KR101101790B1 - 백라이트 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스캐닝 구동 방식 백라이트의 휘도 증가 및 모션 블러(Motion blur) 저감을 위한 백라이트 구동방법에 관한 것이다.

이는 액정패널 하부에 위치하며, 복수개의 램프가 평행하게 배열되어 각각 인버터에서 공급되는 관전류에 의해 순차적으로 온/오프 구동을 반복하는 직하형 백라이트 램프에 있어서, 상기 인버터는 상기 각 램프로 제1휘도레벨로 발광하도록 하는 제1램프전류를 인가하는 단계와; 상기 인버터는 상기 제1휘도레벨로 발광하는 각 램프에 제2휘도레벨로 발광하도록 제2램프전류를 인가하는 단계로 수행되며, 램프 발광시간 내 특정 시간 동안만 더욱 높은 관전류를 인가하기 때문에 높은 패널휘도와 더불어 스캐닝 구동의 장점인 블러(blur) 저감 효과가 그대로 유지되는 장점이 있다.

Description

백라이트 구동 방법{Backlight driving method}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도

도 2는 일반적인 액정패널과 화소 구성을 도시한 구성도

도 3은 종래의 액정표시장치용 직하형 백라이트의 사시도

도 4는 도 3의 직하형 백라이트 구조의 측단면도

도 5는 직하형 백라이트 어셈블리의 스캐닝 구동을 설명하기 위한 램프 온/오프 타이밍도

도 6은 스캐닝 구동 방식 직하형 백라이트 일 램프의 동작에 의한 램프휘도와 위치별 액정응답 타이밍을 비교한 관계도

도 7은 종래의 스캐닝 구동 방식 백라이트 램프를 이용한 패널 휘도 증가 방법을 설명하기 위한 액정 동작 타이밍과 램프휘도의 관계를 도시한 관계도

도 8은 본 발명에 따른 백라이트 구동 방법에 의해 나타나는 램프휘도와 액정응답 타이밍과의 관계를 도시한 관계도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

ⓐ : 휘도레벨 ⓑ : 액정응답 그래프

LB1, LB2 : 제1, 제2 휘도레벨

본 발명은 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스캐닝 구동 방식 백라이트의 휘도 증가 및 모션 블러(Motion blur) 저감을 위한 백라이트 구동방법에 관한 것이다.

디스플레이 장치 중 특히 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지며, 노트북 컴퓨터, 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 이용되는 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는 동적인 이미지를 표시하기에 적합하다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 기본 구성을 도시한 블록구성도로서, 크게 액정패널(2)과 이를 제외한 구성인 LCM구동회로부로 구분된다.

각 구성을 보면, 인터페이스(10)는 퍼스널 컴퓨터등과 같은 구동시스템으로부터 LCM구동회로부로 입력되는 데이터(RGB Data) 및 제어신호(입력 클럭, 수평동기신호, 수직동기신호, 데이터 인에이블 신호 등)들을 입력받아 타이밍 컨트롤러(12)로 공급한다. 주로 구동 시스템으로부터 데이터 및 제어 신호전송을 위해서 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 인터페이스와 TTL 인터페이스 등이 사용되 고 있다. 또한, 이러한 인터페이스 기능을 모아서 타이밍컨트롤러(12)와 함께 단일 칩(Chip)으로 집적시켜 사용하기도 한다.

액정패널(2)은 도 2와 같이, 글라스를 이용한 기판 상에 다수의 데이터라인(DL1~DLm)과 다수의 게이트라인(GL1~GLn)이 교차되어 다수의 화소영역을 형성하며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터(TFT)와 액정(LC)이 구성되어 화면을 표시한다.

타이밍 컨트롤러(12)는 인터페이스(10)를 통해 입력되는 제어신호를 이용하여 복수개의 드라이브 집적회로들로 구성된 데이터 드라이버(18)와 복수개의 게이트 드라이버 집적회로들로 구성된 게이트 드라이버(20)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 또한, 인터페이스(10)를 통해 입력되는 데이터들을 데이터 드라이버(18)로 전송한다.

기준전압생성부(16)는 데이터 드라이버(18)에서 사용되는 DAC(Digital To Analog Converter)의 기준전압들을 생성한다. 기준전압들은 패널의 투과율-전압특성을 기준으로 생산자에 의해서 설정된다.

