WO2011025115A1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2011025115A1
WO2011025115A1 PCT/KR2010/001966 KR2010001966W WO2011025115A1 WO 2011025115 A1 WO2011025115 A1 WO 2011025115A1 KR 2010001966 W KR2010001966 W KR 2010001966W WO 2011025115 A1 WO2011025115 A1 WO 2011025115A1
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backlight unit
blocks
light
layer
brightness
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PCT/KR2010/001966
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배승춘
박상태
김성우
고명화
정법성
권순형
김민철
서부완
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엘지전자 주식회사
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    • G09G2320/066—Adjustment of display parameters for control of contrast

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly, to a method of driving a backlight unit included in the display device.
  • LCDs liquid crystal display devices
  • PDPs plasma display panels
  • ELDs electro luminescent displays
  • VFDs vacuum fluorescents
  • the liquid crystal panel of the LCD includes a liquid crystal layer and a TFT substrate and a color filter substrate facing each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, and have no self-luminous power to display an image using light provided from the backlight unit can do.
  • An object of the present invention is to provide a method capable of efficiently driving a backlight unit included in a display device and a display device using the same.
  • a display device is divided into a plurality of blocks are driven for each of the divided blocks, the backlight unit including at least one optical assembly; A display panel positioned above the backlight unit; A controller configured to output a block-specific local dimming value corresponding to brightness of each block of the backlight unit according to the image displayed on the display panel; And a BLU driver controlling brightness of blocks of the backlight unit by using the local dimming value of each block, wherein the optical assembly comprises: a first layer; A plurality of light sources formed on the first layer to emit light; A second layer disposed above the first layer and formed to surround the plurality of light sources; And a reflective layer disposed between the first and second layers, wherein the BLU driver receives a local dimming value for each block and outputs a plurality of driving signals, and the blocks of the backlight unit are divided into a plurality of scan groups. And driven in the divided group unit.
  • a display apparatus including: a backlight unit which is divided into a plurality of blocks and is driven for each of the divided blocks, and includes at least one optical assembly; A display panel positioned above the backlight unit; A controller configured to output a block-specific local dimming value corresponding to brightness of each block of the backlight unit according to the image displayed on the display panel; And a BLU driver controlling brightness of blocks of the backlight unit by using the local dimming value of each block, wherein the optical assembly comprises: a first layer; A plurality of light sources formed on the first layer to emit light; A second layer disposed above the first layer and formed to surround the plurality of light sources; And a reflective layer disposed between the first and second layers, wherein the blocks of the backlight unit are divided into a plurality of scan groups to be driven in the divided group unit, and the BLU driver includes a driving unit.
  • the driving unit includes a control unit receiving a local dimming value for each block from the controller and a plurality of driver
  • the thickness of the display device can be reduced, and the display unit can be closely adhered to the display panel, thereby simplifying the manufacturing process of the display device and improving the appearance.
  • 1 is an exploded perspective view showing the configuration of a display device.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a brief configuration of a display module.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating an embodiment of a structure in which a plurality of light sources are disposed in a backlight unit according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating an embodiment of a positional relationship of light sources disposed in a backlight unit.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating an embodiment of a shape of a light blocking pattern formed in a backlight unit.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram briefly illustrating a configuration of a display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a display apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • 15 is a graph illustrating a first embodiment of a method of determining a brightness of a light source according to an average brightness level of an image.
  • 16 is a graph illustrating a second embodiment of a method of determining the brightness of a light source according to an average brightness level of an image.
  • 17 is a graph illustrating an embodiment of a method of determining a compensation value of an image signal according to an average luminance level of an image.
  • FIG. 18 is a block diagram briefly illustrating a configuration of a BLU driver.
  • 19 is a block diagram illustrating an embodiment of a configuration of a BLU driver.
  • 20 is a plan view briefly illustrating a configuration of a backlight unit according to a seventh embodiment of the present invention.
  • 21 to 23 are timing diagrams illustrating embodiments of a method of scanning driving blocks of a backlight unit in group units.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a display device.
  • the display apparatus 1 includes a display module 20, a front cover 30 and a back cover 40 surrounding the display module 20, and a display module 20 with the front cover 30. And / or a fixing member 50 for fixing to the back cover 40.
  • the front cover 30 may include a front panel (not shown) of a transparent material that transmits light, and the front panel is included in the display module 20, more specifically, the display module at regular intervals. Is disposed on the front of the display panel (not shown), and protects the display module 20 from external impact, and transmits the light emitted from the display module 20 so that the image displayed on the display module 20 can be seen from the outside do.
  • One side of the fixing member 50 is fixed to the front cover 30 by, for example, a fastening member such as a screw, and then the other side supports the display module 20 with respect to the front cover 30 side. ) May be fixed to the display module 20.
  • the fixing member 50 is described as being formed in a plate shape extending in one direction as an example, but the separate fixing member 50 is not provided, and the display module 20 by the fastening member. It is also possible to be configured to be fixed to the front cover 30 or the back cover 40.
  • the display module 20 included in the display device may include a display panel 100 and a backlight unit 200. have.
  • the display panel 100 includes a color filter substrate 110 and a thin film transistor (TFT) substrate 120 that are bonded together to maintain a uniform cell gap facing each other.
  • TFT thin film transistor
  • a liquid crystal layer (not shown) may be formed between the layers 120.
  • the color filter substrate 110 includes a plurality of pixels including red (R), green (G), and blue (B) sub-pixels, and generates an image corresponding to the color of red, green, or blue when light is applied. You can.
  • the pixels may be composed of red, green, and blue subpixels, but the pixels are not necessarily limited to the red, green, blue, and white (W) subpixels, and the like. Can be.
  • the TFT substrate 120 may switch a pixel electrode (not shown) as a switching element.
  • the common electrode (not shown) and the pixel electrode may convert the arrangement of the molecules of the liquid crystal layer according to a predetermined voltage applied from the outside.
  • the liquid crystal layer is composed of a plurality of liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules change the arrangement corresponding to the voltage difference generated between the pixel electrode and the common electrode, thereby, the light provided from the backlight unit 200 May be incident on the color filter substrate 110 in response to a change in the molecular arrangement of the liquid crystal layer.
  • upper and lower polarizers 130 and 140 may be disposed on upper and lower sides of the display panel 100, and more specifically, the upper polarizer 130 may be disposed on an upper surface of the color filter substrate 110.
  • the lower flat tube plate 140 may be formed on the lower surface of the TFT substrate 120.
  • a gate and a data driver (not shown) for generating a driving signal for driving the panel 100 may be provided on the side of the display panel 100.
  • the structure and configuration of the display panel 100 as described above is merely an example, and the embodiments may be changed, added, or deleted within the scope of the spirit of the present invention.
  • the display device may be configured by closely placing the backlight unit 200 on the display panel 100.
  • the backlight unit 200 may be adhered to and fixed to the lower surface of the display panel 100, and more particularly, the lower polarizer 140, and between the lower polarizer 140 and the backlight unit 200.
  • An adhesive layer (not shown) may be formed on the substrate.
  • the overall thickness of the display device may be reduced to improve appearance, and the display device may be removed by removing a structure for fixing the backlight unit 200. Can simplify the structure and manufacturing process.
  • the backlight unit 200 may be configured in a form of a plurality of functional layers stacked, and at least one of the plurality of functional layers may include a plurality of light sources (not shown). Can be.
  • the plurality of layers constituting the backlight unit 200 may be provided. It is preferable that each is made of a flexible material.
  • a bottom cover (not shown) on which the backlight unit 200 is seated may be provided below the backlight unit 200.
  • the display panel 100 may be divided into a plurality of areas, and the display panel 100 may be divided from areas of the backlight unit 200 corresponding to gray peak values or color coordinate signals of each of the divided areas.
  • the brightness of the emitted light that is, the brightness of the corresponding light source, may be adjusted to adjust the brightness of the display panel 100.
  • the backlight unit 200 may be divided into a plurality of divided driving regions corresponding to each of the divided regions of the display panel 100.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a first embodiment of the present invention.
  • a backlight unit 200 a first layer 210, a light source 220, and a second layer 230 are illustrated. And a reflective layer 240.
  • a plurality of light sources 220 are formed on the first layer 210, and a second layer 230 is disposed on the first layer 210 so that the plurality of light sources 220 are disposed. It may be formed to surround.
  • the first layer 210 may be a substrate on which the plurality of light sources 220 are mounted, and an adapter (not shown) for supplying power and an electrode pattern (not shown) for connecting the light source 220 may be formed.
  • an adapter for supplying power and an electrode pattern (not shown) for connecting the light source 220 may be formed.
  • a carbon nanotube electrode pattern (not shown) for connecting the light source 220 and the adapter may be formed on an upper surface of the substrate.
  • the first layer 210 may be a printed circuit board (PCB) substrate on which a plurality of light sources 220 are mounted by using polyethylene terephthalate, glass, polycarbonate and silicon, and formed in a film form. Can be.
  • PCB printed circuit board
  • the light source 13 may emit light with a predetermined direction around the specific direction, and the specific direction may be a direction in which the light emitting surface of the light source 13 faces.
  • the light source 13 may be configured using a light emitting diode (LED), and may include a plurality of light emitting diodes (LEDs).
  • LED light emitting diode
  • the light source 13 configured using the light emitting diode may emit light with a directivity angle of about 120 degrees with respect to the direction in which the light emitting surface is directed.
  • the LED package constituting the light source 220 may be divided into a top view method and a side view method according to the direction in which the light emitting surface is directed, the light source according to an embodiment of the present invention 220 may be configured using at least one of a top view LED package in which the light emitting surface is formed toward the upper side and a side view type LED package in which the light emitting surface is formed toward the side.
  • the light source 220 may be a colored LED or a white LED emitting at least one of colors such as red, blue, and green.
  • the colored LED may include at least one of a red LED, a blue LED, and a green LED, and the arrangement and emission light of such a light emitting diode may be changed within the technical scope of the embodiment.
  • the second layer 230 disposed above the first layer 210 to surround the plurality of light sources 220 transmits and diffuses the light emitted from the light source 220 and simultaneously diffuses the light source.
  • Light emitted from the 220 may be uniformly provided to the display panel 100.
  • a reflective layer 240 may be formed between the first layer 210 and the second layer 230, more specifically, on the upper surface of the first layer 210 to reflect light emitted from the light source 220.
  • the reflective layer 240 may reflect the light totally reflected from the boundary of the second layer 230 so that the light emitted from the light source 220 may be spread more widely.
  • the reflective layer 240 may be formed by dispersing a white pigment such as titanium oxide in a sheet made of a synthetic resin, laminating a metal deposition film on the surface, and dispersing bubbles in order to scatter light in a sheet made of a synthetic resin.
  • a white pigment such as titanium oxide
  • a metal deposition film on the surface
  • bubbles in order to scatter light in a sheet made of a synthetic resin.
  • silver (Ag) may be coated on the surface to increase the reflectance.
  • the reflective layer 240 may be formed by coating the upper surface of the first layer 210 as a substrate.
  • the second layer 230 may be made of a light transmissive material, for example, silicone or acrylic resin.
  • the second layer 230 is not limited to the above materials and may be composed of various resins.
  • the second layer 230 may be formed of a resin having a refractive index of about 1.4 to 1.6.
  • the second layer 230 may be formed of any one material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polystyrene and polyepoxy, silicone, acrylic, and the like.
  • the second layer 230 may include a polymer resin having a predetermined adhesiveness so as to be in close contact with the light source 220 and the reflective layer 240.
  • the second layer 230 may comprise unsaturated polyester, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate, normal butyl methacrylate, normal butyl methyl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, Hydroxy ethyl methacrylate, hydroxy propyl methacrylate, hydroxy ethyl acrylate, acrylamide, metyrol acrylamide, glycidyl methacrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, normal butyl acrylate, 2 -Acryl-based, urethane-based, epoxy-based, melamine-based, and the like, such as ethyl hexyl acrylate polymer or copolymer or terpolymer.
  • the second layer 230 may be formed by applying a liquid or gel resin on the upper surface of the first layer 210 on which the plurality of light sources 220 and the reflective layer 240 are formed, and then curing the resin. Alternatively, it may be manufactured separately and bonded to the upper surface of the first layer 210.
  • the thickness a of the second layer 230 increases, the light emitted from the light source 200 is spread more widely, so that light having uniform brightness is provided from the backlight unit 200 to the display panel 100. Can be.
  • the amount of light absorbed by the second layer 230 may increase, thereby increasing the amount of light provided from the backlight unit 200 to the display panel 100. Luminance may be reduced overall.
  • the thickness a of the second layer 230 may be 0.1 to 4.5 mm in order to provide light of uniform brightness without greatly reducing the brightness of the light provided from the backlight unit 200 to the display panel 100. It is preferable.
  • the first layer 210 included in the backlight unit 200 is a substrate on which the plurality of light sources 220 are formed, and the second layer 220 is a resin layer made of a specific resin.
  • the configuration of the backlight unit 200 according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a second exemplary embodiment of the present invention, and the same configuration as that described with reference to FIGS. 2 and 3 among the configurations of the backlight unit 200 illustrated in FIG. Will be omitted below.
  • a plurality of light sources 220 may be mounted on the substrate 210, and the resin layer 230 may be disposed on the substrate 210.
  • the reflective layer 240 may be formed between the substrate 210 and the resin layer 230, more specifically, the upper surface of the substrate 210.
  • the resin layer 230 may include a plurality of scattering particles 231, and the scattering particles 231 may scatter or refract incident light from the light source 220. The light emitted can be spread more widely.
