KR100964467B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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고명화
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 그 디스플레이 장치는 각각 적어도 하나의 광원을 포함하는 복수의 블록들로 분할되어 블록별로 구동되는 백라이트 유닛; 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널; 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및 제어부로부터 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고, 백라이트 유닛은 제1 층; 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들; 제1 층의 상측에 배치되며 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며, BLU 구동부는 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 백라이트 유닛의 블록들이 1 이상의 그룹 단위로 순차적으로 구동되도록 제어한다.

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이 장치에 구비된 백라이트 유닛을 구동시키는 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 디스플레이 장치가 연구되어 사용되고 있다.
그 중 LCD의 액정 패널은 액정 패널은 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 포함하며, 자체 발광력이 없어 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 장치에 구비된 백라이트 유닛을 효율적으로 구동시킬 수 있는 방법 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 각각 적어도 하나의 광원을 포함하는 복수의 블록들로 분할되어, 상기 분할된 블록별로 구동되는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널; 상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 제1 층; 상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들; 상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및 상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며, 상기 BLU 구동부는 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 상기 백라이트 유닛의 블록들이 1 이상의 그룹 단위로 순차적으로 구동되도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 따르면, 디스플레이 장치의 두께를 감소시킬 수 있으며, 백라이트 유닛을 표시 패널에 밀착시킴으로써 디스플레이 장치의 제조 공정을 단순화하는 동시에 외관을 개선할 수 있다. 그와 동시에, 로컬 디밍(local dimming)과 같은 부분 구동 방식을 사용하여 디스플레이 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다.
또한, 백라이트 유닛에 구비된 복수의 광원들을 그룹 단위로 순차적으로 구동시킴으로써, 모션 블러(motion blur) 현상 등과 같은 화질의 저하를 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이하, 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 실시예의 기술적 범위를 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 분해 사시도로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(20)과, 디스플레이 모듈(20)을 둘러싸는 프론트 커버(30) 및 백 커버(40)와, 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 및/또는 백 커버(40)에 고정시키기 위한 고정부재(50)를 포함한다.
한편, 프론트 커버(30)는 광을 투과시키는 투명한 재질의 전면 패널(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 전면 패널은 일정한 간격을 두고 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 디스플레이 모듈에 포함된 표시 패널(미도시)의 전면에 배치되어, 외부 충격으로부터 디스플레이 모듈(20)을 보호하며, 디스플레이 모듈(20)로부터 방출되는 광을 투과시켜 디스플레이 모듈(20)에서 표시되는 영상이 외부에서 보여지도록 한다.
고정 부재(50)는 일측이 프론트 커버(30)에 일례로 스크류와 같은 체결부재에 의하여 고정된 다음, 타측이 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 측에 대하여 지지하여, 프론트 커버(30)에 대하여 디스플레이 모듈(20)이 고정되도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 고정부재(50)가 일례로 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 별도의 상기 고정부재(50)가 제공되지 아니하고, 체결부재에 의하여 디스플레이 모듈(20)이 프론트 커버(30) 또는 백 커버(40)에 고정되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 단면도로 도시한 것으로, 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이 모듈(20)은 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러 필터 기판(110) 및 TFT(Thin Film transistor) 기판(120)을 포함하며, 상기 두 기판(110, 120)의 사이에 액정 층(미도시)이 형성될 수 있다.
컬러 필터 기판(110)은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 광이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성될 수 있으나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
TFT 기판(120)은 스위칭 소자로서 화소 전극(미도시)을 스위칭할 수 있다. 예를 들어 공통 전극(미도시) 및 상기 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 상기 액정층의 분자들의 배열을 변환시킬 수 있다.
상기 액정층은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시킨다, 이에 의해, 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광은 상기 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터 기판(110)에 입사될 수 있다.
또한, 표시 패널(100)의 상측 및 하측에는 각가 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)이 배치될 수 있으며, 보다 구체적으로는 컬러 필터 기판(110)의 상측 면에 상부 편광판(130)이 형성되고, TFT 기판(120)의 하측 면에 하부 평관판(140)이 형성될 수 있다.
한편, 표시 패널(100)의 측면에는 패널(100)을 구동시키기 위한 구동신호를 생성하는 게이트 및 데이터 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
상기와 같은 표시 패널(100)의 구조 및 구성은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위에서 실시예의 변경, 추가, 삭제가 가능할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 표시 패널(100)에 백 라이트 유닛(200)을 밀착하여 배치함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)은 표시 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 접착되어 고정될 수 있으며, 그를 위해 하부 편광판(140)과 백라이트 유닛(200) 사이에 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 백라이트 유닛(200)을 표시 패널(100)에 밀착하여 형성함으로써, 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시켜 외관을 개선할 수 있으며, 백라이트 유닛(200)을 고정하기 위한 구조물을 제거하여 디스플레이 장치의 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)와 표시 패널(100) 사이의 공간을 제거함으로써, 상기 공간으로의 이물질 등의 삽입으로 인한 디스플레이 장치의 오동작 또는 디스플레이 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 기능층들이 적층된 형태로 구성될 수 있으며, 상기 복수의 기능층들 중 적어도 한 층은 복수의 광원들(미도시)을 구비할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 백라이트 유닛(200)이 표시 패널(100)의 하측 면에 밀착되어 고정되도록 하기 위해, 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)을 구성하는 복수의 층들은 각각 플랙서블(flexible) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 백 라이트 유닛(200)의 하측에는 백라이트 유닛(200)이 안착되는 바텀 커버(bottom cover, 미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 패널(100)은 복수의 영역들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 영역들 각각의 그레이 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 대응되는 백라이트 유닛(200)의 영역으로부터 방출되는 광의 밝기, 즉 해당 광원의 밝기가 조절되어, 표시 패널(100)의 휘도가 조절될 수 있다.
그를 위해, 백라이트 유닛(200)은 상기 표시 패널(100)의 분할된 영역들 각각에 대응되는 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)은 제1 층(210), 광원(220), 제2 층(230) 및 반사층(240)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 광원들(220)이 제1 층(210) 상에 형성되며, 제1 층(210)의 상측에 제2 층(230)이 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸도록 형성될 수 있다.
제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(220)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 광원(220)과 상기 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소 나노 튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 제1 층(210)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 유리, 폴리카보네이트와 실리콘 등을 이용하여 형성되어 복수의 광원들(220)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(13)은 특정 방향을 중심으로 하여 소정의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있으며, 상기 특정 방향은 광원(13)의 발광면이 향하는 방향일 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 광원(13)은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, 복수의 발광다이오드(LED)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드를 이용하여 구성되는 광원(13)은 발광면이 향하는 방향을 중심으로 하여 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 광원(220)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top view) 방식과 사이드 뷰(Side view) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 광원(220)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색 LED로 구성될 수 있다. 또한 상기 유색 LED는 적색LED, 청색LED 및 녹색LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 실시예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
한편, 제1 층(210)의 상측에 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸는 형태로 형성되는 제2 층(230)은 광원(220)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 균일하게 표시 패널(100)로 제공되도록 할 수 있다.
