KR20110015921A - 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로컬 디밍이 가능한 에지형 백라이트 유닛에 관한 것으로, 4 분할된 상부 도광판들; 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제1 반사체; 상기 상부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 상부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 상부 점광원 어레이들; 상기 상부 도광판들 아래에 배치되고 4 분할된 하부 도광판들; 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2 반사체; 및 상기 하부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 하부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 하부 점광원 어레이들을 구비한다.

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 로컬 디밍이 가능한 에지형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.
액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정표시패널의 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 콘트라스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위 하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어방법이 개발되어 콘트라스트 특성을 비약적으로 향상시키고 있다. 백라이트 디밍 제어방법은 백라이트 유닛의 휘도를 입력 영상에 따라 적응적으로 조정함으로써 소비전력을 줄일 수도 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 전체의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍 방법(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하는 로컬 디밍 방법(Local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임 간에 측정되는 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍방법으로는 개선하기가 어려운 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선할 수 있다.
백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 나뉘어진다. 직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 발광다이오드들(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함)을 화면 전체에 고르게 배치하고 LED를 개별적으로 온/오프(On/Off)하여 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 그런데 직하형 백라이트 유닛은 필요한 LED들의 개수가 많고 LED 각각을 개별 제어하기 위하여 LED 패키지별로 LED 구동회로가 필요하므로 제조원가가 높다. 또한, 직하형 백라이트 유닛은 점광원을 면광원으로 보이도록 하기 위하여 LED 패키지들과 확산판 사이의 거리를 충분히 멀게 하여야 하므로 그 두께가 두꺼울 수 밖에 없어 슬림화 구현이 어렵다.
에지형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 가장자리에만 LED들을 배치하고 도광판을 이용하여 점광원을 면광원으로 변환하여 빛을 화면 전체로 확산시킨다. 에 지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비하여 필요한 LED 수와 LED 구동회로가 작기 때문에 제조원가가 낮다. 또한 에지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비하여 두께가 얇고 가볍기 때문에 액정표시장치의 슬림화 및 경량화 구현에 적합하다. 그런데, 에지형 백라이트 유닛은 도광판 내에서 LED들로부터 입사되는 빛들이 도광판 내에서 간섭되고 확산되어 로컬 디밍이 어려운 단점이 있다.
예를 들어, 도 1과 같이 도광판(12)의 상하좌우 가장자리에 LED들(11u, 11b, 11l, 11r)이 배치된 에지형 백라이트에서 제1 및 제2 타겟 섹션(13a, 13d)만을 밝게 보이게 하기 위해서는 그 타겟 섹션들(13a, 13d)과 직교하는 위치의 상측단 LED(11u)(또는 하측단 LED(11b)와 좌측단 LED(11l)(또는 우측단 LED(11r)가 턴-온된다. 이 경우, 상측단 LED(11u)로부터 발생된 빛이 도광판(12) 내에서 전반사되어 도광판(12)의 하측단까지 전파되고, 좌측단 LED로부터 발생된 빛이 도광판(12) 내에서 전반사되어 도광판(12)의 우측단까지 전파된다. 따라서, 제1 및 제2 타겟 섹션들(13a, 13d) 이외에 원치 않는 섹션들(13b, 13c)도 밝게 보이고 도 2와 같이 도광판(12) 내에서의 빛의 확산으로 인하여 타겟 섹션(13)의 주변 넓은 섹션(14)이 밝게 보여 정밀한 로컬 디밍을 구현하기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 로컬 디밍이 가능한 에지형 백라이트와, 이를 이용하여 슬림화, 경량화 설계가 가능하고 표시품질을 향상시킨 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 4 분할된 상부 도광판들; 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제1 반사체; 상기 상부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 상부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 상부 점광원 어레이들; 상기 상부 도광판들 아래에 배치되고 4 분할된 하부 도광판들; 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2 반사체; 및 상기 하부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 하부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 하부 점광원 어레이들을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널; 4 분할된 상부 도광판들, 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제1 반사체, 상기 상부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 상부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 상부 점광원 어레이들, 상기 상부 도광판들 아래에 배치되고 4 분할된 하부 도광판들, 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2 반사체, 및 상기 하부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 하부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 하부 점광원 어레이들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사하는 백라이트 유닛; 입력 영상을 상기 블록 단위로 분석하여 로컬 디밍 신호를 발생하는 영상 분석부; 및 상기 로컬 디밍 신호에 따라 상기 점광원 어레이들 각각의 점광원들을 개별 구동하는 광원 구동부를 구비한다.
