KR20160069042A

KR20160069042A - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20160069042A
Application number: KR1020140173905A
Authority: KR
Inventors: 권정현; 윤선태; 박해일; 이광근
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-16
Also published as: US20160161802A1

Abstract

백라이트 유닛을 제공한다. 백라이트 유닛은, 다수의 블록 영역들을 갖는 기판 상에서, 블록 영역들 각각을 정의하는 격벽들과, 격벽들 표면에서 일 방향으로 연장하며 서로 평행한 패턴들과, 블록 영역들 각각에 배치되는 광원을 포함한다.

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 개재되어 있는 액정층으로 이루어지는 표시 패널을 포함하여 영상을 표시하는 장치이다. 그러나, 표시 패널은 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 이러한 표시 패널로 광을 공급하는 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 요구된다.

백라이트 유닛은 광원블록의 위치에 따라 에지형 백라이트 유닛과 직하형 백라이트 유닛으로 구분된다. 에지형 백라이트 유닛에서는 광원블록이 표시 패널의 후방 일 측에 구비되는 반면, 직하형 백라이트 유닛에서는 광원블록이 표시 패널의 후방에 구비된다.

한편, 액정 표시 장치의 소비 전력을 감소시키기 위하여 복수개의 영역 중 필요한 영역의 밝기만 변화시키는 로컬 디밍(local dimming) 기술이 다양한 측면에서 개발되고 있다.

그런데, 상기 직하형 백라이트 유닛에서 방출되는 광이 광원 블록 외부로 확산되는 것을 방지하기 위한 격벽들을 사용하는데, 상기 격벽들에 의한 암부 발생 및 크로스 토크 등의 문제들이 발생하고 있으며, 이러한 문제들은 액정 표시 장치의 휘도를 저하시킨다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광추출 효율이 향상된 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 다수의 블록 영역들을 갖는 기판; 상기 기판 상에서, 상기 블록 영역들 각각을 정의하는 격벽들; 상기 격벽들 표면에서 일 방향으로 연장하며 서로 평행한 패턴들; 및 상기 블록 영역들 각각에 배치되는 광원을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패턴들 각각은 상기 격벽들 각각의 표면으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 패턴들 각각은 상기 격벽들 각각의 표면으로부터 함몰된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 패턴들 각각은 30° 내지 60°의 내각을 갖는 삼각형의 단면을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상가 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면과 평행하게 연장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면과 수직이게 연장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면에 대하여 기울어져 연장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 인접한 두 개의 상기 격벽들에 형성된 상기 패턴들은 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 인접한 두 개의 상기 격벽들에 형성된 상기 패턴들은 서로 엇갈려 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 패턴들은 상기 광원으로부터 발생된 광을 반사시키는 반사 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 백라이트 유닛은, 상기 격벽들 상에 배치되는 확산판을 더 포함하되, 상기 격벽들 각각의 높이는 상기 기판 및 상기 확산판 사이의 거리의 0.8배일 수 있다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들에 의하면, 격벽들에 형성된 패턴들에 의해 블록 영역들 각각 내부로 반사되는 광의 양이 증가하여 색포화도가 향상되고, 인접하는 블록 영역들 사이의 크로스 토크를 억제하여 색 섞임 등의 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 시간/공간 분할 방식에 의한 풀컬러 구현 원리는 나타낸 도면들이다.
도 4는 도 1의 표시 장치의 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 5는 시간에 따른 각 블록의 점등 시점을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 격벽들의 패턴들 구조를 설명하기 위한 부분 사시도들이다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 격벽들의 패턴들 구조를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 11는 도 10에 도시된 표시 패널과 백라이트 유닛의 대응 관계를 나타낸 평면도이다.
도 12a는 격벽에 패턴이 형성되지 않은 일반적인 백라이트 유닛 내에서 산란 및 반사된 광을 나타내는 시뮬레이션이다.
도 12b는 격벽에 패턴들이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 내에서 산란 및 반사된 광을 나타내는 시뮬레이션이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(600)는 영상을 표시하는 표시 패널(400), 상기 표시 패널(400)을 구동하는 패널 구동부, 상기 표시 패널(400)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(500) 및 상기 백라이트 유닛(500)을 구동시키는 백라이트 유닛 구동부(550)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패널 구동부는 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300), 상기 게이트 구동부(200)와 상기 데이터 구동부(300)의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러(100)를 포함한다.

