KR100685941B1 - Backlight system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 시그널과 블랙 시그널을 1/120sec주기로 격행 입력했을 때 발생하는 단위 시간당 광효율의 감소를 방지하기 위해 도입된 백라이트 시스템에 관한 것으로 이미지 영역에만 선택적으로 백라이트가 발광될 수 있도록, 액정 표시 소자용 백라이트 장치에 있어서, 액정패널 가장자리에서 직선방향으로 배치되고 상기 액정패널에 입력되는 신호와 동기시켜, 이미지 영역에만 선택적으로 발광되도록 턴 온 타임 조절이 가능하게 배치되는 광원과, 상기 액정패널 전면에 상응하는 크기로 상기 직선 방향으로 배치된 광원 사이에 배치되어 상기 광원의 입사방향에 대해 수직 방향으로 빛의 퍼짐이 작게 하는 도광판을 구비하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a backlight system introduced to prevent a decrease in light efficiency per unit time generated when an image signal and a black signal are inputted at a 1/120 sec cycle. The liquid crystal display device can selectively emit a backlight only in an image region. A backlight device for a light source, comprising: a light source disposed in a linear direction at an edge of a liquid crystal panel and arranged to adjust turn-on time so as to selectively emit light only in an image area in synchronization with a signal input to the liquid crystal panel; And a light guide plate disposed between the light sources arranged in the linear direction with a corresponding size so that light spreads in a direction perpendicular to the incident direction of the light source.
백라이트, 광효율Backlight, light efficiency
Description
도 1a는 기존의 구동 방식을 설명하기 위한 시그널 그래프. 1A is a signal graph illustrating a conventional driving scheme.
도 1b는 고스트를 방지하기 위해 도입된 구동 방식을 설명하기 위한 시그널 그래프. 1B is a signal graph for explaining a driving scheme introduced to prevent ghost.
도 1c 및 도 1d는 도 1a 및 도 1b의 각각의 시그널에 대한 투과율 그래프. 1C and 1D are graphs of transmittance for each signal of FIGS. 1A and 1B.
도 1e는 액티브 어드레싱 게이트 라인(active adressing gate line)에 시그널이 입력되는 것을 나타내기 위한 기판 평면도. 1E is a plan view of a substrate for indicating that a signal is input to an active addressing gate line.
도 2는 이미지 시그널과 블랙 시그널을 교대로 격행 입력했을 때 나타난 하나의 필드가 표시된 디스플레이 평면도. 2 is a plan view showing one field shown when alternately inputting an image signal and a black signal alternately.
도 3은 화면 표시의 동작원리를 설명하기 위해 위에서 바라본 디스플레이 평면도. 3 is a plan view of a display viewed from above to explain the operation principle of the screen display;
도 4는 본 발명 제 1실시예에 따른 백라이트 시스템을 설명하기 위한 백라이트 평면도. 4 is a plan view illustrating a backlight for describing the backlight system according to the first embodiment of the present invention.
도 5a내지 도 5d는 본 발명 제 2 실시예에 따른 백라이트 시스템을 설명하기 위한 도면.5A to 5D are diagrams for describing a backlight system according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
41: 도광판 42: LED배열 41: LGP 42: LED arrangement
51: 백라이트의 확산판 52: 프리즘51: diffuser plate of backlight 52: prism
53: 액정 패널 54: 빛이 입사되는 영역53: liquid crystal panel 54: area where light is incident
본 발명은 액정 표시 소자용 백라이트에 관한 것으로, 특히 단위 시간당 광을 효율적으로 사용하는데 적당한 백라이트 시스템(back light system)에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
오늘날, 정보화 사회에서의 표시 디바이스(device)로서의 액정 표시 장치의 개발은 눈부신 발전을 하고 있으며, 그 역할도 중요하게 되고 있다. 그러나, CRT(Cathode Ray Tube), PDP(Plasma display panel) 등과는 달리 LCD(Liquid Crystal Display)는 그 자체가 비발광성이므로 액정을 이용한 화면 표시 장치에서는 백라이트가 필요하기 때문에 액정표시 장치 자체만이 아니라, 사용하는 백라이트의 성능에도 크게 의존한다. Today, the development of a liquid crystal display device as a display device in the information society has made remarkable progress, and its role is also becoming important. However, unlike CRT (Cathode Ray Tube) and PDP (Plasma display panel), LCD (Liquid Crystal Display) is non-luminescent, so it is not only the liquid crystal display itself, because the screen display device using liquid crystal requires a backlight. It also depends heavily on the performance of the backlight used.
