KR100828366B1 - 디밍용 패널을 구비한 ｌｃｄ ｔｖ 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 점광원을 사용하는 LCD TV에서 로컬디밍이 가능하게 하기 위해 별도의 디밍패널을 제공한다. 상세하게는 광원, 복수개의 셀을 구비하며 각 셀마다 개별적인 전달율로 광원에서 받은 빛의 일부를 LCD패널에 전달하는 디밍패널, 영상신호에 따라 각 픽셀을 구동하는 LCD 패널부, 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 각 셀의 광전달율을 산출하여 각 셀이 해당 광전달율을 갖도록 제어신호를 LCD 패널부로 전달하고, 각 픽셀에 대한 영상정보를 LCD패널로 전달하는 제어부를 구비한 LCD 디스플레이 장치를 제공한다.

디밍용 패널, 레이저광원, LCD TV

Description

디밍용 패널을 구비한 ＬＣＤ ＴＶ 및 그 제어방법{LCD TV having dimming panel and driving method therefor}

도1은 로컬디밍용 백라이트를 구비한 종래기술의 예를 도시한 것이고,

도2는 레이저 광원을 구비한 LCD TV의 종래기술을 도시한 것이고,

도3은 본발명의 실시예를 도시한 것이고,

도4는 본발명의 디밍패널의 구조를 도시한 것이고,

도5는 본발명의 디밍패널과 이에 대응하는 LCD패널의 픽셀들과의 관계도이고,

도6는 LCD패널에 대한 상세도이고,

도7은 본발명의 디밍패널이 반사형일때의 실시예를 도시한 것이고.

도8은 본발명의 스캐닝 구조에 대한 실시예를 도시한 것이고,

도9은 본발명의 스캐닝 구조의 다른 실시예를 도시한 것이고,

도10은 본발명의 스캐닝 구조에 대한 세번째 실시예를 도시한 것이고,

도11은 상기 세번째 실시예의 갈바노미터의 상세도이고,

도12는 본 발명의 디밍패널 스캔과 LCD패널의 신호입력과의 관계도이고,

도13은 본발명의 시청자입장에서본 LCD패널내의 각 픽셀의 영상신호 전달에 관하여 도시한 것이고,

도14는 본발명의 디밍패널의 각 셀을 구동하는 동작의 플로어차트이다.

본 발명은 로컬 디밍 기능을 제공하는 LCD TV에 관한 것으로, 특히 디밍패널을 이용하여 디밍 기능을 수행하는 것에 관한 것이다.

LCD TV는 LCD 패널에서 자체적으로 발광이 되지 않으므로 패널의 뒤에서 광을 공급하는 광원이 필요하다. 이를 백라이트라 부르는데 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Flourscent Lamp, CCFL)등의 면광원들이 많이 사용되고 있다. 기술이 발전하면서 하나의 큰 CCFL판을 사용하는 대신 도1과 같이 여러 개의 백라이트유닛들(21)의 조합을 사용함으로써, 위치에 따라 백라이트에서 공급되는 광의 세기를 다르게 할 수 있게 되었다. 즉 한 화면내에서 영상신호의 분포를 파악하여 낮은 밝기의 영상신호가 몰려있는 곳은 그에 대응하는 백라이트 유닛에서 적은 광을 공급하고, 높은 밝기의 영상신호가 몰려있는 곳은 그에 대응하는 백라이트 유닛에서 높은 세기의 광을 공급함으로써, 명암비를 개선할 수 있게 되었다. 이러한 기능을 로컬디밍(Local dimming)이라 한다.

또한 도2와 같이 기존의 CCFL같은 면광원 대신 레이저와 같은 점광원을 광원으로 사용하려는 시도가 계속되고 있다. 도2는 레이저광원을 이용하여 백라이트를 구현한 예이다. 광원(100)에서 나온 빛은 상하 또는 좌우방향 또는 상하좌우방향으로 회전하는 미러(110)를 거쳐서 확산렌즈(120)를 통과하여 LCD패널의 백라이트로 공급되는 것이 일반적이다.

이와 같이 레이저같은 프로젝션 타입의 점광원을 사용하는 경우에도 로컬디밍에 대한 기능이 제공될 필요가 있다.

본 발명은 프로젝션타입의 점광원을 사용하는 LCD TV에서 로컬디밍을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 로컬디밍이 제공되는 LCD TV에서 광원에서 나온 빛을 좀더 균일하게 확산시키기 위한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 로컬디밍이 제공되는 LCD TV에서 레이저 광원에서 나온 빛을 스캐닝 시키는 다양한 방법을 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 복수개의 셀을 가진 디밍패널, 디밍패널의 각 셀을 구동하는 구동부, 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 상기 각 셀의 광전달율을 결정하고 그에 상응하는 제어신호를 상기 구동부에 공급하는 제어부를 구비한 디밍패널 구동장치를 제공한다.