본 발명은 도광판을 4 분할하고 분할된 도광판들 사이에 반사면을 형성하여 도광판들 사이의 광 간섭과 확산을 방지하여 에지형 도광판으로 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 나아가, 본 발명은 분할 도광판들 각각을 다수의 도광채널들로 구획하기 위한 도광패턴들을 분할 도광판들 각각에 다수 형성하여 로컬 디밍으로 개별 제어되는 섹션들을 세분화하여 표시화상의 콘트라스트비(Contrast ratio)를 높여 액정표시장치의 표시품질을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 에지형 백라이트 유닛을 이용하여 직하형 백라이트 유닛 대비 필요한 점광원들과 그 구동회로의 개수를 줄여 백라이트 유닛과 액정표시장치의 원가를 절감할 수 있고 에지형 백라이트 유닛을 적용함으로써 액정표시장치를 슬림화, 경량화할 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정 표시패널(30), 액정표시패널(30)의 데이터라인들(34)을 구동하기 위한 소스 구동부(32), 액정표시패널(30)의 게이트라인들(35)을 구동하기 위한 게이트 구동부(33), 소스 구동부(32)와 게이트 구동부(33)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(31), 액정표시패널(30)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(40), 백라이트 유닛의 점광원들을 구동하기 위한 광원 구동부(41), 및 입력 영상을 분석하여 그 분석 결과에 따라 광원 구동부(41)를 제어하는 영상 분석부(36)를 구비한다.
액정표시패널(30)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 이 액정표시패널(30)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(34)과 다수의 게이트라인들(35)이 교차된다. 데이터라인들(34)과 게이트라인들(35)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(30)에는 액정셀들(Clc)이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(30)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(34), 게이트라인들(35), 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. 액정표시패널(30)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다.
공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 액정표시패널(30)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
소스 구동부(32)는 타이밍 콘트롤러(31)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 구동부(32)는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(34)에 공급한다.
게이트 구동부(33)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 이 게이트 구동부(33)는 게이트라인들(35)에 게이트펄스(또는 스캔펄스들)을 순차적으로 공급한다.
타이밍 콘트롤러(31)는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력받아 디지털 비디오 데이터(RGB)를 소스 구동부(32)에 공급한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트클럭(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(31)는 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 소스 구동부(32)와 게이트 구동부(33)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(31)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 소스 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 소스 구동부(32)와 게이트 구동부(33)의 동작을 제어할 수 있다.
백라이트 유닛(40)은 4 분할된 도광판들(LGP1~LGP4)과, 그 도광판들(LGP1~LGP4)의 상하좌우 측면에 배치되는 제1 내지 제8 LED 어레이들(LED1~LED8) 을 포함하는 에지형 백라이트 유닛으로 구현된다. 분할된 도광판들(LGP1~LGP4) 각각은 동일한 크기의 사각형 구조를 가진다. 제1 도광판(LGP1)은 표시화면의 제1 사분면에 배치되고, 제2 도광판(LGP2)은 표시화면의 제2 사분면에 배치된다. 제3 도광판(LGP3)은 표시화면의 제3 사분면에 배치되고, 제4 도광판(LGP4)은 표시화면의 제4 사분면에 배치된다. 도광판들(LGP1~LGP4) 각각은 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상부 도광판(LGPU1~LGPU4)과 하부 도광판(LGPD1~LGPD4)을 포함한다. 상부 도광판(LGPU1~LGPU4)과 하부 도광판(LGPD1~LGPD4) 각각에서, 이웃한 분할 도광판과 마주보는 측면에는 도 6 및 도 8과 같이 반사체(51, 71)가 형성된다. 상부 도광판(LGPU1~LGPU4)에는 등간격으로 이격된 제1 방향의 도광패턴들(61)이 형성된다. 하부 도광판(LGPD1~LGPD4)에는 등간격으로 이격된 제2 방향의 도광패턴들(81)이 형성된다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교한다. 도광패턴들(61, 81) 각각은 도광판의 굴절율과는 다른 굴절율을 가지는 재료를 포함하는 스트라이프 패턴으로 도광판들(LGPU1~LGPU4)의 하면에 형성된다. 도광패턴들(61, 81)은 도 10과 같이 자신에게 입사되는 빛을 액정표시패널(30) 쪽으로 굴절시킨다. 따라서, 도광패턴들(61, 81)은 4 분할 도광판들(LGP1, LGP4) 각각에 빛이 직진하는 다수의 도광채널 구획한다. 4 분할 도광판들(LGP1, LGP4) 각각은 직교하는 도광패턴들(61, 81)에 의해 매트릭스 형태의 서브 블록들로 나뉘어진다. 한편, 도광패턴들(61, 81)은 본원 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제10-2009-0028156호(2009.04.01)에 개시된 음각패턴으로 구현될 수도 있다.