제1 층(210)과 제2 층(230) 사이, 보다 구체적으로는 제1 층(210)의 상면에는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(240)이 형성될 수 있다. 반사층(240)은 제2 층(230)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광 원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
반사층(240)은 합성 수지 재질의 시트 중 산화티탄 등의 백색안료가 분산된 것, 표면에 금속 증착막을 적층한 것, 합성수지제의 시트 중에 빛을 산란시키기 위하여 기포가 분산된 것 등이 사용될 수 있으며, 반사율을 높이기 위해 표면에 은(Ag)이 코팅(coating)될 수도 있다. 한편, 반사층(240)은 기판인 제1 층(210)의 상면에 코팅되어 형성될 수도 있다.
제2 층(230)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 구성될 수 있다. 그러나, 제2 층(230)은 상기한 바와 같은 재질에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 수지(resin)로 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛(200)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제2 층(230)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 및 폴리에폭시, 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
제2 층(230)은 광원(220) 및 반사층(240)에 견고하게 밀착되도록 소정의 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 층(230)은 불포화 폴리 에스터, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸 메타크릴레이트, 드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에 틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 노말 부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제2 층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 별도로 제작되어 제1 층(210)의 상측 면에 접착되어 형성될 수도 있다.
한편, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가할 수록, 광원(200)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되어 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 표시 패널(100)로 제공될 수 있다. 반면, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가함에 따라 제2 층(230)에 흡수되는 광의 량이 증가할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 표시 패널(100)로 제공되는 광의 휘도가 전체적으로 감소할 수 있다.
따라서 백라이트 유닛(200)으로부터 표시 패널(100)로 제공되는 광의 휘도를 크게 감소시키지 아니하면서 균일한 휘도의 광을 제공하기 위해, 제2 층(230)의 두께(a)는 0.1 내지 4.5mm인 것이 바람직하다.
이하, 백라이트 유닛(200)에 구비된 제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 형성되는 기판이며, 제2 층(220)은 특정의 수지로 구성된 수지층인 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 4에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 기판(210) 상에 복수의 광원들(220)이 실장되고, 기판(210)의 상측에는 수지층(230)이 배치될 수 있다. 한편, 기판(210)과 수지층(230) 사이, 보다 상세하게는 기판(210)의 상면에는 반사층(240)이 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 수지층(230)은 복수의 산란 입자들(231)을 포함할 수 있으며, 산란 입자들(231)은 입사되는 광을 산란 또는 굴절시켜 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
산란 입자(231)는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 산란 또는 굴절시키기 위해, 수지층(230)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 수지층(230)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(231)는 폴리 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 스티렌 (PS), 실리콘, 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 실리콘(SiO2) 등으로 구성될 수 있으며, 상기와 같은 물질들을 조합하여 구성될 수도 있다.
한편, 산란 입자(231)는 수지층(230)을 구성하는 물질보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있으며, 예를 들어 수지층(230)에 기포(bubble)을 형성하 여 구성될 수도 있다.
또한, 산란 입자(231)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수지층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지에 산란 입자들(231)을 혼합한 후 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 수지층(230)의 상측에는 광학 시트(250)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 광학 시트(250)는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252)를 포함할 수 있다.
이 경우, 광학 시트(250)에 포함된 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 광학 시트(250) 또는 백라이트 유닛(200)의 두께를 최소화 할 수 있다.
한편, 광학 시트(250)의 하측 면이 수지층(230)에 밀착되고, 광학 시트(250)의 상측 면이 표시 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 밀착될 수 있다.
확산 시트(252)는 입사되는 광을 확산시켜 수지층(230)으로부터 나오는 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 균일하게 한다. 또한, 프리즘 시트(251)는 확산 시트(252)로부터 나오는 광을 집광하여 표시 패널(100)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 광학 시트(250), 예를 들어 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 중 적어도 하나가 제거될 수 있으며, 또는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 이외에 다양한 기능층들을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 5에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 기판(210) 또는 반사층(240)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원들(220)은 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 화면 상에서 핫 스팟(hot spot)으로 관찰되는 문제를 감소시킬 수 있으며, 수지층(230)의 두께(a)를 감소시켜 백라이트 유닛(200), 더 나아가 디스플레이 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)의 복수의 수지층들(230, 235)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 광원(220)으로부터 측면으로 방출되는 광은 제1 수지층(230)을 투과하여 인접한 광원(225)이 배치된 영역까지 진행할 수 있다.
상기 제1 수지층(230)을 투과하여 진행하는 광 중 일부는 표시 패널(100) 방 향인 상측으로 방출될 수 있으며, 그를 위해 제1 수지층(230)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 복수의 산란 입자들(231)을 포함하여 상기 진행하는 광의 방향을 상측 방향으로 산란 또는 굴절시킬 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광 중 일부는 반사층(240)으로 입사될 수 있으며, 상기와 같이 반사층(240)으로 입사된 광은 상측 방향으로 반사되어 확산될 수 있다.
한편, 광원(220) 근처에서의 강한 산란 현상 또는 광원(220)으로부터 상측에 가까운 방향으로 방출되는 광 등에 의해, 광원(220)에 인접한 영역에서 많은 량의 광이 방출될 수 있어 화면 상에 높은 휘도의 광이 관찰될 수 있다.
따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(230) 상에 제1 차광 패턴(260)을 형성하여 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제1 차광 패턴(260)은 복수의 광원들(220)이 배치된 위치에 대응되도록 제1 수지층(230) 상에 형성될 수 있으며, 광원(220)으로부터 입사되는 광의 일부는 차단하고 나머지 일부를 투과시켜 상측으로 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 차광 패턴(260)은 이산화 티타늄(TiO2)으로 구성될 수 있으며, 이 경우 광원(220)으로부터 입사되는 광의 일부는 하측 방향으로 반사하고 나머지 일부를 투과시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수지층(230)의 상측에 제2 수지층(235)이 배치될 수 있다. 제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)과 동일하거나 또는 상이한 재질로 구성될 수 있으며, 제1 수지층(230)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광을 확산시켜 백라이트 유닛(200)의 광 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)을 구성하는 물질과 동일한 굴절율을 가지는 물질로 구성되거나, 또는 그와 상이한 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 높은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.
반대로, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 낮은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광이 제2 수지층(235)의 하면에서 반사되는 반사율을 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 방출되는 광이 제1 수지층(230)을 따라 진행하는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.
한편, 제1 수지층(230) 및 제2 수지층(235)은 각각 복수의 산란 입자들을 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 수지층(235)에 포함된 산란 입자들의 밀도는 제1 수지층(230)에 포함된 산란 입자들의 밀도보다 높을 수 있다.
