KR20080086282A - 백라이트 유닛의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트유닛(BLU)의 구동장치에 관한 것으로서, 스펙트럼을 서로 달리하는 레드(R), 그린(G), 블루(B) LED 소자를 가지는 두 개 이상의 RGB그룹이 하나의 백라이트 단위로서 형성되어 있는 백라이트 단위 유닛과, 상기 백라이트 단위 유닛을 다수개 구비하여 액정표시장치에 광원을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자에 구동 신호를 공급하는 BLU구동부와, 입력되는 이미지 데이터의 색좌표에 따라 상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자별로 다른 제어 신호를 상기 BLU구동부로 출력하는 BLU제어부를 포함한다.

액정표시장치, LCD, LED, 백라이트유닛, BLU, 스펙트럼, 색좌표, 색상

Description

백라이트 유닛의 구동장치{Back Light Unit Driving Apparatus}

도 1은 종래의 백라이트 유닛의 구현 가능한 색좌표 범위를 나타낸 그림이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 단위 유닛을 나타낸 그림이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 백라이트 단위 유닛이 2가지 색좌표 범위를 가짐을 나타낸 그림이다.

도 4는　 본 발명의 실시 예에 따라 백라이트 단위 유닛에서 구현 가능한 색좌표 범위를 나타낸 그림이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 구동장치를 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 단위 유닛의 구동 조합 결과를 도시한 그림이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 일정 비율로서 백라이트 단위 유닛을 구동하는 모습을 도시한 그림이다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 영상 프레임별로 LED를 제어하는 모습을 도시한 그림이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 라인별로 LED를 제어하는 모습을 도시한 그림이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20: 백라이트 단위 유닛　　　　　　　　　　 21: 제1 RGB그룹

22: 제2 RGB그룹　　　　　　　　　　　　　　　　 50: 백라이트유닛

51: LED 프레임　　　　　　　　　　　 　　　　　　 52: 메모리

53: BLU구동부　　　　　　　　　　　　　　　　　　 54: BLU제어부

본 발명은 백라이트유닛(BLU)의 구동장치에 관한 것이다.

LCD 등의 액정표시장치는 자체 발광력이 없어 외부광원으로 백라이트유닛(BLU; backlight unit)을 사용하는데, 백라이트유닛의 광원으로는 CCFL, EEFL, white LED 등이 이용되며, 다수의 이들 램프들이 백라이트유닛에 조립이 되어 액정표시장치로 광을 조사하게 된다.

그런데, 상기 백라이트유닛의 광원으로 CCFL이나 white LED를 사용할 경우 액정표시장치의 색 재현성이 CRT(cathode-ray tube)에 비해서 떨어지는 문제가 있다.

이는 색을 내기 위한 백라이트의 표현 가능한 스펙트럼 영역이 작기 때문인데, 이러한 문제를 해결하기 위하여 RGB 원색 LED를 사용하기도 한다. 그러나 상기와 같이 RGB 원색 LED를 사용할 경우 도 1과 같이 RGB 3색의 표현 영역이 넓어지기는 하지만, 혼합색에 있어서의 표현력은 역시 크게 개선되지 않는 문제가 있다.

본 발명은 백라이트 단위 유닛의 구동에 있어서 자연색에 가까운 색을 표현하기 위하여 색표현력을 증대시키는 장치를 제공한다.

본 발명은, 스펙트럼을 서로 달리하는 레드(R), 그린(G), 블루(B) LED 소자를 가지는 두 개 이상의 RGB그룹이 하나의 백라이트 단위로서 형성되어 있는 백라이트 단위 유닛과, 상기 백라이트 단위 유닛을 다수개 구비하여 액정표시장치에 광원을 제공하는 백라이트유닛과, 상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자에 구동 신호를 공급하는 BLU구동부와, 입력되는 이미지 데이터의 색좌표에 따라 상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자별로 다른 제어 신호를 상기 BLU구동부로 출력하는 BLU제어부를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 백라이트 유닛은, 입력되는 이미지 데이터가 임시 버퍼링되어 저장되는 메모리를 더 포함한다.

또한, 상기 백라이트 단위 유닛은, 원색 R/G/B 스펙트럼의 LED소자를 가지는 제1 RGB그룹과 상기 원색에서 소정의 차이나는 R"/G"/B 스펙트럼의 LED 소자를 가지는 제2 RGB그룹을 포함한다.

또한, 상기 BLU 제어부는, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표가 제1범위 내에 있다면 제1 RGB그룹 내의 레드(R) LED소자, 그린(G) LED소자, 블루(B) LED소자를 각각 구동시키고, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표가 제2범위 내에 있다면 제2 RGB그룹 내의 레드(R) LED소자, 그린(G) LED소자, 블루(B) LED소자를 각각 구동시키며, 상기 제1RGB그룹 내의 레드(R) LED소자와 제2RGB그룹 내의 레드(R) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동되며, 상기 제1RGB그룹 내의 그린(G) LED소자와 제2RGB그룹 내의 그린(G) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동되며, 상기 제1RGB그룹 내의 블루(B) LED소자와 제2RGB그룹 내의 블루(B) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동된다.