LED 어레이들(LED1~LED8) 각각은 광원 구동부(41)로부터 공급되는 구동전압 에 의해 개별로 온/오프되는 LED들을 포함한다. LED들 각각은 광원 구동부(41)로부터 공급되는 전류에 의해 턴-온/오프되어 점소등하는 점광원으로써 도광판들(LGP1~LGP4)의 측면들을 향하여 빛을 조사한다. LED의 발광양은 광원 구동부(41)로부터 공급되는 전류양에 따라 조정된다. 제1 LED 어레이(LED1)의 LED들은 제1 도광판(LGP1)의 우측면에 빛을 조사하고, 제2 LED 어레이(LED2)의 LED들은 제1 도광판(LGP1)의 상측면에 빛을 조사한다. 제3 LED 어레이(LED3)의 LED들은 제2 도광판(LGP2)의 상측면에 빛을 조사하고, 제4 LED 어레이(LED4)의 LED들은 제2 도광판(LGP2)의 좌측면에 빛을 조사한다. 제5 LED 어레이(LED5)의 LED들은 제3 도광판(LGP3)의 좌측면에 빛을 조사하고, 제6 LED 어레이(LED6)의 LED들은 제3 도광판(LGP3)의 하측면에 빛을 조사한다. 제7 LED 어레이(LED7)의 LED들은 제4 도광판(LGP4)의 하측면에 빛을 조사하고, 제8 LED 어레이(LED8)의 LED들은 제4 도광판(LGP4)의 우측면에 빛을 조사한다.
백라이트 유닛(40)은 도광판들(LGP1~LGP4)과 액정표시패널(30) 사이에 배치되는 광학시트들을 더 포함한다. 도광판은 표시화면을 직교하는 x축과 y축을 따라 분할된다. 광학 시트들은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 확산판으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 광학 시트들은 DBEF(dual brightness enhancement film)를 포함할 수도 있다.
광원 구동부(41)는 도 5와 같이 LED 어레이(LED1~LED8) 각각을 개별 구동하기 위한 제1 내지 제8 광원 구동부들(411~418)을 구비한다. 제1 광원 구동부(411) 는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제1 LED 어레이(LED1)의 LED들에 전류를 공급하고, 제2 광원 구동부(412)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제2 LED 어레이(LED2)의 LED들에 전류를 공급한다. 제3 광원 구동부(413)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제3 LED 어레이(LED3)의 LED들에 전류를 공급하고, 제4 광원 구동부(414)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제4 LED 어레이(LED4)의 LED들에 전류를 공급한다. 제5 광원 구동부(415)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제5 LED 어레이(LED5)의 LED들에 전류를 공급하고, 제6 광원 구동부(416)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제6 LED 어레이(LED6)의 LED들에 전류를 공급한다. 제7 광원 구동부(417)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제7 LED 어레이(LED7)의 LED들에 전류를 공급하고, 제8 광원 구동부(418)는 영상 분석부(36)의 제어 하에 제8 LED 어레이(LED8)의 LED들에 전류를 공급한다.
영상 분석부(36)는 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 분석하여 입력 영상을 도 10에 도시된 바와 같이 4 분할 도광판(LGP1~LGP4)과 그 도광판 내에서 나뉘어진 서브 블록에 맵핑한다. 영상 분석부(36)는 히스토그램 분석과 같은 영상 분석 기법을 이용하여 입력 영상의 휘도 분포를 서브 블록 단위로 분석한다. 그리고 영상 분석부(36)는 서브 블록의 휘도에 비례하여 LED들의 공급 전류를 조정하기 위한 로컬 디밍신호(LDIM)를 발생하여 광원 구동부(41)를 제어한다. 영상 분석부(36)는 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력 받아 타이밍 콘트롤러(31)와 동기된다. 영상 분석부(36)는 시스템 보드에 실장되거나 타이밍 콘트롤러(31) 내에 내장될 수 있다.