상기와 같이 제2 수지층(235)에 보다 높은 밀도로 산란 입자들을 포함시킴으로써, 제1 수지층(230)으로부터 상측으로 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 수지층(235)의 상측에 제2 차광 패턴(265)이 형성되어, 제2 수지층(235)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
예를 들어, 제2 수지층(235)으로부터 상측으로 방출되는 광이 특정 부분에 집중되어 화면 상에서 높은 휘도로 관찰되는 경우, 제2 수지층(235)의 상측 면 중 상기 특정 부분에 대응되는 영역에 제2 차광 패턴(265)을 형성할 수 있으며, 그에 따라 상기 특정 부분에서의 광의 휘도를 감소시켜 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
제2 차광 패턴(265)은 이산화 티타늄(TiO2)으로 구성될 수 있으며, 이 경우제2 수지층(235)으로부터 방출되는 광의 일부는 제2 차광 패턴(265)에서 하측 방향으로 반사하고 나머지 일부를 투과될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 7에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
반사층(240)에는 광원(220)으로부터 방출되는 광이 인접한 광원(225)까지 진행되는 것을 용이하게하기 위한 복수의 패턴들(241)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 반사층(240)에는 상측 방향으로 돌출된 양각의 형상을 가지는 복수의 패턴들(241)이 형성될 수 있으며, 광원(220)으로부터 방출된 후 복수의 패턴들(241)에 입사되는 광은 상기 진행 방향으로 산란 및 반사될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 반사층(240)에 형성된 패턴들(241)의 밀도는 광원(220)으로부터 이격될 수록, 즉 인접한 광원(225)에 가까이 갈 수록 증가할 수 있다.
예를 들어, 패턴들(241)의 밀도는 반사층(240) 방향으로 광을 방출하는 광원(220)으로부터 멀리 떨어질 수록 증가될 수 있다.
그에 따라, 광원(220)으로부터 멀리 떨어진 영역, 즉 인접한 광원(225)에 가까운 영역에서 상측으로 방출되는 광의 휘도가 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 패턴들(241)은 반사층(240)과 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 이 경우 반사층(240)의 상측 면을 가공함으로써 패턴들들(241)을 형성할 수 있다.
이와 달리, 패턴들(241)은 반사층(240)과 상이한 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 반사층(240)의 상측 면에 파티클(particle)을 분산 또는 코팅함에 의해 반사층(240)의 상측면에 패턴들(241)이 형성될 수도 있다.
한편, 패턴들(241)의 형상은 도 7에 도시된 것에 한정되지 아니하며, 예를 들어 프리즘 등의 다양한 형상이 가능할 수 있다.
또한, 반사층(240)에 형성된 패턴(241)은 음각의 형상을 가질 수도 있으며, 반사층(240) 중 일부 영역에만 패턴들(241)이 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 전면 형상을 평면도로 도시한 것으로, 백라이트 유닛(200)에 구비되는 복수의 광원들의 배치 구조에 대한 일실시예를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 2 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)은 x축과 평행한 방향으로 광을 측면 방출하는 제1 광원(220) 및 제2 광원(221)을 포함할 수 있으며, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 광이 방출되는 x축 방향과 교차하는 방향, 즉 y축 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 광원(221)은 제1 광원(220)과 대각선 방향으로 인접하도록 배치될 수 있다.
한편, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 서로 반대 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 즉 제1 광원(220)은 x축 방향과 반대 방향으로 광을 방출하고, 제2 광원(221)은 x축 방향으로 광을 방출할 수 있다.
이 경우, 백라이트 유닛(200)에 구비된 광원들은 각각 측면 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 그를 위해 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들은 2 이상의 행들을 형성하며 배치될 수 있으며, 동일한 행에 배치된 2 이상의 광원들은 동일한 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 제1 광원(220)에 좌우로 인접한 광원들도 제1 광원(220)과 동일한 방향, 즉 x축 방향과 반대 방향으로 광을 방출하고, 제2 광원(221)에 좌우로 인 접한 광원들도 제2 광원(221)과 동일한 방향, 즉 x축 방향으로 광을 방출할 수 있다.
상기와 같이 y축 방향으로 인접하게 배치된 광원들, 예를 들어 제1 광원(220)과 제2 광원(221)의 광 방출 방향을 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(200)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 또는 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
즉, 제1 광원(220)으로부터 방출되는 광은 인접한 광원으로 진행함에 따라 약화될 수 있으며, 그에 따라 제1 광원(220)으로부터 멀리 떨어질 수록 해당 영역에서 표시 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서 도 8에 도시된 바와 같이 제1 광원(220) 및 제2 광원(221) 각각으로부터 광이 방출되는 방향을 반대로 함으로써, 광원에 인접한 영역에서 광의 휘도가 집중되고 광원으로부터 멀리 떨어진 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 서로 보상하도록 할 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 광이 방출되는 방향인 x 축과 수직한 y축 방향을 기준으로 일정 간격(d1) 만큼 이격되어 배치될 수 있다.
제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)이 증가함에 따라, 제1 광원(220) 또는 제2 광원(221)로부터 방출되는 광이 도달하지 못하는 영역이 발생할 수 있으며, 그에 따라 상기 영역에서 광의 휘도가 매우 약화될 수 있다.
한편, 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)이 감소함에 따라, 제 1 광원(220) 및 제2 광원(221)로부터 방출되는 광 사이의 간섭 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우 광원들의 분할 구동 효율이 저하될 수 있다.
따라서 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)은 9 내지 27mm일 수 있다.
또한, 제3 광원(222)은 x 방향으로 제1 광원(220)과 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 제1 광원(220)과 제3 광원(222)은 일정 간격(d2)을 가지고 이격될 수 있다.
한편, 광원으로부터의 광 지향각(θ)과 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 스넬(snell)의 법칙에 의해 다음의 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.
Figure 112009072017628-pat00001
한편, 광원으로부터 광이 방출되는 부분이 공기층(굴절율(n1)이 '1')이고, 일반적으로 광원으로부터 방출되는 광의 지향각(θ)이 60도인 것을 고려하면, 상기 수학식 1에 따라 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 다음의 수학식 2와 같은 값을 가질 수 있다.
Figure 112009072017628-pat00002
또한, 수지층(230)이 PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열로 구성되는 경우 약 1.5의 굴절율을 가지므로, 상기 수학식 2에 따라 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 약 35.5도 일 수 있다.
상기 수학식 1, 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 수지층(230) 내에서의 광원으로부터 광이 방출되는 지향각(θ') 45도 미만일 수 있으며, 그로 인해 광원으로부터 광이 방출되는 광이 y축 방향으로 진행하는 범위는 x축 방향에 비해 작을 수 있다.
따라서 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)은 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d2)보다 작게 형성될 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도가 균일할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 범위를 가지는 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)을 고려하면, 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d2)은 5 내지 22mm일 수 있다.
도 9를 참조하면, 제2 광원(221)은 광이 방출되는 방향, 즉 x 축 방향으로 서로 인접한 제1 광원(220) 및 제3 광원(222) 사이의 위치에 대응되도록 배치될 수 있다.
즉, 제2 광원(221)은 제1 광원(220) 및 제3 광원(222)과 y축 방향으로 인접하게 배치되며, 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이를 지나는 직선(ℓ) 상에 배치될 수 있다.
