KR102588698B1 - Oled 백라이트를 구비한 lcd 표시 장치 - Google Patents

Oled 백라이트를 구비한 lcd 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LCD 표시 장치의 명암비를 개선하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 LCD에 채용되는 기존의 백라이트 대신에 픽셀별로 발광 제어가 가능한 OLED를 백라이트로 활용함에 따라 LCD를 통해서도 OLED처럼 높은 명암비를 획득하는 기술이다. 특히, 본 발명은 흑백 OLED 유닛 채택을 통해 비용 증가를 억제하면서 LCD의 명암비를 개선하는 기술이다.

Description

OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치 {LCD display device by use of OLED backlight}
본 발명은 LCD 표시 장치의 명암비를 개선하는 기술에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 LCD에 채용되는 기존의 백라이트 대신에 픽셀별로 발광 제어가 가능한 OLED를 백라이트로 활용함에 따라 LCD를 통해서도 OLED처럼 높은 명암비를 획득하는 기술이다.
특히, 본 발명은 흑백 OLED 유닛 채택을 통해 비용 증가를 억제하면서 LCD의 명암비를 개선하는 기술이다.
[도 1]은 일반적인 LCD와 OLED의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. [도 1]을 참조하여 다양한 형태의 디스플레이 표시 장치 중의 하나인 LCD(Liquid Crystal Display)와 또 다른 하나의 OLED(Organic Light-Emitting Diodes)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, [도 1]의 (a)는 'LCD'의 구성을 개략적으로 도시한 것이고, [도 1]의 (b)는 'OLED'의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT)와 편광판(POL)는 'LCD'와 'OLED'에 공통적으로 구비되어 있는 구성이지만, 백라이트 유닛(BLU)이나 컬러 필터(Color Filter)는 'LCD'에만 구비되어 있는 구성이다.
[도 1]의 (b)와 같은 'OLED'는 섹션 별로 자체 발광하기 때문에 명암비가 양호하지만 [도 1]의 (a)와 같은 'LCD'는 빛 샘 현상이 발생함으로 인해 명암비가 떨어지는 단점이 있다. 즉, 'LCD'에서는 컬러 필터가 빛을 차단하더라도 백라이트 유닛의 빛이 액정을 투과하여 희미하게 새어 나오는 현상이 발생하며 그로 인해 검은색의 표현력이 떨어지는 문제점이 있다.
[도 2]는 일반적인 LCD의 백라이트 조명 방식을 나타낸 도면이고, [도 3]은 일반적인 LCD TV와 일반적인 OLED TV의 조명 방식을 나타낸 도면이고, [도 4]는 명암비 개선을 위해 최근에 사용되고 있는 LCD의 백라이트 조명 방식을 예시적으로 나타낸 도면이다.
[도 2]에서와 같이 LCD에서는 다양한 백라이트 유닛 구조가 사용되고 있는데, 그럼에도 불구하고 LCD TV는 OLED TV에 비해 그 명암비가 현저히 떨어지는 문제가 있어왔다.
최근에는 LCD TV에서 [도 4]에서와 같이 백라이트 유닛에 전체적으로 다수의 LED 소자를 배치하는 'Full Array LED' 방식을 채용하고 화면 표시 내용에 따라 LED 표시를 능동적으로 제어하는 소위 로컬 디밍(local dimming)이 시도되고 있다. 로컬 디밍 기술에 의해 LCD TV의 명암비가 개선되었지만, 그럼에도 불구하고 OLED TV의 명암비에 비해서는 명암비가 떨어진다.
또한, 'Full Array LED' 방식에서는 다수의 LED 소자를 배치함으로 인해 비용이 전체적으로 상승할 뿐만 아니라 LCD TV가 두꺼워지고 전력 소모가 높아지는 문제점이 있다. 유럽에서는 전자제품의 전력소비에 대한 수입 규제가 엄격하기 때문에 이 방식은 채택에 어려움이 있다.
