KR101422147B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛, 이를 포함하는 액정표시장치 및 이에 채용되는 로컬 디밍 방법에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 유닛은, 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 블록들을 포함하며, 상기 블록들은 각각 다수의 화소로 구획되어진 표시 패널의 하나 또는 둘 이상의 화소에 대응하여 대응 화소에 빛을 공급하는 LED 모듈을 포함하는 로컬 디밍(local dimming) 방식을 채용하는 것으로서, 상기 LED 모듈은 상기 LED 모듈이 속한 행 전체에 동일하게 인가되는 행 구동 신호 및 상기 LED 모듈이 속한 열 전체에 동일하게 인가되는 열 구동 신호에 의해 구동되어 휘도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 로컬 디밍 방식을 적용하여 영상의 선명도를 향상시키고 전력 손실을 감소시킬 수 있으며, 이와 함께 백라이트 유닛의 구동을 위한 구동 회로의 개수를 획기적으로 감소시킬 수 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회로의 개수를 획기적으로 줄여 액정표시장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 액정표시장치의 로컬 디밍 방법에 관한 것이다.
오늘날 정보화 시대의 도래와 함께 다양한 정보의 신속한 전달을 위해, 영상, 그래픽, 문자 등의 각종 정보를 표시하는 고성능의 디스플레이에 대한 요구가 급증하고 있다. 이와 같은 요구에 따라 최근 디스플레이 산업은 급속한 성장을 보이고 있다.
특히, 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)는 음극선관(CRT)에 비해 소비 전력이 낮고, 경량박형이 가능하며 유해 전자파를 방출하지 않는 차세개 첨단 디스플레이 소자로 수년간 크게 진보하여 왔다. 최근 고화질의 디지털 방송 시대를 맞 이하여 30인치급 이상의 대화면 디스플레이로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP)과 함께 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)가 주목을 받고 있어, 현재 전 세계의 유수한 기업에서 대화면의 액정표시장치(LCD)의 개발에 심혈을 기울이고 있다.
박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이나 음극선관(CRT)과는 달리 자체 발광 소자가 아니기 때문에, 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)는 전기신호를 전달 제어하는 TFT 어레이와, 인가전압에 따라 분자 구조를 달리하여 빛의 투과를 결정하는 액정(Liquid Crystal)과, 컬러 필터(Color Filter)와 함께 배면에 광원으로 사용되는 백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU)을 구비한다.
기존 액정표시장치의 백라이트 유닛의 경우 대부분 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)를 사용하고 있는데, 이는 상기 냉음극 형광램프(CCFL)는 액정표시장치(LCD)의 특성에 맞게 열을 내지 않는 음극을 이용한 특수 형광램프로서, 전력 소모가 적으면서도 높은 휘도를 낼 뿐만 아니라 그 형상이 가늘고 길기 때문이다.
그러나, 최근 환경협약에 따라 수은 첨가가 금지됨으로써, 냉음극 형광램프를 대체할 수 있는 새로운 면광원의 필요성이 대두되고 있다. 앞으로 이와 같은 환경협약에 따라 무수은 램프가 의무화되고, 대형화에 따른 플랫 램프(Flat lamp) 형태의 백라이트 유닛이 요구되고 있으므로, 고효율, 저가격의 납과 수은을 사용하지 않는 친환경적인 플랫 백라이트 유닛의 개발이 시급한 실정이다.
LED 백라이트의 경우 수은을 사용하지 않고, 디지털 방송에서 선명한 화질과 넓은 색재현성을 구현할 수 있어, 액정표시장치의 광원으로 크게 주목 받고 있다.
LED를 백라이트의 광원으로 사용할 경우, 영상 정보에 따라 LED의 밝기를 블록(Block) 별로 조절하는 로컬 디밍(Local Dimming) 구동이 가능해져, 소비전력을 감소시키고 영상의 선명도(Contrast Ratio)를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 냉음극 형광램프를 사용하는 기존의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 냉음극 형광램프를 사용하는 기존의 액정표시장치의 영상 구현 원리를 설명하기 개념도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 TFT 어레이 기판(103), 컬러필터 어레이 기판(105) 및 그들 사이에 위치하는 액정(107)을 포함하는 표시 패널(102)과 백라이트 유닛(101)을 포함하여 이루어진다. 액정표시장치는, 백라이트 유닛(101)으로부터 전달된 광(109)을 TFT 어레이 기판(103)과 컬러필터 어레이 기판(105)에 인가되는 전계를 조절하여 액정의 기울기를 변화시키고, 이에 따라 광의 투과율을 조절함으로써, 영상을 구현하게 된다.
