KR20110032491A - 액정표시장치 - Google Patents

액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110032491A
KR20110032491A KR1020090090005A KR20090090005A KR20110032491A KR 20110032491 A KR20110032491 A KR 20110032491A KR 1020090090005 A KR1020090090005 A KR 1020090090005A KR 20090090005 A KR20090090005 A KR 20090090005A KR 20110032491 A KR20110032491 A KR 20110032491A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
data
crystal display
guide plate
light
Prior art date
Application number
KR1020090090005A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101613727B1 (ko
Inventor
서정석
김재호
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020090090005A priority Critical patent/KR101613727B1/ko
Publication of KR20110032491A publication Critical patent/KR20110032491A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101613727B1 publication Critical patent/KR101613727B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524—Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은 로컬 디밍이 가능한 에지형 백라이트 유닛에 관한 것으로, 데이터 라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치되는 액정셀들을 포함한 액정표시패널; 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 소스 구동부; 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 상기 액정표시패널의 아래에 배치되고 제1 방향의 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된 도광판; 상기 도광판의 측면과 대향하도록 상기 제1 방향과 직교되는 제2 방향을 따라 배치되어 상기 제1 방향으로 빛을 조사하는 다수의 점광원들; 상기 점광원들을 개별적으로 구동하는 광원 구동부; 및 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 소스 구동부에 공급하고, 상기 구동부들을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 로컬 디밍이 가능한 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. 콘트라스트특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어방법이 개발되어 콘트라스트 특성을 비약적으로 향상시키고 있다. 백라이트 디밍 제어방법 은 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 프레임간에 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 대별된다. 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향되도록 광원이 배치되고 액정표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛은 구조적 차이에 의해 직하형 백라이트 유닛보다 얇은 두께로 구현될 수 있으나 광원이 도광판의 일측에 빛을 조사하고 도광판이 선광원 또는 점광원을 면광원으로 변환한다. 따라서, 에지형 백라이트 유닛의 기존 구조로는 도광판에서 광이 확산되어 국부적으로 휘도 제어가 어렵기 때문에 로컬 디밍(Local dimming) 구현이 불가능하였다.
이에 비하여, 직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되고 그 광원들을 개별 제어하여 로컬 디밍을 구현할 수 있으나 그 두께를 줄이기가 어려워 액정 표시장치의 슬림화 설계를 곤란하게 하는 요인으로 작용하고 있다. 직하형 백라이트 유닛의 두께를 줄이기가 어려운 이유는 확산판과 광원들 사이에 확보되어야 하는 거리 때문이다. 직하형 백라이트 유닛의 확산판은 광원들로부터 입사되는 빛을 확산시켜 표시면의 휘도를 균일하게 하기 위한 목적으로 이용된다. 직하형 백라이트 유닛의 확산판이 빛을 충분히 확산시키기 위해서는 광원들과 확산판과의 거리가 충분히 길어야 한다. 액정표시장치의 박형화 추세로 인하여, 확산판과 광원들 사이의 거리가 좁아지고 있지만 광원들로부터의 빛이 충분히 확산되지 않기 때문에 표시화상에서 광원들이 보이는 휘선(Bright line)이 보이는 문제 등으로 인하여 표시화상의 휘도 균일도가 떨어질 수 있다. 이러한 표시화상의 휘도 균일도 문제를 개선하기 위하여, 광원들의 개수와 배치 밀도를 늘리는 방법, 액정표시패널과 대향하는 확산판에 미세한 프리즘 패턴이나 렌즈 패턴을 형성하는 등 광학시트에 확산기능을 강화하는 방법, 확산시트를 보강하는 방법 등이 있으나, 이 방법들 역시 빛의 확산도를 높이는데 한계가 있고 비용 상승을 유발할 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 에지형 백라이트 유닛을 이용하여 로컬 디밍을 구현하도록 한 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치는 데이터 라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치되는 액정셀들을 포함한 액정표시패널; 디지털 비디오 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 소스 구동부; 게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부; 상기 액정표시패널의 아래에 배치되고 제1 방향의 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된 도광판; 상기 도광판의 측면과 대향하도록 상기 제1 방향과 직교되는 제2 방향을 따라 배치되어 상기 제1 방향으로 빛을 조사하는 다수의 점광원들; 상기 점광원들을 개별적으로 구동하는 광원 구동부; 및 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 소스 구동부에 공급하고, 상기 구동부들을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비한다.