한편, 완전히 새로운 방식인 미니 LED TV도 제안되었다. 미니 LED TV는 일반 LED 소자보다 훨씬 작은 100~200 마이크로미터(㎛) 크기의 LED 수만 개를 활용하여 디스플레이 화면을 구성하는 제품이다. 그러나, 미니 LED TV는 제조 단가가 엄청나게 비싸고 수율이 낮아 상용화 여부가 불투명하다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 LCD 표시 장치의 명암비를 개선하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 LCD에 채용되는 기존의 백라이트 대신에 픽셀별로 발광 제어가 가능한 OLED를 백라이트로 활용함에 따라 LCD를 통해서도 OLED처럼 높은 명암비를 획득하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 흑백 OLED 유닛 채택을 통해 비용 증가를 억제하면서 LCD의 명암비를 개선하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치는, 액정 전면 부재(110); 액정 전면 부재(110)의 후방에 배치되고 액정 전면 부재(110)가 위치하는 전방으로 OLED 유닛에 의해 빛을 방출하여 백라이트 기능을 수행하는 OLED 백라이트 부재(120); 액정 전면 부재(110)와 OLED 백라이트 부재(120) 사이에 배치되며 OLED 백라이트 부재(120)로부터 액정 전면 부재(110)로 조사되는 빛이 디스플레이 대상 색상을 형성하도록 필터링하는 컬러 필터 부재(130); LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 컬러 필터 부재(130)의 필터링을 제어하는 필터 드라이버 부재(140); LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 미리 설정된 발광 유닛 별로 OLED 백라이트 부재(120)의 발광을 제어하는 발광 드라이버 부재(150); 필터 드라이버 부재(140)와 발광 드라이버 부재(150)의 동작 패턴과 동작 시점을 동기 제어하는 타이밍 컨트롤 부재(160);를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 OLED 백라이트 부재(120)는 흑백 OLED 유닛을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 발광 드라이버 부재(150)는 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역과 정렬되도록 OLED 백라이트 부재(120)를 미리 설정된 발광 유닛으로 구획 설정하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 발광 드라이버 부재(150)는 LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 조명 밝기를 설정하는 디밍 데이터를 생성하고 그 디밍 데이터에 기초하여 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 디밍을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 타이밍 컨트롤 부재(160)는 필터 드라이버 부재(140)의 필터링 제어 동작과 발광 드라이버 부재(150)의 발광 제어 동작 간의 타이밍 동기를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면 LCD 표시 장치의 명암비를 개선할 수 있는 장점이 있다. 이론적으로는 LCD 표시장치의 명암비를 OLED만큼 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 흑백 OLED 유닛 채택을 통해 비용 증가를 억제하면서 LCD의 명암비를 개선할 수 있는 장점이 있다.
[도 1]은 일반적인 LCD와 OLED의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
[도 2]는 일반적인 LCD의 백라이트 조명 방식을 나타낸 도면.
[도 3]은 일반적인 LCD TV와 일반적인 OLED TV의 조명 방식을 나타낸 도면.
[도 4]는 최근 LCD의 백라이트 조명 방식을 나타낸 도면.
[도 5]는 본 발명에 따른 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치를 개략적으로 도시한 블록구성도,
[도 6]은 본 발명에서 컬러 필터 부재의 픽셀 단위와 OLED 백라이트 부재의 발광 유닛을 컬러 필터 부재에 나타낸 예시도 1.
[도 7]은 본 발명에서 컬러 필터 부재의 픽셀 단위와 OLED 백라이트 부재의 발광 유닛을 컬러 필터 부재에 나타낸 예시도 2.
[도 8]은 본 발명에서 컬러 필터 부재의 픽셀 단위와 OLED 백라이트 부재의 발광 유닛을 컬러 필터 부재에 나타낸 예시도 3.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 5]는 본 발명에 따른 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치를 개략적으로 도시한 블록구성도이다. [도 6] 내지 [도 8]은 본 발명에서 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 단위와 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛을 컬러 필터 부재(130)에 나타낸 세 가지 예시도이다.
[도 5]를 참조하면, 본 발명에 따른 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치는 액정 전면 부재(110), OLED 백라이트 부재(120), 컬러 필터 부재(130), 발광 드라이버 부재(140), 발광 드라이버 부재(150), 타이밍 컨트롤 부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 액정 전면 부재(110)는 LCD 패널의 전면을 마감하는 투명 재질의 부재를 의미한다.
OLED 백라이트 부재(120)는 LCD 패널에서 후방에 배치되며, OLED 유닛을 통해 자체적으로 발광함에 따라 액정 전면 부재(110)가 위치하는 전방으로 빛을 방출하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, OLED 백라이트 부재(120)는 LCD 표시 장치를 위한 백라이트 기능을 수행할 수 있다.