데이터 드라이버(18)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 입력 디지털 데이터의 아날로그 변환을 위한 기준전압들을 선택하고, 선택된 기준전압에 의해 생성된 아날로그 비디오 데이터를 액정패널(2)에 공급하여 액정 분자의 회전 각도를 제어한다.

게이트 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 입력되는 제어신호들에 응답하여 액정패널(2)상에 배열된 박막트랜지스터(TFT)들의 온/오프 제어를 수행하 는데, 액정 패널(2) 상의 게이트 라인(GL1~GLn)을 1 수평동기 시간씩 순차적으로 인에이블 시킴으로써 액정 패널(2) 상의 박막 트랜지스터들(TFT)을 1 라인 분씩 순차적으로 구동시켜 데이터드라이버(18)로부터 공급되는 아날로그 영상신호들이 각 박막트랜지스터(TFT)들에 접속된 픽셀들로 인가되도록 한다.

전원전압생성부(14)는 각 구성부들의 동작전원을 공급하고 액정패널(2)의 공통전극 전압을 생성하여 공급한다.

상기 구성의 액정표시장치는 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 어셈블리가 위치하는데, 특히 대형 패널의 경우 액정패널 하부에 복수개의 램프가 위치하는 직하형 백라이트 어셈블리를 채용한다.

이러한 직하형 백라이트 어셈블리는 램프의 선광을 면광으로 바꾸어주는 도광판이 필요 없는 것으로, 표시면의 하부에 구비된 다수의 램프와 상기 램프에서 조사된 빛을 표시면으로 반사시켜 빛 손실을 방지하는 반사시트와 상기 램프의 상부에 빛을 산란시켜 균일한 빛을 발산하는 확산판 및 다수의 확산시트를 포함한 광산란수단으로 이루어진다.

도 3은 종래의 액정표시장치용 직하형 백라이트의 사시도로서, 종래의 백라이트는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 램프(1)들, 상기 발광 램프(1)들을 고정시키고 지지하는 하부케이스(3), 상기 램프(1)들과 액정 패널(미도시) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.

상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 발광 램프의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 액정 패널과의 사이에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate) 등이 배치된다.

상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사될 수 있도록 반사판(7)이 배치되어 있으며, 이는 광의 이용효율을 극대화하기 위함이다.

상기 램프(1)는 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)로서, 관(Tube) 내부의 양단에 전극이 배치되어 상기 전극에 전원이 인가되면 발광하고, 상기 발광 램프(1)의 양단은 하부케이스(3)의 양쪽 면에 형성된 홈에 끼워져 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 직하형 백라이트 액정표시장치는 도 4의 단면구조와 같이, 다수개의 램프(1)가 동일 방향으로 배열되어 있으며, 상기 발광 램프(1)를 내측에 거치하고 있는 하부케이스(3)와, 상기 램프(1)의 상부에 상기 하부케이스(3)에 단부가 결합되어 위치하는 확산판(diffusing plate)(5a)과 상기 확산판(5a) 상부에 위치하는 다수의 광학시트(5b,5c)로 구성된다.

상기한 구조의 직하형 백라이트 어셈블리는 소비전력의 절감을 위해 상부 액정패널의 프레임 구동에 따라 각각의 램프를 온/오프 시키며 구동하는 스캐닝 구동을 수행하는데, 도 5는 직하형 백라이트 어셈블리의 스캐닝 구동을 설명하기 위한 램프 온/오프 타이밍도이다.

도시된 램프 온/오프 타이밍도는 각각의 램프(L1~L8)가 액정패널의 게이트드라이버의 박막트랜지스터(TFT) 온/오프 스캐닝 주기에 맞추어 하나씩의 램프가 순차적으로 온/오프되는 방식을 보여준다. 액정패널의 1프레임 주기 동안 램프의 온/ 오프가 수행된다.

상기와 같이 패널의 일정 영역에만 집중된 광을 공급하여 순차적으로 발광하는 백라이트 스캐닝 구동 방식은, 예를 들어 액정패널이 XGA(1024*768) 해상도의 액정패널에서는 도 5에 도시한 것처럼 8개의 램프로 구동할 경우 램프 하나 당 약 100라인의 화소열을 담당하게 된다.