  • the scattering particles 231 may be formed of a material having a refractive index different from that of the material of the resin layer 230, and more particularly of the silicon of the resin layer 230 in order to scatter or refract light emitted from the light source 220. Or it may be made of a material having a higher refractive index than the acrylic resin.
  • the scattering particles 231 may be polymethyl methacrylate / styrene copolymer (MS), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), silicon, titanium dioxide (TiO2), silicon dioxide (SiO2). ), Or a combination of the above materials.
  • the scattering particles 231 may be made of a material having a lower refractive index than the material constituting the resin layer 230, for example, may be formed by forming a bubble in the resin layer (230). .
  • the material constituting the scattering particles 231 is not limited to the above materials, and may be formed using various polymer materials or inorganic particles.
  • the resin layer 230 is a first layer in which a plurality of light sources 220 and a reflective layer 240 are formed after mixing the scattering particles 231 in a liquid or a gel-like resin. It may be formed by applying to the upper surface of the 210 and then curing.
  • an optical sheet 250 may be disposed above the resin layer 230, and for example, the optical sheet 250 may include a prism sheet 251 and a diffusion sheet 252. .
  • the plurality of sheets included in the optical sheet 250 may be provided in a state of being bonded or adhered to each other without being spaced apart from each other, thereby minimizing the thickness of the optical sheet 250 or the backlight unit 200.
  • the lower surface of the optical sheet 250 may be in close contact with the resin layer 230, and the upper surface of the optical sheet 250 may be in close contact with the lower surface of the display panel 100, more specifically, the lower polarizer 140. Can be.
  • the diffusion sheet 252 diffuses the incident light to prevent the light emitted from the resin layer 230 from being partially concentrated, thereby making the brightness of the light uniform.
  • the prism sheet 251 may collect light emitted from the diffusion sheet 252 to allow light to enter the display panel 100 vertically.
  • the optical sheet 250 as described above for example, at least one of the prism sheet 251 and the diffusion sheet 252 may be removed, or the prism sheet 251 and In addition to the diffusion sheet 252 may be configured to further include a variety of functional layers.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a third exemplary embodiment of the present invention. Description of the same configuration as that described with reference to FIGS. 2 to 4 among the configurations of the backlight unit 200 illustrated in FIG. Will be omitted below.
  • the light emitting surfaces of the plurality of light sources 220 included in the backlight unit 200 are disposed on side surfaces thereof, and thus light is emitted in a lateral direction, that is, in a direction in which the substrate 210 or the reflective layer 240 extends. Can emit.
  • the plurality of light sources 220 may be configured using a side view LED package, thereby reducing the problem that the light source 220 is observed as a hot spot on the screen.
  • the thickness (a) of the resin layer 230 may be reduced to reduce the thickness of the backlight unit 200 and further, the display device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, and may include a plurality of resin layers 230 and 235 of the backlight unit 200 shown in FIG.
  • the light emitted from the light source 220 to the side may pass through the first resin layer 230 and proceed to the region where the adjacent light source 225 is disposed.
  • the scattering particles 231 may be scattered or refracted in the upward direction of the advancing light.
  • some of the light emitted from the light source 220 may be incident on the reflective layer 240, and the light incident on the reflective layer 240 may be reflected and diffused upward.
  • a large amount of light may be emitted in an area adjacent to the light source 220 by a strong scattering phenomenon near the light source 220 or light emitted in a direction closer to the upper side from the light source 220, so that a high amount of light may be emitted on the screen. Light of brightness can be observed.
  • the first light blocking pattern 260 may be formed on the first resin layer 230 to reduce the luminance of light emitted from the region adjacent to the light source 220. Light of uniform luminance may be emitted from 200.
  • the first light blocking pattern 260 may be formed on the first resin layer 230 to correspond to a position where the plurality of light sources 220 are disposed, and a part of the light incident from the light source 220 may be It can block and transmit the remaining part to reduce the brightness of the light emitted upwards.
  • the first light blocking pattern 260 may be formed of titanium dioxide (TiO 2 ), and in this case, a part of the light incident from the light source 220 may be reflected downward and transmit the remaining part.
  • the second resin layer 235 may be disposed above the first resin layer 230.
  • the second resin layer 235 may be made of the same or different material as that of the first resin layer 230, and diffuses light emitted from the first resin layer 230 in an upward direction of the backlight unit 200.
  • the uniformity of optical brightness can be improved.
  • the second resin layer 235 may be made of a material having the same refractive index as the material constituting the first resin layer 230, or may be made of a material having a refractive index different from that.
  • the second resin layer 235 is made of a material having a refractive index higher than that of the first resin layer 230, the light emitted from the first resin layer 230 may be diffused more widely.
  • the second resin layer 235 is made of a material having a refractive index lower than that of the first resin layer 230, the light emitted from the first resin layer 230 is reflected on the bottom surface of the second resin layer 235.
  • the reflectance may be improved, and thus, light emitted from the light source 220 may be made to travel along the first resin layer 230 more easily.
  • each of the first resin layer 230 and the second resin layer 235 may include a plurality of scattering particles, and in this case, the density of the scattering particles included in the second resin layer 235 may be the first resin layer. It may be higher than the density of the scattering particles included in (230).
  • light emitted upward from the first resin layer 230 may be diffused more widely, and thus, from the backlight unit 200.
  • the luminance of the emitted light can be made more uniform.
  • the second light blocking pattern 265 is formed above the second resin layer 235, so that the luminance of light emitted from the second resin layer 235 may be uniform.
  • the second light blocking pattern 265 may be formed on the second light blocking pattern 265, thereby reducing the brightness of the light in the specific portion, thereby making the brightness of the light emitted from the backlight unit 200 uniform.
  • the second light blocking pattern 265 may be formed of titanium dioxide (TiO 2 ), and in this case, a part of the light emitted from the second resin layer 235 is reflected downward from the second light blocking pattern 265, and the remaining part of the second light blocking pattern 265 is formed of titanium dioxide (TiO 2 ). Can be transmitted.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a fifth embodiment of the present invention, and description of the same configuration as that described with reference to FIGS. 2 to 6 in the configuration of the backlight unit 200 illustrated in FIG. Will be omitted below.
  • a plurality of patterns 241 may be formed in the reflective layer 240 to facilitate the progress of the light emitted from the light source 220 to the adjacent light source 225.
  • a plurality of patterns 241 having an embossed shape protruding upward may be formed in the reflective layer 240, and may be formed in the plurality of patterns 241 after being emitted from the light source 220.
  • the incident light may be scattered and reflected in the traveling direction.
  • the densities of the patterns 241 formed in the reflective layer 240 may increase as they are spaced apart from the light source 220, that is, closer to the adjacent light source 225.
  • the density of the patterns 241 may increase as far away from the light source 220 emitting light in the direction of the reflective layer 240.
  • the patterns 241 may be formed of the same material as the reflective layer 240. In this case, the patterns 241 may be formed by processing the upper surface of the reflective layer 240.
  • the patterns 241 may be made of a material different from that of the reflective layer 240, for example, by dispersing or coating particles on the upper surface of the reflective layer 240. Patterns 241 may be formed on the substrate.
  • the shapes of the patterns 241 are not limited to those shown in FIG. 7, and may be various shapes such as, for example, a prism.
  • the pattern 241 formed on the reflective layer 240 may have an intaglio shape, and the patterns 241 may be formed only on a portion of the reflective layer 240.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a front surface of a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates an embodiment of an arrangement structure of a plurality of light sources provided in the backlight unit 200.
  • the backlight unit 200 may include two or more light sources emitting light in different directions.
  • the backlight unit 200 may include a first light source 220 and a second light source 221 emitting side light in a direction parallel to the x-axis, and the first light source 220 and the second light source 220 may be provided.
  • the light sources 221 may be disposed adjacent to each other in a direction crossing the x-axis direction in which light is emitted, that is, in the y-axis direction.
  • the second light source 221 may be disposed to be adjacent to the first light source 220 in a diagonal direction.
  • first light source 220 and the second light source 221 may emit light in opposite directions, that is, the first light source 220 emits light in a direction opposite to the x-axis direction, and the second light source 221 may emit light in the x-axis direction.
  • the light sources provided in the backlight unit 200 may emit light in the lateral direction, respectively, and may be configured by using a side view type LED package.
  • a plurality of light sources provided in the backlight unit 200 may be arranged to form two or more rows, and two or more light sources arranged in the same row may emit light in the same direction. have.
  • light sources left and right adjacent to the first light source 220 also emit light in the same direction as the first light source 220, that is, in a direction opposite to the x-axis direction, and adjacent to the second light source 221 left and right.
  • the light sources may also emit light in the same direction as the second light source 221, that is, in the x-axis direction.
  • the light emitting directions of the light sources disposed adjacent to the y-axis direction for example, the first light source 220 and the second light source 221 are formed in opposite directions to each other, thereby making the specific region of the backlight unit 200 unique. In this case, the phenomenon in which the brightness of light is concentrated or weakened can be reduced.
  • the light emitted from the first light source 220 may be weakened as it proceeds to an adjacent light source, and as the distance from the first light source 220 moves away, the luminance of the light emitted in the direction toward the display panel 100 in the corresponding area. Can be weakened.
  • the first light source 220 and the second light source 221 may be spaced apart by a predetermined distance d1 based on the y-axis direction perpendicular to the x-axis that is the direction in which light is emitted.
  • the distance d1 between the first light source 220 and the second light source 221 increases, an area in which light emitted from the first light source 220 or the second light source 221 cannot reach may occur. Therefore, the brightness of light in the region can be very weak.
  • the gap d1 between the first light source 220 and the second light source 221 decreases, interference between light emitted from the first light source 220 and the second light source 221 may occur. In this case, the dividing driving efficiency of the light sources may decrease.
  • two adjacent light sources i.e., the first light source 220 and the second light source, intersect in the direction in which the light is emitted.
  • An interval d1 between the light sources 221 may be 9 to 27 mm.
  • the third light source 222 may be disposed adjacent to the first light source 220 in the x direction, and the first light source 220 and the third light source 222 may be spaced apart at a predetermined interval d2. Can be.
  • the light directivity angle ⁇ from the light source and the light directivity angle ⁇ ′ in the resin layer 230 may have a relationship as shown in Equation 1 according to Snell's law.
  • the light directivity angle ⁇ 'within 230 may have a value as in Equation 2 below.
  • the resin layer 230 is formed of an acrylic resin series such as polymethyl metaacrylate (PMMA), the resin layer 230 has a refractive index of about 1.5, and thus, the optical directivity angle ⁇ 'in the resin layer 230 is represented by Equation 2 above. ) May be about 35.5 degrees.
  • PMMA polymethyl metaacrylate
  • the light emitting angle ⁇ 'at which light is emitted from the light source in the resin layer 230 may be less than 45 degrees, whereby light emitted from the light source is y.
  • the range running in the axial direction may be smaller than in the x-axis direction.
  • the distance d1 between two light sources adjacent to each other in the direction intersecting the direction of light emission, that is, the first light source 220 and the second light source 221, is equal to two light sources adjacent to the direction in which light is emitted, that is, the first light source. It may be smaller than the interval d2 between the 220 and the third light source 222, and thus the luminance of the light emitted from the backlight unit 200 may be uniform.
  • the distance d1 between the first light source 220 and the second light source 221 having the above-described range, while reducing the interference between the light sources and at the same time of the light emitted from the backlight unit 200
  • the distance d2 between two adjacent light sources may be 5 to 22 mm.
  • the second light source 221 may be disposed to correspond to a position between the first light source 220 and the third light source 222 adjacent to each other in a direction in which light is emitted, that is, in an x-axis direction.
  • the second light source 221 is disposed adjacent to the first light source 220 and the third light source 222 in the y-axis direction, and a straight line passing between the first light source 220 and the third light source 222 ( on l).
  • an interval d3 between the straight line l on which the second light source 221 is disposed and the first light source 220 is greater than an interval d4 between the straight line l and the third light source 222.
  • the light emitted from the second light source 221 travels in the direction toward the third light source 222, thereby reducing the luminance of the light emitted toward the display panel 100 in the region adjacent to the third light source 222. Can be.
  • the second light source 221 is disposed closer to the third light source 222 than the first light source 220, thereby reducing the luminance of the light in the region adjacent to the third light source 222. Compensation may be made by using luminance of light concentrated in an area adjacent to 221.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating an example of a shape of a light blocking pattern formed in a backlight unit, and the same configuration as that described with reference to FIGS. 2 to 9 of the backlight unit 200 illustrated in FIG. 10. The description will be omitted.
  • a plurality of light blocking patterns 260 may be formed to correspond to a position where the plurality of light sources 220 are formed.
  • the light shielding pattern 260 may be formed on the resin layer 230 surrounding the light source 220 to reduce luminance of light emitted from an area adjacent to the light source 220. Accordingly, light of uniform brightness may be emitted from the backlight unit 200.
  • titanium-cost light-shielding pattern 260 of circular or elliptical in the image-side surface of the resin layer 230 so as to correspond to the light source 220 is disposed position as shown in Fig dioxide (TiO 2 ) May be used to block a portion of light emitted upward from the light source 220.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight unit according to a sixth embodiment of the present invention.
  • a first layer 210 as described with reference to FIGS. 3 to 10 a plurality of light sources 220 formed on the first layer, and a second layer surrounding the plurality of light sources 220.
  • the 230 and the reflective layer 240 may be configured as one optical assembly 10, and the backlight unit 200 may be configured by arranging a plurality of optical assemblies 10 as described above.
  • the plurality of optical assemblies 10 provided in the backlight unit 200 may be arranged in a matrix form N and M (N, M is one or more natural numbers) in the x-axis, y-axis direction, respectively.