상기 표시 패널(400)은 다수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 다수의 데이터 라인들(DL1~DLn) 및 다수의 화소들을 포함한다. 상기 다수의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 행 방향으로 연장되고 서로 평행하게 열 방향으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인들(DL1~DLn)은 열 방향으로 연장되고 서로 평행하게 행 방향으로 배열된다.

상기 다수의 화소들(PX) 각각은 제1 내지 제3 서브 화소들(PX1, PX2, PX3)을 포함하되, 상기 제1 내지 제3 서브 화소들(PX1, PX2, PX3) 각각은 박막 트랜지스터(도시되지 않음) 및 액정 커패시터(도시되지 않음)를 포함한다.

상기 타이밍 컨트롤러(100)는 상기 표시 장치(600)의 외부로부터 RGB 영상신호 및 다수의 제어 신호들(CS)을 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(100)는 상기 데이터 구동부(300)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 RGB 영상 신호들(RGB)을 렌더링하여 RGW 영상 신호들(RGW)로 변환하고, 변환된 상기 RGW 영상신호들(RGW)을 상기 데이터 구동부(300)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(100)는 상기 다수의 제어 신호들(CS)에 근거하여 데이터 제어신호(D-CS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 제어신호(G-CS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(D-CS)는 상기 데이터 구동부(300)로 제공되고, 상기 게이트 제어신호(G-CS)는 상기 게이트 구동부(200)로 제공된다.

상기 게이트 구동부(200)는 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(G-CS)에 응답해서 게이트 신호를 순차적으로 출력한다. 따라서, 상기 다수의 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 행 단위로 순차적으로 스캐닝될 수 있다.

상기 데이터 구동부(300)는 상기 타이밍 컨트롤러(400)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(D-CS)에 응답해서 상기 RGW 영상신호들(RGW)을 데이터 전압들로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들은 상기 표시패널(100)로 인가된다.

따라서, 각 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 턴-온되고, 턴-온된 상기 화소(PX)는 상기 데이터 구동부(300)로부터 해당 데이터 전압을 수신하여 원하는 계조의 영상을 표시한다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 백라이트 유닛(500)은 상기 표시 패널(400)의 배면에 위치하여 상기 표시 패널(400)의 후방에서 광을 공급한다. 상기 백라이트 유닛 구동부(550)는 상기 타이밍 컨트롤러(100)로부터 광원 제어 신호를 수신하여, 상기 표시 패널(400)에 동기하여 상기 백라이트 유닛(500)을 구동시킨다.

도 2는 도 1에 도시된 표시 장치(600)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면, 상기 표시 패널(400)의 각 화소(PX)는 제1 주요색을 갖는 제1 서브 화소(PX1), 제2 주요색을 갖는 제2 서브 화소(PX2), 및 백색을 갖는 제3 서브 화소(PX3)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 제1 주요색은 적색이고, 상기 제1 서브 화소(PX1)는 적색 컬러 필터(R)를 포함할 수 있다. 상기 제2 주요색은 녹색이고, 상기 제2 서브 화소(PX2)는 녹색 컬러 필터(G)를 포함할 수 있다. 상기 제3 서브 화소(PX3)는 백색 컬러 필터를 포함하거나, 실질적으로 컬러 필터가 형성되지 않은 빈 공간을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 백라이트 유닛(500)은 제1 광원들 및 제2 광원들을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(500)은 광을 발생하여 상기 표시 패널(100)에 제공한다. 상기 제1 광원(510)은 상기 제1 주요색 및 상기 제2 주요색의 혼합 색의 광을 발생한다. 본 실시예에서, 상기 제1 주요색은 적색이고, 상기 제2 주요색은 녹색이므로, 상기 혼합 색은 황색(yellow)이다.

상기 제2 광원(520)은 제3 주요색의 광을 발생한다. 상기 제3 주요색은 청색일 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 주요색이 혼색되면 백색을 나타낸다. 본 실시예에서, 상기 제1, 제2 및 제3 주요색은 각각 적색, 녹색, 청색인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 광원(510)은 황색광(Ly)을 발생하는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)일 수 있다. 상기 제2 광원(520)은 청색광(Lb)을 발생하는 LED일 수 있다. 도시한 바와 달리, 상기 제1 광원(510) 및 상기 제2 광원(520)은 하나의 패키지로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 백라이트 유닛(500)은 상기 표시 패널(400)의 하면의 전면적에 복수의 광원들을 포함하는 직하형 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 상기 백라이트 유닛(500)은 추가적으로 도광판(도시되지 않음)을 구비하여, 상기 도광판의 측부에 상기 제1 및 제2 광원들이 배치되는 에지형 구조를 가질 수 있다.

