JP2023098609A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】本発明の一実施例に係る表示装置は、複数のブロックに分割されて前記分割されたブロックごとに駆動され、前記それぞれのブロックは複数の光源パッケージを含む、バックライトユニット、前記バックライトユニットの上部に配置される表示パネル、前記表示パネルに表示される映像に応じて、前記複数のブロックの中で一部のブロックそれぞれの明るさに対応するローカルディミングデータを出力する制御部、及び前記ローカルディミングデータを利用して前記複数のブロックの中で前記一部のブロックに隣接する残りのブロックそれぞれの明るさに対応する追加ローカルディミングデータを生成するバックライトユニット(backlight unit;BLU)駆動部を含むことができる。【効果】その結果、既存と同じ個数のLEDを使用しながらより細かい制御が可能であって表示品質を向上させることができるようになる。【選択図】図3

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、LED(Light Emitting Diode)をバックライト光源として利用した表示装置に関する。
液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)は、電界を利用して液晶の光透過率を調節することで映像を表示するようになる。液晶表示装置は、自己発光ではないため、液晶パネルの背面に光を提供するバックライトユニット(backlight unit)が備えられる。
バックライトユニットは、光源の配置方式によって、液晶表示装置の背面に設けられた複数の光源パッケージから光を液晶パネルに照射する直下型方式(direct light type)と、導光板(Light Guide Plate;LGP)の側壁に設けられた複数の光源パッケージから光を液晶パネルに伝達するエッジ型方式(edge light type)とに大きく分類され得る。
本発明が解決しようとする課題は、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)ドライバICの選択限界を克服した表示装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、同じ個数のLEDを使用しながらより細かい制御が可能な表示装置を提供することである。
本明細書の課題は、以上において言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
前述したような課題を解決するために、本発明の一実施例に係る表示装置は、複数のブロックに分割されて前記分割されたブロックごとに駆動され、前記それぞれのブロックは複数の光源パッケージを含む、バックライトユニット、前記バックライトユニットの上部に配置される表示パネル、前記表示パネルに表示される映像に応じて、前記複数のブロックの中で一部のブロックそれぞれの明るさに対応するローカルディミングデータを出力する制御部、及び前記ローカルディミングデータを利用して前記複数のブロックの中で前記一部のブロックに隣接する残りのブロックそれぞれの明るさに対応する追加ローカルディミングデータを生成するバックライトユニット(backlight unit;BLU)駆動部を含むことができる。
その他の実施例の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明は、ブロック内の光源パッケージの個数を減らす一方、既存のローカルディミングデータから不足したローカルディミングデータを生成して補完することでLEDドライバICの選択限界を克服できるようになる。
本発明は、既存と同じ個数のLEDを使用しながらより細かい制御が可能であって表示品質を向上させることができるようになる。
本発明に係る効果は、以上において例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本発明内に含まれている。
本発明の一実施例に係る表示装置の概略的な断面図である。 図1のバックライトユニットを概略的に示す平面図である。 図1の表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。 バックライト駆動部の構成を概略的に示すブロック図である。 バックライト駆動部の構成をより具体的に示すブロック図である。 比較例のブロック配置を概略的に示す図である。 実施例のブロック配置を概略的に示す図である。 比較例の光源パッケージの配置の一部を示す図である。 実施例の光源パッケージの配置の一部を示す図である。 図5の輝度制御部の構成を概略的に示すブロック図である。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると、明確になるだろう。しかし、本発明は、以下において開示される実施例に制限されるものではなく、互いに異なる多様な形状に具現され、単に、本実施例は、本発明の開示が完全なものとなるようにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。
本発明の実施例を説明するための図面に開示された形状、面積、比率、角度、個数等は、例示的なものであるので、本発明は、図示された事項に制限されるものではない。明細書全体にわたって、同じ参照符号は、同じ構成要素を指す。また、本発明を説明するにあたって、関連した公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本発明上において言及された「含む」、「有する」、「なされる」等が使用される場合、「~だけ」が使用されない以上、他の部分が加えられ得る。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
構成要素を解釈するにあたって、別途の明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものと解釈する。
位置関係についての説明である場合、例えば、「~上に」、「~上部に」、「~下部に」、「~隣に」等と二部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」が使用されない以上、二部分の間に一つ以上の他の部分が位置してもよい。
素子または層が他の素子または層の「上(on)」と称されるものは、他の素子のすぐ上または中間に他の層または他の素子を介在した場合をいずれも含む。
また、第1、第2等が多様な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。従って、以下において言及される第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素であってもよい。