  • the backlight unit 200 may include 21 optical assemblies 10 arranged in a 7 ⁇ 3 array.
  • the present invention is not limited thereto and may be changed according to the screen size of the display device.
  • the backlight unit 200 may be configured by arranging 240 optical assemblies 10 as described above in a 24 ⁇ 10 arrangement.
  • Each optical assembly 10 may be manufactured as an independent assembly, and may be disposed in close proximity to form a modular backlight unit.
  • a modular backlight unit may provide light to the display panel 100 as a backlight means.
  • the backlight unit 200 may be driven in a full driving manner or a partial driving scheme such as local dimming or impulsive.
  • the driving method of the backlight unit 200 may be variously changed according to a circuit design, but is not limited thereto. As a result, the color contrast ratio is increased and the image of the bright and dark portions on the screen can be clearly expressed, thereby improving image quality.
  • the backlight unit 200 is divided into a plurality of divided driving regions, and the luminance of the divided driving region is linked with the luminance of the image signal so that the black portion of the image decreases the brightness and the bright portion increases the brightness. , Improve the contrast and sharpness.
  • only some of the plurality of optical assemblies 10 shown in FIG. 11 can be driven independently to emit light upwards, for which the light sources 220 included in each optical assembly 10 Each of these can be controlled independently.
  • an area of the display panel 110 corresponding to one optical assembly 10 may be divided into two or more blocks, and the display panel 100 and the backlight unit 200 may be divided and driven in units of the blocks. .
  • the backlight unit 200 By assembling the plurality of optical assemblies 10 as described above to configure the backlight unit 200, it is possible to simplify the manufacturing process of the backlight unit 200, to minimize the loss (loss) that may occur in the manufacturing process Productivity can be improved.
  • the backlight unit 200 has an effect that can be applied to a backlight unit of various sizes by standardizing the optical assembly 10 to mass production.
  • the replacement operation may be performed because only the optical assembly in which the defect has occurred may be replaced without replacing the entire backlight unit 200. It is easy to reduce the cost of replacement parts.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and descriptions of the same elements as those described with reference to FIGS. 1 to 11 will be omitted below.
  • the backlight unit 200 including the resin layer 230 may be formed in close contact with each other.
  • an adhesive layer 150 may be formed between the backlight unit 200 and the display panel 100 so that the backlight unit 200 may be adhered to and fixed to the lower surface of the display panel 100.
  • the upper surface of the backlight unit 200 may be bonded to the lower surface of the lower polarizer 140 using the adhesive layer 150.
  • the backlight unit 200 may further include a diffusion sheet (not shown), and the diffusion sheet (not shown) may be in close contact with an upper surface of the resin layer 230.
  • an adhesive layer 150 may be formed between the diffusion sheet (not shown) of the backlight unit 200 and the lower polarizer 140 of the display panel 100.
  • the bottom cover 270 may be disposed under the backlight unit 200, and for example, the bottom cover 270 may be formed to be in close contact with the bottom surface of the substrate 210 as illustrated in FIG. 12. have.
  • the bottom cover 270 may be formed of a protective film for protecting the backlight unit 200.
  • the display device may include a power supply unit 400 for supplying a driving voltage to the display module 20, more particularly, the display panel 100 and the backlight unit 200.
  • the plurality of light sources 220 provided in the 200 may be driven by using a voltage supplied from the power supply unit 400 to emit light.
  • the power supply unit 400 may be disposed and fixed on the back cover 40 surrounding the rear surface of the display module 20. .
  • a first connector 410 may be formed on the substrate 210, and a hole for inserting the first connector 410 into the bottom cover 270 is formed thereon. It may be formed.
  • the first connector 410 electrically connects the light source 220 and the power supply 400 so that a driving voltage can be supplied from the power supply 400 to the light source 220.
  • the first connector 410 is formed on the lower surface of the substrate 210, is connected to the power supply unit 400 using the first cable 420, and is connected to the power supply unit through the first cable 420.
  • the driving voltage supplied from the 400 may be transferred to the light source 220.
  • An electrode pattern (not shown), for example, a carbon nanotube electrode pattern may be formed on an upper surface of the substrate 210.
  • the electrode formed on the upper surface of the substrate 210 may be in contact with the electrode formed in the light source 212 to electrically connect the first connector 410 and the light source 220.
  • the display apparatus may include a controller 500 for controlling the driving of the display panel 100 and the backlight unit 200.
  • the controller 500 may be a timing controller.
  • the timing controller controls driving timing of the display panel 100, and more specifically, a data driver (not shown), a gamma voltage generator (not shown), and a gate driver (not shown) included in the display panel 100.
  • a signal for controlling the driving timing of the signal may be generated and supplied to the display panel 100.
  • the timing controller backlights a signal for controlling the driving timing of the light sources 220 such that the backlight unit 200, and more particularly, the light sources 220 operate in synchronization with driving of the display panel 100. It may be supplied to the unit 200.
  • the controller 500 may be disposed and fixed on the back cover 40 surrounding the rear surface of the display module 20.
  • a second connector 510 may be formed on the substrate 210, and a hole for inserting the second connector 510 may be formed in the bottom cover 270. have.
  • the second connector 510 may electrically connect the substrate 210 and the controller 500 to supply the control signal output from the controller 500 to the substrate 210.
  • the second connector 510 is formed on the lower surface of the substrate 210, is connected to the control unit 500 using the second cable 520, and the control unit 500 through the second cable 520.
  • the control signal supplied from the signal may be transferred to the substrate 210.
  • a light source driver (not shown) may be formed on the substrate 210, and the light source driver (not shown) may emit light sources using a control signal supplied from the controller 500 through the second connector 510. 220 may be driven.
  • the configuration of the display device shown in FIG. 12 is only an embodiment of the present invention, and accordingly, the power supply unit 400, the control unit 500, the first and second connectors 410 and 510, and the first and second cables The position or number of the 420 and 520 can be changed as necessary.
  • first and second connectors 410 and 510 may be provided in each of the plurality of optical assemblies 10 constituting the backlight unit 200 as shown in FIG. 11, and the power supply 400 or The controller 500 may be disposed on the bottom surface of the bottom cover 270.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a display apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the illustrated display apparatus includes a controller 600, a BLU driver 610, a panel driver 620, and a backlight unit 200. And a display panel 100. Meanwhile, descriptions of the same elements as those described with reference to FIGS. 1 through 12 of the display device illustrated in FIG. 13 will be omitted below.
  • an image may be displayed at 60, 120, or 240 frames per second. As the number of frames per second increases, the scan period T of the frames becomes shorter.
  • the panel driver 620 receives various control signals and image signals from the controller 600, generates a driving signal for driving the display panel 100, and supplies the driving signal to the display panel 100.
  • the panel driver 620 may include a gate driver (not shown) connected to the gate line of the display panel 100, a data driver (not shown), a timing controller (not shown) for controlling them, and the like. have.
  • the controller 600 controls the local dimming value according to the image signal to control the luminance of the light sources included in the backlight unit 200 and more specifically, the backlight unit 200 in response to the image signal.
  • the controller 600 may provide the BLU driver 610 with information about a scan period T in which one frame is displayed on the display panel 100, for example, a vertical synchronization signal Vsync.
  • the BLU driver 610 drives the light sources included in the backlight unit 200 according to the input scan period T so that the light is emitted from the light sources in synchronization with the display of the image on the display panel 100. can do.
  • the light sources included in the backlight unit 200 may include a plurality of point light sources, for example, light emitting diodes (LEDs), and the plurality of point light sources included in one block may be turned on at the same time. Or may be turned off.
  • LEDs light emitting diodes
  • the dividing driving method such as local dimming
  • the plurality of light sources included in the backlight unit 200 are divided into a plurality of blocks, and each of the divided blocks
  • the luminance of the light sources belonging to each block may be adjusted according to the luminance level of the area of the display panel 100 corresponding to the gray level peak value or the color coordinate signal.
  • the BLU driver 610 may display the image in the divided blocks.
  • the light source included in the backlight unit 200 more specifically, the backlight unit 200 so that light sources belonging to the block corresponding to the second region emit light having a lower luminance than light sources belonging to the block corresponding to the first region. Can control them.
  • the light sources belonging to the block of the backlight unit 200 corresponding to the second area of the display screen of the display panel 100 which is not displayed but displayed in black may be turned off.
  • the power consumption of the display device can be further reduced.
  • the controller 600 may determine a local dimming value corresponding to each of the blocks of the backlight unit 200 according to the luminance level of the input image signal, for example, the luminance level of the entire image or the luminance level of the specific region.
  • a block-based local dimming value is generated and output to the BLU driver 610, and the BLU driver 610 may control brightness of each block of the backlight unit 200 by using the input block-specific local dimming value. .
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a display apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention, and descriptions of the same elements as those described with reference to FIGS. 1 to 13 of the display apparatus illustrated in FIG. 14 are omitted below. Let's do it.
  • the display apparatus receives an RGB image signal and determines the image by the image analyzer 601 and the image analyzer 601 to determine the luminance level of the entire or partial region of the image.
  • the brightness determining unit 602 for determining the brightness of the light source corresponding to the brightness level, for example, the LED, and the BLU driver 610 for driving the backlight unit 200 according to the brightness level determined by the brightness determining unit 602. It may include.
  • the display device may be compensated by the pixel compensator 603 and the pixel compensator 603 that change the luminance level of the RGB image signal by reflecting the luminance level of the image analyzed by the image analyzer 601.
  • the panel driver 620 may output a driving signal to the display panel 100 to output an image according to the R'G'B 'signal.
  • the image analyzer 601 divides an image area into a plurality of input RGB image signals, and determines a brightness of light sources belonging to a block of the backlight unit 200 corresponding to each area. ) Provides information about the luminance level of the image.
  • the information on the luminance level of the image provided from the image analyzer 601 to the brightness determiner 602 may include an average luminance level (ABL) of a region corresponding to a block for which brightness is to be determined. ) As well as an average luminance level (APL) of another region adjacent to or an entire region of the image.
  • ABL average luminance level
  • APL average luminance level
  • the image analyzer 601 divides an image of one frame into a plurality of regions, and provides information on the average luminance level of the divided first region as well as the average luminance level of the other region adjacent to the first region. It may be provided to the brightness determining unit 602. In addition, the image analyzer 601 may provide corresponding information so that the brightness determiner 602 may use information about an average luminance level of the entire image when the brightness determiner 602 intends to determine the brightness of a specific block of the backlight unit 200. .
  • a look-up table for determining the brightness of a specific block of the backlight unit 200 needs to be provided according to the average brightness level of all or a portion of the measured image, and the brightness is determined.
  • the unit 602 may read out and output the brightness of the light source corresponding to the average luminance level measured by the image analyzer 601 from the look-up table.
  • FIG. 15 is a graph illustrating a first embodiment of a method of determining a brightness of a light source according to an average brightness level of an image, wherein the x-axis is an average brightness level ABL of a divided area of the display panel 210.
  • the y axis represents the brightness of the block of the backlight unit 100 corresponding to the divided region, and the z axis represents the average luminance level APL of the entire region.
  • the brightness of the corresponding block of the backlight unit 200 is determined according to the first graph 3A, and the average luminance level of the entire image is'
  • the brightness of the block of the backlight unit 200 is determined according to the second graph 3B when the A value is greater than or equal to the 'B' value.
  • the third graph 3C is used. As a result, the brightness of the block of the backlight unit 200 may be determined.
  • the brightness of the corresponding block of the backlight unit 200 using the third graph 3C may be increased. Can be determined. In this case, since the image to be displayed on the display panel 100 is overall brightness, the phenomenon that the screen is dark while maximizing the local dimming effect of the backlight unit 200 is not a problem.
  • the brightness of the corresponding block may be determined to be low.
  • the LED brightness graph for the average brightness level for each partition is shown as a graph having a single slope.
  • the proposed look-up table may allow local dimming in which the brightness of the light source is changed only to the divided region having an average luminance level smaller than the predetermined luminance value. This is because, when the image is entirely dark, if the brightness of the light source is determined according to a local dimming graph such as the third graph 3C, the brightness of the image is too dark and color reproducibility is rather deteriorated.
  • the average luminance level of the entire image is located between the 'A' value and the 'B' value, if the average luminance level of the measured divided region is greater than the preset value, the brightness change of the light source is small and divided.
  • the average luminance level of the region is smaller than the preset value, the change in brightness of the light source is large. That is, the local dimming value corresponding to the light source may be reduced for the divided regions having bright gray levels, and the local dimming value corresponding to the light source may be relatively large for the divided regions having lower gray levels.
  • the graph showing the brightness of the light source for each average brightness level according to the look-up table is stored for the case where the average brightness level of the entire image is MAX and the average brightness level of the entire image is MIN.
  • the table corresponding to the average luminance level of the entire measured image may be determined between the maximum (MAX) and the minimum (MIN) graph of the average luminance level.
  • a graph 4C applied when the average luminance level of the entire image is maximum (MAX) and a graph 4A applied when the minimum (MIN) is applied are illustrated. That is, when the average brightness level of the entire image is the maximum, since the image brightness is the maximum, even if local dimming is performed for each divided region, color reproduction does not fall and power consumption due to driving of the backlight unit 200 may be considerably reduced. Can be.
  • the image brightness is minimal.
  • the average luminance level of the divided region is smaller than the preset value 4AA, local dimming is performed on the divided region, so that the color reproducibility is not significantly degraded. It is possible to reduce the power consumption.