일반적으로 백라이트(BL:Back Light)는 광원, 도광판, 확산판, 프리즘 시트의 기본 구조를 가지는데 박막 트랜지스터 액정표시소자(TFT- LCD)의 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 조광장치로 사용되며, LCD 패널에서는 투과되는 빛의 양을 일정하게 조절하여 화상을 표시한다. 백라이트는 얇은 노트북, TFT LCD용 모니터의 광원이기 때문에 최소의 전력으로 최대한 밝은 빛을 내야 한다. In general, the backlight (BL) has a basic structure of a light source, a light guide plate, a diffusion plate, and a prism sheet, and is used as a dimming device to evenly transmit light to the entire panel of a thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD). The LCD panel displays an image by constantly adjusting the amount of transmitted light. Since the backlight is a light source for thin notebooks and TFT LCD monitors, it should emit the brightest light with the least power.
한편, 디지털 비디오는 프레임의 구성 방법에 따라 순행 주사 비디오와 격행 주사 비디오로 나눌 수 있다. On the other hand, the digital video can be divided into a forward scan video and a perforated scan video according to the frame configuration method.
순행 주사 비디오에서는 각각의 프레임(frame)을 구성할 때 한 줄(line)씩 차례로 구성하며, 한 프레임단위로 이미지를 부호화하고 전송하며 디스플레이한다. 반면에, 격행주사 비디오에서는 두 필드(field)를 한 줄씩 차례로 구성한 후, 두 필드를 한 줄씩 끼워 넣는 방식으로 각각의 프레임을 구성한다. 그러므로 각 필드의 높이(줄의 개수)는 프레임 높이의 절반이다. 주로 정지화상이나 움직임이 적은 화상일 때는 프레임 단위로 모양정보를 부호화하는 것이 유리하고 동화상일 때는 필드단위로 모양정보를 부호화하는 것이 유리하다. In progressive scan video, each frame is composed of lines one by one, and images are encoded, transmitted, and displayed in units of frames. On the other hand, in a bidirectional scan video, two fields are arranged one by one, and then each frame is formed by sandwiching two fields one by one. Therefore, the height of each field (number of lines) is half the height of the frame. It is mainly advantageous to encode shape information in units of frames in the case of still images or images with little movement, and in the case of moving images, it is advantageous to encode shape information in units of fields.
여기서 LCD에 동화상을 띄울 때에는 고스트(ghost)를 방지하기 위해 이미지 시그널 사이에 블랙 시그널(black signal)을 삽입하는 구동 방식이 사용된다. 만일, 도 1a와 같이 기존의 방식으로 시그널을 입력하면 도 1c의 그래프 점선영역에서 고스트가 발생하여 앞의 화상이 바로 뒤의 화상에 영향을끼치게 된다. 그래서 1/120sec를 주기로 이미지 시그널과 블랙 시그널을 교대로 입력하는 방식이 도입되었다. 즉, 한 필드에는 이미지 시그널이 다른 한 필드에는 블랙 시그널이 전송된다. When moving images on the LCD, a driving method of inserting a black signal between image signals is used to prevent ghosts. If a signal is input in the conventional manner as shown in FIG. 1A, ghost is generated in the dotted line region of FIG. 1C, and the previous image affects the immediately following image. Therefore, a method of alternately inputting image signals and black signals every 1/120 sec has been introduced. In other words, an image signal is transmitted in one field and a black signal is transmitted in another field.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 LCD에 사용되는 백라이트 시스템을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a backlight system used in the LCD of the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 기존의 구동 방식을 설명하기 위한 시그널 그래프이고, 도 1b는 고스트를 방지하기 위해 도입된 구동 방식을 설명하기 위한 시그널 그래프이고, 도 1c 및 도 1d는 도 1a 및 도 1b의 각각의 시그널에 대한 투과율 그래프이다. 그리고 도 1e는 액티브 어드레싱 게이트 라인(active adressing gate line)에 시그널이 입력되는 것을 나타내기 위한 기판 평면도이다. 1A is a signal graph for explaining a conventional driving method, FIG. 1B is a signal graph for explaining a driving method introduced to prevent ghosting, and FIGS. 1C and 1D are respective signals of FIGS. 1A and 1B. Is a graph of transmittance for. FIG. 1E is a plan view of a substrate for indicating that a signal is input to an active addressing gate line.
