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KR101297248B1 - 액정표시장치의 백라이트 및 구동방법 - Google Patents

액정표시장치의 백라이트 및 구동방법 Download PDF

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KR101297248B1
KR101297248B1 KR1020060120887A KR20060120887A KR101297248B1 KR 101297248 B1 KR101297248 B1 KR 101297248B1 KR 1020060120887 A KR1020060120887 A KR 1020060120887A KR 20060120887 A KR20060120887 A KR 20060120887A KR 101297248 B1 KR101297248 B1 KR 101297248B1
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blue
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유연택
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광다이오드를 광원으로 채용한 백라이트에서 물결무늬 노이즈를 제거하는데 적당하도록 한 액정표시장치의 백라이트 구동 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 적, 녹, 녹색용 펄스폭변조신호의 위상을 백라이트의 타입에 따라 시프트시켜 출력하는 펄스폭변조신호 위상시프트부와; 위상이 시프트된 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호를 이용하여 각 발광다이오드 어레이를 구동시키는 적어도 하나의 발광다이오드 구동부와; 발광다이오드 구동부로부터 공급되는 펄스폭변조신호에 의해 점등되어 적, 녹, 청색의 빛을 발하는 복수의 발광다이오드가 마련되어 있는 발광다이오드 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 장치에 의해 달성된다.

Description

액정표시장치의 백라이트 및 구동방법{BACKLIGHT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
도 1의 (a)와 (b)는 사이드 타입/다이렉트 타입의 백라이트의 구조를 보인 사시도.
도 2의 (a)와 (b)는 하이 파워 발광다이오드로 구현한 백라이트의 예시도.
도 3은 통상의 발광다이오드로 구현한 백라이트의 예시도.
도 4는 종래 기술에 의한 백라이트 구동회로의 블록도.
도 5의 (a) 내지 (c)는 적,녹,청색용 펄스폭변조신호의 파형도.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동 장치의 블록도.
도 7의 (a) 내지 (c)는 위상 시프트된 적,녹,청색용 펄스폭변조신호의 파형도.
도 8의 (a) 내지 (c)는 발광다이오드 어레이별로 위상 시프트된 펄스폭변조신호의 파형도.
도 9의 (a) 내지 (c)는 발광다이오드 어레이 및 적,녹,청색용 펄스폭변조신호별로 위상 시프트된 펄스폭변조신호의 파형도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
61 : 펄프폭변조신호 위상시프트부 62 : 발광다이오드 구동부
63R,63G,63B : 발광다이오드 어레이
본 발명은 액정표시장치의 백라이트를 구동하는 기술에 관한 것으로, 특히 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 광원으로 채용한 백라이트에 의하여 액정패널에 나타나는 물결무늬 노이즈를 최소화할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인하여 그 응용범위가 사무자동화 기기, 오디오/비디오기기 등으로 점차 확대되고 있는 추세에 있다. 상기 LCD는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 백라이트에서 발생되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하는 장치이다.
이와 같은 LCD는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back Light)와 같은 광원이 액정패널의 후방에 배치된다. 일반적으로, 액정표시장치의 백라이트로써 형광램프가 사용되는데, 액정표시장치는 백라이트의 배치 위치에 따라 직하형 방식(Direct Type)의 액정표시장치와 사이드 방식(Side Type) 방식의 액정표시장치로 구분된다. 그리고 개인휴대정보단말기(PDA), 휴대폰 및 노트북컴퓨터 등에 적용되는 소형의 액정표시장치의 백라이트에는 발광다이오드(LED)가 많이 사용되고 있는 추세에 있다.