  • the look-up table (graph) to be applied may be generated by interpolating the graphs 4A and 4C. That is, the brightness determiner 602 may generate a new graph located in the area formed by the 4A and 4C graphs by using the look-up tables at the maximum and the minimum of the average luminance level of the entire image. .
  • compensation for an image signal provided to the display panel 100 may be performed.
  • the backlight unit 200 when local dimming is performed on the backlight unit 200 as described above, there may be a region (or a pixel) in which color is to be expressed in each of the divided regions of the display panel 100.
  • gain may be applied to the RGB signal provided to the panel driver 620 according to the luminance level of the entire image, thereby reducing the incomplete reproduction of colors according to local dimming.
  • the power consumption reduction effect due to local dimming may be maintained, but color reproduction of the character or image may be made possible by improving the luminance level of the RGB signal provided to the display panel 210.
  • the pixel compensator 603 may compensate an image signal by multiplying the luminance level of an input RGB signal by a compensation value ⁇ , and for example, the average luminance level of the entire image measured by the image analyzer 601.
  • the compensation value ⁇ can be calculated using.
  • FIG. 17 is a graph illustrating an embodiment of a method of determining a compensation value ⁇ of an image signal according to an average luminance level of an image.
  • the compensation value ⁇ can be made smaller to reduce the saturation frequency of the RGB value, thereby providing more natural pixel compensation. This can be made possible.
  • the x-axis of the graph illustrated in FIG. 17 represents an average luminance level of the entire image measured by the image analyzer 601, and the y-axis represents a compensation value ⁇ for compensating the pixel of the RGB signal corresponding thereto.
  • the compensation value ⁇ for compensating the pixel is set to 1 and the local dimming value is close to the maximum value MAX. As the value increases, the compensation value ⁇ may be increased to 1 or more. Therefore, it is possible to compensate the pixels as much as the image actually shown for the character or image is darkened by local dimming.
  • the compensated character or image may mean a region in which the gain of the RGB image signal is greater than or equal to a preset specific value.
  • control unit 600 is a filtering unit for correcting the brightness level determined by the brightness determining unit 602 in order to prevent a sudden change in the brightness of the light source, for example, the LED ( Not shown) may be further included.
  • FIG. 18 illustrates a configuration of the BLU driver included in the display device. A description of the same elements as those described with reference to FIGS. 13 to 17 among the operations of the illustrated BLU driver 610 will be omitted below.
  • the BLU driver 610 may indicate brightness of each of the divided blocks of the backlight unit 200 from the brightness determiner 602 included in the controller 600, more specifically, the controller 600.
  • the controller may receive a local dimming value for each block, and output a plurality of driving signals, for example, first to m-th driving signals using the input local dimming value for each block.
  • each of the plurality of driving signals output from the BLU driver 610 may control brightness of two or more blocks among the divided blocks of the backlight unit 200.
  • the BLU driver 610 generates a first driving signal for controlling the brightness of n blocks, for example, the first to nth blocks, among the blocks of the backlight unit 200 to generate the first to nth.
  • the first driving signal may be supplied to light sources belonging to the blocks, and the first driving signal is generated by using local dimming values corresponding to the first to n-th blocks among block local dimming values input from the controller 600. can do.
  • control unit 600 and the BLU driver 610 may transmit and receive signals using SPI (Serial Peripheral Interface) communication, that is, the BLU driver 610 may use the SPI communication.
  • the controller 600 may receive a local dimming value for each block.
  • the BLU driver 610 may include a plurality of driving units 611 and 615, and the driving units 611 and 615 may be MCUs 612 and 616 and a plurality of drivers, respectively. ICs 613 and 617 may be included.
  • the first driving unit 611 may include an MCU 612 and a plurality of driver ICs 613, and the MCU 612 may be provided in the controller 600, more specifically, in the controller 600.
  • the local dimming value for each block is serially input from the brightness determining unit 602 and output in parallel to transfer local dimming values of blocks corresponding to each of the plurality of driver ICs 613.
  • each of the plurality of driver ICs 613 may control the brightness of n blocks among the divided blocks of the backlight unit 200, and for this purpose, control the brightness of the n blocks by using n channels.
  • a drive signal can be output.
  • the first driving unit 611 may include four driver ICs 613, and each of the four driver ICs 613 may output a driving signal using 16 channels to belong to 16 blocks.
  • the brightness of the light sources can be controlled. Accordingly, the first driving unit 611 may control the brightness of 4 ⁇ 16, that is, 64 blocks among the divided blocks of the backlight unit 200.
  • the second driving unit 615 may include an MCU 616 and a plurality of driver ICs 617, and the MCU 616 may determine brightness of the controller 600, and more specifically, the controller 600.
  • the local dimming value of each block may be input from the unit 602 in serial and output in parallel to transfer local dimming values of blocks corresponding to each of the plurality of driver ICs 617.
  • each of the plurality of driver ICs 617 may control the brightness of n blocks among the divided blocks of the backlight unit 200, and for this purpose, control the brightness of the n blocks by using n channels.
  • a drive signal can be output.
  • the display device according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 19. That is, the BLU driver 610 may include three or more driving units, and the number of blocks of the backlight unit 200 in which each driving unit controls the brightness may be changed.
  • the backlight unit 200 may be divided into a plurality of scan groups, and may be sequentially driven in group units.
  • the BLU driver 610 receives a local dimming value for each block from the controller 600 and drives the light sources provided in the backlight unit 200, more specifically, the backlight unit 200, and thus the backlight unit 200.
  • the divided blocks of) may be controlled to be sequentially driven in one or more group units.
  • the phenomenon that the image is aggregated while the viewer's eyes follow the moving object may be reduced, that is, motion blur.
  • FIG. 20 is a plan view illustrating a configuration of a backlight unit according to a seventh exemplary embodiment of the present invention, and description of the same configuration as that described with reference to FIGS. 1 to 19 among the configurations of the backlight unit 200 illustrated in FIG. 20. Will be omitted below.
  • the backlight unit 200 may be divided into a plurality of blocks 201 to be driven for each of the divided blocks, and the plurality of divided blocks 201 may include at least one convex.
  • the scan groups may be divided into a plurality of scan groups SG1, SG2, and SG3.
  • the plurality of scan groups SG1, SG2, and SG3 may be sequentially driven.
  • the scan groups may include one or more local dimming blocks.
  • the first scan group SG1 may include a plurality of local dimming blocks.
  • the BLU driver 610 receives, for each of the scan groups SG1, SG2, and SG3, a local dimming value of blocks belonging to the scan group and information on a time point at which the scan group is scanned, from the controller 600. According to the input local dimming value, the scan groups SG1, SG2, and SG3 may be sequentially driven with a predetermined time difference.
  • the present invention is not limited thereto. That is, the number of scan groups in which the backlight unit 200 is sequentially driven may be 4 or more, and as shown in FIG. 20, at least two scan groups, for example, a first scan group SG1 and a second scan group ( The number of blocks belonging to each of SG2) may be different from each other, or the number of blocks belonging to each of all scan groups may be the same.
  • the scan group may be composed of various types of blocks instead of radial blocks.
  • it may also be composed of a block of the form 'b' or 'b'.
  • each scan group may be composed of a plurality of local dimming blocks, local dimming control may be possible for each scan group.
  • a plurality of scan groups SG1, SG2, and SG3 of the backlight unit 200 may be sequentially driven during a period between two vertical sync signals Vsync, that is, a period corresponding to one frame. Can be.
  • light sources belonging to blocks of each of the plurality of scan groups SG1, SG2, and SG3 may be sequentially turned on.
  • the one or more MCUs 612 and 616 included in the BLU driver 610 are connected to the plurality of driver ICs 613 and 617 connected using the information on the scan time input from the controller 600, respectively.
  • the local dimming value input from the controller 600 may be sequentially output.
  • 22 and 23 illustrate embodiments of a method of scanning driving blocks of a backlight unit in group units.
  • the BLU driver 610 may receive information on a scan period T corresponding to one frame from the controller 600, and the BLU driver 610 may receive information on the scan period T. Accordingly, the blocks of the backlight unit 200, more specifically, the light sources may be sequentially scanned in groups during the frame period between two consecutive vertical sync signals Vsync.
  • the controller 600 may include a first group data signal Data 1 representing a local dimming value corresponding to brightness of each of the light sources included in the blocks of the first scan group SG1, and the first scan group.
  • the first group control signal delay 1 indicating the delay time until the light sources of SG1 are scanned according to the data signal Data 1 may be supplied to the BLU driver 610.
  • the controller 600 may include a second group data signal Data 2 representing a local dimming value corresponding to the brightness of each of the light sources included in the blocks of the second scan group SG2, and the second scan group (
  • the second group control signal delay 2 representing a delay time until a time point at which the light sources of SG2 are scanned according to the data signal Data 2 may be supplied to the BLU driver 610.
  • the controller 600 may include a third group data signal Data 3 representing a local dimming value corresponding to the brightness of each of the light sources included in the blocks of the third scan group SG3, and the third scan group (
  • a third group control signal delay 3 representing a delay time until a light source of SG3 is scanned according to the data signal Data 3 may be supplied to the BLU driver 610.
  • the control unit 600 controls the data signals data 1, 2, for each of a plurality of scan groups, for example, for each of the first, second, and third scan groups SG1, SG2, and SG3. 3) and the group control signals delay 1, 2, and 3 are sequentially supplied, the plurality of blocks included in the backlight unit 200, more specifically, light sources may be scan-driven in group units.
  • control unit 600 may supply scan start signals STH 1, 2, and 3 for each of the scan groups of the backlight unit 200 to indicate when the light sources of the group are scanned for each scan group. Can be.
  • the controller 600 may include a first group data signal Data 1 representing brightness of light sources belonging to the first scan group SG1 and a second group data signal Data representing brightness of light sources of the second scan group SG2. 2) and the third group data signal Data 3 representing the brightness of the third scan group SG3 light sources may be sequentially supplied through the data line data.
  • the controller 600 supplies the first group scan start signal STH 1 to the BLU driver 610 in synchronization with the scan start time of the first scan group SG1, and the second scan group SG2.
  • the second group scan start signal STH 2 is supplied to the BLU driver 610 in synchronization with the scan start time of the third group scan start signal STH in synchronization with the scan start time of the third scan group SG3. 3) may be supplied to the BLU driver 610.
  • the controller 600 may generate the scan start signals STH 1, 2, and 3 as shown in FIG. 23 by delaying the vertical sync signal Vsync for each scan group by a predetermined time.
  • the delay time of the vertical sync signal Vsync for each scan group may be set according to the scan start time of each group.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 그 디스플레이 장치는 복수의 블록들로 분할되어 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛; 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널; 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고, 광학 어셈블리는 제1 층; 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들; 제1 층의 상측에 배치되며, 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며, BLU 구동부는 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 분할된 그룹 단위로 구동된다.

Description

디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이 장치에 구비된 백라이트 유닛을 구동시키는 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 디스플레이 장치가 연구되어 사용되고 있다.
그 중 LCD의 액정 패널은 액정 패널은 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 포함하며, 자체 발광력이 없어 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 장치에 구비된 백라이트 유닛을 효율적으로 구동시킬 수 있는 방법 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널; 상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 제1 층; 상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들; 상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및 상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며, 상기 BLU 구동부는 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널; 상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및 상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고, 상기 광학 어셈블리는 제1 층; 상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들; 상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및 상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며, 상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동되고, 상기 BLU 구동부는 구동 유닛을 포함하여 구성되며, 상기 구동 유닛은 상기 제어부로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받는 제어 유닛 및 2 이상의 상기 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 각각 출력하는 복수의 드라이버 IC들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 따르면, 디스플레이 장치의 두께를 감소시킬 수 있으며, 백라이트 유닛을 표시 패널에 밀착시킴으로써 디스플레이 장치의 제조 공정을 단순화하는 동시에 외관을 개선할 수 있다. 그와 동시에, 로컬 디밍(local dimming)과 같은 부분 구동 방식을 사용하여 디스플레이 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다.
또한, 백라이트 유닛에 구비된 복수의 광원들을 그룹 단위로 순차적으로 구동시킴으로써, 모션 블러(motion blur) 현상 등과 같은 화질의 저하를 감소시킬 수 있다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 디스플레이 모듈의 간략한 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 복수의 광원들이 배치되는 구조에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 백라이트 유닛에 배치된 광원들의 위치 관계에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 10은 백라이트 유닛에 형성되는 차광 패턴의 형상에 대한 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 16은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제2 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 17은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 영상 신호의 보상값을 결정하는 방법에 대한 일실시예를 나타내는 그래프이다.
도 18은 BLU 구동부의 구성을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 19는 BLU 구동부의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 21 내지 도 23은 백라이트 유닛의 블록들을 그룹 단위로 스캔 구동하는 방법에 대한 실시예들을 나타내는 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이하, 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 실시예의 기술적 범위를 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 분해 사시도로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(20)과, 디스플레이 모듈(20)을 둘러싸는 프론트 커버(30) 및 백 커버(40)와, 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 및/또는 백 커버(40)에 고정시키기 위한 고정부재(50)를 포함한다.
한편, 프론트 커버(30)는 광을 투과시키는 투명한 재질의 전면 패널(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 전면 패널은 일정한 간격을 두고 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 디스플레이 모듈에 포함된 표시 패널(미도시)의 전면에 배치되어, 외부 충격으로부터 디스플레이 모듈(20)을 보호하며, 디스플레이 모듈(20)로부터 방출되는 광을 투과시켜 디스플레이 모듈(20)에서 표시되는 영상이 외부에서 보여지도록 한다.