OLED 백라이트 부재(120)는 OLED 유닛의 속성상, 그 발광을 픽셀 별로 턴온되거나 그 픽셀 별로 턴오프가 가능하다. 본 발명에서는 OLED 백라이트 부재(120)가 턴온 및 턴오프하는 단위를 '발광 유닛'이라고 부르는데, 이에 대해서는 [도 6] 내지 [도 8]을 참조하여 후술한다.
그에 따라, OLED 백라이트 부재(120)는 LCD 표시 장치에 표시하는 디스플레이 내용에 대응하여 발광 유닛 별로(예: 픽셀 단위로) 턴온 또는 턴오프를 수행할 수 있고, 이를 통해 명암비를 개선할 수 있다. 여기서, OLED 백라이트 부재(120)는 백라이트 목적으로 사용되는 것이므로 굳이 컬러 발광할 필요가 없고, 흑백 발광하는 OLED 유닛을 채택하여 구성할 수 있다. 이를 통해, OLED 백라이트 부재(120)를 구성하기 위한 비용을 낮출 수 있다. 디스플레이 특성 개선(예: 색상 선명도 개선)을 위해 컬러 발광하는 OLED 유닛을 채택할 수도 있다.
컬러 필터 부재(130)는 액정 전면 부재(110)와 OLED 백라이트 부재(120) 사이에 배치되어 LCD 표시를 구성한다. 이때, 컬러 필터 부재(130)는 RGB 소자가 하나의 픽셀을 이루도록 구성된다. 컬러 필터 부재(130)는 OLED 백라이트 부재(120)로부터 액정 전면 부재(110)로 조사되는 빛이 디스플레이 대상 색상을 구성하도록 그 빛을 필터링할 수 있다. 이를 위해, 컬러 필터 부재(130)의 필터링을 제어하는 필터 드라이버 부재(140)가 필요하다.
필터 드라이버 부재(140)는 LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 컬러 필터 부재(130)의 필터링을 제어하기 위한 구성이다. 이때, 필터 드라이버 부재(140)는 매트릭스 배열된 컬러 필터를 제어하기 위해 소스 드라이버 부재(141)와 데이터 드라이버 부재(142)를 구비한다.
이때, 컬러 필터 부재(130)와 필터 드라이버 부재(140)는 종래의 LCD 표시 장치에서도 사용되던 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.
발광 드라이버 부재(150)는 LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 미리 설정된 발광 유닛 별로 OLED 백라이트 부재(120)의 발광을 제어하기 위한 구성이다. 이때, OLED 백라이트 부재(120)의 매트릭스 배열된 발광 유닛을 제어하기 위해 발광 드라이버 부재(150)는 데이터 드라이버 부재(151)와 스캔 드라이버 부재(152)를 구비할 수 있다.
발광 드라이버 부재(150)는 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역과 정렬되도록 OLED 백라이트 부재(120)를 미리 설정된 발광 유닛으로 구획 설정한다. [도 6] 내지 [도 8]을 참조하여 발광 유닛에 대해 기술한다.
이상적으로는 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛이 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역과 1:1 대응하도록 정렬 구성한다. [도 7]의 좌측 상단에 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛이 1x1 픽셀인 예가 도시되어 있다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛은 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역과 다양한 형태로 매핑되어 구획 설정될 수 있다. [도 6]에는 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛이 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역에 대해 2x2 픽셀, 4x4 픽셀, 6x6 픽셀인 예가 도시되어 있다. 또한, [도 7]에는 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛이 1x1 픽셀, 3x3 픽셀, 5x5 픽셀인 예가 도시되어 있다. 일반적으로 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛은 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역에 대해 NxN 픽셀 또는 NxM 픽셀 형태로 설정될 수 있는데, [도 8]에는 2x3 픽셀, 5x2 픽셀인 예가 도시되어 있다.
이처럼 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛은 컬러 필터 부재(130)의 픽셀 영역과 다양한 형태로 매핑되어 구획 설정될 수 있다. 이때, OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛의 크기는 디스플레이 화면 전체에 대해 균일하게(uniform)하게 설정될 수도 있고 비균일하게(non-unifor)하게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 화면의 중앙 부분에은 1x1 픽셀로 설정하고 디스플레이 화면의 가장자리에는 16x9 픽셀로 설정할 수도 있다.