도 1은 발광다이오드를 백라이트로 사용하는 종래의 액정표시장치에서 백라이트 배치 형태를 나타낸 것이다. 즉, 도 1의 (a)는 확산필름 라이닝 캐비티(Diffuse film lining cavity)(11)의 측면에 발광다이오드 어레이(12)가 설치된 사이드 타입(Side Type) 백라이트의 구조를 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 상기 확산필름 라이닝 캐비티(11)의 배면에 발광다이오드 어레이(12)가 설치된 다이렉트 타입(Direct Type) 백라이트의 설치 구조를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3은 종래의 액정표시 장치에서 백라이트 상의 발광다이오드의 배열 타입을 나타낸 것이다. 즉, 도 2는 적은 개수의 하이 파워 발광다이오드를 이용하여 백라이트를 구현한 예를 나타낸 것이고, 도 3은 통상의 발광다이오드를 어레이 형태로 배열한 백라이트의 구현예를 나타낸 것이다.
도 4는 종래 기술에 의한 백라이트 구동회로의 블록도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 백라이트 구동장치는 각각의 발광다이오드 어레이(42R),(42G),(42B)를 구동시키기 위한 발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)와; 상기 발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)로부터 공급되는 펄스폭변조신호에 의해 점등되어 적,녹,청색의 빛을 발하는 발광다이오드 어레이(42R),(42G),(42B)로 구성된다.
이러한 구성을 갖는 백라이트 구동 장치의 작용을 첨부한 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)는 적색용 발광다이오드(LED_R), 녹색용 발광다이오드(LED_G), 청색용 발광다이오드(LED_B)가 각각 직렬 연결된 적,녹,청색용 발광다이오드 어레이(42R),(42G),(42B)를 버스트 모드로 구동한다.
그리고, 상기 발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)는 상기 버스트 모드에서, 도 5의 (a),(b),(c)와 같은 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B) 로 디밍 콘트롤(Dimming Control)을 실시한다.
상기 발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)가 상기 발광다이오드 어레이(42R),(42G),(42B)에 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 출력할 때 도 5의 (a),(b),(c)에서와 같이, 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신소(PWM_R, PWM_G, PWM_B)를 동기화하여 출력하도록 되어 있었다.
이에 따라, 상기 발광다이오드 어레이(42R),(42G),(42B)가 상기 발광다이오드 구동부(41R),(41G),(41B)로부터 공급되는 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)에 의해 적, 녹, 청색용 발광다이오드(LED_R, LED_G, LED_B)가 점등되어 이들로부터 적,녹,청색의 광이 투사된다. 이 광들이 혼합되어 백색광이 되어 액정패널의 배면으로 공급된다.
여기서, 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)는, 도5에 도시된 바와 같이, 서로 중첩되는 구간이 존재한다. 3가지의 폭스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)가 서로 중첩되는 경우, 발광다이오드 구동부(41R, 41G, 41B)에서 발생된 주파수가 액정패널의 데이터 라인에 영향을 미쳐, 데이터 라인의 차징타임(charging time) 왜곡을 야기하는 문제점이 있다. 데이터 라인의 차징타임 왜곡에 의해 액정패널에 물결무늬 노이즈가 발생된다. 액정패널에 나타나는 물결무늬 노이즈를 방지하기 위하여 발광다이오드 구동부(41R, 41G, 41B)의 PWM디밍 주파수를 변경하는 방법이 적용되고 있으나, 이와 같은 방법은 물결무늬 노이즈를 원천적으로 제거하는데 어려움이 있다. 더욱이 주파수 마진이 작아 물결무늬 노이즈의 발생을 효과적으로 억제하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광다이오드를 광원으로 채용한 액정표시장치의 백라이트에서 펄스폭변조신호의 위상을 시프트시켜 물결무늬 노이즈를 제거하는 백라이트 구동 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적, 녹, 녹색용 펄스폭변조신호의 위상을 백라이트의 타입에 따라 시프트시켜 출력하는 펄스폭변조신호 위상시프트부와; 위상이 시프트된 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호를 이용하여 각 발광다이오드 어레이를 구동시키는 적어도 하나의 발광다이오드 구동부와; 발광다이오드 구동부로부터 공급되는 펄스폭변조신호에 의해 점등되어 적, 녹, 청색의 빛을 발하는 복수의 발광다이오드가 마련되어 있는 발광다이오드 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 장치에 의하여 달성된다.