상기 백라이트 유닛 구동부(550)는 상기 백라이트 유닛(500)을 구동한다. 상기 백라이트 유닛 구동부(550)는 한 프레임 구간 내에서 상기 제1 광원(510) 및 상기 제2 광원(520)을 교대로 턴-온 시킬 수 있다. 상기 표시 패널(400)이 120Hz로 영상을 표시하는 경우, 상기 백라이트 유닛 구동부(550)는 상기 제1 및 제2 광원들(510, 520)을 120Hz, 180Hz 또는 240Hz의 주기로 교대로 턴-온 시킬 수 있다.

상기 한 프레임(FR)은 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 광원(510, 520)은 서로 다른 서브 프레임 동안 점등될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 프레임(SF1)에 상기 제1 광원(510)이 턴-온 되고, 상기 제2 광원(520)은 턴-오프 된다. 제2 서브 프레임(SF2)에 상기 제1 광원(510)이 턴-오프 되고, 상기 제2 광원(520)이 턴-온 된다.

또한, 상기 제1 광원(510)과 상기 제2 광원(520)의 점등 순서는 적어도 한 프레임(FR) 단위로 변경된다. 이에 대한 설명은 도 5를 참조하여 구체적으로 기재하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 시간/공간 분할 방식에 의한 풀컬러 구현 원리는 나타낸 도면들이다. 도 3a는 한 프레임 중 제1 서브 프레임의 동작 모드를 나타내고, 도 3b는 한 프레임 중 제2 서브 프레임의 동작 모드를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 상기 표시 패널(400)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 평행한 제2 기판(120) 및 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 개재된 액정층(도시되지 않음)으로 이루어진다.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 기판(110)은 제1 내지 제3 서브 화소(PX1~PX3)가 구비되는 하부 기판일 수 있다. 상기 제2 기판(120)은 상기 각 화소(PX)에 대응하는 각 화소 영역(PA) 내에 적어도 두 개의 컬러 필터(R, G)가 구비되는 상부 기판일 수 있다.

상기 컬러 필터(R, G)는 상기 제1 및 제2 기판(110, 120) 중 어느 하나의 기판에 형성될 수 있다.

상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간에서 상기 제1 광원(510, 도 2에 도시됨)은 턴-온 되고, 상기 제2 광원(520, 도 2에 도시됨)은 턴-오프 된다. 따라서, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안, 상기 제1 광원(510)으로부터 생성된 상기 황색 광(Ly) 중 적색광 성분은 상기 제1 서브 화소(PX1) 및 적색 컬러필터(R)를 통과하여 적색 영상(IR)으로 표시되고, 상기 황색 광(Ly) 중 녹색광 성분은 상기 제2 서브 화소(PX2) 및 녹색 컬러필터(G)를 통과하여 녹색 영상(IG)으로 표시된다. 또한, 상기 황색 광(Ly)은 상기 제3 서브 화소(PX3)를 통과하여 황색 영상(IY)으로 표시된다. 여기서, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간에는 상기 적색 영상(IR), 녹색 영상(IG) 및 황색 영상(IY)으로 이루어진 제1 영상(IM1)이 표시된다.

다음, 도 3b를 참조하면, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 제2 광원(520)이 턴-온되고, 상기 제1 광원(510)은 턴-오프될 수 있다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안, 상기 제2 광원(520)으로부터 생성된 상기 청색 광(Lb)은 상기 제3 서브 화소(PX3)를 통과하여 청색 영상(IB)으로 표시된다. 그러나, 청색 광(Lb)은 상기 제1 및 제2 서브 화소(PX1, PX2)를 통과하지 못하므로, 상기 제1 및 제2 서브 화소(PX1, PX2)를 통해서는 상기 영상이 표시되지 않는다. 여기서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간에는 상기 청색 영상(IB)으로 이루어진 제2 영상이 표시된다.

따라서, 사용자는 한 프레임이 완료되는 시점에서 상기 제1 및 제2 영상들이 혼합된 온전한 영상을 시인할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 백라이트 유닛(500)의 평면도이고, 도 5는 시간에 따른 각 블록의 점등 시점을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 백라이트 유닛(500)은 직하형 구조를 가질 수 있다. 상기 하나의 블록에 상기 제1 및 제2 광원들(510, 520)이 배치된다. 상기 제1 광원(510)은 황색 LED를 포함하고, 상기 제2 광원(520)은 청색 LED를 포함한다. 상기 황색LED는 서로 독립적으로 구동이 가능하며, 상기 청색 LED는 서로 독립적으로 구동이 가능하다.