도 6은 스캐닝 구동 방식 직하형 백라이트 어셈블리 일 램프의 동작에 의한 램프휘도와 위치별 액정응답 타이밍과의 관계를 도시한 관계도이다.

관계도에서는, 전술한 바와 같이 XGA 해상도의 액정패널에서는 8개 램프의 경우 하나당 약 100라인의 화소열을 담당하여 빛을 공급하기 때문에 일 램프가 담당하는 100라인의 화소열 중 상대적으로 상부 화소열 위치인 상단부 위치(㉠)와, 상기100라인 중 비교적 중앙 위치인 중앙부 위치(㉡)와, 상기 100라인 중 하단부인 하단부 위치(㉢)에서의 휘도 레벨(ⓐ)은 모두 동일하나 게이트드라이버의 게이트 온 신호(GSC)에 동기되어 동작되는 액정응답 타이밍(ⓑ)은 하단부 위치로 갈수록 게이트라인 스캔구동에 맞추어 시간 지연되는 동작을 보여준다.

상기와 같은 원리로 구동되는 스캐닝 구동방식 직하형 백라이트 램프들은 반복적인 온/오프 구동을 수행하기 때문에 항상 램프가 온 상태로 구동하는 방식과 비교할 때 패널휘도가 떨어지는 단점이 있는데, 이를 보완하기 위해 램프에 흘려주는 관전류를 더욱 증대시켜 램프 휘도를 증대시키는 구동방법이 제시되었다.

그 방법은 도 7에 도시한 액정 동작 타이밍과 램프휘도 관계도에서 보듯이, 종래 도 6과 같이 휘도레벨을 나타내도록 램프 관전류를 흘려주던 방식에서 관전류 를 더욱 높여 램프에 인가함으로써 램프 발광시간 전체에 걸쳐 휘도레벨을 증가시킴으로써 패널휘도를 보상하는 방법이다.

그러나 상기와 같이 램프 관전류를 상승시켜 램프를 구동할 경우에는, 도 7의 "A" 영역과 같이 액정이 완전하게 응답하지 않은 시간동안에도 높은 관전류를 인가하게 되어 불필요한 전력 낭비를 초래하게 된다. 또한 "B"영역과 같이 액정의 응답이 감소되는 시간 동안에도 높은 램프 휘도를 가질 경우 스캐닝 구동 백라이트의 장점인 블러(Blur) 저감 효과를 오히려 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스캐닝 구동의 직하형 백라이트 램프 구동에서의 램프 구동전력의 낭비를 최소화하며 또한 전체적인 패널휘도를 상승시킴과 더불어 스캐닝 구동방식의 장점인 블러 저감 효과를 보존할 수 있는 백라이트 구동방법을 제시하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 액정패널 하부에 위치하며 복수개의 램프가 평행하게 배열되어 각각 인버터에서 공급되는 관전류에 의해 순차적으로 온/오프 구동을 반복하는 직하형 백라이트 램프에 있어서, 상기 인버터는 상기 각 램프로 제1휘도레벨로 발광하도록 하는 제1램프전류를 인가하는 단계와; 상기 인버터는 상기 제1휘도레벨로 발광하는 각 램프에 제2휘도레벨로 발광하도록 제 2램프전류를 인가하는 단계를 포함하는 백라이트 구동방법을 제시한다.

상기 구동방법에서, 상기 제2램프전류는 상기 제1램프전류보다 높은 레벨의 전류인 것을 특징으로 한다.

상기 구동방법에서, 상기 제2휘도레벨은 상기 제1휘도레벨보다 높은 휘도레벨인 것을 특징으로 한다.

상기 구동방법에서, 상기 제2휘도레벨로 발광하는 타이밍 구간은 상기 제1휘도레벨로 발광하는 타이밍 구간 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동방법에서, 상기 제1램프전류는 6mA이하이고 상기 제2램프전류는 6mA보다 높은 전류인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 액정패널 하부에 복수개의 램프가 평행하게 배열되어 각각 인버터에서 공급되는 관전류에 의해 순차적으로 온/오프 구동을 반복하는 직하형 백라이트 램프의 구동을 위해, 램프로 제1휘도레벨을 가지도록 제1램프전류를 인가하고 상기 램프가 제1휘도레벨로 발광하는 동안 더 높은 휘도레벨인 제2휘도레벨을 가지도록 제2램프전류를 인가하는 방법을 수행한다.