도 1b에서 보는 바와 같이, 고스트를 방지하는 구동에서는 1초당 60프레임을 기준으로 해서, 각 프레임을 둘로 나누어 1/120sec는 이미지 시그널(11)이, 1/120sec는 블랙 시그널(12)이 입력된다. As shown in FIG. 1B, in the driving for preventing ghost, each frame is divided into two, and the
보다 상세하게, 게이트 라인이 2n개(G1,G2,...,Gn,Gn+1,...,G2n-1, G2n)인 화면을 표시하는 경우를 예로 들어 보면 다음과 같다. [G1], (Gn+1), [G2], (Gn+2), ..., [Gn], (G2n), [Gn+1], (G1), [Gn+2], (G2), ..., [G2n-1], (Gn-1), [G2n], (Gn)순서대로 시그널을 입력한다.( []는 이미지 시그널 입력행, ()는 블랙 시그널 입력행) 도 2는 상기의 순서대로 시그널을 격행 입력했을 때 디스플레이 상에 표시된 하나의 필드를 나타낸 것이다. More specifically, a case of displaying a screen having 2n gate lines (G1, G2, ..., Gn, Gn + 1, ..., G2n-1, G2n) is as follows. [G1], (Gn + 1), [G2], (Gn + 2), ..., [Gn], (G2n), [Gn + 1], (G1), [Gn + 2], (G2 ), ..., [G2n-1], (Gn-1), [G2n], (Gn) input signals in the order ([] is the image signal input line, () is the black signal input line). 2 shows one field displayed on the display when the signal is input in the above order.
이 때, 백라이트 광은 전면에 대해 발광하나, 블랙 시그널이 입력되는 행에는 백라이트 광이 차단되며 이미지 시그널이 입력되는 부분에만 광이 투과된다. At this time, the backlight light is emitted to the front surface, but the backlight light is blocked in the row where the black signal is input, and the light is transmitted only to the portion where the image signal is input.
즉, 도 1e에서와 같이 하나의 수평 라인(액티브 어드레싱 게이트라인 Gn)에는 한 프레임동안 1/120sec 간격으로 이미지 시그널과 블랙 시그널이 교대로 입력되는데, 이렇게 모든 게이트 전극에 순차적으로 펄스를 인가하고, 해당 소스 전극에 신호 전압을 인가함으로써 액정 패널의 모든 화소를 구동하게 된다. 이런 식으로 한 프레임의 화상이 표시되고 난 후 연속적으로 다른 프레임을 표시함으로 동화상 표시가 가능하게 된다. That is, as illustrated in FIG. 1E, image signals and black signals are alternately input to one horizontal line (active addressing gate line Gn) at 1/120 sec intervals for one frame. In this way, pulses are sequentially applied to all gate electrodes. All the pixels of the liquid crystal panel are driven by applying a signal voltage to the source electrode. In this way, after displaying an image of one frame, displaying another frame continuously enables moving image display.
그러나, 상기와 같은 종래의 LCD에 사용되는 백라이트 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다. However, the backlight system used in the conventional LCD as described above has the following problems.