明細書全体にわたって、同じ参照符号は、同じ構成要素を指す。
図面で示された各構成の面積及び厚さは、説明の便宜のために示されたものであり、本発明は、示された構成の面積及び厚さに必ずしも制限されるものではない。
本発明の様々な実施例のそれぞれの特徴は、部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に多様な連動及び駆動が可能であり、各実施例が互いに対して独立して実施可能であってもよく、関連関係で共に実施してもよい。
以下においては、添付の図面を参照して、本発明の多様な実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る表示装置の概略的な断面図である。
図1を参照すると、本発明の一実施例に係る表示装置100は、表示パネル110及び表示パネル110の背面に配置されたバックライトユニット120を含むことができる。
また、図示していないが、本発明の一実施例に係る表示装置100は、ケース構成としてトップケース及びカバーボトムをさらに含むことができる。
トップケースは、表示パネル110を外部から保護することができる。トップケースは、表示パネル110の上部面の縁及び表示パネル110の側面を覆うように配置され得る。トップケースは、水平部及び垂直部を含むことができる。トップケースの水平部は、表示パネル110の上部面の縁を囲み、垂直部は、ガイドパネルで囲まれた表示パネル110の側面を囲むように配置され得るが、これに制限されない。トップケースは、表示パネル110を保護するために強度の強いプラスチックまたは金属材質等からなり得るが、これに制限されない。
表示パネル110は、映像を表示するパネルである。例えば、表示パネル110は、液晶の光透過率を調節して、映像を表示する液晶パネル110であってよい。液晶パネル110は、下部基板と上部基板及び下部基板と上部基板との間に充填された液晶層を含むことができる。
下部基板には、多数のゲートラインとデータラインが交差して画素が定義される。各画素の交差点毎に薄膜トランジスタが備えられ、各画素に形成された画素電極と連結され得る。
共通電極は、画素電極と電界を形成して液晶を制御する。液晶層の液晶配向制御方法によって、共通電極は、下部基板または上部基板に形成され得る。例えば、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード等で液晶を制御する場合、上部基板に共通電極が配置され、画素電極と共通電極は、垂直電界を形成して液晶を制御できる。FFS(Fringe Field Switching)モード、IPS(In-Plane Switching)モード等で液晶を制御する場合、下部基板に共通電極が配置され、画素電極と共通電極は、水平電界を形成して液晶を制御できる。
上部基板には、カラーフィルタ及びブラックマトリックスが配置され得る。バックライトユニット120から発光された光は、下部基板と上部基板との間の液晶層及びカラーフィルタを通過して多様な色相の光に変換され得る。ブラックマトリックスは、下部基板に配置されたゲートライン、データラインまたは薄膜トランジスタ等が視認されないように隠すことができる。
表示パネル110の一辺に沿って表示パネル110を駆動するための駆動部が配置され得る。駆動部は、ゲートドライバICまたはデータドライバICのような多様なIC及び駆動回路等を含むことができる。駆動部は、ゲートライン及びデータラインに信号を印加して、表示パネル110を駆動できる。駆動部は、連結部材を通して表示パネル110と電気的に連結され得る。例えば、連結部材は、COF(Chip On Film)またはTCP(Tape Carrier Package)等で構成され得るが、これに制限されない。
ガイドパネルは、表示パネル110の下部で表示パネル110を支持する。具体的に、ガイドパネルは、四角枠状に形成され、表示パネル110の下部面の縁を支持することができる。ガイドパネルは、垂直部及び水平部を含むことができる。ガイドパネルの垂直部は、表示パネル110の側面を囲むように配置され、トップケースの垂直部に接し、水平部は、垂直部から突出して、表示パネル110の下部面の縁を囲むように配置され得るが、これに制限されない。
バックライトユニット120は、表示パネル110に光を供給できる。バックライトユニット120は、複数の光学シート、拡散板、複数の光源パッケージ及び印刷回路基板を含むことができる。図1のバックライトユニット120は、直下型方式のバックライトユニットであり、複数の光源パッケージが表示パネル110の下部に配置され得る。
本発明のように直下型方式のバックライトユニット120は、複数の光源パッケージが表示パネル110に向かうように構成されるので、エッジ型方式のバックライトユニットより光源が相対的に多く配置され得る。そして、直下型方式のバックライトユニット120で、複数の光源パッケージは、個別的に駆動され得る。
そこで、直下型方式のバックライトユニット120は、ローカルディミング駆動(local dimming driving)を通した優れた明暗比(contrast ratio)を具現できる。直下型方式のバックライトユニット120は、明るい画面が表示される領域に対応する光源パッケージの輝度をさらに一層高めて、明るい画面と暗い画面の明暗比を高めるHDR(High Dynamic Range)駆動を通して高輝度のダイナミックな映像を具現できる。
複数の光学シートは、複数の光源パッケージから発光された光を拡散または集光して表示パネル110に均一な面状の光が入射するようにする。複数の光学シートは、拡散シートと少なくとも一つの集光シート等を含むことができる。
拡散板は、複数の光学シートと複数の光源パッケージとの間に配置され得る。拡散板は、複数の光源パッケージから発光された光を拡散させて複数の光学シートに光が入射するようにすることができる。
複数の光源パッケージは、白色光を発光する。複数の光源パッケージから発光された光は、拡散板及び複数の光学シートを通過し、表示パネル110に前面に一様に供給され得る。具体的に、光源パッケージは、表示パネル110の前面に光が一様に供給されるように、面発光光源パッケージとして機能することができる。光源パッケージについてのより詳細な説明は、図2を参照して後述する。
印刷回路基板には、複数の光源パッケージが実装(mount)され得る。印刷回路基板は、複数の光源パッケージそれぞれと電気的に連結され、光源パッケージに電圧を印加することができる。
カバーボトムは、バックライトユニット120を収納できる。また、カバーボトムは、光源パッケージから発生する熱を外部に放出できる。カバーボトムの底面には、光源パッケージからの光を前面に反射させるための反射シートが貼り付けられ得る。
図2は、図1のバックライトユニットを概略的に示す平面図である。
図2は、図1のバックライトユニット120において、複数の光源パッケージ180の配置を概略的に示している。
