KR20180035495A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 에지형에서 로컬 디밍을 구현할 수 있는 백라이트 유닛및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 적어도 일측면에 마련된 입광면을 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 진행시키는 도광판, 도광판의 입광면에 광을 조사하는 복수의 광원들 및 도광판 상에 배치되며, 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하는 패턴 가변 필름을 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 평판표시장치로서 최근까지 널리 이용되고 있다. 액정표시장치는 스스로 빛을 낼 수 없는 비자발광 디스플레이로서 외부에서 광을 공급해 주는 광원을 필요로 한다. 이처럼 액정표시장치의 후면에서 빛을 공급해 주는 장치를 백라이트 유닛(Backlight Unit, BLU)이라 한다.
액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 영상을 표시한다. 액정표시장치의 화질은 명암비(contrast ratio)에 의해 크게 좌우된다. 하지만, 액정층에 인가되는 데이터 전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 명암비를 개선하는데 한계가 있다.
액정표시장치의 명암비를 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 방법이 제안된 바 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 휘도를 전체적으로 조정하는 글로벌 디밍 방법(global dimming method)과, 표시면의 휘도를 부분적으로 조정하는 로컬 디밍 방법(local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 동적 명암비(dynamic contrast ratio)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 부분적으로 제어함으로써 글로벌 디밍 방법으로 개선하기가 어려운 정적 명암비(static contrast ratio)를 개선할 수 있다.
이러한 액정표시장치는 광원(light source)의 배치에 따라서 백라이트 유닛을 직하형(direct light type)과 에지형(edge light type)으로 구분할 수 있다.
직하형 백라이트 유닛은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 광원들(10)을 액정표시패널(30)의 배면에 배치하고 광원들(10)로부터 입사되는 광을 확산시키기 위하여 복수의 광원들(10)과 액정표시패널(30) 사이에 확산판(20)을 배치한다. 이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형에 비해 광의 이용효율이 높아 고휘도를 구현할 수 있고, 복수의 광원들(10)에 대하여 개별 구동이 가능하여 로컬 디밍이 가능하다는 장점이 있다. 반면, 직하형 백라이트 유닛은 표시면의 휘도를 균일하게 하기 위하여 확산판(20)과 광원들(10) 사이에 확보되어야 하는 거리가 있기 때문에 두께를 줄이는데 한계가 있다는 단점이 있다.
한편, 에지형 백라이트 유닛은 도 2에 도시된 바와 같이 광원(10)을 액정표시패널(30)의 측면에 배치하고 도광판(40)을 사용하여 광원(10)의 광을 고루 퍼트린다. 이러한 에지형 백라이트 유닛은 광원(10)을 액정표시패널(30)의 측면에 배치함으로써 직하형 백라이트 유닛 보다 얇은 두께로 구현될 수 있다는 장점이 있는 반면, 완벽한 로컬 디밍 구현이 어렵고, 로컬 디밍 구현이 제대로 안되는 경우 화질 저하가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로컬 디밍을 구현할 수 있는 에지형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 적어도 일측면에 마련된 입광면을 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 진행시키는 도광판, 도광판의 입광면에 광을 조사하는 복수의 광원들 및 도광판 상에 배치되며, 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하는 패턴 가변 필름을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 복수의 화소들을 포함하는 액정표시패널, 액정표시패널의 배면에 광을 조사하고, 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하여 액정표시패널로 입사되는 광의 휘도를 조정하는 백라이트 유닛, 및 패턴 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 패턴 제어 블록 별로 패턴 형성 여부를 결정하는 패턴 가변 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예는 도광판 상에 패턴 제어 필름을 배치함으로써, 패턴 제어 블록 별로 액정표시패널에 입사되는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛의 경우에도 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있고, 화질 저하를 방지할 수 있는 동시에 정적 명암비(static contrast ratio)를 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 하나 또는 복수의 제1 전극들과 하나 또는 복수의 제2 전극들에 의하여 패턴 제어 블록이 결정되기 때문에 패턴 제어 블록이 다양한 크기 및 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 다양한 형태의 로컬 디밍 제어가 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역을 패턴 제어 블록으로 설정함으로써, 박막 트랜지스터를 포함하지 않고 간단히 설계할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름의 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름의 패턴 제어 블록의 크기를 화소의 크기보다 크게 설정할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 액정표시패널과 패턴 가변 필름이 부착된 백라이트 유닛을 액정표시장치에 장착할 때 정밀한 정렬이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 3의 화소를 보여주는 일 예시도면이다.
도 5는 도 3의 액정표시패널 및 백라이트 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 패턴 가변 필름의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 패턴 가변 필름에 패턴이 형성된 예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제1 예를 보여주는 평면도이다.
도 9는 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제2 예를 보여주는 평면도이다.
도 10은 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제3 예를 보여주는 평면도이다.
도 11은 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제4 예를 보여주는 평면도이다.
도 12는 패턴 가변 필름에 형성된 패턴의 간격 및 높이를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 패턴 가변 필름에 형성된 패턴의 간격 및 높이에 따른 백라이트 유닛의 광 효율을 보여주는 도면이다.
도 14는 패턴 가변 필름을 포함하는 백라이트 유닛의 변형된 예를 보여주는 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록과 패턴 제어 블록을 보여주는 예시도면들이다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 입력 영상에 따라 백라이트 디밍만 적용한 경우 출력 영상의 일 예, 입력 영상에 따라 패턴 가변을 적용한 경우 출력 영상의 일 예와 입력 영상에 따라 백라이트 디밍과 패턴 가변을 모두 적용한 경우 출력 영상의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(100), 백라이트 유닛(200), 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 타이밍 제어부(130), 백라이트 구동부(140) 및 패턴 가변 구동부(150)를 포함한다.