상기 황색 LED들은 해당 서브 프레임 구간 내에서 순차적으로 턴-온 될 수 있고, 상기 복수의 청색 LED들 역시 해당 서브 프레임 구간 내에서 순차적으로 턴-온 될 수 있다.

상기 백라이트 유닛의 기판(505)은 복수의 발광 블록들(B1~B8)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 발광 블록들(B1~B8) 각각에는 하나의 황색 발광 다이오드 및 하나의 청색 발광 다이오드가 구비될 수 있고, 각 발광 블록(B1~B8)에는 서브 프레임마다 황색광 및 청색광이 교번적으로 출력될 수 있다. 상기 발광 블록들의 개수는 도 4에 한정되지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 연속하는 다수의 프레임 각각은 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2)을 포함한다. 상기 다수의 프레임 중 n번째 서브 프레임(FRn)(여기서, n은 1이상의 자연수)의 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 상기 제1 광원(510)이 턴-온 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 제2 광원(520)이 턴-온 된다.

상기 n번째 프레임(FRn)의 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 내에서 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8)이 순차적으로 황색 광(Ly)을 출력하고, 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8) 각각의 광 출력 기간은 인접하는 발광 블럭의 광 출력 기간과 부분적으로 중첩할 수 있다. 상기 n번째 프레임(FRn)의 제2 서브 프레임(SF2) 구간 내에서 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8)이 순차적으로 청색 광(Lb)을 출력하고, 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8) 각각의 광 출력 기간은 인접하는 발광 블럭의 광 출력 기간과 부분적으로 중첩할 수 있다.

상기 다수의 프레임 중 n+1번째 프레임(FRn+1)의 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 상기 제2 광원(520)이 턴-온 되고, 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 제1 광원(510)이 턴-온 된다.

따라서, 상기 n+1번째 프레임(FRn+1)의 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 내에서 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8)이 순차적으로 청색 광(Lb)을 출력한다. 상기 n+1번째 프레임(FRn+1)의 제2 서브 프레임(SF2) 구간 내에서 상기 복수의 발광 블럭들(B1~B8)이 순차적으로 황색 광(Ly)을 출력한다.

상기의 표시 장치(600)에서, 일 픽셀에서, 상기 제1 광원(510)은 턴-온 하여 황색광은 발생시킬 때 상기 제2 광원(520)의 턴-오프 시 액정의 하강 시간(falling time)이 느려 색 섞임 현상 또는 크로스 토크(cross talk)가 발생하게 된다. 또한, 상기 백색의 제3 서브 화소의 백색 휘도의 관점에서, 상기 적색 컬러 필터를 포함하는 제1 서브 화소(PX1)와 상기 녹색 컬러 필터를 포함하는 제2 서브 화소(PX2)로 인하여 색포화도 저하(color desaturation)가 발생된다. 상기 제1 서브 프레임 구간(SF1)과 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간의 순차적인 구동에 의해 관찰자의 눈동자가 빠르게 움직이거나, 시야를 빠르게 단속할 때 화상의 일부가 원색 성분으로 분리되는 색 분리(color break up) 현상이 발생한다.

이러한 상기의 색 섞임, 크로스 토크, 색포화도 저하 및 색 분리 등을 감소하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛(500)을 적용한 표시 장치(600)를 사용할 수 있다.

상기 백라이트 유닛(500)에 대해서는 후속하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 격벽들의 패턴들 구조를 설명하기 위한 부분 사시도이다. 도 8a 및 도 8b은 도 6의 A부분이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 백라이트 유닛은 기판(530)과, 상기 기판(530)과 마주하며 이격된 확산판(535)과, 상기 기판(530) 및 상기 확산판(535) 사이에 배치된 광원들(510, 520)과, 상기 기판(530) 및 상기 확산판(535) 사이에서 상기 기판(530)을 다수의 블록 영역들로 한정하는 격벽들(540)을 포함한다.

상기 기판(530)은 반사성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 기판(530)의 표면에 반사 시트 접착하거나 반사성 물질을 코팅할 수 있다. 상기 광원들(510, 520) 각각은 상기 기판(530) 상에 배치되며, 상기 광원들(510, 520) 각각으로 발광 다이오드를 채용할 수 있다. 상기 확산판(535)은 상기 광원들(510, 520)로부터 입사된 광을 확산 투과시켜 균일광으로 변화하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 격벽들(540)은 상기 기판(530) 상에서 상기 다수의 블록 영역들을 한정한다. 하나의 블록 영역은 4개의 격벽들(540)에 의해 정의된다. 상기 하나의 블록 영역 내에 적어도 하나의 광원(510 또는 520)이 배치된다. 본 실시예에서, 상기 하나의 블록 영역 내 두 개의 광원들(510, 520)이 배치된다. 전술한 바와 같이, 상기 두 개의 광원들(510, 520)은 각각 황색 LED 및 청색 LED를 포함한다.