또한, 상기 BLU제어부는, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표에 따라 RGB그룹 내의 각 LED소자를 소정 밝기 비율로서 구동시킨다.

이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 단위 유닛을 도시한 그림이다.

이하, 본 발명에서는 두 개의 RGB 그룹(21,22)을 묶어서 형성한 하나의 백라 이트 단위 유닛(20)에 대해서 설명하겠지만, 스펙트럼이 다른 두 개인 다수의 RGB 그룹을 하나로 묶어서 백라이트 단위 유닛을 형성하여 본 발명을 구현할 수 있음은 자명할 것이다.　

종래의 백라이트 단위 유닛은 단일로 된 RGB 그룹이 하나의 백라이트 단위 유닛을 이루어, 하나의 스펙트럼(Spectrum)만으로 발광할 수 있었다. 그러나 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 서로 다른 스펙트럼을 가지는 두 개의 RGB 그룹(21,22)을 묶어서 하나의 백라이트 단위 유닛(20)으로 구현한다.

　정전류 제어와 펄스폭 변조를 이용한 광량 제어를 따르는 LED 소자는 해당 반도체의 에너지 밴드갭 특성 때문에 서로 다른 스펙트럼 범위를 가질 수 있다. 따라서 본 발명은 이러한 스펙트럼 범위가 서로 다른 RGB의 LED 소자 그룹들을 하나로 묶어서 백라이트 단위 유닛(20)으로 구현하는 것이다.

상기와 같이 스펙트럼이 다른 두 개인 RGB 그룹(21,22)을 하나로 묶어서 백라이트 단위 유닛(20)을 형성함으로써, 색상 표현 범위가 넓어지는 결과를 가져올 수 있다. 즉, 제1스펙트럼(R/G/B)을 가지는 레드(R), 블루(B), 그린(G)의 LED 소자로 이루어진 제1 RGB그룹(21)과 제2스펙트럼(R"/G"/B")을 가지는 레드(R), 블루(B), 그린(G)의 LED소자를 가지는 제2 RGB그룹(22)을 하나로 묶어서 백라이트 단위 유닛(20)으로 했을 시에 색좌표 그래프를 도시한 도 3을 보면, 두 RGB그룹(21,22)은 스펙트럼을 서로 달리하기 때문에 서로 다른 색좌표를 가지고 있음을 알 수 있다. 따라서 이러한 제1 RGB그룹(21)과 제2 RGB그룹(22)을 하나의 백라이트 단위 유닛으로 사용할 경우, 도 4와 같이 표현할 수 있는 색좌표의 영역이 늘어나 게 되는 결과를 얻을 수 있다. 결국, 본 발명에서 제안하는 백라이트 단위 유닛이 표현할 수 있는 색좌표는 종래 도 1의 RGB 삼색의 삼각형 형태가 아닌 도 4와 같은 다각형의 색좌표 영역을 표현할 수 있는 새로운 형태의 백라이트가 됨을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트유닛의 구동장치의 블록도이다.

본 발명은 다수의 LED 프레임(51)으로 이루어진 백라이트 단위 유닛 어레이를 가지는 백라이트유닛(50), BLU구동부(53)와 BLU제어부(54), 메모리(55)를 구비한다. 상기 LED 프레임(51)은 레드(R) LED, 그린(G) LED, 블루(B) LED 소자를 포함하는 백라이트 단위 유닛(20)을 다수개 구비한다. 상기 백라이트 단위 유닛(20)은, 도 2와 같이 스펙트럼 범위가 서로 다른 RGB의 LED 소자를 가지는 RGB그룹(21,22)을 하나로 묶어서 구현한다. 상기와 같이 스펙트럼이 다른 두 개인 RGB 그룹(21,22;제1 RGB그룹, 제2 RGB그룹)을 하나로 묶어서 백라이트 단위 유닛(20)을 구현함으로써, 색상 표현 범위가 넓어지는 결과를 가져올 수 있다. 상기 메모리(52)는 BLU제어부(54)에서 이미지 데이터의 색좌표 분석 시에 해당 이미지 데이터를 임시적으로 버퍼링하여 분석할 시에, 이미지 데이터가 버퍼링 저장되는 기록 매체이다.

상기 BLU제어부(54)는 LED프레임(51) 내의 백라이트 단위 유닛(20)의 광량 제어를 위하여, 고속 동작의 특성을 토대로 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조) 제어 방식으로서 LED구동부(53)를 제어한다. 상기 펄스폭변조 방식은 펄스생 성, 펄스폭비교, 변조를 통하여 안정적인 정전류를 공급한다.