図2を参照すると、バックライトユニット120は、複数のブロック170で構成され、それぞれのブロック170は、複数の光源パッケージ180を含むことができる。即ち、一つのブロック170は、複数の光源パッケージ180を含み、バックライトユニット120には、複数のブロック170がX軸及びY軸方向にそれぞれN個及びM個(N、Mは、1以上の自然数)の行列形態に配置され得る。
それぞれのブロック170は、直下型バックライト方式で駆動がなされ、それぞれのブロック170は一つの光源として動作して複数のブロック170が直下型バックライト方式で配置されることでバックライトユニット120を構成できる。
これによって、バックライトユニット120の厚さを減少させ、光学フィルムの数を減らすことができ、バックライトユニット120のスリム化を具現できる。
特に、本発明の一実施例においては、それぞれのブロック170に2×2、即ち、4個の光源パッケージ180が配置されることを特徴とするが、これに制限されず、さらに少ない数の光源パッケージ180が配置されてもよい。これによって、ブロック170の総個数は、既存に比してさらに増加し得る。
例えば、複数のブロック170は、X軸及びY軸方向にそれぞれ60個及び39個が配置され、既存(~1560個)より多い計2340個のブロック170が行列形態に配置され得る。
それぞれのブロック170に対して、4個の光源パッケージ180が2×2の行列形態に配置され、4個の光源パッケージ180は、直列に連結され得る。直列に連結された4個の光源パッケージ180の一側はアノードに連結され、他の一側はLEDドライバICに連結され得る。
また、それぞれのブロック170は、独立したアセンブリ(assembly)に作製され得、近接配置されることでモジュール型バックライトユニット120を構成し、バックライト手段として表示パネルに光を提供できる。
本発明の一実施例に係るバックライトユニット120は、全体駆動方式、またはローカルディミング(local dimming)、インパルシブ(impulsive)等のような部分駆動方式で駆動され得る。光源パッケージの駆動方式は、回路設計によって多様に変更され得、これに制限されない。
部分駆動方式で駆動する場合、明暗比が増大され、画面の明るい部分と暗い部分に対するイメージを鮮明に表現でき、画質が向上する効果がある。即ち、バックライトユニット120が複数のブロック170に分割され、分割されたブロック170ごとに駆動され得るので、分割されたブロック170それぞれの輝度を映像信号の輝度と連係して映像の暗い部分は輝度を減少させると同時に明るい部分は輝度を増加させることで、明暗比及び鮮明度を向上させることができる。
また、バックライトユニット120がローカルディミング方式で駆動される場合、バックライトユニット120のブロック170それぞれに対応して表示パネルは複数の分割領域を有し得、表示パネルの分割領域それぞれの輝度レベル、例えばグレーレベルのピーク値または色座標信号によってバックライトユニット120のブロック170それぞれから放出される光の明るさが調節され得る。
本発明の一実施例に係るバックライトユニット120は、部分駆動方式を適用することで、消費電力を減少させ、コスト節減の効果がある。また、本発明の一実施例のバックライトユニット120は、複数のブロック170を組み立てて製造されるので、バックライトユニット120を製造する工程が簡単で組み立て過程で発生し得るロス(loss)を最小化して生産性を向上させることができる。また、バックライトユニット120の組み立て過程で発生し得る導光板スクラッチ等による不良発生を減らし、光学的ムラ(mura)の発生を改善させることができ、工程信頼性を向上させ、品質を向上させることができる効果がある。
また、本発明の一実施例に係るバックライトユニット120は、ブロック170を標準規格化して大量生産することで多様なサイズのバックライトユニットに適用できる効果がある。
また、本発明の一実施例に係るバックライトユニット120のブロック170のいずれか一つに不良が発生した場合、全体のバックライトユニット120を取り替える必要なく不良が発生したブロック170だけを取り替えればよいので、取り替え作業が容易であり、部品取り替えコストが節減される効果がある。
また、本発明の一実施例に係るバックライトユニット120は、外部からの衝撃または環境変化に対して剛健で耐久性に優れた効果がある。
また、本発明の一実施例のバックライトユニット120は、大型表示パネルに適用が容易であり、表示装置のスリム化に有利な効果がある。
ブロック170は、バックライトユニット120、より詳細には、バックライトユニット120に備えられた複数の光源パッケージ180が光を放出するための駆動電源が供給される基本単位であって、即ち、一つのブロック170に含まれた複数の光源パッケージ180は同時にターン-オン(turn on)またはターン-オフ(turn off)され、ターン-オン時、同じ輝度の光を放出できる。また、バックライトユニット120の中で互いに異なるブロック170に含まれた複数の光源パッケージ180は、互いに異なる駆動電源の供給を受けて、互いに異なる輝度を有する光を放出できる。
前述したように、本発明は、ブロック170内の光源パッケージ180の個数を減らす一方、既存と同じ個数の光源パッケージ180を使用しながらより細かい制御が可能であって表示品質を向上させることができるようになる。
即ち、例えば、12.9インチのミニLEDバックライトユニットの場合に、一つのブロック内に2×3の計6個の光源パッケージが配置され得る。この場合、1560個のブロックが備えられるが、現在、制御部は、ローカルディミングデータを最大2048個のみ処理可能である。このとき、1個のブロック内に光源パッケージ、即ち、LEDの個数が多いほどアノードにかかる電圧(~20V)が高くなってスペック(specification)に合うLEDドライバICの選択に限界をもたらし得る。
そこで、本発明は、例えば、12.9インチのミニLEDバックライトユニットの場合に、一つのブロック170内に2×2の計4個の光源パッケージ180を配置してアノードにかかる電圧(~14V)を減少させることを特徴とする。このとき、例えば、X軸及びY軸方向にそれぞれ60個及び39個のブロック170を配置でき、既存より多い計2340個のブロック170が行列形態に配置され得る。
また、制御部は、既存と同じ数のローカルディミングデータを生成し、不足したローカルディミングデータは、輝度制御部で隣接するローカルディミングデータから生成、補完することを特徴とする。そこで、本発明は、LEDドライバICの選択限界を克服でき、既存と同じ個数の光源パッケージ180を使用しながらより多くのブロック170の使用で細かい制御が可能であって表示品質を向上させることができるようになる。
図3は、図1の表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。