도 6은 4 분할 상부 도광판(LGPU1~LUPU4)과, 그 상부 도광판들(LGPU1~LGPU4)에 빛을 조사하는 LED 어레이들(LED1, LED4, LED5, LED8)을 보여 주는 도면이다. 도 7은 4 분할 상부 도광판(LGPU1~LUPU4) 각각에 형성된 가로 방향 도광패턴들(61)을 보여 주는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 4 분할 상부 도광판들(LGPU1~LUPU4)에서 이웃한 도광판과 대향하는 도광판 측면에는 빛의 간섭 및 확산을 방지하기 위한 반사체(51)가 형성된다. 반사체(51)는 도광판의 측면에 도포되는 거울 도료 또는 도광판의 측면에 접착된 반사시트를 포함한다. 상부 도광판들(LGPU1~LUPU4) 각각의 하면에는 가로 방향 스트라이프 패턴으로 형성되는 도광패턴들(61)이 형성된다. 도광패턴들(61)은 상부 도광판들(LGPU1~LUPU4) 각각을 가로방향 도광채널들로 구획한다. 도광패턴들(61)에 의해 나뉘어진 가로방향 도광채널들 내에서 빛은 전반사하면서 진행된다. 도광패턴들(61)은 도 10과 같이 자신에게 입사되는 빛을 액정표시패널(30) 쪽으로 굴절시킴으로써 이웃한 가로방향 도광채널들 사이에서 빛이 간섭되거나 확산되는 현상을 방지한다. 상부 도광판들(LGPU1~LGPU4) 각각의 하면에는 도 10과 같이 도광판으로부터 조사되는 빛의 면균일도를 높이기 위한 미세패턴들(91)이 형성된다. 미세패턴들(91)은 도광판 재료와 다른 굴절율을 가지는 재료로 상부 도광판들(LGPU1~LGPU4) 각각의 하면에 도트 패턴 형태로 형성되어 빛을 액정표시패널(30) 쪽으로 굴절시킨다. 미세패턴들(91)은 LED들로부터 멀수록 밀도가 높다. 도광패턴들(61)과 미세패턴들(91)은 동일한 재료로 동일한 공정에서 상기 도광판들(LGPU1~LGPU4)의 하면에 형성될 수 있다.
제1 LED 어레이(LED1)의 LED들은 제1 상부 도광판(LGPU1)의 우측면에 빛을 조사한다. 제4 LED 어레이(LED4)의 LED들은 제2 상부 도광판(LGPU2)의 좌측면에 빛을 조사한다. 제5 LED 어레이(LED5)의 LED들은 제3 상부 도광판(LGPU3)의 좌측면에 빛을 조사한다. 제8 LED 어레이(LED8)의 LED들은 제4 상부 도광판(LGPU4)의 우측면에 빛을 조사한다.
도 8은 4 분할 하부 도광판(LGPD1~LUPD4)과, 그 하부 도광판들(LGPD1~LGPD4)에 빛을 조사하는 LED 어레이들(LED2, LED3, LED6, LED7)을 보여 주는 도면이다. 도 9는 4 분할 하부 도광판(LGPD1~LUPD4) 각각에 형성된 세로 방향 도광패턴들(81)을 보여 주는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 4 분할 하부 도광판들(LGPD1~LUPD4)에서 이웃한 도광판과 대향하는 도광판 측면에는 빛의 간섭 및 확산을 방지하기 위한 반사체(71)가 형성된다. 반사체(71)는 도광판의 측면에 도포되는 거울 도료 또는 도광판의 측면에 접착된 반사시트를 포함한다. 하부 도광판들(LGPD1~LUPD4) 각각의 하면에는 세로 방향 스트라이프 패턴으로 형성되는 도광패턴들(81)이 형성된다. 도광패턴들(81)은 하부 도광판들(LGPD1~LUPD4) 각각을 세로방향 도광채널들로 구획한다. 도광패턴들(81)에 의해 나뉘어진 세로방향 도광채널들 내에서 빛은 전반사하면서 진행된다. 도광패턴들(81)은 도 10과 같이 자신에게 입사되는 빛을 액정표시패널(30) 쪽으로 굴절시킴으로써 이웃한 세로방향 도광채널들 사이에서 빛이 간섭되거나 확산되는 현상을 방지한다. 하부 도광판들(LGPD1~LGPD4) 각각의 하면에는 도 10과 같이 도광판으로부터 조사되는 빛의 면균일도를 높이기 위한 미세패턴 들(91)이 형성된다. 미세패턴들(91)은 도광판 재료와 다른 굴절율을 가지는 재료로 하부 도광판들(LGPD1~LGPD4) 각각의 하면에 도트 패턴 형태로 형성되어 빛을 액정표시패널(30) 쪽으로 굴절시킨다.