본 발명의 BLU제어부(54)는, 입력되는 이미지 데이터의 색좌표를 분석하여 RGB LED 소자를 어떤 조합과 어떤 비율로 구동할지를 결정하여 BLU구동부(53)를 제어하는 기능을 수행한다. 상기 이미지 데이터의 색좌표 분석은, 입력되는 이미지 데이터의 색좌표에 따라서 어느 RGB LED를 구동시킬지를 결정하는 것이다.

[표 1]

이미지 데이터 색좌표	백라이트 유닛 단위의 출력
R0 ~ R127	R
R128 ~ R255	R"
G0 ~ G127	G
G128 ~ G255	G"
B0 ~ B127	B
B128 ~ B255	B"

예를 들어, R/G/B 스펙트럼의 LED소자들을 가지는 제1 RGB그룹(21)이 원색의 색좌표를 표현할 수 있으며 R"/G"/B" 스펙트럼의 LED소자들을 가지는 제2 RGB그룹(22)이 원색에서 다소 벗어난 색좌표를 표현할 수 있고 각각 256개의 색좌표를 가진다고 가정할 경우, 상기 [표 1]에 기재한 바와 같이 입력되는 이미지 데이터가 R0 ~ R127일 때는 R, R128 ~ R255일 때는 R", G0 ~ G127일 때는 G, G128 ~ G255일 때는 G", B0 ~ B127일 때는 B, B128 ~ B255일 때는 B"가 출력되도록 제어하는 것이다.

상기와 같은 색좌표 분석을 통해 백라이트 단위 유닛(20)내에 출력될RGB LED를 결정함으로써 다양한 색상의 이미지 데이터에 따른 색상 출력 범위를 넓힐 수 있다. 예를 들어, 하늘에 떠가는 비행기를 디스플레이하는 이미지 데이터의 색좌표가 B157이라고 한다면, BLU제어부(54)는 블루(B) 원색에서 다소 벗어난 B" LED 소 자를 켜는 제어 신호를 BLU구동부로 출력한다. 또한, 예를 들어, 바다를 항해 가는 배를 디스플레이하는 이미지 데이터의 색좌표가 B89라고 한다면, BLU제어부(54)는 블루(B) 원색에 가까운 B LED 소자를 켜는 제어신호를 BLU구동부(53)로 출력한다. 따라서 상기 백라이트 단위 유닛의 구동 형태는 최종적으로 도 6에 도시한 바와 같이 8가지 경우의 LED 조합을 가질 수 있게 된다.

상기와 같이 프레임에 맞추어 BLU내의 백라이트 단위 유닛(20)의 제1 RGB그룹(21) 및 제2 RGB그룹(22)의 선택 제어하여 ON/OFF 시킴으로써, 넓은 영역의 색좌표를 갖고 원색에 가깝게 표현할 수 있는 것이다.

한편, 상기 도 6에 도시한 8가지 조합은 한 가지 색좌표가 디스플레이의 전체에 지배적으로 배치되어 있을 경우에 해당되는 실시 예이다. 하지만 대부분의 디스플레이는 상기와 같이 어느 한색에 의존해 있는 경우가 드물다. 따라서 도 6과 같이 각 LED 소자를 양자 택일하여 ON/OFF시킬 수도 있지만, 보다 다양한 색의 표현을 위해서는 색이 혼합된 경우를 고려해야 한다.

이를 위하여 본 발명의 다른 실시 예로서 다양한 색상을 표현해야 하는 디스플레이 화면에서는, LED 단위 유닛의 출력 조합을 다르게 구동함으로써 해당 프레임에서 최적의 색상에 맞는 BLU 제어를 통해 최상의 색표현을 가능하게 한다.

이를 위하여 백라이트 단위 유닛(20)의 각 LED 소자를 도 6과 같은 양자 택일이 아닌 소정 비율로서 모든 LED 소자를 동시에 구동하는 실시 예를 가질 수 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 RGB그룹(21) 내의 LED 소자와 제2 RGB그 룹(22) 내의 LED 소자를 상호 비율에 따라 동시에 점등하는 실시 예를 가질 수 있다. 예를 들어, 분홍색으로 가득찬 꽃밭에 붉은 장미가 있는 디스플레이가 실행 될 시에는, BLU제어부에 입력되는 프레임의 이미지 데이터의 대다수는 분홍색을 나타내는 R27을 가지게 되지만 장미꽃이 있는 부문에는 빨강 색상의 R253을 가지게 되고, BLU 제어부는 이러한 색상 차이들이 나는 이미지 데이터가 입력되었음을 감지하여 도 7에 도시한 바와 같이 백라이트 단위 유닛(20) 내의 R과 R"의 출력 비율을 4:6으로 조절하여 R 소자와 R"소자를 동시에 점등시키는 것이다. 상기 출력 비율 제어는 LED에 공급되는 전류를 컨트롤함으로써 가능하다.