여기서, 펄스폭변조신호 위상시프트부는 백라이트 타입이 사이드 타입인 경우, 사이드 타입에 적용되는 적, 녹, 청색용 퍽스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 중첩영역이 최소가 되도록 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호별로 위상을 시프트시켜 출력할 수 있다.
그리고, 펄스폭변조신호 위상시프트부는 백라이트 타입이 다이렉트 타입인 경우, 다이렉트 타입에 적용되는 각 발광다이오드 어레이의 주파수 파형을 기초로 발광다이오드 어레이의 주파수 중첩영역이 최소가 되도록 각 발광다이오드 어레이별로 위상을 소정 각도씩 순차적으로 시프트시켜 출력하거나, 각 발광다이오드 어 레이별로 위상을 시프트시켜 출력할 수 있다.
또한, 펄스폭변조신호 위상시프트부는 백라이트 타입이 다이렉트 타입인 경우, 다이렉트 타입에 적용되는 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 적, 녹, 청색용 펄스폭변조시호의 중첩영역이 최소가 되도록 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호별로 위상을 시프트시켜 출력할 수 있다.
여기서, 펄스폭변조신호 위상시프트부는 하이 파워 발광다이오드로 백라이트를 구현한 경우, 하이파워 발광다이오드의 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 중첩영역이 최소가 되도록 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호별로 위상을 시프트시켜 출력할 수 있다.
그리고, 시프트된 위상의 각도는 120o 일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따라, 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 위상을 백라이트의 타입에 따라 시프트시켜 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 중첩영역을 최소화시키는 단계와; 위상이 시프트된 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호를 이용하여 각 발광다이오드 어레이를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구동 방법에 의하여 달성된다.
여기서, 백라이트 타입이 사이드 타입인 경우, 사이드 타입에 적용되는 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 중첩영역이 최소가 되도록 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호별로 위상을 시프트시킬 수 있다.
그리고, 백라이트 타입이 다이렉트 타입인 경우, 다이렉트 타입에 적용되는 발광다이오드 어레이의 주파수 파형을 기초로 발광다이오드 어레이 주파수 중첩영역이 최소가 되도록 각 발광다이오드 어레이별로 위상을 시프트시킬 수 있다.
또한, 백라이트 타입이 다이렉트 타입인 경우, 다이렉트 타입에 적용되는 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 주파수 파형을 기초로 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호의 중첩영역이 최소가 되도록 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호별로 위상을 시프트시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동장치의 일실예를 설명하기 위한 백라이트 구동장치의 블럭도이다. 도6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르는 백라이트 구동장치는 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)의 위상을 백라이트의 타입에 따라 적절히 시프트시켜 출력하는 펄스폭변조신호 위상시프트부(61)와; 상기 위상 시프트된 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 각 발광다이오드 어레이(63R), (63G),(63B)를 구동시키는 발광다이오드 구동부(62R),(62G),(62B)와; 상기 발광다이오드 구동부(62R),(62G),(62B)로부터 공급되는 펄스폭변조신호에 의해 점등되어 적,녹,청색의 빛을 발하는 발광다이오드 어레이(63R),(63G),(63B)를 포함한다.
이하, 이와 같이 구성된 본 발명에 따르는 백라이트 구동장치를 도6 내지 도9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
펄스폭변조신호 위상시프트부(61)는 외부로부터 공급되는 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)의 위상을 백라이트의 타입에 따라 적절히 시프트시켜 출력한다. 즉, 펄스폭변조신호 위상시프트부(61)는 사이드 타입과 다이렉트 타입에 따라 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R, PWM_G, PWM_B)의 위상을 계산된 값만큼 시프트시켜 발광다이오드 구동부(62R, 62G, 62B)로 출력한다.