이 경우, 제2 광원(221)이 배치된 상기 직선(ℓ)과 제1 광원(220) 사이의 간격(d3)은 상기 직선(ℓ)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d4)보다 클 수 있다.
제2 광원(221)으로부터 방출되는 광은 제3 광원(222)을 향하는 방향으로 진행하고, 그에 따라 제3 광원(222)에 인접한 영역에서 표시 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서 상기와 같이 제2 광원(221)를 제1 광원(220)보다 제3 광원(222)에 인접하도록 배치함으로써, 제3 광원(222)에 인접한 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 제2 광원(221)에 인접한 영역에서 집중되는 광의 휘도를 이용하여 보상할 수 있다.
도 10은 백라이트 유닛에 형성되는 차광 패턴의 형상에 대한 일실시예를 평면도로 도시한 것으로, 도 10에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 복수의 광원들(220)이 형성된 위치에 대응되도록 복수의 차광 패턴들(260)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 광원(220)을 감싸는 수지 층(230) 상에 차광 패턴(260)을 형성하여 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이 광원(220)이 배치된 위치에 대응되도록 수지층(230)의 상측 면에 원형 또는 타원형의 차광 패턴(260)을 이산화 티타늄(TiO2)을 이용하여 형성할 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광의 일부를 차단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 도 3 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 제1 층(210), 제1 층 상에 형성된 복수의 광원들(220), 복수의 광원들(220)을 감싸는 제2 층(230) 및 반사층(240) 등은 하나의 광학 어셈블리(10)로 구성될 수 있으며, 백라이트 유닛(200)은 상기와 같은 광학 어셈블리(10)를 복수개 배치하여 구성될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광학 어셈블리(10)들은 x축, y축 방향으로 각각 N개 및 M개(N,M은 1 이상의 자연수)로 행렬 형태로 배치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 21개의 광학 어셈블리(10)들이 7×3 배열로 배치될 수 있다. 그러나, 도 11에 도시된 구성은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치의 화면 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 47인치 크기의 디스플레이 장치의 경우, 상기한 바와 같은 광학 어셈블리(10)를 24×10 배열로 240개를 배치함으로써 백라이트 유닛(200)을 구성할 수 있다.
각 광학 어셈블리(10)들은 독립적인 어셈블리로 제작될 수 있으며, 근접 배치됨으로써 모듈형 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 이와 같은 모듈형 백라이트 유닛은 백라이트 수단으로서 표시 패널(100)에 광을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 전체 구동 방식 또는 로컬 디밍(local dimming), 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식으로 구동될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(200)의 구동 방식은 회로 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이로써, 실시예는 색대비비가 증대되고 화면상의 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 이미지를 선명하게 표현할 수 있어 화질이 향상되는 효과가 있다.
즉, 백라이트 유닛(200)은 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작되며, 상기 분할 구동 영역의 휘도를 영상 신호의 휘도와 연계하여 영상의 검은색 부분은 휘도를 감소시키고 밝은 부분은 휘도를 증가시킴으로써, 명암비 및 선명도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 복수의 광학 어셈블리(10)들 중 일부만이 독립적으로 구동하여 광을 상측으로 방출시킬 수 있으며, 그를 위해 각 광학 어셈블리들(10)에 포함된 광원들(220)이 각각 독립하여 제어될 수 있다.
한편, 하나의 광학 어셈블리(10)에 대응되는 표시 패널(110)의 영역이 2 이 상의 블록으로 분할될 수 있으며, 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)은 상기 블록 단위로 분할 구동될 수도 있다.
상기와 같인 복수의 광학 어셈블리(10)들을 조립하여 백라이트 유닛(200)을 구성함에 의해, 백라이트 유닛(200)의 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 공정에서 발생할 수 있는 로스(loss)를 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(200)은 광학 어셈블리(10)를 표준 규격화하여 대량 생산함으로써 다양한 사이즈의 백라이트 유닛에 적용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광학 어셈블리(10)들 중 어느 하나에 불량이 발생할 경우 전체의 백라이트 유닛(200)을 교체할 필요 없이 불량이 발생한 광학 어셈블리만 교체하면 되므로 교체 작업이 용이하고 부품 교체 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 컬러 필터 기판(110), TFT 기판(120), 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)을 포함하는 표시 패널(100)과 기판(210), 복수의 광원들(220) 및 수지층(230)을 포함하는 백라이트 유닛(200)은 서로 밀착되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)과 표시 패널(100) 사이에 접착층(150)이 형성되어, 백라이트 유닛(200)이 표시 패널(100)의 하측면에 접착되어 고정될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 접착층(150)을 이용하여 백라이트 유닛(200)의 상측 면이 하부 편광판(140)의 하측 면과 접착될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 확산 시트(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 확산 시트(미도시)는 수지층(230)의 상측 면에 밀착되어 배치될 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛(200)의 확산 시트(미도시)와 표시 패널(100)의 하부 편광판(140) 사이에 접착층(150)이 형성될 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)의 하측에는 바텀 커버(270)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이 바텀 커버(270)는 기판(210)의 하측면에 밀착되어 형성될 수 있다. 바텀 커버(270)는 백라이트 유닛(200)을 보호하기 위한 보호 필름으로 구성될 수도 있다.
한편, 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)에 구동 전압을 공급하기 위한 전원 공급부(400)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 전원 공급부(400)로부터 공급되는 전압을 이용해 구동하여 광을 방출할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(400)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 전원 공급부(400)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제1 커넥터(connecter, 410)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제1 커넥터(410)가 삽입되기 위한 홀(hole)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 커넥터(410)는 광원(220)과 전원 공급부(400)를 전기적으로 연결하여, 전원 공급부(400)로부터 광원(220)으로 구동 전압이 공급될 수 있도록 한다.
예를 들어, 제1 커넥터(410)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제1 케이블(420)을 이용해 전원 공급부(400)와 연결되어, 제1 케이블(420)을 통해 전원 공급부(400)로부터 공급되는 구동 전압을 광원(220)으로 전달할 수 있다.
기판(210) 상측 면에는 전극 패턴(미도시), 예를 들어 탄소 나노 튜브 전극 패턴이 형성될 수 있으며. 상기 기판(210)의 상측 면에 형성된 전극은 광원(212)에 형성된 전극과 접촉되어 제1 커넥터(410)와 광원(220)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)의 구동을 제어하기 위한 제어부(500)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 제어부(500)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)일 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러는 표시 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하며, 보다 상세하게는 표시 패널(100)에 구비된 데이터 구동부(미도시), 감마 전압 생성부(미도시) 및 게이트 구동부(미도시)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 생성하여 표시 패널(100)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러는 표시 패널(100)의 구동에 동기되어 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 광원들(220)이 동작하도록, 광원들(220)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 백라이트 유닛(200)으로 공급할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위 해, 제어부(500)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제2 커넥터(510)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제2 커넥터(510)가 삽입되기 위한 홀이 형성되어 있을 수 있다.