표시패널(102)의 각 화소의 휘도(luminance)는 백라이트의 조도(illumination)와 액정의 광투과율(transmissivity)의 곱에 의해 결정되는데, 종래에는 도 2a에 도시된 바와 같이 백라이트(101)에서 최대의 조도로 광(109)을 방출한 후 액정(107)의 투과율을 조절하여 소정 휘도의 영상을 구현하였다. 그러나, 이와 같은 방식에 따르면, 각 화소에 필요한 정도 이상의 광(109)을 전달하게 되므로 전력 손실이 크다.
따라서, 이러한 전력 손실을 줄이기 위하여 개발된 것이 스캘링 시스템(Scaling system)이다. 스켈링 시스템에 따르면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 가장 밝은 휘도의 영상을 표현하는 화소에서 액정(107)의 광투과율을 최대로 하고, 다른 화소들의 광투과율은 최대 휘도를 나타내는 화소의 광투과율과의 비에 따라 적절히 조절하여, 백라이트(101)의 조도를 낮추더라도 필요한 영상을 구현할 수 있다. 이처럼, 스캘링 시스템은 백라이트(101)의 조도를 낮춤에 의해 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 3은 로컬 디밍 방법을 채용하는 액정표시장치의 영상 구현 원리를 설명하기 개념도이다. 로컬 디밍이란 백라이트(101)를 다수의 블록으로 나누고 각 블록 별로 광원을 두어 각각 개별적으로 광원의 조도를 조절하는 방식인데, 로컬 디밍 방법에 스캘링 시스템을 적용하면, 도 3과 같이 각 블록 별로 액정의 광투과율을 최대로 하고 광원의 조도를 낮출 수 있어, 전력 손실을 크게 감소시킬 수 있다. 각 블록이 다수의 화소에 대응하는 경우, 그 블록에 대응하는 화소 중 가장 큰 휘도를 나타내는 화소의 광투과율을 최대로 하고 다른 화소의 광투과율은 최대 휘도의 화소와 비교하여 조절하게 된다.
이와 같은 로컬 디밍 방식은 앞서 설명한 바와 같이 소비 전력을 크게 감소시킬 수 있으며, 영상의 선명도를 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 각 블록에 구비되는 광원들의 조도를 조절하기 위해 각 블록 별로 별도의 구동 회로를 구성하여야 하므로 액정표시장치의 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 로컬 디밍 방식을 적용하여 영상의 선명도를 향상시키고 전력 손실을 감소시킬 수 있으며, 이와 함께 백라이트 유닛의 구동을 위한 구동 회로의 개수를 획기적으로 감소시켜 액정표시장치의 제조 비용을 절감할 수 있는 액정표시장치의 백라이트 유닛, 이를 포함하는 액정표시장치 및 이에 채용되는 로컬 디밍 방법을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 블록들을 포함하며, 상기 블록들은 각각 다수의 화소로 구획되어진 표시 패널의 하나 또는 둘 이상의 화소에 대응하여 대응 화소에 빛을 공급하는 LED 모듈을 포함하는 로컬 디밍(local dimming) 방식에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 LED 모듈은 상기 LED 모듈이 속한 행 전체에 동일하게 인가되는 행 구동 신호 및 상기 LED 모듈이 속한 열 전체에 동일하게 인가되는 열 구동 신호에 의해 구동되어 휘도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 액정표시장치의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 전류 신호일 수 있다. 이때, 상기 LED 모듈은 열 구동 신호에 의해 전달되는 전류에 의해 구동되는 제1 LED 모듈 및 행 구동 신호에 의해 전달되는 전 류에 의해 구동되는 제2 LED 모듈로 이루어진다.
상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 전압 신호로서 상기 LED 모듈 양단에 전압을 인가하고, 상기 LED 모듈은 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호에 의해 인가된 전압에 의해 구동될 수 있다.