본 발명은 단축 방향의 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된 도광판을 포함한 에지형 백라이트를 이용하여 로컬 디밍을 구현할 수 있고 나아가, 상기 에지형 백라이트 유닛을 이용하여 스캐닝 백라이트 구동을 구현할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대 한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(10), 액정표시패널(10)의 데이터라인들(14)을 구동하기 위한 소스 구동부(12), 액정표시패널(10)의 게이트라인들(15)을 구동하기 위한 게이트 구동부(13), 소스 구동부(12)와 게이트 구동부(13)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(11), 액정표시패널(10)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 및 광원 구동부(17)를 구비한다.
액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(14)과 다수의 게이트라인들(15)이 교차된다. 데이터라인들(14)과 게이트라인들(15)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀들(Clc)이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(14), 게이트라인들(15), 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.
액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통 전극이 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. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
소스 구동부(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 구동부(12)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 구동부(12)는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(14)에 공급한다.
게이트 구동부(13)는 다수의 게이트 드라이브 IC들을 포함한다. 게이트 구동부(13)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 이 게이트 구동부(13)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성되어 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 게이트펄스(또는 스캔펄스들)을 순차적으로 출력하여 게이트라인들(15)에 공급한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력받는다. 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동 기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭신호(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 소스 구동부(12)와 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)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(12)와 게이트 구동부(13)의 동작을 제어할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(11)는 로컬 디밍시에 입력 영상에 따라 y축 방향의 디밍 신호(DIM)를 출력하고, x 축방향의 데이터들을 변조하여 변조된 데이터(RGB')를 소스 구동부(12)에 공급한다.
백라이트 유닛은 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판(201), 및 도광판(201)의 측면에 빛을 조사하는 광원 어레이(202)을 구비한다. 백라이트 유닛은 도광판(201)과 액정표시패널(10) 사이에 적층된 다수의 광학시트들을 포함한다. 광학 시트들(205)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 확산판으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 광학 시트들(205)은 DBEF(dual brightness enhancement film)를 포함할 수도 있다.
도광판(201)은 평판 또는 웨지판(wedge plate)으로 제작될 수 있다. 도광판(201)의 상면에는 도 3 및 도 4와 같은 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된다. 도광판(201)의 상면에 형성된 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)는 산과 골을 가진다. 도광판(201)의 하면에는 다수의 미세 패턴(201b)이 형성된다. 미세 패턴들(201b)은 자신에게 입사되는 빛을 액정표시패널(10) 쪽으로 반사시킨다. 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)는 x 축 방향으로 나란하게 배치된 렌티큘러 렌즈들을 포함한다. 렌티큘러 렌즈 각각은 y 축 방향으로 길게 형성되고 그 반구형 또는 반 타원형의 단면 구조를 갖는다. 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)의 렌티큘러 렌즈 각각은 광원 어레이(202)로부터 y축 방향으로 입사되는 빛의 직진성을 높인다.
광원 어레이(202)는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들을 포함한다. 점광원들은 x축 방향을 따라 배치되어 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)의 산/골 방향과 나란한 방향으로 빛을 조사한다. 광원 어레이(202)는 도광판(201)의 상단 측면과 하단 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되도록 배치된다.
광원 구동부(17)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 디밍 신호(DIM)에 응답하여 점광원들 각각에 인가되는 전류를 조정한다.