액정표시패널(100)은 상부 기판(101), 하부 기판(102), 및 그들 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함한다. 액정표시패널(100)의 하부기판에는 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)이 교차되도록 배치된다. 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(100)에는 화소(P)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 화소(P)들 각각은 데이터 라인들(D1~Dm) 중 어느 하나, 게이트 라인들(G1~Gn) 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 이로 인해, 화소(P)는 게이트 라인에 게이트 신호가 공급될 때 데이터 라인의 데이터 전압을 공급받으며, 공급된 데이터 전압에 따라 소정의 밝기로 발광한다.
예를 들어, 화소(P)들 각각은 도 2와 같이 트랜지스터(T), 화소 전극(PE), 공통 전극(CE) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(T)는 반도체 공정에 의해 형성되는 박막 트랜지스터(thin film transistor)일 수 있다. 트랜지스터(T)는 제k(k는 1≤k≤n을 만족하는 양의 정수) 게이트 라인(Gk)의 게이트 신호에 응답하여 제j(j는 1≤j≤m을 만족하는 양의 정수) 데이터 라인(Dj)의 데이터 전압을 화소 전극(PE)에 공급한다. 이로 인해, 화소(P)들 각각은 화소 전극(PE)에 공급된 데이터 전압과 공통 전극(CE)에 공급된 공통 전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의해 액정층(LC)의 액정을 구동하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛의 투과량을 조정할 수 있다. 공통 전극(CE)은 공통 라인(CL)으로부터 공통 전압을 공급받는다. 또한, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 마련되어 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 간의 전압 차를 일정하게 유지한다.
액정표시패널(100)의 상부기판(112) 상에는 블랙 매트릭스(black matrix)와 컬러필터들(color filters)이 형성될 수 있다. 다만, 액정표시장치가 COT(color filters on tft array) 방식으로 형성되는 경우, 블랙 매트릭스와 컬러필터들은 하부 기판 상에 형성될 수 있다.
공통 전극(CE)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식의 경우 상부 기판(112) 상에 형성될 수 있다. 또는, 공통 전극(CE)은 IPS(In-Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식의 경우에 화소 전극(PE)과 함께 하부 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
도 5와 같이 액정표시패널(100)의 상부 기판(101)에는 제1 편광판(103)이 부착되고, 하부 기판(102)에는 제2 편광판(104)이 부착된다. 제1 편광판(103)의 광 투과축은 제2 편광판(104)의 광 투과축과 교차 또는 직교한다. 또한, 액정과 접하는 상부 기판(101)과 하부 기판(102)의 내면에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.
데이터 구동부(110)는 데이터 라인들(D1~Dm)에 접속된다. 데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 변조 디지털 데이터(DATA')와 데이터 제어신호(DCS)를 입력받고, 데이터 제어신호(DCS)에 따라 변조 디지털 데이터(DATA')를 아날로그 데이터전압들로 변환한다. 데이터 구동부(110)는 데이터 전압들을 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급한다.
데이터 구동부(110)는 적어도 하나 이상의 소스 드라이브 IC를 포함할 수 있다. 소스 드라이브 IC는 구동 칩으로 제작되어 소스 연성필름 상에 실장될 수 있다. 소스 연성필름들은 이방성 도전 필름(anisotropic conductive flim)을 이용하여 TAB(tape automated bonding) 방식으로 하부 기판 상에 부착될 수 있으며, 이로 인해 소스 드라이브 IC들은 데이터 라인들(D1~Dm)에 연결될 수 있다. 소스 연성필름은 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package) 또는 칩온 필름(chip on film)으로 구현될 수 있다. 칩온 필름은 폴리이미드(polyimide)와 같은 베이스 필름과 베이스 필름 상에 마련된 복수의 도전성 리드선들을 포함할 수 있다. 소스 연성필름들 각각은 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또는, 소스 드라이브 IC는 COG (Chip on Glass) 방식 또는 COP (Chip on Plastic) 방식으로 하부 기판 상에 실장될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 게이트 제어신호(GCS)를 입력받는다. 게이트 구동부(120)는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 신호들을 생성하여 게이트 라인들(G1~Gn)에 공급한다.
게이트 구동부(120)는 복수의 게이트 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)들을 포함할 수 있다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 구동 칩(chip)으로 제작될 수 있다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 게이트 연성필름 상에 실장될 수 있다. 게이트 연성필름들은 이방성 도전 필름을 이용하여 TAB(tape automated bonding) 방식으로 하부 기판 상에 부착될 수 있으며, 이로 인해 게이트 드라이브 IC들은 게이트 라인들(G1~Gn)에 연결될 수 있다. 게이트 연성필름들 각각은 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또는, 게이트 구동부(120)는 게이트 드라이버 인 패널(gate driver in panel, GIP) 방식으로 액정표시패널(110)의 비표시영역에 형성될 수도 있다. 비표시영역은 표시영역(PA)의 주변부로 화상을 표시하지 않는 영역을 가리킨다.