상기 열 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 일정 시간 동안만 인가되고, 상기 행 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 상기 열 구동 신호가 인가되는 시간 이외의 시간 동안만 인가될 수 있다.
상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 아날로그 신호일 수 있다.
상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 디지털 신호일 수 있다. 이때, 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 일정한 진폭의 신호로서, 신호 인가 시간을 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절할 수 있다. 아울러, 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 일정한 진폭 및 일정한 주기의 펄스 신호로서, 펄스 신호의 개수를 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절할 수 있다.
본 발명은 또한, 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 화소를 포함하며, 상기 화소들에 전달된 구동 신호에 따라 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널의 화소들로 구동 신호를 전달하는 패널 구동부; 상기 화소들 중 하나 또는 둘 이상에 대응하여 대응 화소에 빛을 공급하는 LED 모듈을 포함하는 매트릭스 형태로 구획되어진 다수개의 블록을 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛의 각 블록의 LED 모듈로 구동 신호를 전달하되, 상기 백라이트 유닛의 동일 행에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 동일 구동 신호를 전달하는 다수의 행 구동 회로 및 상기 백라이트 유닛의 동일 열에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 동일 구동 신호를 전달하는 다수의 열 구동 회로를 포함하는 백라이트 유닛 구동부;를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 액정표시장치에 있어서, 상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로는 구동 신호로서 전류 신호를 전달하며, 상기 LED 모듈은 열 구동 회로로부터 전달되는 전류에 의해 구동되는 제1 LED 모듈 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 전류에 의해 구동되는 제2 LED 모듈로 이루어질 수 있다.
상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로는 구동 신호로서 전압 신호를 전달하여 상기 LED 모듈 양단에 전압을 인가하고, 상기 LED 모듈은 상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로로부터 전달된 신호에 의해 양단에 인가된 전압에 의해 구동될 수 있다.
상기 열 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 일정 시간 동안만 인가되고, 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 상기 열 구동 신호가 인가되는 시간 이외의 시간 동안만 인가될 수 있다.
상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 아날로그 신호일 수 있다.
상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 디지털 신호일 수 있다. 이때, 상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 일정한 진폭의 신호로서, 신호 인가 시간을 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절할 수 있다. 아울러, 상기 열 구동 회로 및 행 구동 회로로부터 전달되는 구동 신호는 일정한 진폭 및 일정한 주기의 펄스 신호로서, 펄스 신호의 개수를 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절할 수 있다.
본 발명은 또한, 백라이트 유닛에 포함되는 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 블록들 각각에 LED 모듈을 배치되고, 상기 LED 모듈이 개별적으로 대응 화소에 빛을 전달하는 액정표시장치의 로컬 디밍(local dimming) 방법에 있어서, 상기 LED 모듈은 상기 LED 모듈이 속한 행 전체에 동일하게 인가되는 행 구동 신호 및 상기 LED 모듈이 속한 열 전체에 동일하게 인가되는 열 구동 신호에 의해 구동되어 휘도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 로컬 디밍 방법을 제공한다.
상기 로컬 디밍 방법에 있어서, 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 전류 신호이며, 상기 LED 모듈은 제1 LED 모듈 및 제2 LED 모듈을 포함하며, 상기 제1 LED 모듈은 열 구동 신호에 의해 전달되는 전류에 의해 구동되고, 상기 제2 LED 모듈은 행 구동 신호에 의해 전달되는 전류에 의해 구동될 수 있다.
상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호는 전압 신호로서, 상기 LED 모듈 양단에 전압을 인가하고, 상기 LED 모듈은 상기 열 구동 신호 및 행 구동 신호에 의해 인가된 전압에 의해 구동될 수 있다.
