체 Sector에서 일정해 짐을 알 수 있다. 따라서, 빛(Photo)에 의한 노이즈(Noise)가 개선될 수 있음이 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100. 표시장치
110. 표시패널
120. 데이터 드라이버
130. 게이트 드라이버
140. 백라이트 제어부
150. 타이밍 컨트롤러
160. 백 라이트
170. 백라이트 유닛
210. PWM 신호 생성부
220. PWM 신호 출력부
230. OFF 타임 계산부
240. 지연 제어부
241. 제1 ON 클럭수 계산부
242. 제2 메모리부
243. 제2 ON 클럭수 계산부
244. 비교부
250. 제1 메모리부
260. 듀티 보상부
261. 센서부
262. 제3 메모리부
263. 튜티 제어부

Claims (10)

  1. 제1 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;
    상기 제1 PWM 신호를 공급받아 제2 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 출력부;
    상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임을 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하는 OFF 타임 계산부; 및
    상기 제1 PWM 신호의 지연 여부를 결정하는 지연 제어부;를 포함하고,
    상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 출력하는 PWM 신호 제어부를 포함하며,
    상기 OFF 타임 계산부는 1프레임 기간의 상기 제1 PWM 신호 OFF 시간을 제외한 나머지 기간을 제1 PWM 신호에 포함된 클럭수로 나눈 시간만큼을 지연 시간으로 설정하고,
    상기 PWM 신호 제어부는 상기 지연 시간만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 출력하는 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 OFF 타임 계산부는 하기 수학식 1에 따른 상기 지연 시간을 만족하는 OFF 타임을 제1 메모리부에 출력하고,
    상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 메모리부에 저장된 값을 읽어들여서 상기 제1 PWM 신호를 지연시키는 백라이트 유닛.
    [수학식 1]
    Figure 112020005163911-pat00004
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지연 제어부는,
    제2 메모리부, 제1 On 클럭수 계산부, 제2 On 클럭수 계산부 및 비교부를 포함하고,
    상기 제1 On 클럭수 계산부는 초기 구동시 1 프레임 내의 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수를 계산하고,
    상기 제2 메모리부는 상기 제1 On 클럭수 계산부의 계산 결과를 저장하고,
    상기 제2 On 클럭수 계산부는 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 계산하고,
    상기 비교부는 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 비교하여 비교 결과를 상기 PWM 신호 출력부에 출력하는 백라이트 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 메모리부에 저장된 상기 제1 PWM 신호의 On 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 On 클럭수를 비교하여 동일한 경우 지연 신호를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하고,
    상기 지연 신호를 공급받은 상기 PWM 신호 출력부는 상기 제1 PWM 신호를 상기 OFF 타임만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시킨 제2 PWM 신호를 출력하는 백라이트 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    백라이트 유닛은 휘도 보상부를 더 포함하고,
    상기 휘도 보상부는 상기 제1 PWM 신호의 듀티(Duty) 비를 조절하는 백라이트 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 휘도 보상부는 제3 메모리, 센서부 및 듀티 제어부를 포함하고,
    상기 제3 메모리는 휘도 설정값을 저장하고,
    상기 센서부는 백라이트의 휘도 값을 측정하고,
    상기 듀티 제어부는 상기 휘도 설정값보다 상기 센서부로부터 측정된 백라이트 휘도 값이 작은 경우 보상 신호를 상기 PWM 신호 생성부로 출력하는 백라이트 유닛.
  7. 초기 구동시 1 프레임 시구간 동안 초기 제1 PWM 신호와 동일한 초기 제2 PWM 신호를 출력하는 단계;
    하기 수학식 1을 이용해서 1프레임 기간의 상기 제1 PWM 신호 OFF 시간을 제외한 나머지 기간을 제1 PWM 신호에 포함된 클럭수로 나눈 시간만큼을 지연 시간으로 설정함으로써 상기 지연 시간을 상기 초기 제1 PWM 신호로부터 추출하는 단계;
    상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하는 단계;
    상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수가 동일할 때 상기 초기 제2 PWM 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 제2 PWM 신호를 출력하는 단계;
    상기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하고, 상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수와 상기 제2 PWM 신호의 클럭수가 동일할 때 상기 제2 PWM 신호를 상기 지연 시간만큼 지연시켜 출력하는 단계를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112020005163911-pat00005
  8. 제7 항에 있어서,
    수학식 1을 충족하는 지연 시간을 상기 초기 제1 PWM 신호로부터 추출하는 단계는,
    상기 지연 시간을 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 초기 제2 PWM 신호의 클럭수를 측정하는 단계는,
    상기 초기 제1 PWM 신호의 클럭수를 저장하고, 이를 상기 제2 PWM 신호의 클럭수와 비교하는 단계를 더 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
  9. 복수의 화소 영역을 구비한 표시패널;
    상기 표시패널의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버;
    상기 표시패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
    외부로부터 입력되는 영상 데이터를 정렬하여 상기 데이터 드라이버에 공급함과 아울러 디밍 제어신호와
    게이트 및 데이터 제어신호를 생성하여 게이트 및 데이터 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    제1 PWM 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부, 상기 제1 PWM 신호를 공급받아 제2 PWM 신호를 출력하는 PWM 신호 출력부, 상기 제1 PWM 신호의 OFF 타임을 계산하여 이 결과를 상기 PWM 신호 출력부로 출력하는 OFF 타임 계산부 그리고 상기 제1 PWM 신호의 지연 여부를 결정하는 지연 제어부를 구비한 PWM 신호 제어부를 포함하고,
    상기 OFF 타임 계산부는 1프레임 기간의 상기 제1 PWM 신호 OFF 시간을 제외한 나머지 기간을 제1 PWM 신호에 포함된 클럭수로 나눈 시간만큼을 지연 시간으로 설정하고,
    상기 PWM 신호 제어부는 상기 지연 시간만큼 상기 제1 PWM 신호를 지연시켜 출력하는 표시장치.
  10. 삭제
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