타이밍 제어부(130)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 신호들은 1 프레임 기간을 정의하기 위한 수직동기신호(vertical sync signal), 1 수평 기간을 정의하기 위한 수평동기신호(horizontal sync signal), 유효한 데이터 여부를 지시하기 위한 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 및 소정의 주기를 갖는 클럭 신호인 도트 클럭(dot clock)을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(130)는 도 3과 같이 백라이트 제어부(131), 패턴 가변 제어부(132), 디지털 데이터 변조부(133), 데이터 구동 제어부(134), 및 게이트 구동 제어부(135)를 포함하는 IC(integrated circuit) 칩으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 백라이트 제어부(131), 패턴 가변 제어부(132), 및 디지털 데이터 변조부(133) 중 일부 또는 전부는 타이밍 제어부(130)에 포함되지 않을 수 있으며, 별개의 IC 칩으로 구현될 수 있다.
백라이트 제어부(131)는 디지털 비디오 데이터(DATA)를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정한다. 백라이트 제어부(131)는 광원들이 로컬 디밍 블록 별로 구동하도록 제어하기 위해 백라이트 제어 데이터(BCD)를 백라이트 구동부(140)로 출력할 수 있다.
패턴 가변 제어부(132)는 디지털 비디오 데이터를 분석하여 패턴 제어 블록 별로 패턴 형성 여부를 결정한다. 구체적으로, 패턴 가변 제어부(132)는 패턴 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터의 평균값과 미리 정해진 임계값과 비교하여 패턴형성 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 패턴 가변 제어부(132)는 어느 한 패턴 제어 블록의 디지털 비디오 데이터의 평균값이 임계값 미만인 경우, 상기 어느 한 패턴 제어 블록에 패턴을 형성하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 또한, 패턴 가변 제어부(132)는 어느 한 패턴 제어 블록의 디지털 비디오 데이터의 평균값이 임계값을 초과하는 경우, 상기 어느 한 패턴 제어 블록의 광 휘도를 높이기 위하여 패턴을 형성하는 것으로 결정할 수 있다.
패턴 가변 제어부(132)는 패턴 제어 블록 별로 패턴 형성을 제어하기 위해 패턴 제어 데이터(PCD)를 백라이트 구동부(140)로 출력할 수 있다. 패턴 제어 블록은 로컬 디밍 블록과 동일하게 설정되거나 서로 다르게 설정될 수 있다.
디지털 데이터 변조부(133)는 백라이트 제어부의 로컬 디밍으로 인해 감소된 휘도를 보상하기 위해 디지털 비디오 데이터(DATA)를 상향 변조한다. 그리고 나서, 디지털 데이터 변조부(133)는 로컬 디밍의 효과를 높이기 위해 패턴 제어 블록들 중에서 패턴이 형성되지 않은 블록의 디지털 비디오 데이터를 하향 변조하여 변조 디지털 데이터(DATA')를 생성한다.
데이터 구동 제어부(134)는 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 데이터 구동 제어부(134)는 변조 디지털 비디오 데이터(DATA')와 데이터 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(110)에 출력한다.
게이트 구동 제어부(135)는 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 게이트 구동 제어부(135)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(120)로 출력한다.
타이밍 제어부(130)의 백라이트 제어부, 패턴 가변 제어부, 및 디지털 데이터 변조부에 대한 자세한 설명은 도 15a, 도 15b, 도 16a, 및 도 16b를 참조하여 후술한다.
백라이트 유닛(200)은 도 5와 같이 액정표시패널(100)의 배면에 배치되어, 액정표시패널(100)의 배면에 균일한 광을 조사한다. 백라이트 유닛(200)은 에지형(edge type)으로 구현될 수 있다. 에지형 백라이트 유닛(200)은 액정표시패널(100)의 아래에 복수의 광학 시트들과 도광판이 배치되고 도광판의 측면에 복수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 따라서, 에지형 백라이트 유닛(200)은 광원들이 액정표시패널(100)의 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛에 비해 두께를 줄일 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 도 5와 같이 광원(210)들, 광원 회로보드(220), 도광판(230), 반사시트(240), 광학시트들(250) 및 패턴 가변 필름(260)을 포함한다. 백라이트 유닛(200)은 광원(210)들로부터의 빛을 도광판(230)과 광학 시트들(250)을 통해 균일한 면광원으로 변환하여 액정표시패널(100)에 빛을 조사한다.
광원(210)들은 발광 다이오드(light emitting diode)로 구현될 수 있다. 광원(210)들은 도광판(230)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(230)의 측면에 빛을 조사한다. 광원(210)들은 광원 회로보드(220)상에 실장되고, 백라이트 구동부(140)로부터 구동전류를 공급받아 점등 및 소등된다. 광원 회로보드(220)는 백라이트 구동부(140)에 연결된다.
도광판(230)은 적어도 일측면에 마련된 입광면을 가지며, 입광면을 통해 광(210)으로부터 입사되는 광을 균일한 면광원으로 변환하여 전면 방향으로 진행시킨다.
반사시트(240)는 도광판(230)의 배면에 배치되어 도광판(230)으로부터 도광판(230)의 아래로 향하는 빛을 도광판(230) 쪽으로 반사시킨다.
도광판(230)과 액정표시패널(100) 사이에는 광학 시트들(250)이 배치된다. 광학 시트들(250)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 도광판(230)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널(100)의 광입사면에 실질적으로 수직인 각도로 빛이 입사되도록 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 또한, 광학시트들(250)은 휘도강화필름(dual brightness enhancement film)을 포함할 수도 있다.
케이스 부재는 보텀 커버(bottom cover, 410), 지지 프레임(support frame, 420), 상부 케이스(top case, 430)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치가 보더리스 방식으로 구현되는 경우 상부 케이스(430)는 삭제될 수 있다.