제2 커넥터(510)는 기판(210)과 제어부(500)를 전기적으로 연결하여, 제어부(500)로부터 출력되는 제어 신호가 기판(210)으로 공급되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제2 커넥터(510)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제2 케이블(520)을 이용해 제어부(500)와 연결되어, 제2 케이블(520)을 통해 제어부(500)로부터 공급되는 제어 신호를 기판(210)으로 전달할 수 있다.
한편, 기판(210)에는 광원 구동부(미도시)가 형성되어 있을 수 있으며, 광원 구동부(미도시)는 제2 커넥터(510)를 통해 제어부(500)로부터 공급되는 제어 신호를 이용하여 광원들(220)을 구동시킬 수 있다.
도 12에 도시된 디스플레이 장치의 구성은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 그에 따라 전원 공급부(400), 제어부(500), 제1, 2 커넥터(410, 510) 및 제1, 2 케이블(420, 520)의 위치 또는 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
예를 들어, 제1, 2 커넥터(410, 510) 도 11에 도시된 바와 같은 백라이트 유닛(200)을 구성하는 복수의 광학 어셈블리(10)들 각각에 구비될 수 있으며, 전원 공급부(400) 또는 제어부(500)는 바텀 커버(270)의 하측 면 상에 배치될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치는 제어부(600), BLU 구동부(610), 패널 구동부(620), 백라이트 유닛(200) 및 표시 패널(100)을 포함할 수 있다. 한편, 도 13에 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 표시 패널(100)에서는 초당 60, 120 또는 240 프레임으로 영상이 표시될 수 있으며, 상기 초당 프레임 수가 증가할수록 프레임의 스캔 주기(T)는 짧아진다.
패널 구동부(620)는 제어부(600)로부터 각종 제어 신호 및 영상 신호를 입력 받아 표시 패널(100)을 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하여 표시 패널(100)에 공급한다. 예를 들어, 패널 구동부(620)는 표시 패널(100)의 게이트선과 연결되는 게이트 구동부(미도시), 데이터 구동부(미도시) 및 이들을 제어하는 타이밍 컨트롤러(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제어부(600)는 영상 신호에 대응하여 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들의 휘도가 제어되도록, 상기 영상 신호에 따른 로컬 디밍값을 BLU 구동부(610)로 출력할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 표시 패널(100)에 하나의 프레임이 표시되는 스캔 주기(T)에 대한 정보, 예를 들어 수직 동기 신호(Vsync)를 BLU 구동부(610)로 제공할 수 있다.
BLU 구동부(610)는 상기 입력된 스캔 주기(T)에 따라 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들을 구동시켜, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되는 것에 동기하여 광원들로부터 광이 방출되도록 제어할 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들은 각각 복수의 점광원들, 예를 들어 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)들을 포함할 수 있으며, 하나의 블록에 포함된 복수의 점광원들은 동시에 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 로컬 디밍 등과 같은 분할 구동 방식에 의해, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들은 복수의 블록들로 분할되고, 상기 분할된 블록들 각각에 대응되는 표시 패널(100) 영역의 휘도 레벨, 예를 들어 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 각 블록들에 속하는 광원들의 휘도가 조절될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100) 중 제1 영역에는 영상이 디스플레이되고, 제2 영역에는 영상이 디스플레이되지 않는, 즉 검은색으로 표시되는 경우, BLU 구동부(610)는 상기 분할된 블록들 중 상기 제2 영역에 대응되는 블록에 속하는 광원들이 상기 제1 영역에 대응되는 블록에 속하는 광원들보다 낮은 휘도의 광을 방출하도록 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들을 제어할 수 있다.
한편, 표시 패널(100)의 디스플레이 화면 중 영상이 디스플레이되지 않고 검은색으로 표시되는 제2 영역에 대응되는 백라이트 유닛(200)의 블록에 속하는 광원들은 턴오프(turn off)될 수도 있으며, 그에 따라 디스플레이 장치의 소비 전력을 보다 감소시킬 수 있다.
즉, 제어부(600)는 입력되는 영상 신호의 휘도 레벨, 예를 들어 전체 영상의 휘도 레벨 또는 특정 영역의 휘도 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값, 즉 블록별 로컬 디밍값을 생성하여 BLU 구동부(610)로 출력하고, BLU 구동부(610)는 상기 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트 유닛(200)의 블록들 각각의 밝기를 제어할 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도 14에 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 RGB 영상신호를 입력받아 영상 전체 또는 일부 영역에 대한 휘도 레벨을 판단하는 영상 분석부(601), 영상 분석부(601)에 의해 판단된 휘도 레벨에 대응되는 광원, 예를 들어 LED의 밝기를 결정하는 밝기 결정부(602) 및 밝기 결정부(602)에 의해 결정된 밝기 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)을 구동하는 BLU 구동부(610)를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 영상 분석부(601)에 의해 분석되는 영상의 휘도 레벨을 반영하여 상기 RGB 영상 신호에 대한 휘도 레벨을 변경하는 픽셀 보상부(603), 픽셀 보상부(603)에 의해 보상된 R'G'B' 신호에 따른 영상 출력이 수행되도록 표시 패널(100)로 구동 신호를 출력하는 패널 구동부(620)를 포함할 수 있다.
영상 분석부(601)는 입력되는 RGB 영상 신호에 대해서 영상의 영역을 복수 개로 분할하고, 각 영역에 대응되는 백라이트 유닛(200)의 블록에 속하는 광원들의 밝기를 판단할 수 있도록 밝기 결정부(602)로 영상의 휘도 레벨에 대한 정보를 제공한다.
예를 들어, 영상 분석부(601)로부터 밝기 결정부(602)로 제공되는 상기 영상 의 휘도 레벨에 대한 정보는, 밝기를 결정하고자 하는 블록에 대응되는 영역의 평균 휘도 레벨(ABL, Average Block Level) 뿐만 아니라 그에 인접한 다른 영역 또는 영상의 전체 영역의 평균 휘도 레벨(APL, Average Picture Level)을 포함할 수 있다.
즉, 영상 분석부(601)는 한 프레임의 영상을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 제1 영역에 대한 평균 휘도 레벨 뿐만 아니라 상기 제1 영역에 인접한 다른 영역에 대한 평균 휘도 레벨에 대한 정보를 밝기 결정부(602)로 제공할 수 있다. 또한, 영상 분석부(601)는 밝기 결정부(602)가 백라이트 유닛(200)의 특정 블록의 밝기를 결정하고자 하는 경우 영상 전체의 평균 휘도 레벨에 대한 정보를 이용하도록 해당 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 측정된 영상의 전체 또는 일부 영역의 평균 휘도 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)의 특정 블록의 밝기를 결정하는 룩-업 테이블이 구비될 필요가 있으며, 밝기 결정부(602)는 영상 분석부(601)에 의해 측정된 평균 휘도 레벨에 대응되는 광원의 밝기를 상기 룩-업 테이블로부터 독출하여 출력할 수 있다.