상기 열 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 일정 시간 동안만 인가되고, 상기 행 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 상기 열 구동 신호가 인가되는 시간 이외의 시간 동안만 인가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 백라이트 유닛의 각 블록 별로 개별적으로 조절된 빛을 대응 화소에 전달하는 로컬 디밍 방식을 적용하여, 액정표시장치의 영상의 선명도를 향상시키고 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
아울러, 동일 행에 속한 블록들로는 동일 행 구동 회로로부터 동일 신호가 전달되고, 동일 열에 속한 블록들로는 동일 열 구동 회로로부터 동일 신호가 전달되며, 각 블록들은 전달 받은 행 구동 신호 및 열 구동 신호의 조합에 의해 구동됨으로써, 백라이트 유닛의 구동을 위한 구동 회로의 개수를 획기적으로 감소시켜, 액정표시장치의 제조 원가를 크게 감소시킬 수 있다.
이상 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 표시 패널(102), 패널 구동부(116), 백라이트 유닛(101) 및 백라이트 유닛 구동부(115)를 포함하여 이루어진다.
상기 표시 패널(102)은 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 화소를 포함하며, 상기 화소들에 전달된 구동 신호에 따라 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시한다. 이를 위해, 표시 패널(102)은 박막트랜지스터 기판, 컬러 필터 기판 및 액정을 구비한다.
상기 패널 구동부(116)는 게이트 구동 신호 및 데이터 구동 신호를 표시 패널로 전달하여 액정의 광투과율을 조절한다.
상기 백라이트 유닛(101)은 매트릭스 형태로 구획되어진 다수개의 블록을 포함하며, 각 블록들은 LED 모듈을 구비하며 표시 패널의 하나 또는 둘 이상의 화소에 대응하여 대응 화소에 빛을 공급한다.
상기 백라이트 유닛 구동부(115)는 백라이트 유닛의 각 블록에 구비되는 LED 모듈로 구동 신호를 전달하는 것으로 다수의 행 구동 회로 및 다수의 열 구동 회로를 포함한다. 상기 행 구동 회로들은 동일 행에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 동일 구동 신호를 전달하고, 상기 열 구동 회로들은 동일 열에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 동일 구동 신호를 전달한다.
도 5는 종래의 로컬 디밍 방식을 적용한 백라이트 유닛 구동부의 회로 구성을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 백라이트 유닛 구동부의 회로 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 5 및 도 6은 4행×4열 구조에 대해 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
종래의 로컬 디밍 방식의 경우, 도 5에서와 같이 각 블록 별로 구동 회로를 구비하였다. 그러나, 본 발명의 로컬 디밍 방식의 경우, 동일 행에 속한 블록들로는 동일 행 구동 회로로부터 동일 신호가 전달되고, 동일 열에 속한 블록들로는 동일 열 구동 회로로부터 동일 신호가 전달되며, 각 블록들은 전달 받은 행 구동 신호 및 열 구동 신호의 조합에 의해 구동한다.
이와 같은 구성을 통해 백라이트 유닛을 구동하기 위한 구동 회로의 수를 획기적으로 줄일 수 있다. 각 블록 별로 별도의 구동 회로를 구비해야 했던 종래의 로컬 디밍 방식의 경우 행의 개수×열의 개수×3의 구동 회로가 필요한 반면(도 5의 경우 48개), 본 발명의 로컬 디밍 방식의 경우 (행의 개수+열의 개수)×3의 구동 회로가 필요하다(도 6의 경우 24개).
도7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 영상 구현 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도7a 내지 도 7b를 이용하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 영상 구현 과정을 예시적으로 설명한다.
도 7a의 좌측 도면과 같은 영상 데이터가 주어지고, 영상 데이터에 따라 블록 별로 최대 데이터 값(Maximum Level Data:MLD)이 정해진다. 도 7a의 우측 도면의 숫자들은 각 블록의 최대 데이터 값을 나타낸다. 여기서 최대 데이터 값이란 각 블록에 대응하는 화소들이 나타내는 휘도 중 가장 높은 값을 말한다.
도 7b는 종래 각 블록 별로 별도의 구동 회로를 구비하는 액정표시장치에서의 영상 구현 과정을 나타낸 도면이다. 도 7b의 좌측 도면의 숫자는 각 블록 별로 결정된 LED의 조도를 나타내고, 중앙의 도면의 숫자는 각 블록의 대응하는 화소들 중 최대 데이터 값을 나타내는 화소의 광투과율을 나타낸다. 여기서 광투과율 0은 빛이 전혀 통과하지 않는 경우이고, 광투과율 255는 최대 광투과율을 나타낸다. 0과 255의 사이의 수치들은 광투과율과 선형 비례 관계에 있다.