고정 부재(50)는 일측이 프론트 커버(30)에 일례로 스크류와 같은 체결부재에 의하여 고정된 다음, 타측이 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 측에 대하여 지지하여, 프론트 커버(30)에 대하여 디스플레이 모듈(20)이 고정되도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 고정부재(50)가 일례로 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 별도의 상기 고정부재(50)가 제공되지 아니하고, 체결부재에 의하여 디스플레이 모듈(20)이 프론트 커버(30) 또는 백 커버(40)에 고정되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 단면도로 도시한 것으로, 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이 모듈(20)은 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러 필터 기판(110) 및 TFT(Thin Film transistor) 기판(120)을 포함하며, 상기 두 기판(110, 120)의 사이에 액정 층(미도시)이 형성될 수 있다.
컬러 필터 기판(110)은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 광이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성될 수 있으나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
TFT 기판(120)은 스위칭 소자로서 화소 전극(미도시)을 스위칭할 수 있다. 예를 들어 공통 전극(미도시) 및 상기 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 상기 액정층의 분자들의 배열을 변환시킬 수 있다.
상기 액정층은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시킨다, 이에 의해, 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광은 상기 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터 기판(110)에 입사될 수 있다.
또한, 표시 패널(100)의 상측 및 하측에는 각가 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)이 배치될 수 있으며, 보다 구체적으로는 컬러 필터 기판(110)의 상측 면에 상부 편광판(130)이 형성되고, TFT 기판(120)의 하측 면에 하부 평관판(140)이 형성될 수 있다.
한편, 표시 패널(100)의 측면에는 패널(100)을 구동시키기 위한 구동신호를 생성하는 게이트 및 데이터 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
상기와 같은 표시 패널(100)의 구조 및 구성은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위에서 실시예의 변경, 추가, 삭제가 가능할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 표시 패널(100)에 백 라이트 유닛(200)을 밀착하여 배치함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)은 표시 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 접착되어 고정될 수 있으며, 그를 위해 하부 편광판(140)과 백라이트 유닛(200) 사이에 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 백라이트 유닛(200)을 표시 패널(100)에 밀착하여 형성함으로써, 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시켜 외관을 개선할 수 있으며, 백라이트 유닛(200)을 고정하기 위한 구조물을 제거하여 디스플레이 장치의 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)와 표시 패널(100) 사이의 공간을 제거함으로써, 상기 공간으로의 이물질 등의 삽입으로 인한 디스플레이 장치의 오동작 또는 디스플레이 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 기능층들이 적층된 형태로 구성될 수 있으며, 상기 복수의 기능층들 중 적어도 한 층은 복수의 광원들(미도시)을 구비할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 백라이트 유닛(200)이 표시 패널(100)의 하측 면에 밀착되어 고정되도록 하기 위해, 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)을 구성하는 복수의 층들은 각각 플랙서블(flexible) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 백 라이트 유닛(200)의 하측에는 백라이트 유닛(200)이 안착되는 바텀 커버(bottom cover, 미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 패널(100)은 복수의 영역들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 영역들 각각의 그레이 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 대응되는 백라이트 유닛(200)의 영역으로부터 방출되는 광의 밝기, 즉 해당 광원의 밝기가 조절되어, 표시 패널(100)의 휘도가 조절될 수 있다.
그를 위해, 백라이트 유닛(200)은 상기 표시 패널(100)의 분할된 영역들 각각에 대응되는 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작될 수 있다.
*도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)은 제1 층(210), 광원(220), 제2 층(230) 및 반사층(240)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 광원들(220)이 제1 층(210) 상에 형성되며, 제1 층(210)의 상측에 제2 층(230)이 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸도록 형성될 수 있다.
제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(220)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 광원(220)과 상기 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소 나노 튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 제1 층(210)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 유리, 폴리카보네이트와 실리콘 등을 이용하여 형성되어 복수의 광원들(220)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(13)은 특정 방향을 중심으로 하여 소정의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있으며, 상기 특정 방향은 광원(13)의 발광면이 향하는 방향일 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 광원(13)은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, 복수의 발광다이오드(LED)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드를 이용하여 구성되는 광원(13)은 발광면이 향하는 방향을 중심으로 하여 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 광원(220)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top view) 방식과 사이드 뷰(Side view) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 광원(220)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색 LED로 구성될 수 있다. 또한 상기 유색 LED는 적색LED, 청색LED 및 녹색LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 실시예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
한편, 제1 층(210)의 상측에 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸는 형태로 형성되는 제2 층(230)은 광원(220)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 균일하게 표시 패널(100)로 제공되도록 할 수 있다.
제1 층(210)과 제2 층(230) 사이, 보다 구체적으로는 제1 층(210)의 상면에는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(240)이 형성될 수 있다. 반사층(240)은 제2 층(230)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
반사층(240)은 합성 수지 재질의 시트 중 산화티탄 등의 백색안료가 분산된 것, 표면에 금속 증착막을 적층한 것, 합성수지제의 시트 중에 빛을 산란시키기 위하여 기포가 분산된 것 등이 사용될 수 있으며, 반사율을 높이기 위해 표면에 은(Ag)이 코팅(coating)될 수도 있다. 한편, 반사층(240)은 기판인 제1 층(210)의 상면에 코팅되어 형성될 수도 있다.
제2 층(230)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 구성될 수 있다. 그러나, 제2 층(230)은 상기한 바와 같은 재질에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 수지(resin)로 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛(200)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제2 층(230)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 및 폴리에폭시, 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
제2 층(230)은 광원(220) 및 반사층(240)에 견고하게 밀착되도록 소정의 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 층(230)은 불포화 폴리 에스터, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸 메타크릴레이트, 드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 노말 부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제2 층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 별도로 제작되어 제1 층(210)의 상측 면에 접착되어 형성될 수도 있다.
한편, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가할 수록, 광원(200)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되어 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 표시 패널(100)로 제공될 수 있다. 반면, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가함에 따라 제2 층(230)에 흡수되는 광의 량이 증가할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 표시 패널(100)로 제공되는 광의 휘도가 전체적으로 감소할 수 있다.
따라서 백라이트 유닛(200)으로부터 표시 패널(100)로 제공되는 광의 휘도를 크게 감소시키지 아니하면서 균일한 휘도의 광을 제공하기 위해, 제2 층(230)의 두께(a)는 0.1 내지 4.5mm인 것이 바람직하다.
이하, 백라이트 유닛(200)에 구비된 제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 형성되는 기판이며, 제2 층(220)은 특정의 수지로 구성된 수지층인 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 4에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 기판(210) 상에 복수의 광원들(220)이 실장되고, 기판(210)의 상측에는 수지층(230)이 배치될 수 있다. 한편, 기판(210)과 수지층(230) 사이, 보다 상세하게는 기판(210)의 상면에는 반사층(240)이 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 수지층(230)은 복수의 산란 입자들(231)을 포함할 수 있으며, 산란 입자들(231)은 입사되는 광을 산란 또는 굴절시켜 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
산란 입자(231)는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 산란 또는 굴절시키기 위해, 수지층(230)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 수지층(230)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(231)는 폴리 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 스티렌 (PS), 실리콘, 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 실리콘(SiO2) 등으로 구성될 수 있으며, 상기와 같은 물질들을 조합하여 구성될 수도 있다.
한편, 산란 입자(231)는 수지층(230)을 구성하는 물질보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있으며, 예를 들어 수지층(230)에 기포(bubble)을 형성하여 구성될 수도 있다.
또한, 산란 입자(231)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수지층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지에 산란 입자들(231)을 혼합한 후 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 수지층(230)의 상측에는 광학 시트(250)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 광학 시트(250)는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252)를 포함할 수 있다.
이 경우, 광학 시트(250)에 포함된 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 광학 시트(250) 또는 백라이트 유닛(200)의 두께를 최소화 할 수 있다.
한편, 광학 시트(250)의 하측 면이 수지층(230)에 밀착되고, 광학 시트(250)의 상측 면이 표시 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 밀착될 수 있다.
확산 시트(252)는 입사되는 광을 확산시켜 수지층(230)으로부터 나오는 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 균일하게 한다. 또한, 프리즘 시트(251)는 확산 시트(252)로부터 나오는 광을 집광하여 표시 패널(100)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 광학 시트(250), 예를 들어 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 중 적어도 하나가 제거될 수 있으며, 또는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 이외에 다양한 기능층들을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 5에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 기판(210) 또는 반사층(240)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원들(220)은 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 화면 상에서 핫 스팟(hot spot)으로 관찰되는 문제를 감소시킬 수 있으며, 수지층(230)의 두께(a)를 감소시켜 백라이트 유닛(200), 더 나아가 디스플레이 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)의 복수의 수지층들(230, 235)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 광원(220)으로부터 측면으로 방출되는 광은 제1 수지층(230)을 투과하여 인접한 광원(225)이 배치된 영역까지 진행할 수 있다.
상기 제1 수지층(230)을 투과하여 진행하는 광 중 일부는 표시 패널(100) 방향인 상측으로 방출될 수 있으며, 그를 위해 제1 수지층(230)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 복수의 산란 입자들(231)을 포함하여 상기 진행하는 광의 방향을 상측 방향으로 산란 또는 굴절시킬 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광 중 일부는 반사층(240)으로 입사될 수 있으며, 상기와 같이 반사층(240)으로 입사된 광은 상측 방향으로 반사되어 확산될 수 있다.
한편, 광원(220) 근처에서의 강한 산란 현상 또는 광원(220)으로부터 상측에 가까운 방향으로 방출되는 광 등에 의해, 광원(220)에 인접한 영역에서 많은 량의 광이 방출될 수 있어 화면 상에 높은 휘도의 광이 관찰될 수 있다.
따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 수지층(230) 상에 제1 차광 패턴(260)을 형성하여 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제1 차광 패턴(260)은 복수의 광원들(220)이 배치된 위치에 대응되도록 제1 수지층(230) 상에 형성될 수 있으며, 광원(220)으로부터 입사되는 광의 일부는 차단하고 나머지 일부를 투과시켜 상측으로 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 차광 패턴(260)은 이산화 티타늄(TiO2)으로 구성될 수 있으며, 이 경우 광원(220)으로부터 입사되는 광의 일부는 하측 방향으로 반사하고 나머지 일부를 투과시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 수지층(230)의 상측에 제2 수지층(235)이 배치될 수 있다. 제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)과 동일하거나 또는 상이한 재질로 구성될 수 있으며, 제1 수지층(230)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광을 확산시켜 백라이트 유닛(200)의 광 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)을 구성하는 물질과 동일한 굴절율을 가지는 물질로 구성되거나, 또는 그와 상이한 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 높은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.
반대로, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 낮은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광이 제2 수지층(235)의 하면에서 반사되는 반사율을 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 방출되는 광이 제1 수지층(230)을 따라 진행하는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.
한편, 제1 수지층(230) 및 제2 수지층(235)은 각각 복수의 산란 입자들을 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 수지층(235)에 포함된 산란 입자들의 밀도는 제1 수지층(230)에 포함된 산란 입자들의 밀도보다 높을 수 있다.
상기와 같이 제2 수지층(235)에 보다 높은 밀도로 산란 입자들을 포함시킴으로써, 제1 수지층(230)으로부터 상측으로 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 수지층(235)의 상측에 제2 차광 패턴(265)이 형성되어, 제2 수지층(235)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
예를 들어, 제2 수지층(235)으로부터 상측으로 방출되는 광이 특정 부분에 집중되어 화면 상에서 높은 휘도로 관찰되는 경우, 제2 수지층(235)의 상측 면 중 상기 특정 부분에 대응되는 영역에 제2 차광 패턴(265)을 형성할 수 있으며, 그에 따라 상기 특정 부분에서의 광의 휘도를 감소시켜 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
제2 차광 패턴(265)은 이산화 티타늄(TiO2)으로 구성될 수 있으며, 이 경우제2 수지층(235)으로부터 방출되는 광의 일부는 제2 차광 패턴(265)에서 하측 방향으로 반사하고 나머지 일부를 투과될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 7에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
반사층(240)에는 광원(220)으로부터 방출되는 광이 인접한 광원(225)까지 진행되는 것을 용이하게하기 위한 복수의 패턴들(241)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 반사층(240)에는 상측 방향으로 돌출된 양각의 형상을 가지는 복수의 패턴들(241)이 형성될 수 있으며, 광원(220)으로부터 방출된 후 복수의 패턴들(241)에 입사되는 광은 상기 진행 방향으로 산란 및 반사될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 반사층(240)에 형성된 패턴들(241)의 밀도는 광원(220)으로부터 이격될 수록, 즉 인접한 광원(225)에 가까이 갈 수록 증가할 수 있다.
예를 들어, 패턴들(241)의 밀도는 반사층(240) 방향으로 광을 방출하는 광원(220)으로부터 멀리 떨어질 수록 증가될 수 있다.
그에 따라, 광원(220)으로부터 멀리 떨어진 영역, 즉 인접한 광원(225)에 가까운 영역에서 상측으로 방출되는 광의 휘도가 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 패턴들(241)은 반사층(240)과 동일한 물질로 구성될 수 있으며, 이 경우 반사층(240)의 상측 면을 가공함으로써 패턴들들(241)을 형성할 수 있다.
이와 달리, 패턴들(241)은 반사층(240)과 상이한 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 반사층(240)의 상측 면에 파티클(particle)을 분산 또는 코팅함에 의해 반사층(240)의 상측면에 패턴들(241)이 형성될 수도 있다.
한편, 패턴들(241)의 형상은 도 7에 도시된 것에 한정되지 아니하며, 예를 들어 프리즘 등의 다양한 형상이 가능할 수 있다.