図3に示された表示装置の構成の中で、図1及び図2を参照して説明したものと同じ構成についての説明は省略する。
図3を参照すると、本発明の一実施例に係る表示装置は、制御部160、バックライトユニット(backlight unit;以下、「BLU」という)駆動部140、パネル駆動部130、バックライトユニット120及び表示パネル110を含むことができる。
表示パネル110では、1秒当たりに60、120または240フレームで映像が表示され得、1秒当たりのフレーム数が増加するほどフレームのスキャン周期は短くなる。
このとき、パネル駆動部130は、制御部160から各種の制御信号及び映像信号の入力を受けて表示パネル110を駆動させるための駆動信号を生成して表示パネル110に供給できる。例えば、パネル駆動部130は、表示パネル110のゲートラインと連結されるゲート駆動部、データラインと連結されるデータ駆動部、及びこれらを制御するタイミングコントローラ等を含んで構成され得る。
一方、制御部160は、映像信号に対応してバックライトユニット120、即ち、バックライトユニット120に含まれた光源パッケージの輝度が制御されるように、映像信号によるローカルディミング値をBLU駆動部140に出力できる。
また、制御部160は、表示パネル110に一つのフレームが表示されるスキャン周期に対する情報、例えば、垂直同期信号をBLU駆動部140に提供できる。
このとき、BLU駆動部140は、入力されたスキャン周期によってバックライトユニット120に含まれた光源パッケージを駆動させ、表示パネル110で映像が表示されることに同期して光源パッケージから光が放出されるように制御できる。
一方、バックライトユニット120に含まれた光源パッケージは、それぞれ複数の点光源、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)を含むことができ、一つのブロックに含まれた複数の点光源は、同時にターン-オンまたはターン-オフされ得る。
一方、本発明の一実施例によれば、前述したようなローカルディミング等のような分割駆動方式により、バックライトユニット120に備えられた複数の光源パッケージが複数のブロックに分割され、分割されたブロックそれぞれに対応する表示パネル110領域の輝度レベル、例えば、グレーレベルピーク値または色座標信号によって各ブロックに属する光源パッケージの輝度が調節され得る。
例えば、表示パネル110中、第1領域には映像がディスプレイされ、第2領域には映像がディスプレイされない、即ち、黒色で表示される場合には、BLU駆動部140は、分割されたブロックの中で第2領域に対応するブロックに属する光源パッケージが第1領域に対応するブロックに属する光源パッケージより低い輝度の光を放出するようにバックライトユニット120に含まれた光源パッケージを制御できる。
一方、表示パネル110のディスプレイ画面中、映像がディスプレイされずに黒色で表示される第2領域に対応するバックライトユニット120のブロックに属する光源パッケージはターン-オフ(turn off)されることもあり、それによって表示装置の消費電力をより減少させることができる。
制御部160は、入力される映像信号の輝度レベル、例えば、全体映像の輝度レベルまたは特定領域の輝度レベルに応じてバックライトユニット120のブロックそれぞれの明るさに対応するローカルディミング値、即ち、ブロックごとにローカルディミング値を生成してBLU駆動部140に出力し、BLU駆動部140は、入力されたブロックごとのローカルディミング値を利用してバックライトユニット120のブロックそれぞれの明るさを制御できる。
前述したように、本発明においては、一つのブロックに配置される光源パッケージの個数を減らすことで同じ光源パッケージの数に対して全体ブロックの個数が増加し、これによってBLU駆動部140に必要なローカルディミングデータの個数が不足し得る。そこで、本発明は、さらにBLU駆動部140の輝度制御部を通して隣接するローカルディミングデータから不足したローカルディミングデータを生成して補完することを特徴とする。
以下、図4乃至図8を参照して、本発明の一実施例に係る表示装置の輝度制御方法についてより詳細に説明する。
図4は、バックライト駆動部の構成を概略的に示すブロック図である。
図5は、バックライト駆動部の構成をより具体的に示すブロック図である。
図4及び図5に示された表示装置の構成中、図1乃至図3を参照して説明したものと同じ構成についての説明は省略する。
まず、図4を参照すると、BLU駆動部140は、制御部からバックライトユニットの分割されたブロックそれぞれの明るさを示すブロックごとのローカルディミング値の入力を受け、入力を受けたブロックごとのローカルディミング値を利用して複数の駆動信号、例えば、第1~第m駆動信号を出力できる。
即ち、制御部は、入力されるRGB映像信号に対して映像の領域を複数個に分割し、各領域に対応するバックライトユニットのブロックに属する光源の明るさを判断できるようにBLU駆動部140の輝度制御部に映像の輝度レベルに対する情報、即ち、ローカルディミング値を提供できる。
制御部から輝度制御部に提供される映像の輝度レベルに対する情報は、明るさを決定しようとするブロックに対応する領域の平均輝度レベル(Average Block Level;ABL)だけではなく、それに隣接した他の領域または映像の全体領域の平均輝度レベル(Average Picture Level;APL)を含むことができるが、これに制限されない。
即ち、制御部は、一フレームの映像を複数の領域に分割し、分割された第1領域に対する平均輝度レベルだけではなく、第1領域に隣接した他の領域に対する平均輝度レベルに対する情報を輝度制御部に提供できる。また、制御部は、輝度制御部がバックライトユニットの特定ブロックの明るさを決定しようとする場合、映像全体の平均輝度レベルに対する情報を利用するように該当情報を提供できる。
本発明の一実施例によれば、測定された映像の全体または一部の領域の平均輝度レベルに応じてバックライトユニットの特定ブロックの明るさを決定するルック-アップテーブルが備えられる必要があり、輝度制御部は、制御部により測定された平均輝度レベルに対応する光源の明るさを前記ルック-アップテーブルから読み出して出力できる。
例えば、映像全体の平均輝度レベルが既設定された「B」値以上である場合に、映像全体が明るい階調で表現されなければならず、バックライトユニットの対応するブロックの明るさが決定され得る。この場合は、表示パネルに表示される映像が全体的に明るいため、バックライトユニットのローカルディミング効果を最大化しながらも画面が暗くなる現象は大きく問題にならない。他の表現によれば、映像が全体的に明るい階調で表現されるべき場合には、映像の分割領域それぞれに対して測定される平均輝度レベルが大きいほど対応するブロックの明るさが高く決定され、分割領域の平均輝度レベルが小さいほど対応するブロックの明るさが低く決定され得る。