보텀 커버(410)는 사각 프레임의 금속으로 제작되어 도 5와 같이 백라이트 유닛(200)의 측면과 하면을 감싼다. 보텀 커버(410)는 고강도 강판으로 제작될 수 있으며, 예를 들어 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE) 등으로 제작될 수 있다.
지지 프레임(420)은 액정표시패널(100)의 하면 일부를 지지한다. 지지 프레임(420)은 보텀 커버(410)와 고정 부재에 의해 결합됨으로써 고정될 수 있다. 지지 프레임(420)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 사각 프레임, 플라스틱 등으로 제작되거나, 스테인리스 스틸(Steel Use Stainless, SUS)로 제작될 수 있다. 한편, 액정표시패널(100)의 하부 기판(102)이 지지 프레임(420)에 의해 충격받는 것으로부터 보호하기 위해 도 5와 같이 하부 기판(102)과 지지 프레임(420) 사이에 완충 부재(440)가 마련될 수 있다.
상부 케이스(430)는 액정표시패널(100)의 상면 일부와 지지 프레임(420)의 상면과 측면, 및 보텀 커버(410)의 측면을 감싼다. 상부 케이스(430)는 전기아연도금강판(EGI), 스테인리스 스틸(SUS) 등으로 제작될 수 있다. 상부 케이스(430)는 보텀 커버(410)에 후크 또는 스크류로 고정될 수 있다.
백라이트 구동부(140)는 타이밍 제어부(130)의 백라이트 제어부(131)로부터 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값이 결정된 백라이트 제어 데이터(BCD)를 입력받는다. 백라이트 구동부(140)는 로컬 디밍 블록 별로 광원(210)들에 구동 전류(DC)를 공급한다. 따라서, 광원(210)들은 로컬 디밍 블록 별로 소정의 휘도로 발광한다. 이로 인해, 액정표시패널(100)에서 밝은 영상이 표시되는 블록에는 높은 휘도의 광이 제공되고, 어두운 영상이 표시되는 블록에는 어두운 휘도의 광이 제공됨으로써, 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있다. 따라서, 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.
패턴 가변 필름(260)은 도광판(230)과 액정표시패널(100) 사이에 배치되어 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하여 백라이트 유닛(200)으로부터 액정표시패널(100)로 입사되는 광의 휘도를 조절한다. 이러한 패턴 가변 필름(260)은 도 5와 같이 도광판(230)과 광학 시트들(250) 사이에 배치될 수 있고, 다른 실시예에 있어서, 광학 시트들(250)과 액정표시패널(100) 사이에 배치될 수도 있다.
패턴 가변 구동부(150)는 패턴 가변 필름(260)의 제1 전극(262)에 제1 구동 전압(DV1)을 공급하고, 제2 전극(266)에 제2 구동 전압(DV2)을 공급한다.
예를 들어, 패턴 가변 필름(260)의 제1 및 제2 전극들(262, 266)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않거나 제1 전극(262)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(266)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 이하인 경우 패턴 가변 필름(260)은 패턴이 형성되지 않고 광의 휘도가 제1 값으로 제어될 수 있다. 또한, 패턴 가변 필름(260)의 제1 전극(262)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(266)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 보다 큰 경우 패턴 가변 필름(260)은 패턴이 형성되고 광의 휘도가 제1 값 보다 큰 제2 값으로 제어될 수 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 11를 참조하여 패턴 가변 필름(260)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 도 5의 패턴 가변 필름의 일 예를 보여주는 단면도이고, 도 7은 도 6의 패턴 가변 필름에 패턴이 형성된 예를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 패턴 가변 필름(260)은 제1 전극(262), 전기 활성 고분자층(264) 및 제2 전극(266)을 포함한다.
제1 전극(262)은 패턴 가변 구동부(150)에 의하여 제1 구동 전압(DV1)이 인가되며, 이때, 제1 구동 전압(DV1)은 네거티브 전압일 수 있다. 제2 전극(266)은 패턴 가변 구동부(150)에 의하여 제2 구동 전압(DV2)이 인가되며, 이때, 제2 구동 전압(DV2)은 포지티브 전압일 수 있다. 한편, 제1 및 제2 전극들(262, 266) 각각은 투명한 전극일 수 있다.
전기 활성 고분자층(264)은 제1 전극(262)과 제2 전극(266) 사이에 배치된다. 전기 활성 고분자층(264)은 제1 전극(262)과 제2 전극(266) 사이의 전압 차에 의하여 수축 또는 팽창함에 따라 패턴 가변 필름(260)에 패턴을 형성시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 전극(262)에 제1 구동 전압(DV1)이 인가되고 제2 전극(266)에 제2 구동 전압(DV2)이 인가되면, 제1 전극(262)과 제2 전극(266) 사이에 배치된 전기 활성 고분자층(264)은 도 7과 같이 전하가 분리되어 네거티브 전하가 제2 전극(266)으로 이동하고 포지티브 전하가 제1 전극(262)으로 이동하게 된다. 이때, 네거티브 전하는 포지티브 전하보다 크기가 클 수 있고, 이러한 경우 제2 전극(266)과 네거티브 전하 사이의 인력이 제1 전극(262)과 포지티브 전하 사이의 인력보다 커질 수 있다. 전기 활성 고분자층(264)의 네거티브 전하는 인력에 의하여 제2 전극(266)에 강하게 압착되면서 제2 전극(266)을 변형시킬 수 있다. 이에 따라, 패턴 가변 필름(260)은 액정표시패널(100) 방향으로 돌출하는 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 전기 활성 고분자층(264)은 전기유변 유체(electrorheological fluid; ERF), 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT), 전도성 폴리머(conducting polymer; CP), 이온성 폴리머 금속 복합체(ionic polymer metal composite, IPMC), 이온성 폴리머겔(ionic polymer gel, IPG), 액정 탄성체(liquid crystal elastomer; LCE), 전기-점탄성 탄성체(electroviscoelastic elastomer), 유전성 탄성체(dielectric elastomer; EP), 강유전성 폴리머(ferroelectric polymer), 전기 변형 탄성체(electrostrictive graft elastomer) 또는 전기변형 종이(electrostrictive paper)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 가변 패턴 필름(260)은 제1 및 제2 전극들(262, 266)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)을 조정함으로써 가변 패턴 필름(260)에 패턴을 형성하거나 형성하지 않을 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 전극들(262, 266)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않거나 제1 전극(262)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(266)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 이하인 경우, 패턴 가변 필름(260)은 도 6과 같이 패턴이 형성되지 않을 수 있다. 이때, 도광판(230)에서 액정표시패널(100)로 향하는 광의 휘도는 제1 값을 가질 수 있다.