상기 격벽들(540) 각각의 높이(H2)는 상기 기판(530) 및 상기 확산판(535) 사이의 높이(H1)의 약 0.8배를 가질 수 있다. 상기 격벽들(540)의 일 단부는 상기 기판(530)의 표면과 접하며, 상기 타 단부는 상기 확산판(535)에 접하지 않고 소정 거리 이격될 수 있다. 상기 격벽들(540) 각각의 높이(H2)가 상기 기판(530) 및 상기 확산판(535) 사이의 높이(H1)의 약 0.8배 이상인 경우, 인접한 상기 블록 영역들 사이에서 암부가 발생하고 이는 얼룩으로 시인된다. 또한, 상기 격벽들(540) 각각의 높이(H2)가 상기 기판(530) 및 상기 확산판(535) 사이의 높이(H1)의 약 0.8배 이하인 경우, 상기 인접한 블록 영역들 사이에서 크로스 토크(cross talk)가 악화된다. 상기 격벽들(540)에 의한 암부 및 크로스 토크의 발생은, 색섞임, 색포화도 저하 및 색분리과 같은 문제점을 야기시킬 수 있다.

상기 격벽들(540)은 반사성 물질을 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 격벽들(540) 각각의 표면에 반사 시트를 접착하거나 반사성 물질을 코팅할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하나의 블록 영역을 한정하는 적어도 하나의 격벽(540) 표면에 반사 효율을 증대시키기 위하여 패턴들(545)이 형성될 수 있다.

상기 패턴들(545) 각각은 일 방향으로 연장하는 라인 형상을 가질 수 있다. 도 8a에 도시된 일 예에 따르면, 상기 다수의 패턴들(545)은 상기 격벽(540)의 표면으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다. 도 8b에 도시된 다른 예에 따르면, 상기 다수의 패턴들(545)은 상기 격벽(540)의 표면으로부터 함몰된 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 패턴들(545) 각각은 삼각형의 단면을 가질 수 있다. 상기 삼각형의 내각은 약 30° 내지 약 60°일 수 있다.

상기 패턴들(545)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 상기 패턴들(545)의 구조를 보다 상세하게 설명하되, 이로 한정하지 않는다.

도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 격벽들의 패턴들 구조를 설명하기 위한 사시도들이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 하나의 블록 영역을 한정하는 적어도 하나의 격벽(540)에 형성된 상기 다수의 패턴들(545)은 상기 기판(530)의 표면과 평행하며, 서로 평행하다. 도 9a에서, 상기 이웃하는 격벽들(540)에 형성된 패턴들(545)은 서로 연결된 구조를 가질 수 있다. 도 9b에서, 상기 이웃하는 격벽들(540)에 형성된 패턴들(545)이 서로 엇갈려 배열될 수 있다.

도 9c 및 도 9d를 참조하면, 상기 적어도 하나의 격벽(540)에 형성된 상기 다수의 패턴들(545)은 상기 기판(530)의 표면에 수직하며, 서로 평행하다. 도 9d에서, 상기 하나의 블록 영역을 한정하는 4개의 격벽들(540)에 형성된 패턴들(545)이 모두 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 도 9e에서, 상기 하나의 블록 영역을 한정하는 4개의 격벽들(540) 중 하나에 형성된 패턴들(545)은 상기 기판(530) 표면에 수직인 방향으로 연장하고, 다른 하나에 형성된 패턴들(545)은 상기 기판(530) 표면과 평행하게 연장할 수 있다.

도 9e 및 도 9f를 참조하면, 상기 적어도 하나의 격벽(540)에 형성된 상기 다수의 패턴들(545)은 상기 기판(530)의 표면에 대하여 일 각도로 기울어져 배열되고, 서로 평행하다. 도 9e에서, 상기 이웃하는 격벽들(540)에 형성된 패턴들(545)은 서로 연결된 구조를 가질 수 있다. 도 9f에서, 상기 이웃하는 격벽들(540)은 서로 엇갈려 배열될 수 있다.