一方、映像が全体的に暗い階調で表現されるべき場合、即ち、映像全体の平均輝度レベルが「A」値未満である場合は、既設定された輝度値より小さな平均輝度レベルを有する分割領域に対してのみローカルディミングが遂行され得る。即ち、提案されるルック-アップテーブルは、既設定された輝度値より小さな平均輝度レベルを有する分割領域に対してのみ光源パッケージの明るさが変更されるローカルディミングが遂行されるように設定され得る。なぜなら、映像が全体的に暗い映像である場合には、ローカルディミンググラフによって光源の明るさが決定されると映像の明るさが暗くなりすぎて色再現性にむしろ劣るからである。
従って、映像全体の輝度レベルが低い場合には、所定の明るさ以上の平均輝度レベルを有する分割領域に対してはローカルディミングが遂行されないようにすることができる。
そして、映像全体の平均輝度レベルが「A」値と「B」値との間に位置する場合には、測定される分割領域の平均輝度レベルが既設定された値より大きければ、光源パッケージの明るさ変化が少ないようにし、分割領域の平均輝度レベルが既設定された値より小さければ、光源パッケージの明るさ変化が大きいように設定できる。即ち、明るい階調を有する分割領域に対しては、光源に対応するローカルディミング値を小さくし、それより低い階調を有する分割領域に対しては、光源に対応するローカルディミング値を相対的に大きくすることができる。
一方、BLU駆動部140から出力される複数の駆動信号それぞれは、バックライトユニットの分割されたブロックのうち2以上のブロックの明るさを制御できる。
即ち、BLU駆動部140は、バックライトユニットのブロックのうちn個のブロック、例えば、第1~第nブロックの明るさを制御するための第1駆動信号を生成して第1~第nブロックに属する光源パッケージに供給でき、このために、制御部から入力されるブロックごとのローカルディミング値の中で第1~第nブロックに対応するローカルディミング値を利用して第1駆動信号を生成できる。
本発明の一実施例によれば、制御部とBLU駆動部140は、SPI(Serial Peripheral Interface)通信を利用して信号を送受信できる。
即ち、BLU駆動部140は、SPI通信を利用して制御部からブロックごとのローカルディミング値の入力を受けることができる。
また、図5を参照すると、BLU駆動部140は、複数の駆動ユニット141、145を含んで構成され得、複数の駆動ユニット141、145は、それぞれ輝度制御部142、146及び複数のドライバIC143、147を含むことができる。
一例として、輝度制御部142、146は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array;FPGA)で構成され得るが、これに制限されない。
FPGAは、設計可能論理素子とプログラミングが可能な内部回路が含まれた半導体素子である。設計可能論理素子は、AND、OR、XOR、NOT、さらに複雑なデコーダまたは基本的な論理ゲートの機能を複製してプログラミングできる。ほとんどのFPGAは、プログラミング可能論理要素に簡単なフリップフロップ(flip-flop)やさらに完璧なメモリブロックで構成されたメモリ要素を含んでいる。
このとき、例えば、第1駆動ユニット141は、第1輝度制御部142と複数のドライバIC143を含み、第1輝度制御部142は、制御部からブロックごとのローカルディミング値を直列(serial)に入力を受けて並列(parallel)に出力して複数のドライバIC143それぞれに対応するブロックのローカルディミング値を伝達できる。
一方、複数のドライバIC143それぞれは、バックライトユニットの分割されたブロックのうちn個のブロックの明るさを制御でき、このために、n個のチャネルを利用してn個のブロックの明るさを制御するための駆動信号をnブロックLED171、172、173、174にそれぞれ出力できる。
例えば、第1駆動ユニット141は、4個のドライバIC143を含むことができ、4個のドライバIC143それぞれは、16チャネルを利用して駆動信号を出力して16個のブロックに属する光源パッケージの明るさを制御できる。そこで、第1駆動ユニット141は、バックライトユニットの分割されたブロックのうちの4×16個、即ち、64個のブロックの明るさを制御できる。ただし、本発明は、これに制限されない。
また、例えば、第2駆動ユニット145は、第2輝度制御部146及び複数のドライバIC147を含み、第2輝度制御部146は、制御部からブロックごとのローカルディミング値を直列(serial)に入力を受けて並列(parallel)に出力して複数のドライバIC147それぞれに対応するブロックのローカルディミング値を伝達できる。
一方、複数のドライバIC147それぞれは、バックライトユニットの分割されたブロックのうちn個のブロックの明るさを制御でき、このために、n個のチャネルを利用してn個のブロックの明るさを制御するための駆動信号をnブロックLED175、176、177、178にそれぞれ出力できる。
図4及び図5に示されたBLU駆動部140の構成は、本発明に係る一実施例に過ぎないので、本発明に係る表示装置は、図4及び図5に示された構成に制限されない。即ち、BLU駆動部140は、3個以上の駆動ユニットを含んで構成されてもよく、それぞれの駆動ユニットの明るさを制御するバックライトユニットのブロックの個数等は、変更可能である。
一方、前述したように、本発明は、BLU駆動部140の輝度制御部142、146を通して隣接するローカルディミングデータから不足したローカルディミングデータを生成、補完することを特徴とする。
図6aは、比較例のブロック配置を概略的に示す図である。
図6bは、実施例のブロック配置を概略的に示す図である。
図7aは、比較例の光源パッケージの配置の一部を示す図である。
図7bは、実施例の光源パッケージの配置の一部を示す図である。
図8は、図5の輝度制御部の構成を概略的に示すブロック図である。
以下においては、説明の便宜のために、12.9インチのミニLEDモデルを例に挙げて比較例と比較して説明する。
図6a及び図7aを参照すると、比較例のバックライトユニットは、複数のブロック70がX軸及びY軸方向にそれぞれ60個及び26個の行列形態に配置されている。
即ち、比較例のバックライトユニットは、計1,560個のブロック70で構成されている。
それぞれのブロック70には、2×3、即ち、6個の光源パッケージ80が配置されている。
バックライトユニットに対向する比較例の表示パネルには、2,580×1,920個のサブ画素が行列形態に配置されている。即ち、比較例のパネル解像度は、2,580×1,920である。
従って、比較例の場合には、一つのブロック70に48×74、即ち、3,552個のサブ画素が対応して配置され得る。
これに対して、図6b及び図7bを参照すると、実施例のバックライトユニットは、複数のブロック170がX軸及びY軸方向にそれぞれ60個及び39個の行列形態に配置されている。