또한 이를 적용하여, 광원, 복수개의 셀을 구비하며 각 셀마다 개별적인 전달율로 광원에서 받은 빛의 일부를 LCD패널에 전달하는 디밍패널, 영상신호에 따라 각 픽셀을 구동하는 LCD 패널부, 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 각 셀의 광전달율을 산출하여 각 셀이 해당 광전달율을 갖도록 제어신호를 LCD 패널부로 전달하고, 각 픽셀에 대한 영상정보를 LCD패널로 전달하는 제어부를 구비한 LCD 디스플레이 장치를 제공한다.

상기 LCD 디스플레이 장치는 디밍패널와 LCD 패널 사이에 위치하여 디밍패널에서 나온 빛을 확산시켜 LCD패널로 공급하는 렌즈, 상기 렌즈와 LCD 패널 사이에 위치하여 렌즈에서 나온 빛을 평행광으로 바꾸어 LCD패널로 공급하는 프레넬 렌즈, 상기 프레넬 렌즈와 LCD 패널 사이에 위치하여 프레넬 렌즈에서 나온 빛을 확산시켜 LCD패널로 공급하는 디퓨저 등을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 디밍패널의 셀들은 2차원 구조로 배열되어 있으며, 셀의 총 개수는 상기 LCD패널의 총 픽셀의 개수보다 적은 것, 그리고 디밍패널은 투과형 LCD패널 또는 반사형 패널이며, 반사형 패널일 경우 광원에서 전달된 광의 경로를 변경시켜서 반사형 패널로 공급하는 광경로 변경수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 광원은 레이저 광원인 것이 바람직하고, 이경우 광원에서 나온 빛을 반사시켜 상기 디밍패널로 전달하며 반사 방향이 시간에 따라서 변하는 적어도 하나의 스캐닝 미러, 광원에서 나온 빛을 라인형태의 빛으로 변형시키는 라인형 렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하고, 스캐닝 미러는 상기 디밍패널의 상하방향으로 스캐닝하는 미러와 상기 디밍패널의 좌우방향으로 스캐닝하는 미러로 구성된 것 또는 스캐닝 미러의 회전축과 연결되어 있으며 상기 회전축에 수직인 회전축을 갖는 미러기판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본발명에 따른 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도3은 디밍패널을 구비한 본발명의 실시예를 도시한 것이다.

광원부(200)은 광원(210)과 확산렌즈(220)으로 구성될 수 있다. 이렇게 확산되어 나온 광은 디밍 패널부(230)을 거치면서 각 셀별로 밝기가 조절되고 이렇게 만들어진 광은 LCD패널부(250)으로 주사되도록 확산렌즈(240)을 거치게 된다. 제어부는 광원부(200)과 디밍패널부(230)과 LCD패널부(250)을 제어하게 된다.

도4는 디밍패널부(230)에 대한 상세도이다. 디밍패널부(230)는 디밍패널과 디밍패널의 각셀을 구동하는 구동부(미도시)로 구성된다. 디밍패널은 도4에서와 같이 2차원 배열의 셀로 구성될 수 있고 LCD패널처럼 광의 투과율을 조정하는 투과형일 수도 있고, DMD패널처럼 빛의 반사율을 조정하는 반사형일 수도 있다. 디밍패널은 광원에서 전달받은 광을 미리 결정된 전달율에 따라 LCD패널로 전달할 수 있도록 구동된다. 도5는 디밍패널의 한 셀(270)에 대응하는 LCD패널내의 픽셀그룹(280)을 도시하고 있다. 이는 광원에서 나온 빛이 디밍 패널의 해당 셀(270)을 거쳐서 LCD패널내의 픽셀그룹(280)의 백라이트로 활용됨을 의미한다. 디밍시키는 목적은 밝은 영상정보는 더욱 밝게 어두운 영상정보는 더욱 어둡게 하는 것이 목적이므로, 픽셀그룹(280)내의 영상밝기정보를 이용하여 이에 대응하는 디밍패널의 셀(270)의 광투과율을 결정하게 된다. 밝기값들의 평균치에 비례하게 광투과율을 결정하는 것이 일반적이나 여러가지 다양한 계산방법이 있을 수 있다.