도 9a 내지 도 9f에서는 상기 패턴들(545)이 상기 격벽들(540)의 표면으로부터 돌출된 구조를 예시적으로 설명하였으나, 도 8b에서 설명된 바와 같이 도 9a 내지 도 9f의 패턴들(545)은 상기 격벽들(540)의 표면으로부터 함몰된 구조를 가질 수도 있다. 또한, 상기 도 9a 내지 도 9f에서 상기 하나의 블록 영역을 한정하는 4개의 격벽들(540)에 모두 패턴들(545)이 형성된 것으로 도시되나, 상기 격벽들(540) 중 적어도 하나에 패턴들(545)이 형성될 수 있다. 한편 상기 4개의 격벽들(540)에는 도 9a 내지 도 9f에 도시된 패턴들(545)이 혼합되어 형성될 수도 있다.

상기 블록 영역들 각각에 배치된 광원들(510, 520)로부터 발생된 광은 상기 블록 영역 내에서 산란하게 되는데, 본 발명의 실시예들에 따른 상기 격벽들(540)에 형성된 상기 패턴들(545)에 의해 상기 산란된 광이 상기 블록 영역 내부로 반사될 수 있다. 따라서, 인접한 블록 영역들 사이의 크로스 토크를 감소시킬 수 있으며, 상기 블록 영역들 내 휘도 균일성이 향상될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이고, 도 11는 도 10에 도시된 표시 패널과 백라이트 유닛의 대응 관계를 나타낸 평면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(400), 타이밍 컨트롤러(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 백라이트 유닛 구동부(550) 및 백라이트 유닛(500)을 포함한다.

상기 표시 패널(210)은 복수의 게이트 라인(GL1~GLn), 상기 게이트 라인들(GL1~GLn)에 교차하는 복수의 데이터 라인(DL1~DLm), 상기 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 상기 데이터 라인들(DL1~DLm)에 의해 정의된 영역들에 각각 배열된 화소들을 포함한다. 도 10에는 간결한 설명을 위하여 하나의 화소를 도시하였다. 각 화소는 대응하는 게이트 라인과 대응하는 데이터 라인에 각각 게이트 전극 및 소스 전극이 연결되는 박막 트랜지스터(Tr), 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 연결되는 액정 커패시터(C_LC) 및 스토리지 커패시터(C_ST)를 포함한다.

상기 타이밍 컨트롤러(100)는 외부 장치로부터 영상 데이터 신호(RGB), 수평동기신호(H_SYNC), 수직동기신호(V_SYNC), 클럭신호(MCLK) 및 데이터 인에이블 신호(DE)를 입력 받는다. 상기 타이밍 컨트롤러(100)는 상기 데이터 구동부(300)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상 데이터 신호(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상 데이터 신호(R`G`B`)를 상기 데이터 구동부(300)로 출력한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(100)는 데이터 제어신호(예를 들어, 출력개시신호(TP), 수평개시신호(STH) 및 클럭신호(HCLK))를 데이터 구동부(300)로 출력하고, 게이트 제어신호(예를 들어, 수직개시신호(STV), 게이트 클럭신호(CPV), 및 출력 인에이블 신호(OE))를 상기 게이트 구동부(200)로 출력한다.

상기 게이트 구동부(200)는 게이트 온 전압(VON)과 게이트 오프 전압(VOFF)을 입력받고, 상기 타이밍 컨트롤러(100)로부터 제공되는 게이트 제어신호(STV, CPV, OE)에 응답해서 순차적으로 상기 게이트 온 전압(VON)을 갖는 게이트 신호들(G1~Gn)을 출력한다. 상기 게이트 신호들(G1~Gn)은 상기 표시 패널(400)의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 인가되어 상기 게이트 라인들(GL1~GLn)을 순차적으로 스캐닝한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 표시 장치(600)에는 입력전압을 상기 게이트 온 전압(VON) 및 상기 게이트 오프 전압(VOFF)으로 변환하여 출력하는 레귤레이터가 더 구비될 수 있다.

상기 데이터 구동부(300)는 아날로그 구동전압(AVDD)을 입력 받아 동작할 수 있고, 감마 전압 발생부(미도시)로부터 제공된 감마 전압들을 이용하여 다수의 계조 전압을 생성한다. 상기 데이터 구동부(300)는 상기 타이밍 컨트롤러(100)로부터 제공되는 상기 데이터 제어 신호(TP, STH, HCLK)에 응답해서 상기 생성된 계조 전압들 중 상기 영상 데이터 신호(R`G`B`)에 대응되는 계조 전압들을 선택하고, 선택된 계조 전압들을 데이터 신호(D1~Dn)로써 상기 표시 패널(400)의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 인가한다.