또한, 제1 전극(262)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(266)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 보다 큰 경우, 패턴 가변 필름(260)은 도 7과 같이 패턴이 형성될 수 있다. 패턴 가변 필름(260)에 패턴이 형성되는 경우, 도광판(230) 또는 패턴 가변 필름(260) 내부에서 전반사되어 액정표시패널(100) 방향으로 진행되지 못하던 광이 패턴에 의하여 액정표시패널(100) 방향으로 진행될 수 있다. 이에 따라, 도광판(230)에서 액정표시패널(100)로 향하는 광의 휘도는 제1 값 보다 큰 제2 값을 가질 수 있다.
한편, 패턴 가변 필름(260)은 제1 및 제2 전극들(262, 266)을 이용하여 복수의 패턴 제어 블록들을 설정하고, 패턴 제어 블록 별로 패턴 형성을 제어할 수 있다. 이는 결과적으로, 패턴 가변 필름(260)이 패턴 제어 블록 별로 광의 휘도를 다르게 제어할 수 있게 한다.
이하에서는 도 8 내지 도 11을 참조하여 패턴 제어 블록에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 도 6의 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제1 예를 보여주는 평면도이고, 도 9은 도 6의 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제2 예를 보여주는 평면도이다. 도 8 및 도 9는 패턴 가변 필름(260)이 복수의 제1 전극들(262)과 복수의 제2 전극들(266)을 포함하는 예를 도시하고 있다.
복수의 제1 전극(262)들은 제1 방향(x축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 전극(266)들은 제1 방향(x축 방향)과 교차되는 제2 방향(z축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 이로 인해, 복수의 제1 전극(262)들은 복수의 제2 전극(266)들과 교차될 수 있다.
복수의 제1 전극(262)들과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 교차되어 중첩되는 영역에서 제1 전극(262)과 제2 전극(266)으로 인해 전계가 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 제1 전극(262)들과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역은 패턴 제어 블록(BL2)으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 패턴 가변 필름(260)은 패턴 제어 블록(BL2) 별로 패턴 형성 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 패턴 가변 필름(260)은 복수의 제1 전극들(262) 중 일부에 제1 구동 전압(DV1)이 인가되고, 복수의 제2 전극들(266) 중 일부에 제2 구동 전압(DV2)이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 패턴 가변 필름(260)은 제1 구동 전압(DV1)이 인가된 제1 전극(262)과 제2 구동 전압(DV2)이 인가된 제2 전극(266)이 중첩되는 영역에 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에 패턴이 형성될 수 있다.
반면, 패턴 가변 필름(260)은 제1 구동 전압(DV1)이 인가되지 않은 제1 전극(262) 또는 제2 구동 전압(DV2)이 인가되지 않은 제2 전극(266)이 형성된 영역에 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에는 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
한편, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴은 복수의 제1 전극(262)들과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역에 따라 평면 형태가 달라질 수 있다. 복수의 제1 전극(262)들과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역이 도 7와 같이 사각 형태인 경우, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴의 평면은 사각 형태 일 수 있다. 또한, 복수의 제1 전극(262)들과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역이 도 8과 같이 원 형태인 경우, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴의 평면은 원 형태일 수 있으며, 더 나아가, 도면에 구체적으로 도시하지 않은 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
도 10는 도 6의 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제3 예를 보여주는 평면도이고, 도 11은 도 6의 패턴 가변 필름의 제1 전극과 제2 전극의 제4 예를 보여주는 평면도이다. 도 10 및 도 11은 패턴 가변 필름(260)이 하나의 제1 전극(262)과 복수의 제2 전극(266)들을 포함하는 예를 도시하고 있다.
하나의 제1 전극(262)은 도광판(230) 상면 전체에 배치되고, 복수의 제2 전극(266)들은 패턴 제어 블록(BL2) 별로 배치될 수 있다. 제1 전극(262)과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역에서 제1 전극(262)과 제2 전극(266)으로 인해 전계가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전극(262)과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 교차되어 중첩되는 영역은 패턴 제어 블록(BL2)으로 설정될 수 있다.