도6는 디밍패널을 지난 광이 LCD패널(250)으로 균일하게 주사되는데 도움이 되는 추가 요소들을 도시하고 있다. 렌즈(240)은 디밍패널에서 나온광이 LCD패널의 영역에 대응되도록 확산시키는 역할을 하며, 프레넬렌즈(290)은 이렇게 확산된 빛 을 평행광으로 변환하여 LCD패널에 수직으로 입사하도록 해준다. 또한 디퓨저(diffuser, 291)는 이렇게 수직이된 평행광을 다시 확산시켜서 LCD패널로 공급하는 역할을 한다.

도7은 디밍패널이 반사형인 경우의 예를 도시한 것이다. 광원에서 나온 빛은 광경로 변경수단(310), 예를 들어 프리즘, 을 거쳐 반사형 디밍패널(300)로 입사하고, 디밍패널은 전달율에 따라 입사된 광을 반사시켜서 LCD패널로 공급하는 역할을 한다.

도8 내지 10은 광원이 레이저인 경우의 실시예를 도시한 것이다. 광원이 아크램프 같은 프로젝션타입의 점광원 경우는 광원에서 나온 빛이 확산되도록 설계되어 있으나, 레이저 광원인 경우는 빛의 직진성에 의해 빛의 진행거리가 길어져도 좀처럼 빛이 확산되지 않는다. 따라서 레이저 광원은 별도의 렌즈를 사용하여 확산시켜주거나 스캐닝미러등을 사용하여 LCD패널내로 스캐닝할 필요가 있다. 도8은 세로방향은 스캐닝미러(410)를 사용하여 스캐닝하고 가로방향은 가로방향 확산렌즈(400)을 사용하여 확산시킨다. 따라서 LCD패널(230)상에는 가로로된 빛이 시간에 따라 아래로 스캐닝하는 형태로 광이 공급된다. 도9의 경우는 가로방향 스캐닝미러(420)과 세로방향 스캐닝미러(430)을 거쳐서 LCD패널(230)상에서는 지그재그 스캔이 일어나는 예를 도시한 것이다. 도10의 경우는 상하좌우로 회전하는 갈바노미터(440)에 의해 역시 지그재그 스캔이 이루어지는 예를 도시한 것이다. 갈바노미터의 내부구조는 도11의 예에서 볼 수 있다. 미러(441)은 도시된바와 같이 축을 기준으로 좌우로 회전할 수 있게 되어 있으며 이 축은 미러기판(442)에 포함되어 있고 미러기판(442)자체가 상하로 회전할 수 있는 축을 구비하며 그 축은 스캐너기판(443)에 포함되어 있다. 그러므로 두 방향으로 자유자재로 회전할 수 있게 되어 있는 것이다.

도12는 디밍패널(230)을 레이저광원이 스캔하는 동안 LCD패널(250)의 각 픽셀에 영상신호가 전달되는 것을 도시한 것이다. 레이저 광원은 도시된 바와 같이 디밍패널로 지그재그 스캔을 한다. 시청자에게 영상신호가 보이기 위해서는 레이저가 디밍패널의 특정 셀(270)으로 광을 공급할 때 그에 대응하는 LCD패널 내의 영역(280)에 있는 각 픽셀들은 영상정보를 가지고 있어야 한다. 도13은 시간적으로 신호의 흐름을 도시한 것이다. LCD픽셀구동(520)에서 알 수 있듯이 LCD 픽셀은 응답속도가 늦다. 따라서 영상신호를 구동시키고 나서 상당시간 영상신호가 픽셀내에 남아있게 된다. 도12에는 보통 가로방향으로 같은 행에 있는 LCD픽셀들이 동시에 구동되며(500) 아래방향으로 스캔된다. 따라서 LCD패널 내의 영역(280)에 광이 도달할 때는 이미 그 영역내의 픽셀들은 영상신호가 남아있을 때이어야 한다.

도13은 LCD패널의 한 픽셀의 입장에서 보았을 때 자신에게 공급되는 백라이트시기(510), 영상신호 입력시기(520), 시청자에게 전달되는 영상신호의 시기(530)을 도시한 것이다. 면광원의 경우 영상신호 입력시기(520)에서 보는 바와 같이 화면에 잔상이 남게 되어 있다. 이를 소위 화면끌림현상이라 한다. 그러나 본 발명과 같이 디밍패널의 셀별로 광원을 공급하면 그로 인해 시청자 입장에서는 잔상이 없게되어 화면끌림현상을 줄일 수 있는 효과를 얻게 된다.