상기 게이트 라인들(GL1~GLn)에 상기 게이트 신호들(G1~Gm)이 순차적으로 인가되면, 이에 동기하여 상기 데이터 라인들(DL1~DLm)에 데이터 신호들(D1~Dm)이 인가된다. 이 중 선택된 게이트 라인에 해당 게이트 신호가 인가되면, 상기 선택된 게이트 라인에 연결된 박막 트랜지스터(Tr)는 상기 해당 게이트 신호에 응답하여 턴-온 된다. 상기 턴-온된 박막 트랜지스터(Tr)가 연결된 데이터 라인으로 데이터 신호가 인가되면, 인가된 데이터 신호는 상기 턴-온된 박막 트랜지스터(Tr)를 거쳐 상기 액정 커패시터(C_LC)와 상기 스토리지 커패시터(C_ST)에 충전된다.

상기 액정 커패시터(C_LC)는 충전된 전압에 따라 액정의 광 투과율을 조절한다. 상기 스토리지 커패시터(C_ST)는 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 턴 온 시 데이터 신호를 축적하고, 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 턴 오프 시 축적된 데이터 신호를 상기 액정 커패시터(C_LC)에 인가하여 상기 액정 커패시터(C_LC)의 충전을 유지시킨다. 이러한 방식을 통해서 상기 표시 패널(210)은 영상을 표시할 수 있다.

한편 백라이트 유닛(500)은 다수의 광원 블록들(LB1~LB8)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 백라이트 유닛(500)은 제1 방향(D1)으로 배열된 N(N은 1보다 큰 자연수)개의 발광 블록들(LB1~LB8)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 백라이트 유닛(500)은 8개의 발광 블록(LB1~LB8)(이하, 제1 내지 제8 발광 블록이라 함)을 포함할 수 있다. 또한, 각 발광 블록(LB1~LB8)은 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)을 따라 J(J는 1 이상의 자연수)개의 서브 블록들(b1~b8)로 분할된다. 본 발명의 일 예로, 상기 각 발광 블록(LB1~LB8)은 8개의 서브 블록들(b1~b8)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 백라이트 유닛(500)에는 전체 64개의 서브 블록들(b1~b64)이 구비될 수 있다.

도 11에는 제1 내지 제8 서브 블록들(b1~b8)을 도시하였으나, 나머지 제9 내지 제64 서브 블록들(b9~b64)도 이와 유사한 구성을 갖는다. 상기 제1 내지 제8 서브 블록(b1~b8)은 서로 병렬 연결되고, 각 서브 블록(b1~b8)에는 직렬 연결된 적어도 하나의 광원이 구비된다.

도 6 및 도 7에서 설명된 바와 같이, 상기 하나의 서브 블록(b1~b8)에 적어도 하나의 광원이 배치될 수 있다. 실시예들에서, 상기 하나의 서브 블록에 황색 LED 및 청색 LED가 장착된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하나의 서브 블록을 한정하는 4개의 격벽들(540)과, 상기 적어도 하나의 격벽들(540)에 패턴들(545)이 형성된다.

로컬 디밍 방식을 적용할 경우, 상기 서브 블록들(b1~b8) 각각에 인가되는 구동 신호의 듀티비(duty ratio) 또는 크기를 가변시킴으로써, 상기 서브 블록(b1~b8)들 각각으로부터 출사되는 광량을 제어할 수 있다. 그 결과, 표시 패널(400)의 상기 서브 블록들(b1~b8)은 영역 별로 서로 다른 세기의 광을 공급받을 수 있다.

상기 로컬 디밍 방식이 적용되는 상기 표시 장치는 상기 서브 블록들(b1~b8) 각각에 인가되는 구동 신호의 듀티비 또는 크기를 제어하기 위한 디밍 장치(150)를 더 구비한다. 본 발명의 일 예로, 상기 디밍 장치(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(100)에 내장될 수 있다. 다른 예로, 상기 디밍 장치(150)는 상기 타이밍 컨트롤러(100)와 별도의 구성 요소로써 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 다수의 서브 블록들 각각이 도 6 및 도 7에서 도시된 패턴들(545)이 형성된 상기 격벽들(540)에 의해 정의되어, 상기 패턴들(545)에 의해 상기 하나의 서브 블록(b1~b8) 외부로 산란되는 광의 양을 감소시켜 인접한 서브 블록들(b1~b8) 사이의 크로스 토크 및 색 섞임을 억제할 수 있다. 또한, 상기 하나의 서브 블록(b1~b8) 내 광의 양이 증가되어 색포화도가 향상되고, 색 분리 문제도 억제할 수 있다.