即ち、実施例のバックライトユニットは、計2,340個のブロック170で構成されている。
それぞれのブロック170には、2×2、即ち、4個の光源パッケージ180が配置されている。
バックライトユニットに対向する実施例の表示パネルには、2,580×1,920個のサブ画素が行列形態に配置されている。即ち、実施例のパネル解像度は、比較例と同一の2,580×1,920である。
従って、実施例の場合には、一つのブロック170に48×49、即ち、2,352個のサブ画素が対応して配置され得る。即ち、実施例は、比較例に比して一つのブロック170に相対的にさらに少ないサブ画素が対応して配置され、そこで、より細かい制御が可能であって表示品質を向上させることができるようになる。
また、実施例の場合には、ブロック170の数が比較例に比して多く、にじむ現象である後光(halo)問題を改善できる。
比較例のように一つのブロック70内に光源パッケージ80の個数が多いほどアノードにかかる電圧(~20V)が高くなってスペックに合うLEDドライバICの選択に限界をもたらし得る。これに対して、実施例のように一つのブロック170内に2×2の計4個の光源パッケージ180を配置してアノードにかかる電圧(~14V)を減少させると、LEDドライバICの選択限界を克服できるようになる。
一方、制御部でローカルディミングデータを生成して輝度制御部でデータマッピング及びSPI(Serial Peripheral Interface)変換(conversion)をして、LEDドライバICに信号を伝達するようになる。
比較例の場合には、制御部で1560個のローカルディミングデータを生成してマイクロ制御装置(Microcontroller Unit;以下、MCUという)に伝達し、MCUは、伝達を受けた1560個のローカルディミングデータをマッピング及びSPI変換してLEDドライバICに伝達するようになる。そして、LEDドライバICは、ローカルディミングデータに合うようにブロック単位でオン/オフ制御するようになる。
このとき、一部の制御部は、最大2048個(水平に64個、垂直に23個)のブロックデータのみ処理可能である。従って、比較例の場合には処理が可能であるが、実施例の場合には一部の制御部では処理が可能でないことがあり得る。
これによって、実施例の場合には、制御部で1560個のローカルディミングデータを生成して、例えばFPGAに伝達し、FPGAは、伝達を受けた計1560個のローカルディミングデータに新たなローカルディミングデータを生成し、追加して、計2340個のローカルディミングデータに対してマッピング及びSPI変換してLEDドライバICに伝達するようになる。そして、LEDドライバICは、ローカルディミングデータに合うようにブロック単位でオン/オフ制御するようになる。
そこで、図8を参照すると、例えば、本発明の一実施例に係る第1輝度制御部142は、ローカルディミングデータ格納部142-1、ローカルディミングデータ生成部142-2、ローカルディミングデータ整列部142-3及びローカルディミングデータマッピング部142-4を含むことができる。
ローカルディミングデータ格納部142-1は、制御部から順次に入力されたブロックごとのローカルディミングデータLD dataを格納することができる。
一例として、本発明の一実施例に係るローカルディミングデータ格納部142-1は、制御部から入力された1560個のローカルディミングデータを格納することができる。
ローカルディミングデータ格納部142-1は、ラインメモリ(line memory)形態を有し得るが、これに制限されない。
このとき、制御部から1560個のローカルディミングデータのみの入力を受けて、増えたブロック数に対応する780個のローカルディミングデータが不足するようになる。
そこで、本発明の一実施例においては、ローカルディミングデータ生成部142-2を通して隣接した(または、隣り合う)1560個のローカルディミングデータを利用して780個のローカルディミングデータを生成できる。
図7bを共に参照すると、例えば4×3に配置された複数のブロック170において、1行のブロック170及び3行のブロック170に対してローカルディミングデータが提供され得る。このとき、説明の便宜上、横方向を行と定義し、縦方向を列と定義して説明しているが、これに制限されない。
例えば、1行のブロック170のローカルディミングデータ値を順次にD1、D2、D3及びD4といい、3行のブロック170のローカルディミングデータ値を順次にD5、D6、D7及びD8という場合、2行のブロック170のローカルディミングデータ値は、順次にN15、N26、N37及びN48といえる。
2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、隣接するブロックのローカルディミングデータ値を利用して生成できる。
即ち、例えば、2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、1行のブロック170のローカルディミングデータ値D1、D2、D3、D4及び3行のブロック170のローカルディミングデータ値D5、D6、D7、D8を利用して新たに生成できる。
例えば、2行のブロック170の新たなローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、隣接した1行のブロック170のローカルディミングデータ値D1、D2、D3、D4及び3行のブロック170のローカルディミングデータ値D5、D6、D7、D8に対する平均(mean)、最小パディング(min padding)や最大パディング(max padding)方式またはシグモイド(sigmoid)関数を利用して生成できる。
例えば、平均方式を利用すると、2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、それぞれN15=(D1+D5)/2、N26=(D2+D6)/2、N37=(D3+D7)/2及びN48=(D4+D8)/2で生成され得る。
また、最小パディング(min padding)方式を利用すると、2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、それぞれN15=min(D1、D5)、N26=min(D2、D6)、N37=min(D3、D7)及びN48=min(D4、D8)で生成され得る。
また、最大パディング(max padding)方式を利用すると、2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、それぞれN15=max(D1、D5)、N26=max(D2、D6)、N37=max(D3、D7)及びN48=max(D4、D8)で生成され得る。