도 15는 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 그래프로 도시한 것으로, x축은 표시 패널(210)의 분할된 영역에 대한 평균 휘도 레벨(ABL)이고, y축은 상기 분할된 영역에 대응되는 백라이트 유닛(100)의 블록의 밝기를 나타내며, z축은 전체 영역의 평균 휘도 레벨(APL)을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 미만인 경우 제1 그래프(3A)에 따라 백라이트 유닛(200)의 대응되는 블록의 밝기가 결정되고, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 이상 'B'값 미만인 경우 제2 그래프(3B)에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록의 밝기가 결정되며, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 'B'값 이상인 경우 제3 그래프(3C)에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록의 밝기가 결정될 수 있다.
예를 들어, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 기설정된 'B'값 이상인 경우, 영상 전체가 밝은 계조로 표현되어야 하므로 제3 그래프(3C)를 이용하여 백라이트 유닛(200)의 대응되는 블록의 밝기가 결정될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100)에 표시될 영상이 전체적으로 밝기 때문에, 백라이트 유닛(200)의 로컬 디밍 효과를 최대화하면서도 화면이 어두워지는 현상은 크게 문제되지 않는다.
다른 표현에 의하면, 영상이 전체적으로 밝은 계조로 표현되어야 할 경우에는, 영상의 분할 영역 각각에 대해서 측정되는 평균 휘도 레벨이 클수록 대응되는 블록의 밝기가 높게 결정되고, 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 작을수록 대응되는 블록의 밝기가 낮게 결정될 수 있다. 참고로, 도면에는 각 분할영역에 대한 평균 휘도 레벨에 대한 LED 밝기 그래프는 단일의 기울기를 갖는 그래프로 도시되어 있 다.
한편, 영상이 전체적으로 어두운 계조로 표현되어야 할 경우, 즉, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 미만일 경우에는, 기설정된 휘도값 보다 작은 평균 휘도 레벨을 갖는 분할 영역에 대해서만 로컬 디밍이 수행될 수 있다.
즉, 제안되는 룩-업 테이블은, 기설정된 휘도값보다 작은 평균 휘도 레벨을 갖는 분할 영역에 대해서만 광원의 밝기가 변경되는 로컬 디밍이 수행되도록 할 수 있다. 왜냐하면, 영상이 전체적으로 어두운 영상일 경우에, 상기의 제3 그래프(3C)와 같은 로컬 디밍 그래프에 따라 광원의 밝기가 결정되면 영상의 밝기가 너무 어두워져 색재현성이 오히려 떨어지기 때문이다.
따라서, 영상 전체의 휘도 레벨이 낮은 경우에, 소정 밝기 이상의 평균 휘도 레벨을 갖는 분할영역들에 대해서는 로컬 디밍이 수행되지 않도록 한다.
그리고, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값과 'B'값 사이에 위치하는 경우에, 측정되는 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값 보다 크면, 광원의 밝기 변화가 적도록 하고, 분할영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값 보다 작으면, 광원의 밝기 변화가 크도록 한다. 즉, 밝은 계조를 갖는 분할 영역들에 대해서는 광원에 대응되는 로컬 디밍값을 작게하고, 그보다 낮은 계조를 갖는 분할 영역들에 대해서는 광원에 대응되는 로컬 디밍값을 상대적으로 크게 할 수 있다.
상기 룩-업 테이블에 따른 평균 휘도 레벨별 광원의 밝기를 나타내는 그래프는, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 최대(MAX)인 경우와 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최소(MIN)인 경우에 대해서 저장하여 두고, 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레 벨에 대응되는 테이블은 상기 영상전체이 평균 휘도 레벨의 최대(MAX) 및 최소(MIN) 그래프 사이에서 결정하는 것도 가능하다.
도 16을 참조하면, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최대(MAX)인 경우에 적용되는 그래프(4C)와 최소(MIN)인 경우에 적용되는 그래프(4A)에 대해서 예시되어 있다. 즉, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최대일 경우에는, 영상 밝기가 최대이므로 각 분할 영역에 대한 로컬 디밍이 수행되더라도, 색재현이 떨어지지 않으며 백라이트 유닛(200)의 구동에 따른 소비전력을 상당히 절감할 수 있다.
그리고, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최소일 경우에는, 영상 밝기가 최소이므로, 이 경우 로컬 디밍이 영상 전체에 대해서 수행되어 버리면 영상의 색재현성이 오히려 저해되는 문제가 있다. 따라서, 이 경우는, 분할영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값(4AA)보다 작은 경우에 해당 분할영역에 대한 로컬 디밍이 수행되도록 함으로써, 색재현성이 현저히 떨어지지 않도록 하면서 백라이트 유닛(200)의구동에 따른 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.
그리고, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 최대 또는 최소가 아닌 경우에는, 상기 그래프 4A와 4C를 인터폴레이션하여 적용할 룩-업 테이블(그래프)를 생성할 수 있다. 즉, 밝기 결정부(602)는 영상전체의 평균 휘도 레벨의 최대일 때와 최소 일때의 룩-업 테이블을 이용하여 상기 4A 및 4C 그래프에 의해서 형성되는 영역내에 위치하는 새로운 그래프를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 표시 패널(100)로 제공되는 영상 신호, 예를 들어 RGB 신호에 대한 보상이 수행될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같은 백라이트 유닛(200)에 대한 로컬 디밍이 수행되는 경우, 표시 패널(100)의 분할된 영역들 각각에서 색이 표현되어야 할 영역(또는 픽셀)이 있을 수 있다. 이 경우, 패널 구동부(620)로 제공되는 RGB 신호에 영상 전체의 휘도 레벨에 따른 게인(gain)을 가하여, 로컬 디밍에 따라 색이 불완전하게 재현되는 것을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 영상 내의 특정의 영역에 대해서 로컬 디밍이 수행되는 경우, 해당 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 낮아 로컬 디밍의 정도가 크더라도 상기 분할영역내에 표시되어야 할 문자나 이미지가 있을 수 있다. 즉, 전체 APL이 낮은 경우, 로컬 디밍이 크게 걸려 전체 이미지가 어둡게 나타나기 때문에 표현해야할 상기 문자나 이미지까지도 어둡게 표현될 수 있다.
이 경우, 로컬 디밍에 따른 소비 전력의 감소효과는 그대를 유지되도록 하되, 표시 패널(210)로 제공되는 RGB 신호의 휘도 레벨을 향상시켜 상기 문자나 이미지에 대한 색재현이 가능해지도록 할 수 있다.
픽셀 보상부(603)은 입력되는 RGB 신호의 휘도 레벨에 보상값(α)을 곱함으로써 영상 신호를 보상할 수 있으며, 예를 들어 영상 분석부(601)에 의해서 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레벨을 이용하여 상기 보상값(α)을 산출할 수 있다.
도 17은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 영상 신호의 보상값(α)을 결정하는 방법에 대한 일실시예를 그래프로 도시한 것이다.
도 17을 참조하면, 화면이 어두울 경우에는 상대적으로 큰 보상을 수행할 수 있고, 밝은 영상일 경우에는 보상값(α)을 더 작게 하여 RGB 값의 포화빈도를 줄일 수 있어, 좀 더 자연스러운 픽셀 보상이 가능해질 수 있다.