상기 펄스폭변조신호 위상시프트부(61)가 상기 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)의 위상을 시프트시키는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다.
예를 들어, 발광다이오드를 백라이트로 사용하는 액정표시장치에서 백라이트 타입이 상기 도 1의 (a)와 같은 사이드 타입(Side Type)인 경우 도 7에서와 같이 상기 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)별로 위상을 소정 각도 순차적으로 시프트시켜 출력한다. 이 때, 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R, PWM_G, PWM_B) 각각을 시프트시키는 각도는 3개의 펄스폭변조신호(PWM_R, PWM_G, PWM_B)가 서로 중첩되는 부분이 최소화될 수 있는 경우로 계산하여 정해진다. 예를 들어, 도7에 도시된 바와 같이, 적색용 펄스폭변조신호(PWM_R)는 종래와 같이 출력시키고, 녹색용 펄스폭변조신호(PWM_G)는 약 120°지연시켜 출력하며, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_B)는 약 240°지연시켜 출력하도록 한다. 이는, 종래의 사이트 타입에 적용된 발광다이오드에 인가되는 적, 녹, 청색용 펄스폭 변조신호(PWM_R, PWM_G, PWM_B)의 파형을 기초로 계산하여, 3개의 펄스폭변조신호(PWM_R, PWM_G, PWM_B)의 중첩영역이 최소화될 수 있도록 한 것이다.
그리고, 상기 백라이트 타입이 도 1의 (b)와 같은 다이렉트 타입(Direct Type)인 경우에는 도 8에서와 같이 각 발광다이오드 어레이(63R),(63G),(63B)별로 위상을 소정 각도(예: 90o)씩 순차적으로 시프트시켜 출력하거나, 도 9에서와 같이 각 발광다이오드 어레이(63R),(63G),(63B)별로 위상을 소정 각도(예: 90o)씩 순차적으로 시프트시켜 출력함과 아울러, 상기 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R), (PWM_G),(PWM_B)별로 위상을 소정 각도씩 순차적으로 시프트시켜 출력한다. 예를 들어, 도8에 도시된 바와 같이, 각 발광다이오드 어레이(63R, 63G, 63B)별로 위상을 120°씩 시프트시켜 출력하거나, 도9에 도시된 바와 같이 각 발광다이오드 어레이(63R, 63G, 63B)별로 120°씩 시프트 시킴과 동시에 각 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)별로 120°씩 시프트시켜 출력한다. 이에 의하여, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 각 발광다이오드 어레이(63R, 63G, 63B)별 및 각 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)별의 주파수의 중첩이 최소화된다. 이에 의하여, 발광다이오드 구동부(62R, 62G, 62B)에서 발생된 주파수가 액정패널의 데이터 라인에 미치는 영향이 최소화되고, 데이터 라인의 차징타임(charging time) 왜곡이 최소화된다. 이에 따라, 발광다이오드를 백라이트에 적용함에 의하여 나타나는 액정패널의 물결무늬 노이즈가 최소화된다. 여기서, 시프트된 각도는 각 발광다이오드 어레이(63R, 63G, 63B)별 및 각 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)별의 주파수 파형을 기초로, 각 주파수 중첩이 최소가 되도록 계산하여 결정된다.
또한, 상기 도 2와 같이 하이 파워 발광다이오드로 백라이트를 구현한 경우에도, 도시되지 않았으나 상술한 실시예와 동일하게, 상기 적, 녹, 청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)별로 위상을 소정 각도씩 순차적으로 시프트시켜 출력한다.
도 3과 같이 통상(normal)의 발광다이오드를 어레이 형태로 배열하여 백라이트를 구현한 경우에도, 도시되지 않았으나 상술한 실시예와 동일하게, 각 발광다이오드 어레이(63R),(63G),(63B)별로 위상을 소정 각도씩 순차적으로 시프트시켜 출력한다.