また、シグモイド(sigmoid)関数を利用すると、2行のブロック170のローカルディミングデータ値N15、N26、N37、N48は、それぞれN15=sigmoid(min(D1、D5)、max(D1、D5)、sigma)、N26=sigmoid(min(D2、D6)、max(D2、D6)、sigma)、N37=sigmoid(min(D3、D7)、max(D3、D7)、sigma)及びN48=sigmoid(min(D4、D8)、max(D4、D8)、sigma)で生成され得る。
図8を参照すると、新たに生成された780個のローカルディミングデータは、ローカルディミングデータ整列部142-3を通して整列され、既存の1560個のローカルディミングデータと共にローカルディミングデータ格納部142-1に格納され得る。
ただし、本発明は、これに制限されず、ローカルディミングデータ整列部142-3を通して整列された780個のローカルディミングデータは、既存の1560個のローカルディミングデータと共に新たなローカルディミングデータ格納部に格納されてもよい。
そして、ローカルディミングデータ格納部142-1に格納された計2340個のローカルディミングデータは、ローカルディミングデータマッピング部142-4を通してマッピング及びSPI変換され、それぞれのブロックのLEDドライバICに伝達できる。
本発明の実施例に係る表示装置は、下記のように説明され得る。
本発明の一実施例に係る表示装置は、複数のブロックに分割されて前記分割されたブロックごとに駆動され、前記それぞれのブロックは、複数の光源パッケージを含むバックライトユニット、前記バックライトユニットの上部に配置される表示パネル、前記表示パネルに表示される映像に応じて、前記複数のブロックの中で一部のブロックそれぞれの明るさに対応するローカルディミングデータを出力する制御部、及び前記ローカルディミングデータを利用して前記複数のブロックの中で前記一部のブロックに隣接する残りのブロックそれぞれの明るさに対応する追加ローカルディミングデータを生成するバックライトユニット(backlight unit;BLU)駆動部を含むことができる。
本発明の他の特徴によれば、前記BLU駆動部は、複数の駆動ユニットを含み、前記駆動ユニットは、前記制御部から前記ローカルディミングデータの入力を受ける輝度制御部及び前記ローカルディミングデータと前記追加ローカルディミングデータをそれぞれ出力する複数のドライバICを含むことができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記輝度制御部は、直列に入力される前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを並列に出力して、前記複数のドライバICそれぞれに伝達できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記輝度制御部は、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され得る。
本発明のまた他の特徴によれば、前記それぞれのブロックは、4個の前記光源パッケージを含むことができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記輝度制御部は、ローカルディミングデータ格納部、ローカルディミングデータ生成部、ローカルディミングデータ整列部及びローカルディミングデータマッピング部を含むことができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ格納部は、前記制御部から順次に入力された前記ローカルディミングデータを格納することができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ生成部は、前記ローカルディミングデータを利用して前記追加ローカルディミングデータを生成できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ整列部は、前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを整列できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ格納部は、前記ローカルディミングデータ整列部を通して整列された前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを格納することができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータマッピング部は、前記ローカルディミングデータ格納部に格納された前記ローカルディミングデータと前記追加ローカルディミングデータをマッピング及びSPI(Serial Peripheral Interface)変換して前記それぞれのブロックのLEDドライバICに伝達できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記複数のブロックは、N×M(N、Mは、1以上の自然数)のマトリックス形態に配置され、前記ローカルディミングデータは、奇数番目の行の前記ブロックそれぞれの明るさに対応する奇数番目の行のローカルディミングデータを意味し、前記追加ローカルディミングデータは、前記奇数番目の行に隣接する偶数番目の行の前記ブロックそれぞれの明るさに対応する偶数番目の行のローカルディミングデータを意味し得る。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータを利用して前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの平均値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの最小値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの最大値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ整列部は、前記奇数番目の行のローカルディミングデータ及び前記偶数番目の行のローカルディミングデータを整列できる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータ格納部は、前記ローカルディミングデータ整列部を通して整列された前記奇数番目の行のローカルディミングデータ及び前記偶数番目の行のローカルディミングデータを格納することができる。
本発明のまた他の特徴によれば、前記ローカルディミングデータマッピング部は、前記ローカルディミングデータ格納部に格納された前記奇数番目の行のローカルディミングデータと前記偶数番目の行のローカルディミングデータをマッピング及びSPI変換して前記それぞれのブロックのLEDドライバICに伝達できる。