또한, 반사층(240)에 형성된 패턴(241)은 음각의 형상을 가질 수도 있으며, 반사층(240) 중 일부 영역에만 패턴들(241)이 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 전면 형상을 평면도로 도시한 것으로, 백라이트 유닛(200)에 구비되는 복수의 광원들의 배치 구조에 대한 일실시예를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 2 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)은 x축과 평행한 방향으로 광을 측면 방출하는 제1 광원(220) 및 제2 광원(221)을 포함할 수 있으며, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 광이 방출되는 x축 방향과 교차하는 방향, 즉 y축 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 광원(221)은 제1 광원(220)과 대각선 방향으로 인접하도록 배치될 수 있다.
한편, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 서로 반대 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 즉 제1 광원(220)은 x축 방향과 반대 방향으로 광을 방출하고, 제2 광원(221)은 x축 방향으로 광을 방출할 수 있다.
이 경우, 백라이트 유닛(200)에 구비된 광원들은 각각 측면 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 그를 위해 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들은 2 이상의 행들을 형성하며 배치될 수 있으며, 동일한 행에 배치된 2 이상의 광원들은 동일한 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 제1 광원(220)에 좌우로 인접한 광원들도 제1 광원(220)과 동일한 방향, 즉 x축 방향과 반대 방향으로 광을 방출하고, 제2 광원(221)에 좌우로 인접한 광원들도 제2 광원(221)과 동일한 방향, 즉 x축 방향으로 광을 방출할 수 있다.
상기와 같이 y축 방향으로 인접하게 배치된 광원들, 예를 들어 제1 광원(220)과 제2 광원(221)의 광 방출 방향을 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(200)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 또는 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
즉, 제1 광원(220)으로부터 방출되는 광은 인접한 광원으로 진행함에 따라 약화될 수 있으며, 그에 따라 제1 광원(220)으로부터 멀리 떨어질 수록 해당 영역에서 표시 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서 도 8에 도시된 바와 같이 제1 광원(220) 및 제2 광원(221) 각각으로부터 광이 방출되는 방향을 반대로 함으로써, 광원에 인접한 영역에서 광의 휘도가 집중되고 광원으로부터 멀리 떨어진 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 서로 보상하도록 할 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 광원(220)과 제2 광원(221)은 광이 방출되는 방향인 x 축과 수직한 y축 방향을 기준으로 일정 간격(d1) 만큼 이격되어 배치될 수 있다.
제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)이 증가함에 따라, 제1 광원(220) 또는 제2 광원(221)로부터 방출되는 광이 도달하지 못하는 영역이 발생할 수 있으며, 그에 따라 상기 영역에서 광의 휘도가 매우 약화될 수 있다.
한편, 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)이 감소함에 따라, 제1 광원(220) 및 제2 광원(221)로부터 방출되는 광 사이의 간섭 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우 광원들의 분할 구동 효율이 저하될 수 있다.
따라서 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)은 9 내지 27mm일 수 있다.
또한, 제3 광원(222)은 x 방향으로 제1 광원(220)과 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 제1 광원(220)과 제3 광원(222)은 일정 간격(d2)을 가지고 이격될 수 있다.
한편, 광원으로부터의 광 지향각(θ)과 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 스넬(snell)의 법칙에 의해 다음의 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2010001966-appb-M000001
한편, 광원으로부터 광이 방출되는 부분이 공기층(굴절율(n1)이 '1')이고, 일반적으로 광원으로부터 방출되는 광의 지향각(θ)이 60도인 것을 고려하면, 상기 수학식 1에 따라 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 다음의 수학식 2와 같은 값을 가질 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2010001966-appb-M000002
또한, 수지층(230)이 PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열로 구성되는 경우 약 1.5의 굴절율을 가지므로, 상기 수학식 2에 따라 수지층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 약 35.5도 일 수 있다.
상기 수학식 1, 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 수지층(230) 내에서의 광원으로부터 광이 방출되는 지향각(θ') 45도 미만일 수 있으며, 그로 인해 광원으로부터 광이 방출되는 광이 y축 방향으로 진행하는 범위는 x축 방향에 비해 작을 수 있다.
따라서 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)은 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d2)보다 작게 형성될 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도가 균일할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 범위를 가지는 제1 광원(220)과 제2 광원(221) 사이의 간격(d1)을 고려하면, 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d2)은 5 내지 22mm일 수 있다.
도 9를 참조하면, 제2 광원(221)은 광이 방출되는 방향, 즉 x 축 방향으로 서로 인접한 제1 광원(220) 및 제3 광원(222) 사이의 위치에 대응되도록 배치될 수 있다.
즉, 제2 광원(221)은 제1 광원(220) 및 제3 광원(222)과 y축 방향으로 인접하게 배치되며, 제1 광원(220)과 제3 광원(222) 사이를 지나는 직선(ℓ) 상에 배치될 수 있다.
이 경우, 제2 광원(221)이 배치된 상기 직선(ℓ)과 제1 광원(220) 사이의 간격(d3)은 상기 직선(ℓ)과 제3 광원(222) 사이의 간격(d4)보다 클 수 있다.
제2 광원(221)으로부터 방출되는 광은 제3 광원(222)을 향하는 방향으로 진행하고, 그에 따라 제3 광원(222)에 인접한 영역에서 표시 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서 상기와 같이 제2 광원(221)를 제1 광원(220)보다 제3 광원(222)에 인접하도록 배치함으로써, 제3 광원(222)에 인접한 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 제2 광원(221)에 인접한 영역에서 집중되는 광의 휘도를 이용하여 보상할 수 있다.
도 10은 백라이트 유닛에 형성되는 차광 패턴의 형상에 대한 일실시예를 평면도로 도시한 것으로, 도 10에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 복수의 광원들(220)이 형성된 위치에 대응되도록 복수의 차광 패턴들(260)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 광원(220)을 감싸는 수지층(230) 상에 차광 패턴(260)을 형성하여 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이 광원(220)이 배치된 위치에 대응되도록 수지층(230)의 상측 면에 원형 또는 타원형의 차광 패턴(260)을 이산화 티타늄(TiO2)을 이용하여 형성할 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광의 일부를 차단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 도 3 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 제1 층(210), 제1 층 상에 형성된 복수의 광원들(220), 복수의 광원들(220)을 감싸는 제2 층(230) 및 반사층(240) 등은 하나의 광학 어셈블리(10)로 구성될 수 있으며, 백라이트 유닛(200)은 상기와 같은 광학 어셈블리(10)를 복수개 배치하여 구성될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광학 어셈블리(10)들은 x축, y축 방향으로 각각 N개 및 M개(N,M은 1 이상의 자연수)로 행렬 형태로 배치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 21개의 광학 어셈블리(10)들이 7×3 배열로 배치될 수 있다. 그러나, 도 11에 도시된 구성은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치의 화면 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 47인치 크기의 디스플레이 장치의 경우, 상기한 바와 같은 광학 어셈블리(10)를 24×10 배열로 240개를 배치함으로써 백라이트 유닛(200)을 구성할 수 있다.
각 광학 어셈블리(10)들은 독립적인 어셈블리로 제작될 수 있으며, 근접 배치됨으로써 모듈형 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 이와 같은 모듈형 백라이트 유닛은 백라이트 수단으로서 표시 패널(100)에 광을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 전체 구동 방식 또는 로컬 디밍(local dimming), 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식으로 구동될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(200)의 구동 방식은 회로 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이로써, 실시예는 색대비비가 증대되고 화면상의 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 이미지를 선명하게 표현할 수 있어 화질이 향상되는 효과가 있다.
즉, 백라이트 유닛(200)은 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작되며, 상기 분할 구동 영역의 휘도를 영상 신호의 휘도와 연계하여 영상의 검은색 부분은 휘도를 감소시키고 밝은 부분은 휘도를 증가시킴으로써, 명암비 및 선명도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 복수의 광학 어셈블리(10)들 중 일부만이 독립적으로 구동하여 광을 상측으로 방출시킬 수 있으며, 그를 위해 각 광학 어셈블리들(10)에 포함된 광원들(220)이 각각 독립하여 제어될 수 있다.
한편, 하나의 광학 어셈블리(10)에 대응되는 표시 패널(110)의 영역이 2 이상의 블록으로 분할될 수 있으며, 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)은 상기 블록 단위로 분할 구동될 수도 있다.
상기와 같인 복수의 광학 어셈블리(10)들을 조립하여 백라이트 유닛(200)을 구성함에 의해, 백라이트 유닛(200)의 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 공정에서 발생할 수 있는 로스(loss)를 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(200)은 광학 어셈블리(10)를 표준 규격화하여 대량 생산함으로써 다양한 사이즈의 백라이트 유닛에 적용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광학 어셈블리(10)들 중 어느 하나에 불량이 발생할 경우 전체의 백라이트 유닛(200)을 교체할 필요 없이 불량이 발생한 광학 어셈블리만 교체하면 되므로 교체 작업이 용이하고 부품 교체 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 컬러 필터 기판(110), TFT 기판(120), 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)을 포함하는 표시 패널(100)과 기판(210), 복수의 광원들(220) 및 수지층(230)을 포함하는 백라이트 유닛(200)은 서로 밀착되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)과 표시 패널(100) 사이에 접착층(150)이 형성되어, 백라이트 유닛(200)이 표시 패널(100)의 하측면에 접착되어 고정될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 접착층(150)을 이용하여 백라이트 유닛(200)의 상측 면이 하부 편광판(140)의 하측 면과 접착될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 확산 시트(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 확산 시트(미도시)는 수지층(230)의 상측 면에 밀착되어 배치될 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛(200)의 확산 시트(미도시)와 표시 패널(100)의 하부 편광판(140) 사이에 접착층(150)이 형성될 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)의 하측에는 바텀 커버(270)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이 바텀 커버(270)는 기판(210)의 하측면에 밀착되어 형성될 수 있다. 바텀 커버(270)는 백라이트 유닛(200)을 보호하기 위한 보호 필름으로 구성될 수도 있다.
한편, 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)에 구동 전압을 공급하기 위한 전원 공급부(400)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 전원 공급부(400)로부터 공급되는 전압을 이용해 구동하여 광을 방출할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(400)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 전원 공급부(400)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제1 커넥터(connecter, 410)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제1 커넥터(410)가 삽입되기 위한 홀(hole)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 커넥터(410)는 광원(220)과 전원 공급부(400)를 전기적으로 연결하여, 전원 공급부(400)로부터 광원(220)으로 구동 전압이 공급될 수 있도록 한다.
*예를 들어, 제1 커넥터(410)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제1 케이블(420)을 이용해 전원 공급부(400)와 연결되어, 제1 케이블(420)을 통해 전원 공급부(400)로부터 공급되는 구동 전압을 광원(220)으로 전달할 수 있다.
기판(210) 상측 면에는 전극 패턴(미도시), 예를 들어 탄소 나노 튜브 전극 패턴이 형성될 수 있으며. 상기 기판(210)의 상측 면에 형성된 전극은 광원(212)에 형성된 전극과 접촉되어 제1 커넥터(410)와 광원(220)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)의 구동을 제어하기 위한 제어부(500)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 제어부(500)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)일 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러는 표시 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하며, 보다 상세하게는 표시 패널(100)에 구비된 데이터 구동부(미도시), 감마 전압 생성부(미도시) 및 게이트 구동부(미도시)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 생성하여 표시 패널(100)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러는 표시 패널(100)의 구동에 동기되어 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 광원들(220)이 동작하도록, 광원들(220)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 백라이트 유닛(200)으로 공급할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(500)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 제어부(500)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제2 커넥터(510)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제2 커넥터(510)가 삽입되기 위한 홀이 형성되어 있을 수 있다.
제2 커넥터(510)는 기판(210)과 제어부(500)를 전기적으로 연결하여, 제어부(500)로부터 출력되는 제어 신호가 기판(210)으로 공급되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제2 커넥터(510)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제2 케이블(520)을 이용해 제어부(500)와 연결되어, 제2 케이블(520)을 통해 제어부(500)로부터 공급되는 제어 신호를 기판(210)으로 전달할 수 있다.
한편, 기판(210)에는 광원 구동부(미도시)가 형성되어 있을 수 있으며, 광원 구동부(미도시)는 제2 커넥터(510)를 통해 제어부(500)로부터 공급되는 제어 신호를 이용하여 광원들(220)을 구동시킬 수 있다.
도 12에 도시된 디스플레이 장치의 구성은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 그에 따라 전원 공급부(400), 제어부(500), 제1, 2 커넥터(410, 510) 및 제1, 2 케이블(420, 520)의 위치 또는 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
예를 들어, 제1, 2 커넥터(410, 510) 도 11에 도시된 바와 같은 백라이트 유닛(200)을 구성하는 복수의 광학 어셈블리(10)들 각각에 구비될 수 있으며, 전원 공급부(400) 또는 제어부(500)는 바텀 커버(270)의 하측 면 상에 배치될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치는 제어부(600), BLU 구동부(610), 패널 구동부(620), 백라이트 유닛(200) 및 표시 패널(100)을 포함할 수 있다. 한편, 도 13에 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 표시 패널(100)에서는 초당 60, 120 또는 240 프레임으로 영상이 표시될 수 있으며, 상기 초당 프레임 수가 증가할수록 프레임의 스캔 주기(T)는 짧아진다.
패널 구동부(620)는 제어부(600)로부터 각종 제어 신호 및 영상 신호를 입력 받아 표시 패널(100)을 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하여 표시 패널(100)에 공급한다. 예를 들어, 패널 구동부(620)는 표시 패널(100)의 게이트선과 연결되는 게이트 구동부(미도시), 데이터 구동부(미도시) 및 이들을 제어하는 타이밍 컨트롤러(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제어부(600)는 영상 신호에 대응하여 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들의 휘도가 제어되도록, 상기 영상 신호에 따른 로컬 디밍값을 BLU 구동부(610)로 출력할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 표시 패널(100)에 하나의 프레임이 표시되는 스캔 주기(T)에 대한 정보, 예를 들어 수직 동기 신호(Vsync)를 BLU 구동부(610)로 제공할 수 있다.