한편, 발광 드라이버 부재(150)는 OLED 백라이트 부재(120)의 발광을 턴온 및 턴오프 제어하도록 구성될 수도 있고, 조명 밝기를 여러 단계로 구분하여 세밀하게 설정하는 소위 '디밍 제어(dimming control)'하도록 구성될 수도 있다. 후자의 경우, 발광 드라이버 부재(150)는 LCD 표시 장치에 표시될 디스플레이 데이터에 기초하여 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 조명 밝기를 설정하는 디밍 데이터를 생성하고 그 디밍 데이터에 기초하여 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 디밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤 부재(160)는 필터 드라이버 부재(140)와 발광 드라이버 부재(150)의 동작 패턴과 동작 시점을 동기 제어하는 구성요소이다. 본 발명에 따른 LCD 표시 장치에서 명암비를 개선하기 위해서는 OLED 백라이트 부재(120)로부터의 발광 유닛별 발광 패턴 및 시점이 컬러 필터 부재(130)의 필터링 패턴 및 시점과 일치할 필요가 있다. 그에 따라, 타이밍 컨트롤 부재(160)는 필터 드라이버 부재(140)의 필터링 제어 동작과 발광 드라이버 부재(150)의 발광 제어 동작 간의 타이밍 동기를 제어하는 것이다.
110 : 액정 전면 부재
120 : OLED 백라이트 부재
130 : 컬러 필터 부재
140 : 필터 드라이버 부재
141 : 소스 드라이버 부재
142 : 게이트 드라이버 부재
150 : 발광 드라이버 부재
151 : 데이터 드라이버 부재
152 : 스캔 드라이버 부재
160 : 타이밍 컨트롤 부재

Claims (5)

  1. LCD 패널의 전면을 마감하는 투명 재질의 액정 전면 부재(110);
    상기 액정 전면 부재(110)의 후방에 배치되고 턴온 및 턴오프하는 다수의 발광 유닛이 가로세로 매트릭스 배열되어 있는 OLED 유닛에 의해 상기 액정 전면 부재(110)가 위치하는 전방으로 빛을 방출하여 LCD 표시 장치를 위한 백라이트 기능을 수행하는 OLED 백라이트 부재(120);
    상기 액정 전면 부재(110)와 상기 OLED 백라이트 부재(120) 사이에 배치되고 RGB 소자가 하나의 픽셀을 이루도록 구성되어 상기 OLED 백라이트 부재(120)로부터 상기 액정 전면 부재(110)로 조사되는 빛이 디스플레이 대상 색상을 형성하도록 그 빛을 필터링하는 컬러 필터 부재(130);
    LCD 표시 장치에 표시할 디스플레이 데이터에 기초하여 상기 컬러 필터 부재(130)의 필터링을 제어하는 필터 드라이버 부재(140);
    상기 컬러 필터 부재(130)의 미리 설정된 NxM 픽셀 영역(여기서, N과 M은 자연수)과 정렬되도록 상기 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛을 매핑하여 구획 설정하고, LCD 표시 장치에 표시할 디스플레이 데이터에 기초하여 상기 OLED 백라이트 부재(120)의 발광을 상기 발광 유닛 단위로 제어하는 발광 드라이버 부재(150);
    상기 OLED 백라이트 부재(120)로부터의 발광 유닛별 발광 패턴 및 시점과 상기 컬러 필터 부재(130)의 필터링 패턴 및 시점을 일치시키기 위해 상기 필터 드라이버 부재(140)의 필터링 제어 동작과 상기 발광 드라이버 부재(150)의 발광 제어 동작 간의 타이밍을 동기 제어하는 타이밍 컨트롤 부재(160);
    를 포함하여 구성되는 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 OLED 백라이트 부재(120)는 흑백 OLED 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛의 크기가 디스플레이 화면의 가장자리에 비해 디스플레이 화면의 중앙 부분이 더 작도록 비균일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 드라이버 부재(150)는 LCD 표시 장치에 표시할 디스플레이 데이터에 기초하여 상기 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 조명 밝기를 설정하는 디밍 데이터를 생성하고 상기 디밍 데이터에 기초하여 상기 OLED 백라이트 부재(120)의 발광 유닛 별로 디밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 OLED 백라이트를 구비한 LCD 표시 장치.
  5. 삭제
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