도 7b의 좌측 도면에 나타난 각 블록의 조도는, 최대 데이터 값을 나타내는 화소에서 액정의 투과율을 최대로 하였을 때 최대 데이터 값의 휘도를 나타낼 수 있도록 하는 조도로 결정된다. 최대 데이터 값을 나타내는 화소 이외의 화소에서는 최대 데이터 값을 나타내는 화소와의 휘도 비에 따라 액정의 투과율을 조절함으로써 각 화소 별로 영상을 구현하게 된다. 이 경우, 액정의 광투과율을 최대로 함으로써, 백라이트의 블록 별 조도를 최소로 할 수 있어, 전력 소비 감소 차원에서 가장 이상적이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 영상 구현 과정을 나타낸 도면이다. 도 7c의 좌측 도면의 숫자는 각 블록 별로 결정된 LED의 조도를 나타내고, 중앙의 도면의 숫자는 각 블록의 대응하는 화소들 중 최대 데이터 값을 나타내는 화소의 광투과율을 나타낸다.
앞서 살펴 본 바와 같이, 도 7b의 좌측 도면에 기재된 값과 같이 각 블록의 조도를 결정하는 것이 전력 소비 감소 측면에서 가장 이상적이다. 따라서, 본 발명의 경우도 각 블록의 조도를 그 값(최대 데이터 값을 나타내는 화소에서 액정의 투과율을 최대로 하였을 때 최대 데이터 값의 휘도를 나타낼 수 있도록 하는 조도)에 최대한 근접하도록 결정한다.
다만, 각각의 블록이 별도의 구동 회로에 의해 구동되는 것이 아니고, 그 블록이 속하는 행의 행 구동 회로와 그 블록이 속하는 열의 열 구동 회로에 의해 구 동되므로, 모든 블록의 조도를 도 7b의 좌측 도면에 기재된 값과 동일하게 조절할 수는 없다.
보다 구체적으로 설명하자면, 블록의 행 및 열의 수를 각각 m, n이라고 할 때, 블록의 개수는 m×n인데, 제어할 수 있는 구동 회로의 개수는 m+n이므로, 각 블록의 조도를 도 7b의 좌측 도면에 기재된 것과 같이 조절하는 것은 불가능하게 된다.
결국, 본 발명의 경우 전력 소모 감소 측면에서는 각 블록 별로 구동 회로를 구비하는 경우만큼 우수한 효과를 기대할 수 없다. 그러나, 열 구동 회로 및 행 구동 회로를 적절히 조절함으로써, 각각의 블록의 조도를 도 7b에 기재된 조도와 근접하게 조절할 수 있으므로, 각 블록 별로 구동 회로를 구비하는 경우만큼의 전력 감소 효과를 기대할 수는 없지만, 그에 유사한 정도의 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 구동 회로의 개수는 크게 줄어 들므로 제조 원가를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 각 블록의 조도를 결정하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 전력 소비를 최소화할 수 있는 방향으로 다양한 방법들이 채용될 수 있다.
도 8은 각 블록의 조도 결정에 사용될 수 있는 알고리즘의 일 예이다.
도 8의 알고리즘을 이용하면, 도 7c에 나타난 각 블록의 조도와 함께 각 행의 조도(RowGray) 및 각 열의 조도(ColGray)를 구할 수 있다. 각 행 및 열의 조도는 도 9에 나타낸 바와 같이, 제1행 177, 제2행 175, 제3행 199, 제4행 255, 제5행 91이고(각 행의 번호는 위에서 아래로 붙임), 제1열 91, 제2열 88, 제3열 94, 제4 열 86, 제5열 85이다(각 열의 번호는 좌에서 우측으로 붙임). 각 행의 조도(RowGray) 및 각 열의 조도(ColGray)를 구한 후, 해당 조도를 얻기 위해 행 구동 회로와 열 구동 회로에서 전압, 전류 또는 전압, 전류의 시비율 등을 조절하면 된다.