BLU 구동부(610)는 상기 입력된 스캔 주기(T)에 따라 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들을 구동시켜, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되는 것에 동기하여 광원들로부터 광이 방출되도록 제어할 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들은 각각 복수의 점광원들, 예를 들어 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)들을 포함할 수 있으며, 하나의 블록에 포함된 복수의 점광원들은 동시에 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 로컬 디밍 등과 같은 분할 구동 방식에 의해, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들은 복수의 블록들로 분할되고, 상기 분할된 블록들 각각에 대응되는 표시 패널(100) 영역의 휘도 레벨, 예를 들어 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 각 블록들에 속하는 광원들의 휘도가 조절될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100) 중 제1 영역에는 영상이 디스플레이되고, 제2 영역에는 영상이 디스플레이되지 않는, 즉 검은색으로 표시되는 경우, BLU 구동부(610)는 상기 분할된 블록들 중 상기 제2 영역에 대응되는 블록에 속하는 광원들이 상기 제1 영역에 대응되는 블록에 속하는 광원들보다 낮은 휘도의 광을 방출하도록 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 포함된 광원들을 제어할 수 있다.
한편, 표시 패널(100)의 디스플레이 화면 중 영상이 디스플레이되지 않고 검은색으로 표시되는 제2 영역에 대응되는 백라이트 유닛(200)의 블록에 속하는 광원들은 턴오프(turn off)될 수도 있으며, 그에 따라 디스플레이 장치의 소비 전력을 보다 감소시킬 수 있다.
즉, 제어부(600)는 입력되는 영상 신호의 휘도 레벨, 예를 들어 전체 영상의 휘도 레벨 또는 특정 영역의 휘도 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값, 즉 블록별 로컬 디밍값을 생성하여 BLU 구동부(610)로 출력하고, BLU 구동부(610)는 상기 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 백라이트 유닛(200)의 블록들 각각의 밝기를 제어할 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 도 14에 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 RGB 영상신호를 입력받아 영상 전체 또는 일부 영역에 대한 휘도 레벨을 판단하는 영상 분석부(601), 영상 분석부(601)에 의해 판단된 휘도 레벨에 대응되는 광원, 예를 들어 LED의 밝기를 결정하는 밝기 결정부(602) 및 밝기 결정부(602)에 의해 결정된 밝기 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)을 구동하는 BLU 구동부(610)를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 영상 분석부(601)에 의해 분석되는 영상의 휘도 레벨을 반영하여 상기 RGB 영상 신호에 대한 휘도 레벨을 변경하는 픽셀 보상부(603), 픽셀 보상부(603)에 의해 보상된 R'G'B' 신호에 따른 영상 출력이 수행되도록 표시 패널(100)로 구동 신호를 출력하는 패널 구동부(620)를 포함할 수 있다.
영상 분석부(601)는 입력되는 RGB 영상 신호에 대해서 영상의 영역을 복수 개로 분할하고, 각 영역에 대응되는 백라이트 유닛(200)의 블록에 속하는 광원들의 밝기를 판단할 수 있도록 밝기 결정부(602)로 영상의 휘도 레벨에 대한 정보를 제공한다.
예를 들어, 영상 분석부(601)로부터 밝기 결정부(602)로 제공되는 상기 영상 의 휘도 레벨에 대한 정보는, 밝기를 결정하고자 하는 블록에 대응되는 영역의 평균 휘도 레벨(ABL, Average Block Level) 뿐만 아니라 그에 인접한 다른 영역 또는 영상의 전체 영역의 평균 휘도 레벨(APL, Average Picture Level)을 포함할 수 있다.
즉, 영상 분석부(601)는 한 프레임의 영상을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 제1 영역에 대한 평균 휘도 레벨 뿐만 아니라 상기 제1 영역에 인접한 다른 영역에 대한 평균 휘도 레벨에 대한 정보를 밝기 결정부(602)로 제공할 수 있다. 또한, 영상 분석부(601)는 밝기 결정부(602)가 백라이트 유닛(200)의 특정 블록의 밝기를 결정하고자 하는 경우 영상 전체의 평균 휘도 레벨에 대한 정보를 이용하도록 해당 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 측정된 영상의 전체 또는 일부 영역의 평균 휘도 레벨에 따라 백라이트 유닛(200)의 특정 블록의 밝기를 결정하는 룩-업 테이블이 구비될 필요가 있으며, 밝기 결정부(602)는 영상 분석부(601)에 의해 측정된 평균 휘도 레벨에 대응되는 광원의 밝기를 상기 룩-업 테이블로부터 독출하여 출력할 수 있다.
도 15는 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 광원의 밝기를 결정하는 방법에 대한 제1 실시예를 그래프로 도시한 것으로, x축은 표시 패널(210)의 분할된 영역에 대한 평균 휘도 레벨(ABL)이고, y축은 상기 분할된 영역에 대응되는 백라이트 유닛(100)의 블록의 밝기를 나타내며, z축은 전체 영역의 평균 휘도 레벨(APL)을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 미만인 경우 제1 그래프(3A)에 따라 백라이트 유닛(200)의 대응되는 블록의 밝기가 결정되고, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 이상 'B'값 미만인 경우 제2 그래프(3B)에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록의 밝기가 결정되며, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 'B'값 이상인 경우 제3 그래프(3C)에 따라 백라이트 유닛(200)의 블록의 밝기가 결정될 수 있다.
예를 들어, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 기설정된 'B'값 이상인 경우, 영상 전체가 밝은 계조로 표현되어야 하므로 제3 그래프(3C)를 이용하여 백라이트 유닛(200)의 대응되는 블록의 밝기가 결정될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(100)에 표시될 영상이 전체적으로 밝기 때문에, 백라이트 유닛(200)의 로컬 디밍 효과를 최대화하면서도 화면이 어두워지는 현상은 크게 문제되지 않는다.
다른 표현에 의하면, 영상이 전체적으로 밝은 계조로 표현되어야 할 경우에는, 영상의 분할 영역 각각에 대해서 측정되는 평균 휘도 레벨이 클수록 대응되는 블록의 밝기가 높게 결정되고, 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 작을수록 대응되는 블록의 밝기가 낮게 결정될 수 있다. 참고로, 도면에는 각 분할영역에 대한 평균 휘도 레벨에 대한 LED 밝기 그래프는 단일의 기울기를 갖는 그래프로 도시되어 있다.
한편, 영상이 전체적으로 어두운 계조로 표현되어야 할 경우, 즉, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값 미만일 경우에는, 기설정된 휘도값 보다 작은 평균 휘도 레벨을 갖는 분할 영역에 대해서만 로컬 디밍이 수행될 수 있다.
즉, 제안되는 룩-업 테이블은, 기설정된 휘도값보다 작은 평균 휘도 레벨을 갖는 분할 영역에 대해서만 광원의 밝기가 변경되는 로컬 디밍이 수행되도록 할 수 있다. 왜냐하면, 영상이 전체적으로 어두운 영상일 경우에, 상기의 제3 그래프(3C)와 같은 로컬 디밍 그래프에 따라 광원의 밝기가 결정되면 영상의 밝기가 너무 어두워져 색재현성이 오히려 떨어지기 때문이다.
따라서, 영상 전체의 휘도 레벨이 낮은 경우에, 소정 밝기 이상의 평균 휘도 레벨을 갖는 분할영역들에 대해서는 로컬 디밍이 수행되지 않도록 한다.
그리고, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 'A'값과 'B'값 사이에 위치하는 경우에, 측정되는 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값 보다 크면, 광원의 밝기 변화가 적도록 하고, 분할영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값 보다 작으면, 광원의 밝기 변화가 크도록 한다. 즉, 밝은 계조를 갖는 분할 영역들에 대해서는 광원에 대응되는 로컬 디밍값을 작게하고, 그보다 낮은 계조를 갖는 분할 영역들에 대해서는 광원에 대응되는 로컬 디밍값을 상대적으로 크게 할 수 있다.
상기 룩-업 테이블에 따른 평균 휘도 레벨별 광원의 밝기를 나타내는 그래프는, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 최대(MAX)인 경우와 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최소(MIN)인 경우에 대해서 저장하여 두고, 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레벨에 대응되는 테이블은 상기 영상전체이 평균 휘도 레벨의 최대(MAX) 및 최소(MIN) 그래프 사이에서 결정하는 것도 가능하다.
도 16을 참조하면, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최대(MAX)인 경우에 적용되는 그래프(4C)와 최소(MIN)인 경우에 적용되는 그래프(4A)에 대해서 예시되어 있다. 즉, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최대일 경우에는, 영상 밝기가 최대이므로 각 분할 영역에 대한 로컬 디밍이 수행되더라도, 색재현이 떨어지지 않으며 백라이트 유닛(200)의 구동에 따른 소비전력을 상당히 절감할 수 있다.
그리고, 영상 전체의 평균 휘도 레벨이 최소일 경우에는, 영상 밝기가 최소이므로, 이 경우 로컬 디밍이 영상 전체에 대해서 수행되어 버리면 영상의 색재현성이 오히려 저해되는 문제가 있다. 따라서, 이 경우는, 분할영역의 평균 휘도 레벨이 기설정된 값(4AA)보다 작은 경우에 해당 분할영역에 대한 로컬 디밍이 수행되도록 함으로써, 색재현성이 현저히 떨어지지 않도록 하면서 백라이트 유닛(200)의구동에 따른 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.
그리고, 영상전체의 평균 휘도 레벨이 최대 또는 최소가 아닌 경우에는, 상기 그래프 4A와 4C를 인터폴레이션하여 적용할 룩-업 테이블(그래프)를 생성할 수 있다. 즉, 밝기 결정부(602)는 영상전체의 평균 휘도 레벨의 최대일 때와 최소 일때의 룩-업 테이블을 이용하여 상기 4A 및 4C 그래프에 의해서 형성되는 영역내에 위치하는 새로운 그래프를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 표시 패널(100)로 제공되는 영상 신호, 예를 들어 RGB 신호에 대한 보상이 수행될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같은 백라이트 유닛(200)에 대한 로컬 디밍이 수행되는 경우, 표시 패널(100)의 분할된 영역들 각각에서 색이 표현되어야 할 영역(또는 픽셀)이 있을 수 있다. 이 경우, 패널 구동부(620)로 제공되는 RGB 신호에 영상 전체의 휘도 레벨에 따른 게인(gain)을 가하여, 로컬 디밍에 따라 색이 불완전하게 재현되는 것을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 영상 내의 특정의 영역에 대해서 로컬 디밍이 수행되는 경우, 해당 분할 영역의 평균 휘도 레벨이 낮아 로컬 디밍의 정도가 크더라도 상기 분할영역내에 표시되어야 할 문자나 이미지가 있을 수 있다. 즉, 전체 APL이 낮은 경우, 로컬 디밍이 크게 걸려 전체 이미지가 어둡게 나타나기 때문에 표현해야할 상기 문자나 이미지까지도 어둡게 표현될 수 있다.
이 경우, 로컬 디밍에 따른 소비 전력의 감소효과는 그대를 유지되도록 하되, 표시 패널(210)로 제공되는 RGB 신호의 휘도 레벨을 향상시켜 상기 문자나 이미지에 대한 색재현이 가능해지도록 할 수 있다.
픽셀 보상부(603)은 입력되는 RGB 신호의 휘도 레벨에 보상값(α)을 곱함으로써 영상 신호를 보상할 수 있으며, 예를 들어 영상 분석부(601)에 의해서 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레벨을 이용하여 상기 보상값(α)을 산출할 수 있다.
도 17은 영상의 평균 휘도 레벨에 따라 영상 신호의 보상값(α)을 결정하는 방법에 대한 일실시예를 그래프로 도시한 것이다.
도 17을 참조하면, 화면이 어두울 경우에는 상대적으로 큰 보상을 수행할 수 있고, 밝은 영상일 경우에는 보상값(α)을 더 작게 하여 RGB 값의 포화빈도를 줄일 수 있어, 좀 더 자연스러운 픽셀 보상이 가능해질 수 있다.
도 17에 도시된 그래프의 x축은 영상 분석부(601)에 의해서 측정되는 영상 전체의 평균 휘도 레벨을 나타내고, y축은 그에 대응되는 RGB 신호의 픽셀을 보상하기 위한 보상값(α)을 나타낸다.
즉, 로컬 디밍이 적용되지 않거나 로컬 디밍값이 미리 설정값 기준치, 예를 들어 5A 이하인 경우, 픽셀을 보상하기 위한 보상값(α)을 1로 하고 상기 로컬 디밍값이 최대값(MAX)에 가까워질수록 보상값(α)을 1 이상으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 문자나 이미지에 대해 실제 보여지는 영상이 로컬 디밍에 의해 어두워진만큼 픽셀을 보상하도록 할 수 있다.
한편, 상기 보상되는 문자나 이미지는 RGB 영상 신호의 게인이 미리 설정된 특정값 이상인 영역을 의미할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제어부(600)는 광원, 예를 들어 LED의 밝기가 시간적으로 급변하는 경우를 방지하기 위하여 밝기 결정부(602)에 의해 결정된 밝기 레벨을 보정하는 필터링부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 18은 디스플레이 장치에 구비되는 BLU 구동부의 구성을 도시한 것으로, 도시된 BLU 구동부(610)의 동작 중 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 18을 참조하면, BLU 구동부(610)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 각각의 밝기를 나타내는 블록별 로컬 디밍값을 입력받고, 상기 입력되는 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 복수의 구동 신호들, 예를 들어 제1 내지 제m 구동 신호를 출력할 수 있다.