1/120sec은 이미지 시그널을 또 다른 1/120sec는 블랙 시그널(12)을 입력하면, 블랙시그널이 입력되는 동안에는 백라이트의 빛이 차단되는 시간 "가"영역(도 1d 참고)이 존재하므로 단위시간당 광효율(투과율)이 감소하게 된다.When 1 / 120sec inputs an image signal and another 1 / 120sec inputs a black signal (12), the light efficiency per unit time is maintained since there is a "free" region (see FIG. 1D) that the light of the backlight is blocked while the black signal is input. The transmittance is reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 단위 시간당 광을 효율적으로 이용하기 위한 백라이트 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a backlight system for efficiently using light per unit time as an object of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 시스템은 액정 표시 소자용 백라이트 장치에 있어서, 액정패널 가장자리에서 직선방향으로 배치되고 상기 액정패널에 입력되는 신호와 동기시켜, 이미지 영역에만 선택적으로 발광되도록 턴 온 타임 조절이 가능하게 배치되는 광원과, 상기 액정패널 전면에 상응하는 크기로 상기 직선 방향으로 배치된 광원 사이에 배치되어 상기 광원의 입사방향에 대해 수직 방향으로 빛의 퍼짐이 작게 하는 도광판을 구비하는 것을 특징으로 한다.In the backlight system of the present invention for achieving the above object, in the backlight device for a liquid crystal display device, it is arranged in a linear direction at the edge of the liquid crystal panel and synchronized with a signal input to the liquid crystal panel, so as to selectively emit light only in the image region. A light guide plate disposed between a light source arranged to enable turn-on time adjustment and a light source arranged in the linear direction with a size corresponding to the front surface of the liquid crystal panel, so that light spreads in a direction perpendicular to the incident direction of the light source; It is characterized by including.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 백라이트 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a backlight system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3은 화면 표시의 동작원리를 설명하기 위해 위에서 바라본 디스플레이 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the display viewed from above to explain the operation principle of the screen display;
도 3에서와 같이, 하나의 액티브 어드레싱 게이트 라인(이하, '액티브 라인' 또는 '게이트 라인'이라 함)에는 한 프레임동안 1/120sec간격으로 이미지 시그널과 블랙 레밸 시그널이 입력되는데, 액티브 라인 L(m)에는 블랙 시그널이 액티브 라인 L(n)에는 이미지 시그널이 각각 입력된다. 액티브 라인의 순서는 L(n)→ L(m)→ L(n+1)→ L(m+1)→…… 또는 L(m)→ L(n) → L(m+1) →L(n+1)→……과 같이 수직 해상도의 1/2만큼 떨어진 2개의 게이트 라인이 액티브 스테이트가 되는 형태이다.(2개의 게이트 라인이 동시에 액티브 스테이트가 되는 것이 아니다.)As shown in FIG. 3, an image signal and a black level signal are input to one active addressing gate line (hereinafter, referred to as an 'active line' or 'gate line') at 1/120 sec intervals for one frame. The black signal is input to m) and the image signal is input to the active line L (n), respectively. The order of the active lines is L (n) → L (m) → L (n + 1) → L (m + 1) →. … Or L (m) → L (n) → L (m + 1) → L (n + 1) →. … As shown in the figure, two gate lines separated by 1/2 of the vertical resolution become active states. (The two gate lines do not become active states at the same time.)
이런 경우 디스플레이의 절반은 이미지가, 남은 절반은 블랙 레밸이 나타나고 이들이 수직 방향으로 이동하는 형태로 보인다.In this case, half of the display appears to be an image, the other half is black level, and they appear to move vertically.
그러므로 이미지가 나타나는 영역에만 백라이트의 광이 입사하도록 백라이트의 광원 분포를 시간/공간적으로 조정하여 광 이용을 향상시키면 되는데, 블랙 시그널이 입력되는 어드레싱 라인 뒤쪽으로 1/120sec에 걸쳐 백라이트에 빛이 나오지 않는 영역을 만들어서 광효율을 높인다.Therefore, it is necessary to improve the light utilization by adjusting the light source distribution of the backlight in a time / spatial manner so that the light of the backlight is incident only on the area where the image appears. Create an area to increase the light efficiency.
이하에서 본 발명의 제 1실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
도 4는 본 발명 제 1실시예에 따른 백라이트 시스템을 설명하기 위한 백라이트 평면도이다.4 is a plan view illustrating a backlight for describing the backlight system according to the first embodiment of the present invention.