각 블록의 조도를 조절하는 열 구동 회로 및 행 구동 회로는 전류 신호 또는 전압 신호를 통해 각 블록을 구동할 수 있다. 도 9는 각 블록이 전류 신호에 의해 구동되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10은 각 블록이 전압 신호에 의해 구동되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
전류 신호에 의해 구동될 경우 각 블록에는 두 개의 LED 모듈이 구비되며, 각각 열 구동 회로 및 행 구동 회로의 전류 신호에 의해 구동된다. 한편, 전압 신호에 의해 구동될 경우 각 블록 당 하나의 LED 모듈이 구비되며, 열 구동 회로 및 행 구동 회로에서 전달된 접압 차에 의해 구동된다. 물론, 전압 구동시에도 두 개의 LED 모듈을 두고, 각각 열 구동 회로 및 행 구동 회로에 의해 구동되도록 할 수 있다.
도 11은 LED 모듈의 전압-전류 특성 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, LED 모듈은 전압이 증가함에 따라 전류가 선형적으로 증가하지 않고, 일정 전압 이상이 되어야 전류가 흐르게 된다. 따라서, LED 모듈에 걸리는 전압과 LED 모듈의 조도 사이에는 선형적인 비례 관계가 성립하지 않게 되며, 이로 인해 전압 구동시에 열 구동 회로와 행 구동 회로의 전압 신호의 조합에 의해 블록의 조도를 결정하는데 큰 어려움이 있고, 이로 인해 영상 보정시 알고리즘이 매우 복잡해진다.
전압 구동시의 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 화상이 구현되는 시간을 두 구간으로 나누어, 한 구간에서는 열 구동 회로에 의해서만 LED 모듈의 조도를 조절하고, 다른 구간에서는 행 구동 회로에 의해서만 LED 모듈의 조도를 조절하는 방법(이하 반주기 구동이라 함)이 채용될 수 있다. 이때, 한 주기 동안의 블록의 조도는 행 구동 회로에 의해 구현된 조도와 열 구동 회로에 의해 구현된 조도의 합이 된다. 이 같은 방식은 전압 구동의 경우뿐만 아니라 전류 구동시에도 적용될 수 있다. 도 12a와 같은 구성의 회로에 반주기 구동 방법을 적용할 경우, 도 12b는 행 채널 구동시의 등가회로이고, 도 12c는 열 채널 구동시의 등가회로이다.
열 구동 회로 및 행 구동 회로에 의해 전달되는 전압 또는 전류 신호는 아날로그 신호 및 디지털 신호가 모두 가능하다. 아날로그 신호인 경우 신호 자체의 크기에 의해 조도를 조절하며, 디지털 신호인 경우 신호가 인가되는 시간을 달리하여 조도를 조절할 수 있다.
도 13a는 반주기 구동 방법에 따른 아날로그 구동시 구동 파형의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 13b 및 도 13c는 반주기 구동 방법에 따른 디지털 구동시 구동 파형의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 13a 내지 도 13c는 4행×4열을 기준으로 한 도면이다.
도 13a에 도시된 바와 같이 아날로그 구동 방식에 의하는 경우, 구동 전압 신호 또는 구동 전류 신호의 진폭을 조절하여 각 열 및 각 행 별로 정해진 조도의 빛을 구현한다. 반면, 디지털 방식에 의하는 경우, 도 13b에 도시된 바와 같이 일 정한 진폭의 신호를 인가 시간을 달리하여 인가함으로써 각 열 및 각 행 별로 정해진 조도의 빛을 구현하거나, 도 13c와 같이 일정한 진폭 및 일정한 주기의 펄스 신호를 개수를 달리하여 인가함으로써 각 열 및 각 행 별로 정해진 조도의 빛을 구현하게 된다.
한편, 디지털 구동 방식을 적용할 경우, 각각의 행 및 열에 스위치를 채용하여 신호의 인가 시간을 달리하거나, 인가되는 펄스 신호의 개수를 조절할 수 있다. 도 14a 내지 14c는 각각의 행 구동 회로 및 열 구동 회로에 스위치를 채용한 백라이트 구동 회로의 예이며, 도 및 도 14e는 도 14c 의 구동 회로의 행 채널 구동시 및 열 채널 구동시의 등가 회로도이다. 도 14a의 경우 전원의 개수가 1이고, 도 14b의 경우 전원의 개수가 2이고, 도 14c의 경우 전원의 개수가 3이다. 이처럼, 행 구동 회로 및 열 구동 회로에 스위치를 채용함으로써 전원의 개수를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 도 15는 도 14a의 회로에 대한 스위치 파형의 예로서 반주기 구동을 적용하지 않은 경우의 디지털 구동 방식이다. 이 경우, 각 블록의 LED 모듈은 각 블록에 해당하는 행스위치와 열스위치가 동시에 켜진 경우에만 켜지게 된다.