도 17에 도시된 그래프의 x축은 영상 분석부(601)에 의해서 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레벨을 나타내고, y축은 그에 대응되는 RGB 신호의 픽셀을 보상하기 위한 보상값(α)을 나타낸다.
즉, 로컬 디밍이 적용되지 않거나 로컬 디밍값이 미리 설정값 기준치, 예를 들어 5A 이하인 경우, 픽셀을 보상하기 위한 보상값(α)을 1로 하고 상기 로컬 디밍값이 최대값(MAX)에 가까워질수록 보상값(α)을 1 이상으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 문자나 이미지에 대해 실제 보여지는 영상이 로컬 디밍에 의해 어두워진만큼 픽셀을 보상하도록 할 수 있다.
한편, 상기 보상되는 문자나 이미지는 RGB 영상 신호의 게인이 미리 설정된 특정값 이상인 영역을 의미할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제어부(600)는 광원, 예를 들어 LED의 밝기가 시간적으로 급변하는 경우를 방지하기 위하여 밝기 결정부(602)에 의해 결정된 밝기 레벨을 보정하는 필터링부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 18은 디스플레이 장치에 구비되는 BLU 구동부의 구성을 도시한 것으로, 도시된 BLU 구동부(610)의 동작 중 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 18을 참조하면, BLU 구동부(610)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 각각의 밝기를 나타내는 블록별 로컬 디밍값을 입력받고, 상기 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 복수의 구동 신호들, 예를 들어 제1 내지 제m 구동 신호를 출력할 수 있다.
한편, BLU 구동부(610)로부터 출력되는 상기 복수의 구동 신호들 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 2 이상의 블록들의 밝기를 제어할 수 있다.
즉, BLU 구동부(610)는 백라이트 유닛(200)의 블록들 중 n개의 블록들, 예를 들어 제1 내지 제n 블록들의 밝기를 제어하기 위한 제1 구동 신호를 생성하여 상기 제1 내지 제n 블록들에 속하는 광원들로 공급할 수 있으며, 그를 위해 제어부(600)로부터 입력되는 블록별 로컬 디밍값 중 상기 제1 내지 제n 블록들에 대응되는 로컬 디밍값들을 이용하여 상기 제1 구동 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(600)와 BLU 구동부(610)는 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 이용하여 신호를 송수신할 수 있으며, 즉 BLU 구동부(610)는 상기 SPI 통신을 이용하여 제어부(600)로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받을 수 있다.
도 19를 참조하면, BLU 구동부(610)는 복수의 구동 유닛들(611, 615)을 포함하여 구성될 수 있으며, 구동 유닛들(611, 615)은 각각 MCU(612, 616) 및 복수의 드라이버 IC들(613, 617)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 유닛(611)은 MCU(612) 및 복수의 드라이버 IC들(613)을 포함하고, MCU(612)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 블록별 로컬 디밍값을 직렬(serial)로 입력받아 병렬(parallel)로 출력하여 복수의 드라이버 IC들(613) 각각으로 대응되는 블록들의 로컬 디밍값 을 전달할 수 있다.
한편, 복수의 드라이버 IC들(613) 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 n개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있으며, 그를 위해 n개의 채널을 이용하여 상기 n개의 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 유닛(611)은 4개의 드라이버 IC들(613)을 포함할 수 있으며, 4개의 드라이버 IC들(613) 각각은 16 채널을 이용해 구동 신호를 출력하여 16개의 블록에 속하는 광원들의 밝기를 제어할 수 있다. 그에 따라, 제1 구동 유닛(611)은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 4×16개, 즉 64개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있다.
또한, 제2 구동 유닛(615)은 MCU(616) 및 복수의 드라이버 IC들(617)을 포함하고, MCU(616)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 블록별 로컬 디밍값을 직렬(serial)로 입력받아 병렬(parallel)로 출력하여 복수의 드라이버 IC들(617) 각각으로 대응되는 블록들의 로컬 디밍값을 전달할 수 있다.
한편, 복수의 드라이버 IC들(617) 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 n개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있으며, 그를 위해 n개의 채널을 이용하여 상기 n개의 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
도 19에 도시된 BLU 구동부(610)의 구성은 본 발명에 따른 일실시예에 불과하므로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 도 19에 도시된 구성에 한정되지 아니한다. 즉, BLU 구동부(610)는 3 이상의 구동 유닛들을 포함하여 구성될 수 있으며, 각각의 구동 유닛이 밝기를 제어하는 백라이트 유닛(200)의 블록들의 개수 등은 변경 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 스캔 그룹으로 분할되어, 그룹 단위로 순차적으로 구동될 수 있다. 그를 위해, BLU 구동부(610)는 제어부(600)로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 구비된 광원들을 구동함에 있어, 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들이 1 이상의 그룹 단위로 순차적으로 구동되도록 제어할 수 있다.
그에 따라, 동영상에서 특정 물체가 이동하는 장면을 볼 때, 시청자의 눈이 이동하는 물체를 따라가는 동안 영상이 뭉게지는 현상, 즉 모션 블러(motion blur) 현상이 감소할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 평면도로 도시한 것으로, 도 20에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 불록들(201)로 분할되어, 상기 분할된 블록별로 구동될 수 있으며, 상기 분할된 복수의 블록들(201)은 1 이상의 볼록을 포함하여 구성되는 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)로 나누어질 수 있다. 또한, 상기 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)은 순차적으로 구동될 수 있다.
한편, 상기 스캔 그룹들은 하나 이상의 로컬 디밍 블록들을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스캔 그룹(SG1)은 복수의 로컬 디밍 블록들을 포함할 수 있다.
BLU 구동부(610)는 상기 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각에 대해, 상기 스캔 그룹에 속하는 블록들의 로컬 디밍값 및 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점에 대한 정보를 제어부(600)로부터 입력받고, 상기 입력된 로컬 디밍값에 따라 상기 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)은 소정의 시간 차를 두고 순차적으로 구동될 수 있다.
도 20에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성은 본 발명에 따른 일실시예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 즉, 백라이트 유닛(200)이 순차적으로 구동되는 스캔 그룹들의 개수는 4 이상일 수도 있으며, 도 20에 도시된 바와 같이 적어도 두 스캔 그룹, 예를 들어 제1 스캔 그룹(SG1)과 제2 스캔 그룹(SG2)에 각각 속하는 블록들의 개수가 서로 상이하거나, 또는 모든 스캔 그룹들 각각에 속하는 블록들의 개수가 동일할 수도 있다.
또한, 상기 스캔 그룹은 방사형 블록이 아닌 다양한 형태의 블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 'ㄱ'자 형태나 'ㄴ'자 형태의 블록으로도 구성될 수 있다. 또한, 각각의 스캔 그룹은 복수개의 로컬 디밍 블록들로 구성될 수 있으므로, 각 스캔 그룹별로 로컬 디밍 제어가 가능할 수 있다.
도 21을 참조하면, 두 수직 동기 신호(Vsync)들 사이의 구간, 즉 한 프레임에 해당되는 구간동안, 백라이트 유닛(200)의 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)이 순차적으로 구동될 수 있다.
즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각의 블록들에 속하는 광원들이 순차적으로 턴온(turn-on)될 수 있다.
보다 상세하게는, BLU 구동부(610)에 구비된 1 이상의 MCU(612, 616)는 각각 제어부(600)로부터 입력받은 스캔 시점에 대한 정보를 이용하여 연결된 복수의 드라이버 IC들(613, 617)로 제어부(600)로부터 입력되는 로컬 디밍값을 순차적으로 출력할 수 있다.
도 22 및 도 23은 백라이트 유닛의 블록들을 그룹 단위로 스캔 구동하는 방법에 대한 실시예들을 나타낸 것이다.
도 22를 참조하면, BLU 구동부(610)는 제어부(600)로부터 하나의 프레임에 대응되는 스캔 주기(T)에 대한 정보를 입력받을 수 있으며, BLU 구동부(610)는 상기 스캔 주기(T)에 따라 연속하는 두 수직 동기 신호(Vsync) 사이의 프레임 구간동안 백라이트 유닛(200)의 블록들, 보다 상세하게는 광원들을 그룹 단위로 순차적으로 스캔 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(600)는 제1 스캔 그룹(SG1)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제1 그룹 데이터 신호(Data 1) 및 상기 제1 스캔 그룹(SG1)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 1)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제1 그룹 제어 신호(delay 1)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
그 후, 제어부(600)는 제2 스캔 그룹(SG2)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제2 그룹 데이터 신호(Data 2) 및 상기 제2 스캔 그룹(SG2)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 2)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제2 그룹 제어 신호(delay 2)를 BLU 구동 부(610)로 공급할 수 있다.
마지막으로, 제어부(600)는 제3 스캔 그룹(SG3)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제3 그룹 데이터 신호(Data 3) 및 상기 제3 스캔 그룹(SG3)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 3)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제3 그룹 제어 신호(delay 3)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 제어부(600)가 복수의 스캔 그룹들 별로, 예를 들어 제1, 2, 3 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각에 대해 데이터 신호(data 1, 2, 3) 및 그룹 제어 신호(delay 1, 2, 3)을 순차적으로 공급함에 따라, 백라이트 유닛(200)에 포함된 복수의 블록들, 보다 상세하게는 광원들이 그룹 단위로 스캔 구동될 수 있다.
도 23을 참조하면, 제어부(600)는 백라이트 유닛(200)의 스캔 그룹들 각각에 대해, 스캔 그룹 별로 해당 그룹의 광원들이 스캔 되는 시점을 나타내는 스캔 개시 신호(STH 1, 2, 3)를 공급할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 제1 스캔 그룹(SG1)에 속하는 광원들의 밝기를 나타내는 제1 그룹 데이터 신호(Data 1), 제2 스캔 그룹(SG2) 광원들의 밝기를 나타내는 제2 그룹 데이터 신호(Data 2) 및 제3 스캔 그룹(SG3) 광원들의 밝기를 나타내는 제3 그룹 데이터 신호(Data 3)를 데이터 라인(data)을 통해 순차적으로 공급할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 상기 제1 스캔 그룹(SG1)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제1 그룹 스캔 개시 신호(STH 1)를 BLU 구동부(610)로 공급하고, 상기 제2 스캔 그룹(SG2)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제2 그룹 스캔 개시 신호(STH 2)를 BLU 구동부(610)로 공급하며, 상기 제3 스캔 그룹(SG3)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제3 그룹 스캔 개시 신호(STH 3)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
예를 들어, 제어부(600)는 수직 동기 신호(Vsync)를 스캔 그룹 별로 일정 시간 만큼씩 지연시켜 도 23에 도시된 바와 같은 스캔 개시 신호들(STH 1, 2, 3)을 생성할 수 있으며, 스캔 그룹 별로 수직 동기 신호(Vsync)가 지연되는 시간은 각 그룹의 스캔 시작 시점에 따라 설정될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 디스플레이 모듈의 간략한 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 복수의 광원들이 배치되는 구조에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 백라이트 유닛에 배치된 광원들의 위치 관계에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 백라이트 유닛에 형성되는 차광 패턴의 형상에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단 면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 16은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제2 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 17은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 영상 신호의 보상값을 결정하는 방법에 대한 일실시예를 나타내는 그래프이다.
도 18은 BLU 구동부의 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 19는 BLU 구동부의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 21 내지 도 23은 백라이트 유닛의 블록들을 그룹 단위로 스캔 구동하는 방법에 대한 실시예들을 나타내는 타이밍도이다.

Claims (21)

  1. 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및
    상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는
    제1 층;
    상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하며, 발광면이 상기 제1 층과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 광원들;
    상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및
    상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며,
    상기 BLU 구동부는 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동되는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    상기 스캔 그룹에 속하는 적어도 하나의 블록에 대한 상기 블록별 로컬 디밍값 및 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점에 대한 정보를 상기 제어부로부터 입력받는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캔 시점에 대한 정보는
    수직 동기 신호가 입력되는 시점부터 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점까지의 지연 시간인 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스캔 시점에 대한 정보는
    상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점을 나타내는 스캔 개시 신호인 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스캔 그룹들 중 적어도 두 스캔 그룹은 그에 속하는 블록들의 개수가 서로 상이한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 BLU 구동부로부터 출력되는 복수의 구동 신호들은 각각 상기 백라이트 유닛의 블록들 중 2 이상의 블록들의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 복수의 영역들로 분할되며,
    상기 제어부는
    상기 표시 패널의 영역들 각각의 휘도에 따라 상기 영역에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블록의 밝기가 조절되도록 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 이용하여 상기 제어부로부터 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 층은
    상기 광원이 실장되는 기판인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    실리콘계 또는 아크릴계 수지로 구성되는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    복수의 산란 입자들을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원들의 위치에 대응되도록 상기 제2 층 상에 형성되는 차광 패턴을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은
    상기 광학 어셈블리를 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층의 두께는 0.1 내지 4.5mm인 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 광학 어셈블리에 포함된 복수의 광원들은 2 이상의 블록들로 분할되어 구동되는 디스플레이 장치.
  16. 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및
    상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는
    제1 층;
    상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하며, 발광면이 상기 제1 층과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 광원들;
    상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및
    상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동되고,
    상기 BLU 구동부는 구동 유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 구동 유닛은 상기 제어부로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받는 제어 유닛 및 2 이상의 상기 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 각각 출력하는 복수의 드라이버 IC들을 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 유닛은
    직렬(serial)로 입력되는 상기 블록별 로컬 디밍값을 병렬(parallel)로 출력하여, 상기 복수의 드라이버 IC들 각각으로 전달하는 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 드라이버 IC는
    n개 채널을 이용하여, n개의 블록들에 포함된 광원들로 구동 신호를 공급하는 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    상기 구동 유닛을 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 광학 어셈블리에 포함된 복수의 광원들은 2 이상의 블록들로 분할되어 구동되는 디스플레이 장치.
  21. 제16항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은
    상기 광학 어셈블리를 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
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