시뮬레이션 결과

도 12a는 격벽에 패턴이 형성되지 않은 일반적인 백라이트 유닛 내에서 산란 및 반사된 광을 나타내는 시뮬레이션이고, 도 12b는 격벽에 패턴들이 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 내에서 산란 및 반사된 광을 나타내는 시뮬레이션이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 격벽에 패턴이 형성된 실시예에 따른 백라이트 유닛 내에서 블록 영역 내부로 반사되는 광의 양이, 격벽에 패턴이 형성되지 않은 일반적인 백라이트 유닛 내에서 블록 영역 내부로 반사되는 광의 양보다 현저히 많은 것을 알 수 있다. 따라서, 인접한 블록 영역으로 산란되는 광의 양이 감소하여, 블록 영역들 간 크로스 토크 및 색 섞임이 감소하며, 상기 블록 영역 내 존재하는 광의 양이 증가하여 색포화도가 향상되고 색 분리 문제도 감소한다.

표 1은 일반적인 백라이트 유닛의 격벽 높이와 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 격벽 높이에 따른 휘도 균일도 및 크로스 토크를 나타낸다.

표 1을 참조하면, 일반적인 백라이트 유닛은 블록 영역들을 한정하는 격벽들을 포함하나, 상기 격벽들에는 패턴들이 형성되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도 9a를 참조한다.

표 1에서, 일반적인 백라이트 유닛 및 실시예의 백라이트 유닛의 격벽의 높이가 기판 및 확산판 사이의 높이와 동일한 경우, 휘도 균일도가 각각 86% 및 90% 정도이다. 한편, 일반적인 백라이트 유닛 및 실시예의 백라이트 유닛의 격벽의 높이가 기판 및 확산판 사이의 높이의 80%일 경우, 휘도 균일도가 각각 90% 및 93% 정도이다. 이는 격벽의 높이가 높아질수록 격벽에 의해 분리되는 블록 영역들 사이에서 생성되는 암부 영향이 더 커지는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 일반적인 백라이트 유닛 및 상기 실시예의 백라이트 유닛의 격벽의 높이가 기판 및 확산판 사이의 높이와 동일한 경우, 크로스 토크 비율이 각각 12% 정도이다. 한편, 일반적인 백라이트 유닛 및 실시예의 백라이트 유닛의 격벽의 높이가 기판 및 확산판 사이의 높이의 80%일 경우, 크로스 토크 비율이 각각 18% 정도이다. 격벽이 없는 백라이트 유닛의 경우는 약 40%의 크로스 토크 비율을 갖는 것을 볼 수 있다.

이는 격벽의 높이가 낮아질수록 인접한 블록 영역들로 광이 산란되어 크로스 토크가 향상되는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 격벽의 높이는 휘도의 균일성 및 크로스 토크와의 이율배반적인 관계를 가지며, 상기 격벽의 높이는 기판 및 확산판 사이의 높이의 80%을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 격벽에 패턴들이 형성된 백라이트 유닛이 더 우수한 휘도 균일도를 갖는 것을 알 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

500: 백라이트 유닛
510, 520: 제1 및 제2 광원
530: 기판
535: 확산판
540: 격벽
545: 패턴

Claims

다수의 블록 영역들을 갖는 기판;
상기 기판 상에서, 상기 블록 영역들 각각을 정의하는 격벽들;
상기 격벽들 표면에서 일 방향으로 연장하며 서로 평행한 패턴들; 및
상기 블록 영역들 각각에 배치되는 광원을 포함하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 패턴들 각각은 상기 격벽들 각각의 표면으로부터 돌출된 구조를 갖는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 패턴들 각각은 상기 격벽들 각각의 표면으로부터 함몰된 구조를 갖는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 패턴들 각각은 30° 내지 60°의 내각을 갖는 삼각형의 단면을 갖는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상가 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면과 평행하게 연장하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면과 수직이게 연장하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 격벽들 중 적어도 하나의 격벽 표면 상에 형성된 패턴들은, 상기 기판의 표면에 대하여 기울어져 연장하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
인접한 두 개의 상기 격벽들에 형성된 상기 패턴들은 서로 연결된 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
인접한 두 개의 상기 격벽들에 형성된 상기 패턴들은 서로 엇갈려 배치되는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 패턴들은 상기 광원으로부터 발생된 광을 반사시키는 반사 물질을 포함하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,
상기 격벽들 상에 배치되는 확산판을 더 포함하되,
상기 격벽들 각각의 높이는 상기 기판 및 상기 확산판 사이의 거리의 0.8배인 백라이트 유닛.