특히, 복수의 제2 전극(266)들 각각은 연결 배선(CL)을 통해 백라이트 구동부(140)에 연결될 수 있다. 이로 인해, 제2 전극마다 제2 구동전압(DV2)을 공급할 수 있으므로, 패턴 가변 필름(260)은 패턴 제어 블록(BL2) 별로 패턴 형성 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 패턴 가변 필름(260)은 제1 전극(262)에 제1 구동 전압(DV1)이 인가되고, 복수의 제2 전극들(266) 중 일부에 제2 구동 전압(DV2)이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 패턴 가변 필름(260)은 제1 전극(262)과 제2 구동 전압(DV2)이 인가된 제2 전극(266)이 중첩되는 영역에 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에 패턴이 형성될 수 있다.
반면, 패턴 가변 필름(260)은 제2 구동 전압(DV2)이 인가되지 않은 제2 전극(266)이 형성된 영역에 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에는 패턴이 형성되지 않을 수 있다.
한편, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴은 제1 전극(262)과 복수의 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역, 즉, 복수의 제2 전극(266)들의 형태에 따라 평면 형태가 달라질 수 있다. 복수의 제2 전극(266)들이 도 9와 같이 사각 형태인 경우, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴의 평면은 사각 형태 일 수 있다. 또한, 복수의 제2 전극(266)들이 도 10과 같이 원 형태인 경우, 패턴 가변 필름(260)에 형성되는 패턴의 평면은 원 형태일 수 있으며, 더 나아가, 도면에 구체적으로 도시하지 않은 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
도 10 및 도 11은 제1 전극(262)이 하나이고 제2 전극(266)이 복수개로 구현된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에서 도시하고 있지 않으나, 다른 일 실시예에서는 제1 전극(262)을 복수개로 구성하고, 제2 전극(266)을 하나로 구현할 수도 있다.
도 8 내지 도 11을 결부하여 설명한 바와 같이, 본 실시예는 하나 또는 복수의 제1 전극들과 하나 또는 복수의 제2 전극들에 의하여 패턴 제어 블록이 결정되기 때문에 패턴 제어 블록이 다양한 크기 및 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 다양한 형태의 로컬 디밍 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름(260)의 제1 전극(262)과 제2 전극(266)들이 서로 중첩되는 영역을 패턴 제어 블록(BL2)으로 설정함으로써, 박막 트랜지스터를 포함하지 않고 간단히 설계할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름(260)의 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 패턴 가변 필름(260)의 패턴 제어 블록(BL2)은 액정표시패널(100)의 복수의 화소(P)들을 포함하도록 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 패턴 제어 블록(BL2)의 크기는 화소(P)의 크기보다 크게 설정될 수 있다. 이로 인해, 액정표시장치(100)와 패턴 가변 필름(260)이 부착된 백라이트 유닛(200)을 케이스 부재에 장착할 때 정밀한 정렬이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다.
도 12는 패턴 가변 필름에 형성된 패턴의 간격 및 높이를 설명하는 단면도이고, 도 13은 패턴 가변 필름에 형성된 패턴의 간격 및 높이에 따른 백라이트 유닛의 광 효율을 보여주는 도면이다.
패턴 가변 필름(260)은 하나 또는 복수의 제1 전극들(262) 중 적어도 하나에 제1 구동 전압(DV1)을 인가할 수 있고, 하나 또는 복수의 제2 전극들(266) 중 적어도 하나에 제2 구동 전압(DV2)을 인가할 수 있다. 여기서, 제1 구동 전압(DV1)과 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 보다 큰 것을 가정하고 설명한다.
패턴 가변 필름(260)은 제1 구동 전압(DV1)이 인가된 제1 전극(262)과 제2 구동 전압(DV2)이 인가된 제2 전극(266)이 중첩되는 영역과 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에 패턴이 형성될 수 있다.
패턴 가변 필름(260)에 도 12에 도시된 바와 같이 패턴이 형성되는 경우, 도광판(230) 또는 패턴 가변 필름(260) 내부에서 전반사되어 액정표시패널(100) 방향으로 진행되지 못하던 광이 패턴에 의하여 액정표시패널(100) 방향으로 진행될 수 있다. 이를 통해, 패턴 가변 필름(260)은 패턴이 형성된 영역에서 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 휘도 향상 효과는 패턴의 간격(a) 또는 높이(h)에 따라 다르게 나타날 수 있다.
패턴의 높이(h)는 0.5 내지 0.7mm 로 형성될 수 있다. 도 13을 참조하여 설명하면, 타겟 영역(Target Zone)에 패턴이 형성되지 않은 경우(Reference)에 백라이트 유닛의 광 효율을 100%라고 가정할 때, 타겟 영역에 형성된 패턴의 높이(h)가 0.5mm 보다 작아지는 경우(Case 2)에는 백라이트 유닛의 광 효율이 향상되는 효과가 작게 나타나다. 또한, 타겟 영역에 형성된 패턴의 높이(h)가 0.7mm 보다 커지는 경우(Case 5, Case 8)에는 백라이트 유닛의 광 효율이 오히려 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 패턴의 높이(h)가 0.5mm 보다 작게 형성되는 경우에는 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대하기 어려우며, 패턴의 높이(h)가 0.7mm 보다 크게 형성되는 경우에는 하나의 패턴에 의하여 굴절되어 액정표시패널(100) 방향으로 진행하던 광이 인접하여 형성된 다른 패턴에 의하여 다시 패턴 가변 필름(260)에 재입사되어 광 효율이 떨어질 수 있다.