본원 발명자들은 실험을 통해 로컬 디밍과 스캐닝 백라이트 구동에 가장 적합한 도광판 구조를 도출하였다. 이에 대하여 도 4 내지 도 8을 결부하여 상세히 설명하기로 한다.
일반적인 도광판의 상면은 평면이다. 일반적인 도광판의 측면에 광원을 배치시키고, 그 도광판의 측면을 통해 도광판 상면 쪽으로 전반사 임계각보다 큰 각도로 빛을 조사하면 그 빛은 도광판 상면을 투과한다. 일반적인 도광판의 상면 쪽으로 전반사 임계각보다 작은 각도로 빛을 조사하면 그 빛은 도광판 상면에서 반사 되고 도광판 매질 내에서 넓은 각도로 확산되어 전파된다. 일반적인 도광판의 하면 쪽으로 빛을 조사하면 미세 패턴들(201b)로 인하여 램버시안(Lambertian) 산란된다.
도 3 및 도 4와 같은 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판(201)의 측면에 광원을 배치시키고, 그 도광판의 측면을 통해 도광판 상면 쪽으로 전반사 임계각보다 큰 각도로 빛을 조사하면 그 빛은 도광판의 상면을 투과하면서 집광한다. 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판의 상면 쪽으로 전반사 임계각보다 작은 각도로 빛을 조사하면 그 빛은 도광판 상면에서 반사되고 렌티큘러 렌즈면으로 인한 집광 효과로 인하여 도광판 매질 내에서 좁은 각도로 전파된다. 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판(201)의 하면 쪽으로 빛을 조사하면 미세 패턴들(201b)로 인하여 램버시안 산란된다. 따라서, 일반적인 도광판에 비하여 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판(201)은 도광판 매질에서 전파되는 빛의 직진성과 도광판 상면을 통해 액정표시패널(10) 쪽으로 진행하는 빛의 집광성이 일반적인 도광판에 비하여 우수하다.
렌티큘러 렌즈 어레이(201a)의 형상과 도광판 두께가 다른 다양한 샘플들에 대한 실험 결과, 도 4 및 도 5와 같이 도광판(201)의 두께(A) : 렌티큘러 렌즈의 산 높이(C)의 비가 1 : 0.01일 때 도광판(201) 내에서 전파되는 광의 직진성이 가장 좋다는 것이 확인되었다. 도 6 및 도 7은 도 5와 같은 수치로 제작된 도광판 샘플을 L300 광학 현미경으로 촬영한 상면 및 측면 이미지들이다. 실험 결과에 의하면, 도 8에서 알 수 있는 바와 같이 도광판(201)의 두께가 0.5mm~1.5mm 사이의 두께로 얇을 때 광의 직진성이 가장 우수하였다. 로컬 디밍 효과와 스캐닝 백라이트 구동 효과는 광의 직진성이 높을 수록 좋다. 따라서, 본 발명의 도광판(201)은 로컬 디밍과 스캐닝 백라이트 구동에 적합하도록 그 상면에 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성되어야 하며, 도광판(201)의 두께(A) : 렌티큘러 렌즈의 산 높이(C)의 비가 1 : 0.01이고 그 두께가 0.5mm~1.5mm이다.