보통 백라이트는 LCD 의 크기, 사용목적에 따라 적당히 선택하여 사용되는데, 조명 광원을 형태별로 나누면 백열전구, 백색 할로겐 램프 등의 점광원과, 형광 램프(열음극, 냉음극)등의 선광원과, EL(Electroluminescent), 매트릭스 형상의 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diodes)에 의한 평면 광원이 있는데, 본 발명 제 1실시예에 따른 백라이트 시스템은 도 4에서와 같이 기존의 실린더 형태의 광원 EL(Electroluminescent), 냉음극 형광등(CCFL:Cold Cathod Flourescent Lamp) 대신 복수의 LED(42)를 액정패널 가장자리에서 직선방향으로 배치한 형태의 광원을 사용한다. 그리고 액정패널(이하 "LCP"라 한다.)에 입력되는 신호와 동기시켜, 이미지 영역에만 선택적으로 백라이트가 발광될 수 있도록 턴 온 타임(turn on time)조절이 가능하도록 LED(42)의 배치를 조정한다. 이 때, 도광판(41)은 LED광의 입사방향에 대해 수직 방향으로 빛의 퍼짐이 작은 구조가 바람직하다. 이때, 도광판(41)은, 도 4에서와 같이, 액정패널 전면에 상응하는 크기로, 직선 방향으로 배열된 LED라인 사이에 배치된다. Normally, the backlight is appropriately selected according to the size and purpose of the LCD. When the illumination light source is divided into types, point light sources such as incandescent lamps and white halogen lamps, line light sources such as fluorescent lamps (hot cathode and cold cathode), and EL are used. (Electroluminescent), a planar light source by matrix light emitting diodes (LEDs), the backlight system according to the first embodiment of the present invention is a conventional cylindrical light source EL (Electroluminescent), as shown in FIG. Instead of a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), a plurality of
도 5a내지 도 5d는 본 발명 제 2 실시예에 따른 백라이트 시스템을 설명하기 위한 것으로, 회전 프리즘(Rotating Prism)(52)의 각도 조절을 이용하여 광효율을 높이기 위한 방법이다.5A to 5D illustrate a backlight system according to a second embodiment of the present invention, and are a method for increasing light efficiency by using an angle control of a
도 5a내지 도 5d와 같이 회전 프리즘(52)을 이용하면 확산판(51)으로부터 프리즘에 입사되는 빛의 영역(54)이 LCP(53)의 면적보다 작더라도 프리즘(52)이 회전함에 따라 회전축에 수직한 방향으로 입사광의 위치가 변화하므로, 원하는 모든 이미지 영역에 빛을 가할 수 있게 된다. Using the
도 5a와 같이 빛이 입사되면 LCP의 중간 영역에만 빛이 가해지므로 LCP 상의 빗금친 부분은 자연스레 빛이 차단되어 블랙 시그널로서의 역할을 한다. 다음 도 5b와 같이 프리즘이 회전하면 회전축에 수직한 방향으로 입사광의 위치가 변화되어 LCP의 아래 영역에 빛이 가해지고 빗금 친 영역에는 빛이 차단된다. 이런식으로 프리즘을 돌리면서 빛을 입사시켜주면 한 프레임의 화상이 표시되고 연속적으로 다른 프레임을 표시함으로 동화상 표시가 가능하게 된다. When light is incident as shown in FIG. 5A, light is applied only to the middle region of the LCP, and the hatched portion of the LCP naturally blocks light to serve as a black signal. Next, when the prism is rotated as shown in FIG. 5B, the position of the incident light is changed in a direction perpendicular to the rotation axis so that light is applied to the lower region of the LCP and light is blocked in the shaded region. When light is incident while turning the prism in this way, an image of one frame is displayed and moving images are displayed by continuously displaying another frame.
이 때, 회전축은 구동모터에 연결하여 회전할 수 있도록 구성하고 상기 구동모터는 제어장치에 의하여 블랙 영역에는 빛이 가지 않도록 적절하게 그 회전이 제어되도록 한다. At this time, the rotating shaft is configured to rotate by connecting to the drive motor, the drive motor is to be controlled so that the rotation is appropriately so that light does not go to the black region by the control device.
상기와 같은 본 발명의 백라이트 시스템은 단위 시간당의 광 이용을 향상시키는 효과가 있다.The backlight system of the present invention as described above has the effect of improving the light utilization per unit time.
이미지 시그널이 입력되는 1/120sec동안에는 LCP의 이미지 영역에만 광이 조사될 수 있도록 발광되고, 블랙 시그널이 입력되는 나머지 1/120sec동안에는 발광되지 않도록 하는 것에 의해 백라이트의 광출사 영역을 시간 및 공간적으로 조절함으로서 단위 시간당 백라이트의 광을 효율적으로 이용할 수 있다. Light is emitted so that light can be irradiated only to the image area of the LCP during 1/120 sec when the image signal is input, and light and light is not emitted during the remaining 1/120 sec when the black signal is input. By doing so, the light of the backlight per unit time can be efficiently used.
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