한편, 상기에서 설명한 BLU 제어 방법은 입력되는 이미지 데이터의 색좌표 분석을 통해, 도 8과 같이 영상 프레임별로 LED의 색을 그 비율별로 제어함으로써, 백라이트의 색조합을 맞추어 자연색에 가깝도록 넓은 영역의 색좌표 표현이 가능하도록 하였다. 본 발명의 다른 실시 예로서 영상 프레임별로 색좌표 분석이 아닌 도 9와 같이 라인별 색좌표 분석을 통해 BLU 출력 제어를 수행할 수도 있다. 라인별로 BLU 출력제어를 한다면 색의 표현은 훨씬 더 개선되며 천연색에 가깝게 표현이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예로서, 프레임 구동이나 라인 구동을 할 경우 색의 원활한 표현을 위해서 BLU 구동시의 짧은 ON/OFF 변환 시점을 이용하여, 변환 순간에 백라이트를 순간적으로 잠시 모두 오프(off)시켜 구동시킬 수도 있다. 상기와 같은 구동법으로 백라이트를 제어할 시에는, 백라이트 블랭킹 효과도 함께 가질 수 있어 motion blur 현상까지도 줄어드는 추가적인 효과도 볼 수 있다. 만약, 이러한 백라이트 블랭킹을 하지 않는다 하더라도 백라이트의 온(ON) 비율을 눈의 시인성을 줄이기 위하여 점진적으로 켜고 사라지게 하는 페이드 온/오프(fade on/off)시키도록 구현할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 스펙트럼이 서로 다른 LED 소자들을 백라이트유닛 내에 백라이트 단위 유닛으로 하여 디스플레이할 이미지 색좌표에 따라 선택 구동함으로써, 액정표시장치에서 구현할 수 있는 색상의 범위를 넓게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 스펙트럼을 서로 달리하는 레드(R), 그린(G), 블루(B) LED 소자를 가지는 두 개 이상의 RGB 그룹이 하나의 백라이트 단위로서 형성되어 있는 백라이트 단위 유닛과,

   상기 백라이트 단위 유닛을 다수개 구비하여 액정표시장치에 빛을 제공하는 백라이트 유닛과,

   상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자에 구동 신호를 공급하는 BLU구동부와,

   입력되는 이미지 데이터의 색좌표에 따라 상기 백라이트 단위 유닛내의 LED 소자별로 다른 제어 신호를 상기 BLU구동부로 출력하는 BLU제어부　　

   를 포함하는 백라이트 유닛의 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은, 입력되는 이미지 데이터가 임시 버퍼링되어 저장되는 메모리를 더 포함하는 백라이트 유닛의 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 단위 유닛은, 원색인 R/G/B 스펙트럼의 LED소자를 가지는 제1 RGB그룹과 상기 원색에서 소정의 차이나는 R"/G"/B 스펙트럼의 LED 소자를 가지는 제2 RGB그룹을 포함하는 백라이트유닛의 구동장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 BLU 제어부는, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표가 제1범위 내에 있다면 제1 RGB그룹 내의 레드(R) LED소자, 그린(G) LED소자, 블루(B) LED소자를 각각 구동시키고, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표가 제2범위 내에 있다면 제2 RGB그룹 내의 레드(R) LED소자, 그린(G) LED소자, 블루(B) LED소자를 각각 구동시키는 백라이트 유닛의 구동장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 RGB그룹 내의 레드(R) LED소자와 제2 RGB그룹 내의 레드(R) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동되며, 상기 제1RGB그룹 내의 그린(G) LED소자와 제2RGB그룹 내의 그린(G) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동되며, 상기 제1RGB그룹 내의 블루(B) LED소자와 제2RGB그룹 내의 블루(B) LED 소자는 택일되어 어느 하나의 LED 소자만 구동되는 백라이트 유닛의 구동장치.　
6. 제1항에 있어서, 상기 BLU제어부는, 상기 이미지 데이터의 R,G,B 각 색좌표에 따라 RGB그룹 내의 각 LED소자를 소정 밝기 비율로서 구동시키는 백라이트 유닛의 구동장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 BLU제어부는, 상기 RGB그룹 내의 각 LED 소자의 온-오프 변환 순간에 모든 LED 소자를 오프시키는 백라이트 유닛의 구동장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 BLU제어부는, 상기 RGB그룹 내의 각 LED 소자의 온-오프 변환 시에 점진적으로 페이딩(fading) 변환시키는 백라이트 유닛의 구동장치.

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