도14는 본발명에서 디밍패널의 각 셀을 구동하는 것에 대한 플로어차트이다. 먼저 디밍패널의 각셀에 대응하는 LCD패널내의 픽셀 영역내의 영상밝기 정보를 수집한다.(600) 그 정보를 이용하여 미리 정해진 방식 대로, 예를 들어 밝기정보의 정보값이 클수록 전달율도 크게 하는 함수, 전달율을 계산한다.(601) 계산된 전달율을 갖도록 디밍패널의 셀을 구동한다.(602) 적어도 레이저 광원에서 나온 광이 해당 셀로 주사되는 동안에는 이 셀의 구동이 유지되어야 하므로, 소정의 시간이 경과되었는지를 살펴서(603) 다음 셀의 구동으로 넘어간다(604).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명은 별도의 디밍용 패널을 제공함으로써 프로젝션타입의 점광원을 사용하는 LCD TV에서도 로컬디밍이 가능하도록 하고 있다.

또한 광원에서 나온 빛을 좀더 균일하게 확산시키기 위한 방법들을 제공하고 있으며, 레이저 광원을 사용하는 경우 광을 스캐닝 시키는 다양한 방법을 제공하고 있다. 또한 이렇게 디밍패널의 사용하여 구동하는 경우는 소위 화면끌림현상도 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (17)

1. 광원;

   복수개의 셀을 구비하며 각 셀마다 개별적인 전달율로 상기 광원에서 받은 빛의 일부를 LCD패널에 전달하는 디밍패널;

   영상신호에 따라 각 픽셀을 구동하는 LCD 패널부;

   상기 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 상기 각 셀의 광전달율을 산출하여 상기 각 셀이 상기 광전달율을 갖도록 제어신호를 LCD 패널부로 전달하고, 상기 각 픽셀에 대한 영상정보를 LCD패널로 전달하는 제어부;를 구비한 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 각 픽셀들의 밝기정보의 평균값이 클수록 상기 광전달율도 큰 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 디밍패널와 상기 LCD 패널 사이에 위치하며, 상기 디밍패널에서 나온 빛을 확산시켜 LCD패널로 공급하는 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 렌즈와 상기 LCD 패널 사이에 위치하며, 상기 렌즈에서 나온 빛을 평행광으로 바꾸어 상기 LCD패널로 공급하는 프레넬 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 프레넬 렌즈와 상기 LCD 패널 사이에 위치하며, 상기 프레넬 렌즈에서 나온 빛을 확산시켜 상기 LCD패널로 공급하는 디퓨저;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 디밍패널의 셀들은 2차원 구조로 배열되어 있으며, 셀의 총 개수는 상기 LCD패널의 총 픽셀의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 디밍패널은 투과형 LCD패널임을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 디밍패널은 반사형 패널이며, 상기 광원에서 전달된 광의 경로를 변경시켜서 상기 반사형 패널로 공급하는 광경로 변경수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 광원은 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 광원에서 나온 빛을 반사시켜 상기 디밍패널로 전달하며 반사 방향이 시간에 따라서 변하는 적어도 하나의 스캐닝 미러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
11. 제10항에 있어서,

    광원에서 나온 빛을 라인형태의 빛으로 변형시키는 라인형 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 스캐닝 미러는 상기 디밍패널의 상하방향으로 스캐닝하는 미러와 상기 디밍패널의 좌우방향으로 스캐닝하는 미러로 구성된 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
13. 제10항에 있어서,

    상기 스캐닝 미러가 지지되는 미러 기판이 더 구비되고, 상기 미러 기판은 상기 스캐닝 미러의 회전축과 연결되어 있으며, 상기 미러 기판의 회전축은 스캐닝 미러의 회전축에 수직인 것을 특징으로 하는 LCD 디스플레이 장치.
14. 복수개의 셀을 포함하며 LCD TV의 백라이트의 밝기를 결정하는 디밍패널을 구동하는 장치에서,

    상기 디밍패널의 각 셀을 구동하는 구동부:

    상기 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 상기 각 셀의 광전달율을 결정하고 그에 상응하는 제어신호를 상기 구동부에 공급하는 제어부; 를 구비한 것을 특징으로 하는 디밍패널 구동장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 각 픽셀들의 밝기정보의 평균값이 클수록 상기 광전달율도 큰 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디밍패널 구동장치.
16. 복수개의 셀을 포함하며 LCD TV의 백라이트의 밝기를 결정하는 디밍패널을 제어하는 방법에서,

    상기 디밍패널의 각 셀에 대응하는 LCD 패널의 영역내의 각 픽셀들의 영상 밝기 정보를 이용하여 상기 각 셀의 광전달율을 결정하는 단계;

    상기 광전달율대로 광원에서 온 빛의 일부를 전달하도록 상기 각 셀을 구동하는 단계; 를 구비한 것을 특징으로 하는 디밍패널 제어방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 광전달율 결정단계는 상기 각 픽셀들의 밝기정보의 평균값이 클수록 상기 광전달율도 큰 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디밍패널 제어방법.

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