또한, 패턴의 간격(a)은 3 내지 5mm 로 형성될 수 있다. 도 13을 참조하여 설명하면, 타겟 영역에 형성된 패턴의 간격(a)이 3mm 보다 작아지는 경우(Case 9, Case 10)에는 백라이트 유닛의 광 효율이 오히려 감소할 수 있다. 또한, 타겟 영역에 형성된 패턴의 간격(a)이 5mm 보다 커지는 경우(Case 1)에는 백라이트 유닛의 광 효율이 향상되는 효과가 나타나지 않음을 알 수 있다. 즉, 패턴의 간격(a)이 3mm 보다 작게 형성되는 경우에는 하나의 패턴에 의하여 굴절되어 액정표시패널(100) 방향으로 진행하던 광이 가까이 인접하여 형성된 다른 패턴에 의하여 다시 패턴 가변 필름(260)에 재입사되어 광 효율이 떨어질 수 있다. 패턴의 간격(a)이 5mm 보다 크게 형성되는 경우에는 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대하기 어렵다.
도 14는 패턴 가변 필름을 포함하는 백라이트 유닛의 변형된 예를 보여주는 단면도이다.
도 14에 도시된 백라이트 유닛은 패턴 가변 필름(260)이 도광판(230) 내부에 배치된다는 점을 제외하고 도 5에 도시된 백라이트 유닛과 동일하다. 패턴 가변 필름(260)은 도광판(230) 상에 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 14에 도시된 바와 같이 도광판(230) 내부에도 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 패턴 가변 필름(260)은 하나 또는 복수의 제1 전극들(262) 중 적어도 하나에 제1 구동 전압(DV1)을 인가할 수 있고, 하나 또는 복수의 제2 전극들(266) 중 적어도 하나에 제2 구동 전압(DV2)을 인가할 수 있다. 여기서, 제1 구동 전압(DV1)과 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값 보다 큰 것을 가정하고 설명한다.
패턴 가변 필름(260)은 제1 구동 전압(DV1)이 인가된 제1 전극(262)과 제2 구동 전압(DV2)이 인가된 제2 전극(266)이 중첩되는 영역과 대응되는 패턴 제어 블록(BL2)에 패턴이 형성될 수 있다.
패턴 가변 필름(260)은 광원(210)으로부터 입사된 광이 내부에서 전반사되어 도광판(230) 상면으로 진행되지 못할 수 있다. 패턴 가변 필름(260)에 도 14에 도시된 바와 같이 패턴이 형성되는 경우, 패턴 가변 필름(260) 내부에서 전반사되고 있는 광이 패턴에 의하여 굴절되어 도광판(230) 상면으로 진행할 수 있다. 이때, 패턴이 형성된 영역에 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록과 패턴 제어 블록을 보여주는 예시도면들이다.
도 15a 및 도 15b에서는 광원(210)들이 도광판(230)의 어느 한 측면에만 배치된 것을 예시하였다. 이 경우, 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록(BL1)과 패턴 제어 블록(BL2)은 일치하지 않을 수 있다. 도 15a 및 도 15b에서는 설명의 편의를 위해 로컬 디밍 블록(BL1)이 5 개의 패턴 제어 블록(BL2)들에 대응되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
도 16a 및 도 16b는 입력 영상에 따라 로컬 디밍만 적용한 경우 출력 영상의 일 예와 입력 영상에 따라 로컬 디밍과 패턴 가변을 모두 적용한 경우 출력 영상의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.
도 16a에는 입력 디지털 비디오 데이터를 그대로 표시하는 경우 입력 영상, 백라이트 유닛의 로컬 디밍이 적용된 블록, 및 실제 액정표시패널의 출력 영상이 나타나 있다.
도 16a를 참조하면, 원 형태의 밝은 영상이 표시되는 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에 광을 제공하는 광원들이 높은 휘도로 발광하고, 나머지 블록들(BL1-1, BL1-2, BL1-3, BL1-6, BL1-7, BL1-8)에 광을 제공하는 광원들은 낮은 휘도로 발광한다. 원 형태의 밝은 영상은 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들 중 일부에만 표시되고 있음에도 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들 전체에 높은 휘도의 광이 제공된다. 따라서, 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에서 어두운 영상이 표시되어야 할 영역이 도 16a와 같이 실제로는 밝게 보이는 문제가 있다. 즉, 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현시 화질 저하가 발생할 수 있다.
도 16b에는 입력 디지털 비디오 데이터를 그대로 표시하는 경우 입력 영상, 백라이트 유닛의 패턴 형성이 이루어진 패턴 제어 블록, 및 실제 액정표시패널의 출력 영상이 나타나 있다.
도 16b를 참조하면, 원 형태의 밝은 영상(BI)이 표시되는 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들은 물론 나머지 블록들(BL1-1, BL1-2, BL1-3, BL1-6, BL1-7, BL1-8)에 광을 제공하는 광원들은 제1 휘도로 발광한다. 즉, 패턴 가변 블록을 기준으로 살펴보면, 원 형태의 밝은 영상(BI)이 표시되는 제2-20, 제2-21 블록들은 높은 휘도의 광이 제공되어야 함에도 낮은 제1 휘도의 광이 제공됨으로써, 화질 저하가 발생하고 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름(260)을 이용하여 원 형태의 밝은 영상(BI)에 대해서만 제1 휘도 보다 높은 제2 휘도를 가지도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 패턴 가변 필름(260)은 제2-20, 및 제2-21 블록들에 패턴을 형성하여 제2-20, 및 제2-21 블록들에서 광의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 16c에는 입력 디지털 비디오 데이터를 그대로 표시하는 경우 입력 영상, 백라이트 유닛의 로컬 디밍이 적용된 블록, 패턴 형성이 이루어진 패턴 제어 블록, 및 실제 액정표시패널의 출력 영상이 나타나 있다.