그리고, 발광다이오드 구동부(62R),(62G),(62B)는 적색용 발광다이오드(LED_R), 녹색용 발광다이오드(LED_G), 청색용 발광다이오드(LED_B)가 각기 직렬 연결된 적,녹,청색용 발광다이오드 어레이(63R),(63G),(63B)를 버스트 모드로 구동함에 있어서, 상기 위상 시프트된 적,녹,청색용 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)를 이용하여 구동하게 된다.
결국, 상기 설명에서와 같이 펄스폭변조신호(PWM_R),(PWM_G),(PWM_B)의 위상을 백라이트의 타입에 따라 펄스폭변조신호별로 또는 발광다이오드 어레이별로 또는 혼합된 형태로 시프트시켜 출력함으로써, 물결무늬 노이즈가 효과적으로 제거되고, 그 결과 사용 가능한 펄스폭변조신호의 주파수 마진도 기존에 비하여 증가된다. 즉, 종래의 PWM 디밍 주파수(dimming frequency)만을 변경하여 물결무늬 노이즈를 최소화하는 종래의 방법에 비하여, 본원발명의 방법은 펄스폭변조신호별로 또는 발광다이오드 어레이별로 주파수를 변경할 수 있는 범위가 커져서 주파수 마진이 기존에 비하여 증가된다.
또한, 본원발명의 방법이 적용됨과 동시에 종래의 PWM 디밍 주파수를 변경하는 방법도 동시에 적용될 수 있으며, 이 경우 PWM 디밍 주파수의 마진도 기존에 비하여 두배(예 ±10Hz → ±20Hz)로 증가된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 발광다이오드를 광원으로 채용한 액정표시장치의 백라이트에서 발광다이오드의 구동신호로 사용되는 펄스폭변조신호의 위상을 백라이트의 타입에 따라 펄스폭변조신호별로 또는 발광다이오드 어레이별로 또는 혼합된 형태로 시프트시켜 출력함으로써, 물결무늬 노이즈가 효과적으로 제거되는 효과가 있다.
또한, 물결무늬 노이즈가 효과적으로 제거되므로 펄스폭변조신호의 주파수 마진을 기존에 비하여 두배로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 적, 녹 및 청색 발광다이오드;
    상기 적, 녹 및 청색 발광다이오드가 배열되는 복수의 발광 다이오드 어레이;
    상기 적, 녹 및 청색 발광다이오드를 각각 구동하는 각 적, 녹 및 청색용 펄스폭 변조신호를 입력받아 중첩이 최소화되도록 각각의 위상을 쉬프트 시키며, 위상이 쉬프트된 적, 녹 및 청색용 펄스폭 변조신호를 상기 복수의 발광다이오드 어레이 별로 중첩이 최소화되도록 위상을 쉬프트 시키는 펄스폭 변조신호 위상시프트부; 및
    색상 및 어레이별로 위상이 쉬프트에 따라 상기 적, 녹 및 청색 발광다이오드를 각각 구동하는 복수의 발광다이오드 구동부;
    를 포함하는 액정표시장치의 백라이트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    시프트된 위상의 각도는 120o인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트.
  7. 적, 녹 및 청색 발광다이오드 및 상기 적, 녹 및 청색 발광다이오드가 배열되는 복수의 발광 다이오드 어레이를 포함하는 액정표시장치의 구동방법으로서,
    적, 녹 및 청색 발광다이오드를 구동하는 적, 녹 및 청색용 펄스폭 변조신호를 입력받아 중첩이 최소화되도록 각각의 위상을 쉬프트 시키는 단계;
    위상이 쉬프트된 적, 녹 및 청색용 펄스폭 변조신호를 상기 복수의 발광 다이오드 어레이 별로 중첩이 최소화되도록 위상을 쉬프트 시키는 단계; 및
    색상 및 어레이별로 위상이 쉬프트된 적, 녹 및 청색용 펄스폭 변조신호에 따라 상기 적, 녹 및 청색 발광다이오드를 구동하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 백라이트 구동방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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