상부 도광판들(LGPU1~LGPU4) 각각에서 나뉘어진 가로 방향 도광채널들과 하부 도광판들(LGPD1~LGPD4) 각각에서 나뉘어진 세로 방향 도광채널들의 조합에 의해 4 분할 도광판에는 도 11과 같이 매트릭스 형태의 서브 블록들이 형성된다. 상부 도광판들(LGPU1~LGPU4)과 하부 도광판들(LGPD1~LGPD4)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 예컨대, 상부 도광판들은 도 8 및 도 9와 같이 세로 방향 도광채널들로 구획될 수 있고, 하부 도광판들은 도 6 및 도 7과 같이 가로 방향 도광채널들로 구획될 수 있다.
LED 어레이들(LED1~LED8)의 LED들은 도 12와 같이 로컬 디밍신호(LDIM)에 따라 온/오프되어 패씨브(passive) 구동방식으로 구동된다. 반사체(51, 71)과 도광패턴들(61, 81)에 의해 4 분할 도광판(LGP1~LGP4)이 도 11과 같이 매트릭스 형태의 서브 블록들로 분할된다. 4 분할 도광판(LGP1~LGP4)의 상/하단에 배치된 어느 LED가 턴-온되고 4 분할 도광판(LGP1~LGP4)의 좌/우단에 배치된 어느 LED가 턴-온되면 도 12와 같이 턴-온된 LED들로부터 발생되는 빛은 도광패턴들에 의해 구획된 도광채널 내에서 전반사하면서 전파된다. 따라서, 턴-온된 LED들로부터 발생되는 빛들의 직진경로들의 교차점에 위치하는 타겟 서브 블록들 휘도가 상승한다. 이러한 로컬 디밍 동작 시에, 반사체(51, 71)와 도광패턴들(61, 81)에 의해 빛의 간섭 및 확산 효과가 최소화되므로 원치 않는 서브 블록의 휘도 상승이 없다.
한편, 기존 에지형 백라이트 유닛에서 광원들이 도광판의 가장자리에만 배치하여 광원으로부터 멀수록 휘도가 저하된다. 이에 비하여, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 4 분할 도광판(LGP1~LGP4)에서 반사체들(51, 71)로부터 반사된 광으로 인하여 광원으로부터 멀리 떨어진 즉, 화면의 중앙부분에서도 휘도가 상승하여 백라이트 유닛(40)으로부터 액정표시패널(30) 쪽으로 조사되는 빛의 면 균일도를 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1 및 도 2는 기존 에지형 백라이트 유닛의 광 간섭 및 확산 효과를 보여 주는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시패널의 화소 어레이 일부를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 백라이트 유닛의 4 분할 도광판과 LED 어레이들을 보여 주는 도면이다.
도 6은 4 분할 상부 도광판과 LED 어레이들을 보여 주는 사시도이다.
도 7은 4 분할 상부 도광판에 형성된 도광 패턴들을 보여 주는 도면이다.
도 8은 4 분할 하부 도광판과 LED 어레이들을 보여 주는 사시도이다.
도 9는 4 분할 하부 도광판에 형성된 도광 패턴들을 보여 주는 도면이다.
도 10은 도광패턴들에 의해 굴절되는 빛을 보여 주는 도면이다.