도 9는 타이밍 콘트롤러(11)의 로컬 디밍 제어방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(11)는 입력 데이터(RGB)를 액정표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 맵핑하고 각 블록별로 데이터의 대표값을 도출한다.(S1 내지 S3) 블록별 데이터의 대표값은 각 블록들에서 데이터의 히스토그램 즉, 누적 분포 함수를 산출하고 그 누적 분포 함수의 평균값, 최빈값 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 도 10과 같이 각 블록별 대표값이 높은 블록의 데이터들(RGB)의 계조값을 높게 변조하는 반면에, 각 블록별 대표값이 낮은 블록의 데이터들(RGB)의 계조값을 낮게 변조하여 데이터의 동적 범위를 확대한다.(S4) 또한, 타이밍 콘트롤러(11)는 y축 방향(또는 컬럼 방향, 데이터라인 방향)으로 나란한 블록들의 대표값들의 평균값으로 y축 방향의 디밍값을 산출한다. 입력 영상에 따라 x축 방향에서 이웃하는 블록들의 디밍값은 달라질 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 블록별 데이터 변조와 y축 방향의 디밍값의 중복으로 인한 휘도의 과도한 보상 문제를 줄이기 위하여, 변조 데이터 및/또는 디밍값을 2 차 보상하여 최종 디밍값과 최종 데이터(RGB')를 출력한다. 최종 디밍값과 최종 데이터(RGB')은 블록별 디밍값에 비례한다. 최종 디밍값은 펄스폭 변조 제어신호(PWM)로 백라이트 구동부(17)에 입력된다. 최종 디밍값의 PWM 듀티비는 y축 방향을 따라 나란한 블록들의 대표값들의 평균값이 높을수록 높아지는 반면에, y축 방향을 따라 나란한 블록들의 대표값들의 평균값이 낮아진다.
S3 내지 S7의 연산은 블록별 대표값을 입력 어드레스로 하여 데이터의 보상값과 디밍값을 출력하는 룩업 테이블(Look-up table)로 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 로컬 디밍 방법을 예시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 백라이트 유닛의 점광원들은 y축 방향(단축 방향)의 디밍값에 따라 변하는 전류로 발광한다. 이와 동시에 액정표시패널(10)의 블록별 데이터는 도 10과 같은 방법으로 블록별 대표값을 기준으로 변조된다. 따라서, 입력 데이터의 블록별 분석 결과에 따라 결정되는 점광원들의 y축 방향의 디밍과 데이터 보상이 더해진 효과로, 로컬 디밍이 구현된다.
액정표시장치는 홀드 타입의 표시장치이다. 이로 인하여, 액정표시장치는 모션 블러(Motion blurr)로 인한 잔상이 남는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 기술 중 하나로 스캐닝 백라이트(Scanning back light) 기술이 있다. 스캐닝 백라이트 기술은 액정표시패널의 데이터 스캐닝 방향을 따라 백라이트 유닛의 점광원들을 순차적으로 점소등하여 모션 블러를 줄여 잔상 문제를 현저히 줄일 수 있고 나아가, 백라이트 유닛의 소비전력을 줄일 수 있다.
본 발명은 도 12 내지 도 14와 같이 렌티큘러 렌즈 어레이(201a)가 형성된 도광판(201)을 이용하여 도광판(201)에서 전파되는 광의 직진성을 높여 스캐닝 백라이트 효과를 더 높일 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스캐닝 백라이트 구동 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 스캐닝 백라이트 구동 액정표시장치는 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13) 및 광원 어레이(202)를 구비한다. 도 12에서, 액정표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11) 및 광원 구동부(17)는 생략되었다.
액정표시패널(10)의 데이터라인들과 게이트 라인들은 도 2에 도시된 데이터라인들과 게이트라인들의 반대 방향으로 형성된다. 즉, 데이터라인들은 x 축 방향을 따라 길게 형성되고, 게이트라인들은 y축 방향을 따라 길게 형성된다.
소스 구동부(12)는 데이트라인들의 입력 패드에 접속되도록 액정표시패널(10)의 좌측 및/또는 우측에 배치된다. 게이트 구동부(13)는 게이트라인들의 입력 패드에 접속되도록 액정표시패널(10)의 상단 및/또는 하단에 배치된다. 게이트 구동부(13)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 액정표시패널의 좌측으로부터 우측으로 쉬프트시킨다.