以上、添付の図面を参照して、本発明の実施例をさらに詳細に説明したが、本発明は、必ずしもこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を外れない範囲内で多様に変形実施され得る。従って、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を制限するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が制限されるものではない。それゆえ、以上において記述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、制限的ではないものと理解すべきである。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (19)

  1. 複数のブロックに分割されて前記分割されたブロックごとに駆動され、前記それぞれのブロックは複数の光源パッケージを含む、バックライトユニット、
    前記バックライトユニットの上部に配置される表示パネル、
    前記表示パネルに表示される映像に応じて、前記複数のブロックの中で一部のブロックそれぞれの明るさに対応するローカルディミングデータを出力する制御部、及び
    前記ローカルディミングデータを利用して、前記複数のブロックの中で前記一部のブロックに隣接する残りのブロックそれぞれの明るさに対応する追加ローカルディミングデータを生成するバックライトユニット(backlight unit;BLU)駆動部
    を含む、表示装置。
  2. 前記BLU駆動部は、複数の駆動ユニットを含み、
    前記駆動ユニットは、前記制御部から前記ローカルディミングデータの入力を受ける輝度制御部、及び前記ローカルディミングデータと前記追加ローカルディミングデータをそれぞれ出力する複数のドライバICを含む、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記輝度制御部は、直列(serial)に入力される前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを並列(parallel)に出力して、前記複数のドライバICそれぞれに伝達する、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記輝度制御部は、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成される、請求項2に記載の表示装置。
  5. 前記それぞれのブロックは、4個の前記光源パッケージを含む、請求項2に記載の表示装置。
  6. 前記輝度制御部は、
    ローカルディミングデータ格納部、
    ローカルディミングデータ生成部、
    ローカルディミングデータ整列部、及び
    ローカルディミングデータマッピング部を含む、請求項2に記載の表示装置。
  7. 前記ローカルディミングデータ格納部は、前記制御部から順次に入力された前記ローカルディミングデータを格納する、請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記ローカルディミングデータ生成部は、前記ローカルディミングデータを利用して前記追加ローカルディミングデータを生成する、請求項6に記載の表示装置。
  9. 前記ローカルディミングデータ整列部は、前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを整列する、請求項6に記載の表示装置。
  10. 前記ローカルディミングデータ格納部は、前記ローカルディミングデータ整列部を通して整列された前記ローカルディミングデータ及び前記追加ローカルディミングデータを格納する、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記ローカルディミングデータマッピング部は、前記ローカルディミングデータ格納部に格納された前記ローカルディミングデータと前記追加ローカルディミングデータをマッピング及びSPI(Serial Peripheral Interface)変換して前記それぞれのブロックのLEDドライバICに伝達する、請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記複数のブロックは、N×M(N、Mは、1以上の自然数)のマトリックス形態に配置され、
    前記ローカルディミングデータは、奇数番目の行の前記ブロックそれぞれの明るさに対応する奇数番目の行のローカルディミングデータを意味し、
    前記追加ローカルディミングデータは、前記奇数番目の行に隣接する偶数番目の行の前記ブロックそれぞれの明るさに対応する偶数番目の行のローカルディミングデータを意味する、請求項6に記載の表示装置。
  13. 前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータを利用して前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成する、請求項12に記載の表示装置。
  14. 前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの平均値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成する、請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの最小値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成する、請求項13に記載の表示装置。
  16. 前記ローカルディミングデータ生成部は、前記隣接する奇数番目の行のローカルディミングデータの最大値で前記偶数番目の行のローカルディミングデータを生成する、請求項13に記載の表示装置。
  17. 前記ローカルディミングデータ整列部は、前記奇数番目の行のローカルディミングデータ及び前記偶数番目の行のローカルディミングデータを整列する、請求項13に記載の表示装置。
  18. 前記ローカルディミングデータ格納部は、前記ローカルディミングデータ整列部を通して整列された前記奇数番目の行のローカルディミングデータ及び前記偶数番目の行のローカルディミングデータを格納する、請求項17に記載の表示装置。
  19. 前記ローカルディミングデータマッピング部は、前記ローカルディミングデータ格納部に格納された前記奇数番目の行のローカルディミングデータと前記偶数番目の行のローカルディミングデータをマッピング及びSPI変換して前記それぞれのブロックのLEDドライバICに伝達する、請求項18に記載の表示装置。
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