도 1은 냉음극 형광램프를 사용하는 기존의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 냉음극 형광램프를 사용하는 기존의 액정표시장치의 영상 구현 원리를 설명하기 개념도이다.
도 3은 로컬 디밍 방법을 채용하는 액정표시장치의 영상 구현 원리를 설명하기 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 종래의 로컬 디밍 방식을 적용한 백라이트 유닛 구동부의 회로 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 백라이트 유닛 구동부의 회로 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에서의 영상 구현 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 각 블록의 조도 결정에 사용될 수 있는 알고리즘의 일 예이다.
도 9는 각 블록이 전류 신호에 의해 구동되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 각 블록이 전압 신호에 의해 구동되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 LED 모듈의 전압-전류 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 12a 내지 도 12c는 반주기 구동 방법에 의한 백라이트 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 반주기 구동 방법에 따른 아날로그 구동시 구동 파형의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 13b 및 도 13c는 반주기 구동 방법에 따른 디지털 구동시 구동 파형의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 각각의 행 구동 회로 및 열 구동 회로에 스위치를 채용한 백라이트 구동 회로의 예이며, 도 14d 및 도 14e는 도 14c의 구동 회로의 행 채널 구동시 및 열 채널 구동시의 등가 회로도이다.
도 15는 도 14a의 회로에 대한 스위치 파형의 예로서 반주기 구동을 적용하지 않은 경우의 디지털 구동 방식이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
101: 백라이트 유닛 102: 표시 패널
103: TFT 어레이 기판 105: 컬러필터 어레이 기판
107: 액정 109: 광
115: 백라이트 유닛 구동부 116: 표시 패널 구동부

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  9. 매트릭스 형태로 구획되어진 다수의 화소를 포함하며, 상기 화소들에 전달된 구동 신호에 따라 액정의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 화소들로 구동 신호를 전달하는 패널 구동부;
    상기 화소들 중 하나 또는 둘 이상에 대응하여 대응 화소에 빛을 공급하는 LED 모듈을 포함하는 매트릭스 형태로 구획되어진 다수개의 블록을 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 각 블록의 LED 모듈로 구동 신호를 전달하되, 상기 백라이트 유닛의 동일 행에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 행 구동 신호를 전달하는 다수의 행 구동 회로 및 상기 백라이트 유닛의 동일 열에 속하는 블록들에 포함되는 LED 모듈들로 열 구동 신호를 전달하는 다수의 열 구동 회로를 포함하는 백라이트 유닛 구동부를 포함하되,
    상기 LED 모듈은 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호에 의해 구동되는 제1 LED 모듈 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호에 의해 구동되는 제2 LED 모듈을 포함하고,
    상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 일정 시간 동안만 인가되고,
    상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호는 하나의 영상 주기 중 상기 열 구동 신호가 인가되는 시간 이외의 시간 동안만 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열 구동 회로 및 상기 행 구동 회로는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 신호로서 전류 신호를 각각 전달하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열 구동 회로 및 상기 행 구동 회로는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 신호로서 전압 신호를 각각 전달하여 상기 LED 모듈 양단에 전압을 인가하고,
    상기 LED 모듈은 상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호에 의해 양단에 인가된 전압에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호는 각각 아날로그 신호인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호 각각은 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호 각각은 일정한 진폭의 신호로서, 신호 인가 시간을 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 열 구동 회로로부터 전달되는 상기 열 구동 신호 및 상기 행 구동 회로로부터 전달되는 상기 행 구동 신호 각각은 일정한 진폭 및 일정한 주기의 펄스 신호로서, 펄스 신호의 개수를 달리하여 상기 LED 모듈의 조도를 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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