액정표시패널(10)의 표시화면이 x축 방향으로 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 스캔 블록으로 가상 분할되고, 점광원들은 N 개의 백라이트 블록으로 분할 구동된다. 도 13의 점선과 같이 스캔 블록 내의 게이트라인들에 게이트펄스가 순차적으로 인가될 때, 그 스캔 블록을 중심으로 이웃하는 두 개의 백라이트 블록을 담당하는 점광원들이 백라이트 구동부(17)로부터의 입력 전류(I)에 따라 점등한다. 백 라이트 구동부(17)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 게이트 펄스에 동기되는 전류를 이웃하는 N-1 번째 및 N 번째 백라이트 블록들의 점광원들에 전류를 동시에 공급한 후에, N 번째 및 N+1 번째 백라이트 블록들의 점광원들에 전류를 동시에 공급한다. 따라서, 스캐닝 백라이트 구동에서 백라이트 블록간 경계가 보이는 현상을 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2와 같은 액정표시장치에서 스캐닝 백라이트 구동을 구현하기 위하여, 도 14와 같이 위에서 아래로 향하는 액정표시패널(10)의 스캔방향을 따라 백라이트 블록들이 순차적으로 점등될 수 있도록 도광판(201)의 렌티큘러 렌즈 어레이(201a) 방향을 x축 방향으로 변경하여야 한다. 또한, 광원 어레이(202)는 도광판(201)의 좌측 및/또는 우측으로 빛을 조사할 수 있도록 도광판(201)의 좌측 및/또는 우측 근방에 배치되어야 한다.
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 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널의 픽셀 어레이 일부를 등가적으로 보여 주는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널과 에지형 백라이트 유닛의 구조를 보여 주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 도광판의 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 도광판에서 도광판 두께 대 렌티큘러 렌즈의 산 높이의 비율을 보여 주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5와 같은 수치로 제작된 도광판 샘플을 L300 광학 현미경으로 촬영한 상면 및 측면 이미지들이다.
도 8은 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된 도광판에서 도광판 두께에 따른 광의 직진성 실험 결과를 보여 주는 도면이다.
도 9는 타이밍 콘트롤러의 로컬 디밍 제어방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 10은 데이터 변조의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 로컬 디밍 구현 원리를 보여 주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 백라이트 구동 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 스캐닝 백라이트 구동 액정표시장치에서 점광원의 전류 인가 타이밍과 게이트 펄스들의 동기를 보여 주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 백라이트 구동 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
201 : 도광판 201a : 렌티큘러 렌즈 어레이
202 : 광원 어레이

Claims (6)

  1. 데이터 라인들과 게이트라인들이 교차되고 매트릭스 형태로 배치되는 액정셀들을 포함한 액정표시패널;
    디지털 비디오 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 상기 데이터라인들로 출력하는 소스 구동부;
    게이트펄스를 상기 게이트라인들에 순차적으로 공급하는 게이트 구동부;
    상기 액정표시패널의 아래에 배치되고 제1 방향의 렌티큘러 렌즈 어레이가 형성된 도광판;
    상기 도광판의 측면과 대향하도록 상기 제1 방향과 직교되는 제2 방향을 따라 배치되어 상기 제1 방향으로 빛을 조사하는 다수의 점광원들;
    상기 점광원들을 개별적으로 구동하는 광원 구동부; 및
    상기 디지털 비디오 데이터를 상기 소스 구동부에 공급하고, 상기 구동부들을 제어하는 타이밍 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈 어레이는,
    상기 제1 방향을 따라 길게 형성되는 다수의 렌티큘러 렌즈들을 포함하고,
    상기 렌티큘러 렌즈들은 상기 제2 방향을 따라 나란히 배치되며,
    상기 도광판의 두께 : 상기 렌티큘러 렌즈의 산 높이의 비는 1 : 0.01인 것 을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도광판의 두께는 0.5mm~1.5mm 사이의 두께인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 콘트롤러는,
    입력 영상의 데이터를 상기 액정표시패널의 표시화면에서 가상 분할된 블록들에 맵핑하고 블록별 데이터의 대표값을 도출하고, 상기 블록 데이터의 대표값에 비례하는 변조값으로 상기 소스 구동부에 입력될 디지털 비디오를 변조하며, 상기 블록 데이터의 대표값에 비례하는 PWM 듀티비로 디밍값을 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원 구동부는 디밍값에 응답하여 상기 점광원들을 개별적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 라인들은 상기 제2 방향을 따라 형성되고 상기 게이트라인들은 상기 렌티큘러 렌즈 어레이와 나란하도록 상기 제1 방향으로 형성되며,
    상기 광원 구동부는 상기 게이트라인들에 순차적으로 인가되는 상기 게이트펄스에 동기되어 상기 점광원들을 순차적으로 점등하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020090090005A 2009-09-23 2009-09-23 액정표시장치 KR101613727B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090090005A KR101613727B1 (ko) 2009-09-23 2009-09-23 액정표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090090005A KR101613727B1 (ko) 2009-09-23 2009-09-23 액정표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110032491A true KR20110032491A (ko) 2011-03-30