한편, BLU 구동부(610)로부터 출력되는 상기 복수의 구동 신호들 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 2 이상의 블록들의 밝기를 제어할 수 있다.
즉, BLU 구동부(610)는 백라이트 유닛(200)의 블록들 중 n개의 블록들, 예를 들어 제1 내지 제n 블록들의 밝기를 제어하기 위한 제1 구동 신호를 생성하여 상기 제1 내지 제n 블록들에 속하는 광원들로 공급할 수 있으며, 그를 위해 제어부(600)로부터 입력되는 블록별 로컬 디밍값 중 상기 제1 내지 제n 블록들에 대응되는 로컬 디밍값들을 이용하여 상기 제1 구동 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(600)와 BLU 구동부(610)는 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 이용하여 신호를 송수신할 수 있으며, 즉 BLU 구동부(610)는 상기 SPI 통신을 이용하여 제어부(600)로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받을 수 있다.
도 19를 참조하면, BLU 구동부(610)는 복수의 구동 유닛들(611, 615)을 포함하여 구성될 수 있으며, 구동 유닛들(611, 615)은 각각 MCU(612, 616) 및 복수의 드라이버 IC들(613, 617)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 유닛(611)은 MCU(612) 및 복수의 드라이버 IC들(613)을 포함하고, MCU(612)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 블록별 로컬 디밍값을 직렬(serial)로 입력받아 병렬(parallel)로 출력하여 복수의 드라이버 IC들(613) 각각으로 대응되는 블록들의 로컬 디밍값을 전달할 수 있다.
한편, 복수의 드라이버 IC들(613) 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 n개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있으며, 그를 위해 n개의 채널을 이용하여 상기 n개의 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 유닛(611)은 4개의 드라이버 IC들(613)을 포함할 수 있으며, 4개의 드라이버 IC들(613) 각각은 16 채널을 이용해 구동 신호를 출력하여 16개의 블록에 속하는 광원들의 밝기를 제어할 수 있다. 그에 따라, 제1 구동 유닛(611)은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 4×16개, 즉 64개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있다.
또한, 제2 구동 유닛(615)은 MCU(616) 및 복수의 드라이버 IC들(617)을 포함하고, MCU(616)는 제어부(600), 보다 상세하게는 제어부(600)에 구비된 밝기 결정부(602)로부터 블록별 로컬 디밍값을 직렬(serial)로 입력받아 병렬(parallel)로 출력하여 복수의 드라이버 IC들(617) 각각으로 대응되는 블록들의 로컬 디밍값을 전달할 수 있다.
한편, 복수의 드라이버 IC들(617) 각각은 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들 중 n개의 블록들의 밝기를 제어할 수 있으며, 그를 위해 n개의 채널을 이용하여 상기 n개의 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
도 19에 도시된 BLU 구동부(610)의 구성은 본 발명에 따른 일실시예에 불과하므로, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 도 19에 도시된 구성에 한정되지 아니한다. 즉, BLU 구동부(610)는 3 이상의 구동 유닛들을 포함하여 구성될 수 있으며, 각각의 구동 유닛이 밝기를 제어하는 백라이트 유닛(200)의 블록들의 개수 등은 변경 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 스캔 그룹으로 분할되어, 그룹 단위로 순차적으로 구동될 수 있다. 그를 위해, BLU 구동부(610)는 제어부(600)로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)에 구비된 광원들을 구동함에 있어, 백라이트 유닛(200)의 분할된 블록들이 1 이상의 그룹 단위로 순차적으로 구동되도록 제어할 수 있다.
그에 따라, 동영상에서 특정 물체가 이동하는 장면을 볼 때, 시청자의 눈이 이동하는 물체를 따라가는 동안 영상이 뭉게지는 현상, 즉 모션 블러(motion blur) 현상이 감소할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 평면도로 도시한 것으로, 도 20에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 불록들(201)로 분할되어, 상기 분할된 블록별로 구동될 수 있으며, 상기 분할된 복수의 블록들(201)은 1 이상의 볼록을 포함하여 구성되는 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)로 나누어질 수 있다. 또한, 상기 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)은 순차적으로 구동될 수 있다.
한편, 상기 스캔 그룹들은 하나 이상의 로컬 디밍 블록들을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 스캔 그룹(SG1)은 복수의 로컬 디밍 블록들을 포함할 수 있다.
BLU 구동부(610)는 상기 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각에 대해, 상기 스캔 그룹에 속하는 블록들의 로컬 디밍값 및 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점에 대한 정보를 제어부(600)로부터 입력받고, 상기 입력된 로컬 디밍값에 따라 상기 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)은 소정의 시간 차를 두고 순차적으로 구동될 수 있다.
도 20에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성은 본 발명에 따른 일실시예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 즉, 백라이트 유닛(200)이 순차적으로 구동되는 스캔 그룹들의 개수는 4 이상일 수도 있으며, 도 20에 도시된 바와 같이 적어도 두 스캔 그룹, 예를 들어 제1 스캔 그룹(SG1)과 제2 스캔 그룹(SG2)에 각각 속하는 블록들의 개수가 서로 상이하거나, 또는 모든 스캔 그룹들 각각에 속하는 블록들의 개수가 동일할 수도 있다.
또한, 상기 스캔 그룹은 방사형 블록이 아닌 다양한 형태의 블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 'ㄱ'자 형태나 'ㄴ'자 형태의 블록으로도 구성될 수 있다. 또한, 각각의 스캔 그룹은 복수개의 로컬 디밍 블록들로 구성될 수 있으므로, 각 스캔 그룹별로 로컬 디밍 제어가 가능할 수 있다.
도 21을 참조하면, 두 수직 동기 신호(Vsync)들 사이의 구간, 즉 한 프레임에 해당되는 구간동안, 백라이트 유닛(200)의 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3)이 순차적으로 구동될 수 있다.
즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 복수의 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각의 블록들에 속하는 광원들이 순차적으로 턴온(turn-on)될 수 있다.
보다 상세하게는, BLU 구동부(610)에 구비된 1 이상의 MCU(612, 616)는 각각 제어부(600)로부터 입력받은 스캔 시점에 대한 정보를 이용하여 연결된 복수의 드라이버 IC들(613, 617)로 제어부(600)로부터 입력되는 로컬 디밍값을 순차적으로 출력할 수 있다.
도 22 및 도 23은 백라이트 유닛의 블록들을 그룹 단위로 스캔 구동하는 방법에 대한 실시예들을 나타낸 것이다.
도 22를 참조하면, BLU 구동부(610)는 제어부(600)로부터 하나의 프레임에 대응되는 스캔 주기(T)에 대한 정보를 입력받을 수 있으며, BLU 구동부(610)는 상기 스캔 주기(T)에 따라 연속하는 두 수직 동기 신호(Vsync) 사이의 프레임 구간동안 백라이트 유닛(200)의 블록들, 보다 상세하게는 광원들을 그룹 단위로 순차적으로 스캔 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(600)는 제1 스캔 그룹(SG1)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제1 그룹 데이터 신호(Data 1) 및 상기 제1 스캔 그룹(SG1)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 1)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제1 그룹 제어 신호(delay 1)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
그 후, 제어부(600)는 제2 스캔 그룹(SG2)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제2 그룹 데이터 신호(Data 2) 및 상기 제2 스캔 그룹(SG2)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 2)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제2 그룹 제어 신호(delay 2)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
마지막으로, 제어부(600)는 제3 스캔 그룹(SG3)의 블록들에 포함된 광원들 각각의 밝기에 대응되는 로컬 디밍값을 나타내는 제3 그룹 데이터 신호(Data 3) 및 상기 제3 스캔 그룹(SG3)의 광원들이 상기 데이터 신호(Data 3)에 따라 스캔되는 시점까지의 지연 시간(delay time)을 나타내는 제3 그룹 제어 신호(delay 3)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 제어부(600)가 복수의 스캔 그룹들 별로, 예를 들어 제1, 2, 3 스캔 그룹들(SG1, SG2, SG3) 각각에 대해 데이터 신호(data 1, 2, 3) 및 그룹 제어 신호(delay 1, 2, 3)을 순차적으로 공급함에 따라, 백라이트 유닛(200)에 포함된 복수의 블록들, 보다 상세하게는 광원들이 그룹 단위로 스캔 구동될 수 있다.
도 23을 참조하면, 제어부(600)는 백라이트 유닛(200)의 스캔 그룹들 각각에 대해, 스캔 그룹 별로 해당 그룹의 광원들이 스캔 되는 시점을 나타내는 스캔 개시 신호(STH 1, 2, 3)를 공급할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 제1 스캔 그룹(SG1)에 속하는 광원들의 밝기를 나타내는 제1 그룹 데이터 신호(Data 1), 제2 스캔 그룹(SG2) 광원들의 밝기를 나타내는 제2 그룹 데이터 신호(Data 2) 및 제3 스캔 그룹(SG3) 광원들의 밝기를 나타내는 제3 그룹 데이터 신호(Data 3)를 데이터 라인(data)을 통해 순차적으로 공급할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 상기 제1 스캔 그룹(SG1)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제1 그룹 스캔 개시 신호(STH 1)를 BLU 구동부(610)로 공급하고, 상기 제2 스캔 그룹(SG2)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제2 그룹 스캔 개시 신호(STH 2)를 BLU 구동부(610)로 공급하며, 상기 제3 스캔 그룹(SG3)의 스캔 시작 시점에 동기하여 제3 그룹 스캔 개시 신호(STH 3)를 BLU 구동부(610)로 공급할 수 있다.
예를 들어, 제어부(600)는 수직 동기 신호(Vsync)를 스캔 그룹 별로 일정 시간 만큼씩 지연시켜 도 23에 도시된 바와 같은 스캔 개시 신호들(STH 1, 2, 3)을 생성할 수 있으며, 스캔 그룹 별로 수직 동기 신호(Vsync)가 지연되는 시간은 각 그룹의 스캔 시작 시점에 따라 설정될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및
    상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는
    제1 층;
    상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들;
    상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및
    상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며,
    상기 BLU 구동부는 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받아 복수의 구동 신호들을 출력하며, 상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동되는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    상기 스캔 그룹에 속하는 적어도 하나의 블록에 대한 상기 블록별 로컬 디밍값 및 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점에 대한 정보를 상기 제어부로부터 입력받는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캔 시점에 대한 정보는
    수직 동기 신호가 입력되는 시점부터 상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점까지의 지연 시간인 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 스캔 시점에 대한 정보는
    상기 스캔 그룹이 스캔되는 시점을 나타내는 스캔 개시 신호인 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스캔 그룹들 중 적어도 두 스캔 그룹은 그에 속하는 블록들의 개수가 서로 상이한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 BLU 구동부로부터 출력되는 복수의 구동 신호들은 각각 상기 백라이트 유닛의 블록들 중 2 이상의 블록들의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 복수의 영역들로 분할되며,
    상기 제어부는
    상기 표시 패널의 영역들 각각의 휘도에 따라 상기 영역에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블록의 밝기가 조절되도록 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 이용하여 상기 제어부로부터 상기 블록별 로컬 디밍값을 입력받는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 층은
    상기 광원이 실장되는 기판인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    실리콘계 또는 아크릴계 수지로 구성되는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    복수의 산란 입자들을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원들의 위치에 대응되도록 상기 제2 층 상에 형성되는 차광 패턴을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은
    상기 광학 어셈블리를 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층의 두께는 0.1 내지 4.5mm인 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 광학 어셈블리에 포함된 복수의 광원들은 2 이상의 블록들로 분할되어 구동되는 디스플레이 장치.
  16. 복수의 블록들로 분할되어 상기 분할된 블록별로 구동되며, 적어도 하나의 광학 어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하는 표시 패널;
    상기 표시 패널에서 디스플레이되는 영상에 따라 상기 백라이트 유닛의 블록들 각각의 밝기에 대응되는 블록별 로컬 디밍값을 출력하는 제어부; 및
    상기 블록별 로컬 디밍값을 이용하여 상기 백라이트 유닛의 블록들의 밝기를 제어하는 BLU 구동부를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는
    제1 층;
    상기 제1 층 상에 형성되어 광을 방출하는 복수의 광원들;
    상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층; 및
    상기 제1, 2 층 사이에 배치되는 반사층을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛의 블록들은 복수의 스캔 그룹들로 분할되어 상기 분할된 그룹 단위로 구동되고,
    상기 BLU 구동부는 구동 유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 구동 유닛은 상기 제어부로부터 블록별 로컬 디밍값을 입력받는 제어 유닛 및 2 이상의 상기 블록들의 밝기를 제어하기 위한 구동 신호를 각각 출력하는 복수의 드라이버 IC들을 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 유닛은
    직렬(serial)로 입력되는 상기 블록별 로컬 디밍값을 병렬(parallel)로 출력하여, 상기 복수의 드라이버 IC들 각각으로 전달하는 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 드라이버 IC는
    n개 채널을 이용하여, n개의 블록들에 포함된 광원들로 구동 신호를 공급하는 디스플레이 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 BLU 구동부는
    상기 구동 유닛을 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 광학 어셈블리에 포함된 복수의 광원들은 2 이상의 블록들로 분할되어 구동되는 디스플레이 장치.
  21. 제16항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은
    상기 광학 어셈블리를 복수 개 구비하는 디스플레이 장치.
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