도 8은 상기한 본 발명에 따른 백라이트 램프 구동 방법에 의해 나타나는 램프휘도(ⓐ)와 액정응답 타이밍(ⓑ)과의 관계를 도시한 타이밍도이다.

각각의 타이밍도(㉠)(㉡)(㉢)는 도 6에서 전술한 바와 같이 일 램프에 의해 관장되는 복수개의 화소열 중 상단부 위치(㉠)와 중앙부 위치(㉡) 및 하단부 위치(㉢)에서 측정된 램프휘도와 액정응답과의 관계를 도시한 관계도이다.

도시된 바와 같이, 스캐닝 구동되는 직하형 백라이트에서 각각의 램프의 구동을 위해 인버터(미도시)에서는 제1램프전류를 각 램프에 순차적으로 인가하여 제1휘도레벨(LB1)까지 램프휘도를 유지한다.

이후 상기 제1램프전류가 인가되는 중에, 특히 액정 응답의 완료시점과 근접하거나 또는 액정 응답이 완료되었을 때 상기 제1램프전류보다 높은 제2램프전류를 인가하여 제2휘도레벨(LB2)까지 램프 휘도를 증가시킨다.

이때 상기 각 램프전류는 인버터 회로(Inverter circuit)에서 제공되며, 인가되는 제2램프전류는 제1램프전류보다 높은 전류로서, 예를 들어, 상기 제1램프전류가 6mA일 경우 인가되는 제2램프전류는 6mA보다 높은 전류가 된다.

또한 제2램프전류 인가시간은 상기 제1램프전류 인가시간보다 짧으며, 액정 응답의 완료 유지 시점 또는 액정 응답의 완료 직후의 시간동안 인가되는 것이 가장 효과가 크다.

상기와 같이 램프 관전류를 인가하는 방법은, 액정의 응답이 완료되지 않은 시간, 즉 높은 램프 휘도가 불필요한 타이밍에서의 소비 전력을 절감 효과와 더불어, 도 7에 도시된 종래 방법과 비교할 때 짧은 시간 동안 순간 전류를 더 높임으로 순간 휘도를 더욱 높일 수 있기 때문에 동일한 소비전력을 소비할 경우 램프광 사용 효율을 더욱 높이는 장점이 있으며, 또한 액정의 응답이 감쇠되는 시점에서의 높은 휘도의 빛이 제공되지 않아 백라이트 램프 스캐닝 구동 방식의 장점인 블러(Blur) 저감 효과가 그대로 제공되는 장점이 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 백라이트 구동방법은, 스캐닝 구동을 수행하는 직하형 백라이트에서 전체 램프 발광시간 동안 더욱 높은 관전류를 인가하던 방법에 비해 램프 발광시간 내 특정 시간 동안만 더욱 높은 관전류를 인가하기 때문에 램프 구동을 위한 소비전력은 비슷하면서도 높은 패널휘도를 나타낼 수 있는 램프 구동방법이다.

또한 전체램프 발광 시간에서 고휘도 발광 시점을 한정함으로 인해 스캐닝 구동의 장점인 블러(blur) 저감 현상이 지속되는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 액정패널 하부에 위치하며, 복수개의 램프가 평행하게 배열되어 각각 인버터에서 공급되는 관전류에 의해 순차적으로 온/오프 구동을 반복하는 직하형 백라이트 램프에 있어서,

   상기 인버터는 상기 각 램프로 제1휘도레벨로 발광하도록 하는 제1램프전류를 인가하는 단계와;

   상기 인버터는 상기 제1휘도레벨로 발광하는 각 램프에 제2휘도레벨로 발광하도록 제2램프전류를 인가하는 단계를 포함하고,

   상기 제2램프전류는 상기 제1램프전류보다 높은 레벨의 전류인 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법
2. 삭제
3. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제2휘도레벨은 상기 제1휘도레벨보다 높은 휘도레벨인 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법
4. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제2휘도레벨로 발광하는 타이밍 구간은 상기 제1휘도레벨로 발광하는 타이밍 구간 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법
5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 제1램프전류는 6mA이하이고, 상기 제2램프전류는 6mA보다 높은 전류인 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법

Images