KR101613727B1 KR101613727B1 (ko) 2016-04-19

Family

ID=43937233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090090005A KR101613727B1 (ko) 2009-09-23 2009-09-23 액정표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101613727B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102866453A (zh) * 2011-07-05 2013-01-09 住友化学株式会社 导光板、表面光源装置和透射型图像显示装置
KR20150026414A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 엘지전자 주식회사 액정표시장치와 그 구동방법
GB2560071A (en) * 2016-12-23 2018-08-29 Lg Display Co Ltd Light source module, backlight unit and liquid crystal display device including the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11092733B2 (en) 2016-11-18 2021-08-17 Corning Incorporated Microstructured light guide plates and devices comprising the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004227956A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Fujitsu Kasei Kk 面照明装置と液晶表示装置
JP2006134750A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Harison Toshiba Lighting Corp バックライト
JP4996433B2 (ja) * 2007-11-27 2012-08-08 ミネベア株式会社 面状照明装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102866453A (zh) * 2011-07-05 2013-01-09 住友化学株式会社 导光板、表面光源装置和透射型图像显示装置
KR20150026414A (ko) * 2013-09-03 2015-03-11 엘지전자 주식회사 액정표시장치와 그 구동방법
GB2560071A (en) * 2016-12-23 2018-08-29 Lg Display Co Ltd Light source module, backlight unit and liquid crystal display device including the same
US10454004B2 (en) 2016-12-23 2019-10-22 Lg Display Co., Ltd. Light source module, backlight unit and liquid crystal display device including the same
GB2560071B (en) * 2016-12-23 2020-05-20 Lg Display Co Ltd Light source module, backlight unit and liquid crystal display device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101613727B1 (ko) 2016-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8368637B2 (en) Liquid crystal display and driving method of thereof
US8508692B2 (en) Backlight unit and liquid crystal display using the same comprising first and second light guide plate arrays connected to and independently controlled by first and second light array driving parts respectively
US8482507B2 (en) Liquid crystal display and driving method thereof
KR101325314B1 (ko) 액정표시장치
EP2237088B1 (en) Back light unit and liquid crystal display using the same
KR101366964B1 (ko) 액정표시장치
KR101613727B1 (ko) 액정표시장치
TWI433126B (zh) 液晶顯示裝置及其驅動方法
KR20110025555A (ko) 에지형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
KR101588896B1 (ko) 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
KR101696581B1 (ko) 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
KR20210026274A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정 표시 장치
KR101604493B1 (ko) 액정표시장치 및 그 구동방법
KR101520496B1 (ko) 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
KR20140074494A (ko) 액정표시장치와 그의 디밍 제어방법
KR101635216B1 (ko) 백라이트 유닛과 그를 이용한 액정표시장치
KR20110056708A (ko) 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
KR20120065586A (ko) 액정표시장치와 그의 구동방법
KR20110025554A (ko) 에지형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190318

Year of fee payment: 4