도 11은 반사체와 도광패턴들에 의해 구획된 4 분할 도광판의 블록들을 보여 주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 액정표시장치에서 로컬 디밍 동작의 일 예를 보여 주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
40 : 도광판 LGP1~LGP4 : 4 분할 도광판
51, 71 : 반사체 61, 81 : 도광패턴
LED1~LED8 : LED 어레이

Claims (10)

  1. 4 분할된 상부 도광판들;
    이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제1 반사체;
    상기 상부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 상부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 상부 점광원 어레이들;
    상기 상부 도광판들 아래에 배치되고 4 분할된 하부 도광판들;
    이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2 반사체; 및
    상기 하부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 하부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 하부 점광원 어레이들을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 도광판들 각각은,
    제1 방향의 스트라이프 패턴으로 상기 상부 도광판들의 하면에 형성되어 상기 상부 도광판들 각각을 다수의 가로방향 도광채널들로 구획하는 제1 방향 도광패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 도광판들 각각은,
    상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 스트라이프 패턴으로 상기 하부 도광판들의 하면에 형성되어 상기 하부 도광판들 각각을 다수의 세로방향 도광채널들로 구획하는 제2 방향 도광패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 점광원 어레이들은,
    제1 사분면에 배치된 제1 상부 도광판의 우측면에 빛을 조사하기 위한 제1 상부 점광원 어레이;
    제2 사분면에 배치된 제2 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제2 상부 점광원 어레이;
    제3 사분면에 배치된 제3 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제3 상부 점광원 어레이; 및
    제4 사분면에 배치된 제4 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제4 상부 점광원 어레이를 구비하고,
    상기 상부 점광원 어레이들 각각은 로컬 디밍 신호에 따라 개별로 온/오프 제어되는 다수의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 점광원 어레이들은,
    상기 제1 사분면에 배치된 제1 하부 도광판의 상측면에 빛을 조사하기 위한 제1 하부 점광원 어레이;
    상기 제2 사분면에 배치된 제2 하부 도광판의 상측면에 빛을 조사하기 위한 제2 하부 점광원 어레이;
    상기 제3 사분면에 배치된 제3 하부 도광판의 하측면에 빛을 조사하기 위한 제3 하부 점광원 어레이; 및
    상기 제4 사분면에 배치된 제4 하부 도광판의 하측면에 빛을 조사하기 위한 제4 하부 점광원 어레이를 구비하고,
    상기 하부 점광원 어레이들 각각은 로컬 디밍 신호에 따라 개별로 온/오프 제어되는 다수의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 액정표시패널;
    4 분할된 상부 도광판들, 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제1 반사체, 상기 상부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 상부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 상부 점광원 어레이들, 상기 상부 도광판들 아래에 배치되고 4 분할된 하부 도광판들, 이웃한 상기 상부 도광판들의 서로 대향하는 측면들 중 적어도 어느 한 측면에 형성되는 제2 반사체, 및 상기 하부 도광판들의 측면과 대향하도록 배치되어 상기 하부 도광판들의 측면에 빛을 조사하는 하부 점광원 어레이들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사하는 백라이트 유닛;
    입력 영상을 상기 블록 단위로 분석하여 로컬 디밍 신호를 발생하는 영상 분석부; 및
    상기 로컬 디밍 신호에 따라 상기 점광원 어레이들 각각의 점광원들을 개별 구동하는 광원 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 도광판들 각각은,
    제1 방향의 스트라이프 패턴으로 상기 상부 도광판들의 하면에 형성되어 상기 상부 도광판들 각각을 다수의 가로방향 도광채널들로 구획하는 제1 방향 도광패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 도광판들 각각은,
    상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 스트라이프 패턴으로 상기 하부 도광판들의 하면에 형성되어 상기 하부 도광판들 각각을 다수의 세로방향 도광채널들로 구획하는 제2 방향 도광패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부 점광원 어레이들은,
    제1 사분면에 배치된 제1 상부 도광판의 우측면에 빛을 조사하기 위한 제1 상부 점광원 어레이;
    제2 사분면에 배치된 제2 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제2 상부 점광원 어레이;
    제3 사분면에 배치된 제3 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제3 상부 점광원 어레이; 및
    제4 사분면에 배치된 제4 상부 도광판의 좌측면에 빛을 조사하기 위한 제4 상부 점광원 어레이를 구비하고,
    상기 상부 점광원 어레이들 각각은 로컬 디밍 신호에 따라 개별로 온/오프 제어되는 다수의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 점광원 어레이들은,
    상기 제1 사분면에 배치된 제1 하부 도광판의 상측면에 빛을 조사하기 위한 제1 하부 점광원 어레이;
    상기 제2 사분면에 배치된 제2 하부 도광판의 상측면에 빛을 조사하기 위한 제2 하부 점광원 어레이;
    상기 제3 사분면에 배치된 제3 하부 도광판의 하측면에 빛을 조사하기 위한 제3 하부 점광원 어레이; 및
    상기 제4 사분면에 배치된 제4 하부 도광판의 하측면에 빛을 조사하기 위한 제4 하부 점광원 어레이를 구비하고,
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