도 16c를 참조하면, 원 형태의 밝은 영상(BI)이 표시되는 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에 광을 제공하는 광원들이 제1 휘도로 발광하고, 나머지 블록들(BL1-1, BL1-2, BL1-3, BL1-6, BL1-7, BL1-8)에 광을 제공하는 광원들은 제1 휘도 보다 낮은 제2 휘도로 발광한다.
또한, 패턴 가변 필름(260)은 제2-20, 및 제2-21 블록들에 패턴을 형성하여 제2-20, 및 제2-21 블록들에서 광의 휘도를 제1 휘도 보다 높은 제3 휘도로 향상시킬 수 있다. 도 16c는 도 16b에 도시된 바와 같이 패턴 제어 블록만을 제어한 경우와 비교하여 밝은 영상(BI)과 주변 패턴 제어 블록들 간의 휘도 차이가 커질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 밝은 영상을 표시하여 높은 휘도의 광이 제공될 필요가 있는 패턴 가변 블록에 패턴을 형성함으로써 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛의 경우에도 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있으므로, 로컬 디밍으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름(260)을 액정표시패널(100)과 도광판(230) 사이에 배치함으로써, 도광판(230)으로부터 액정표시패널(100)에 입사되는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 패턴 가변 필름을 이용하여 로컬 디밍을 할 수 있으므로, 정적 명암비(static contrast ratio)를 더욱 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 액정표시패널 101: 상부 기판
102: 하부 기판 103: 제1 편광판
104: 제2 편광판 110: 데이터 구동부
120: 게이트 구동부 130: 타이밍 제어부
131: 백라이트 제어부 132: 패턴 가변 제어부
133: 디지털 데이터 변조부 134: 데이터 구동 제어부
135: 게이트 구동 제어부 140: 백라이트 구동부
150: 패턴 가변 구동부 200: 백라이트 유닛
210: 광원 220: 광원 회로보드
230: 도광판 240: 반사 시트
250: 광학 시트들 260: 패턴 가변 필름
262: 제1 전극 264: 전기 활성 고분자층
266: 제2 전극 410: 보텀 커버
420: 지지 프레임 430: 상부 케이스
440: 완충 부재

Claims (12)

  1. 적어도 일측면에 마련된 입광면을 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 진행시키는 도광판;
    상기 도광판의 입광면에 광을 조사하는 복수의 광원들; 및
    상기 도광판 상에 배치되며, 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하는 패턴 가변 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패턴 가변 필름은,
    제1 방향으로 나란하게 배치되는 복수의 제1 전극들;
    상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 나란하게 배치되는 복수의 제2 전극들; 및
    상기 복수의 제1 전극들 및 상기 복수의 제2 전극들 사이에 배치되는 전기 활성 고분자층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극들과 상기 복수의 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역이 상기 패턴 제어 블록으로 설정되는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 전압을 공급하고, 상기 복수의 제2 전극들 중 적어도 하나에 제2 구동 전압을 공급하는 패턴 가변 구동부를 더 포함하고,
    상기 패턴 가변 필름은 상기 제1 구동 전압이 인가된 제1 전극과 상기 제2 구동 전압이 인가된 제2 전극이 중첩되는 영역과 대응되는 패턴 제어 블록에 패턴이 형성되는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 가변 필름은 상기 패턴의 간격이 3 내지 5mm인 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 가변 필름은 상기 패턴의 높이가 0.5 내지 0.7mm인 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    로컬 디밍 블록들 각각의 디밍 값에 기초하여 로컬 디밍 블록 별로 상기 광원에 구동 전류를 공급하는 백라이트 구동부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴 제어 블록은 상기 로컬 디밍 제어 블록과 서로 다른 백라이트 유닛.
  8. 복수의 화소들을 포함하는 액정표시패널;
    상기 액정표시패널의 배면에 광을 조사하고, 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하여 상기 액정표시패널로 입사되는 광의 휘도를 조정하는 백라이트 유닛; 및
    상기 패턴 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 패턴 제어 블록 별로 패턴 형성 여부를 결정하는 패턴 가변 제어부를 포함하는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    적어도 일측면에 마련된 입광면을 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 진행시키는 도광판;
    상기 도광판의 입광면에 광을 조사하는 복수의 광원들; 및
    상기 도광판 상에 배치되며, 상기 패턴 제어 블록 별로 패턴을 가변적으로 형성하는 패턴 가변 필름을 포함하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 패턴 가변 필름은,
    제1 방향으로 나란하게 배치되는 복수의 제1 전극들;
    상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 나란하게 배치되는 복수의 제2 전극들; 및
    상기 복수의 제1 전극들 및 상기 복수의 제2 전극들 사이에 배치되는 전기 활성 고분자층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극들과 상기 복수의 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역이 상기 패턴 제어 블록으로 설정되는 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 전압을 공급하고, 상기 복수의 제2 전극들 중 적어도 하나에 제2 구동 전압을 공급하는 패턴 가변 구동부를 더 포함하고,
    상기 패턴 가변 필름은 상기 제1 구동 전압이 인가된 제1 전극과 상기 제2 구동 전압이 인가된 제2 전극이 중첩되는 영역과 대응되는 패턴 제어 블록에 패턴이 형성되는 액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    로컬 디밍 블록 별로 상기 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정하는 백라이트 제어부를 더 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 복수의 광원들을 포함하고, 상기 로컬 디밍 블록들 각각의 디밍 값에 기초하여 로컬 디밍 블록 별로 상기 복수의 광원들을 구동하는 액정표시장치.
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