KR101294851B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로컬 디밍이 가능한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정표시장치는 화상이 표시되는 액정표시패널; 상호 직교하는 제1 및 제2 방향의 도파 채널들이 형성되는 도광판부와, 상기 도광판부의 측면에 빛을 공급하는 다수의 제1 및 제2 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할하는 백라이트 유닛; 및 입력 영상을 상기 블록 크기 단위로 분석하여 상기 제1 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제1 디밍값을 선 결정한 후, 상기 제1 디밍값을 기반으로 상기 제2 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 이웃 블록들 간 휘도차를 줄이기 위해 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 디밍 제어부를 구비한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD OF THEREOF}

본 발명은 로컬 디밍이 가능한 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다. 백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다.

액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 이 콘트라스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상 에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어방법이 다양하게 시도되고 있다. 백라이트 디밍 제어방법은 백라이트 유닛의 휘도를 입력 영상에 따라 적응적으로 조정함으로써 소비전력을 줄일 수도 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 전체의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍 방법(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하는 로컬 디밍 방법(Local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임간에 측정되는 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍방법으로 개선하기가 어려운 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선할 수 있다.

직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 다수의 광학시트들과 확산판이 적층되고 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판 아래에 다수의 광원들이 배치되고 그 광원들을 개별 제어하여 로컬 디밍을 구현할 수 있으나 그 두께를 줄이기가 어려워 액정표시장치의 슬림화 설계를 곤란하게 하는 요인으로 작용하고 있다. 직하형 백라이트 유닛의 두께를 줄이기가 어려운 이유는 확산판과 광원들 사이에 확보되어야 하는 간격 때문이다. 직하형 백라이트 유닛의 확산판은 램프로부터 입사되는 빛을 확산시켜 표시면의 휘도를 균일하게 하기 위한 목적으로 이용된다. 직하형 백라이트 유닛의 확산판이 빛을 충분히 확산시키기 위해서는 광원들과 확산판 간의 간격이 충분히 확보되어야 한다. 액정표시장치의 박형화 추세로 인하여, 확산판과 광원들 사이의 간격이 좁아지고 있지만 광원으로부터의 빛이 충분히 확산되지 않기 때문에 표시화상 에서 광원이 보이는 휘선 현상 등으로 인하여 표시화상의 휘도 균일도가 떨어질 수 있다.

에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향되도록 광원이 배치되고 액정표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛은 구조적 차이에 의해 직하형 백라이트 유닛보다 얇은 두께로 구현될 수 있다. 그러나, 에지형 백라이트 유닛은 광원으로부터 도광판의 일측에 조사된 빛을 도광판을 통해 선광원 또는 점광원을 면광원으로 변환하는 것으로 로컬 디밍 구현이 어렵다. 설령, 로컬 디밍 방법을 적용하더라도 도광판 내에서 빛이 직진하는 성질을 이용하는 에지형 백라이트 유닛에서는 원하지 않는 다른 부분까지 명암이 생겨서 실제 화면 표시시 표시패널에 구현된 화상과의 왜곡이 발생하게 된다. 게다가, 에지형 백라이트 유닛에서는 도광판내에서 광원과의 거리에 따라 면 휘도 균일도가 달라 로컬 디밍 구현시 전체적인 휘도 감소 문제도 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 로컬 디밍을 구현하여 액정표시장치의 콘트라스트 특성을 향상시키면서도 액정표시장치를 슬림화할 수 있도록 함과 아울러, 로컬 디밍 구현시 발생되는 표시화상 왜곡과 휘도 감소를 보상할 수 있도록 한 액정표시장치와 그 구동방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 화상이 표시되는 액정표시패널; 상호 직교하는 제1 및 제2 방향의 도파 채널들이 형성되는 도광판부와, 상기 도광판부의 측면에 빛을 공급하는 다수의 제1 및 제2 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할하는 백라이트 유닛; 및 입력 영상을 상기 블록 크기 단위로 분석하여 상기 제1 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제1 디밍값을 선 결정한 후, 상기 제1 디밍값을 기반으로 상기 제2 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 이웃 블록들 간 휘도차를 줄이기 위해 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 디밍 제어부를 구비한다.

상기 제1 광원들은 상기 조정된 제1 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 어느 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급하고, 상기 제2 광원들은 상기 조정된 제2 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 나머지 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급한다.

상기 제1 디밍값은 상기 입력 영상의 분석 결과에 기초한 블록별 최종 목표 휘도치 중 제1 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제1 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제1 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정되고, 상기 제2 디밍값은 상기 블록별 최종 목표 휘도치에서 상기 제1 최대 휘도치들을 감산하여 얻어진 블록별 중간 목표 휘도치 중 제2 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제2 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제2 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정된다.

상기 디밍 제어부는 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값을 기준값으로 하여 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하기 위한 주변 휘도값을 출력하는 룩업 테이블을 구비하고; 상기 주변 휘도값은 상기 기준값에 따라 결정되는 휘도값과의 차이가 소정의 임계 휘도값 이하가 되도록 설정된다.

상기 디밍 제어부는 상기 제1 및 제2 디밍값의 조정 정도에 따라 얼마만큼의 잉여 휘도가 발생 되는지에 대한 정보를 미리 저장하고, 이 저장된 정보를 기반으로 잉여 휘도 상승분만큼 표시화상의 전체적인 휘도를 낮추는 기능을 더 구비한다.

상기 도광판부는, 상기 제1 방향을 따라 나란히 배치되어 상기 제2 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제1 도광판들을 갖는 제1 도광판 어레이; 및 상기 제1 도광판 어레이의 아래에 위치하고, 상기 제2 방향을 따라 나란히 배치되어 상기 제1 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제2 도광판들을 갖는 제2 도광판 어레이를 구비한다.

상기 도광판부는, 제1 방향 음각패턴 라인들이 형성되어 상기 제1 방향의 도파 채널들을 정의하는 제1 도광판; 및 상기 제1 도광판의 아래에 배치되고 상기 제1 방향 음각패턴 라인들과 교차되는 제2 방향 음각패턴 라인들이 형성되어 상기 제2 방향의 도파 채널들을 정의하는 제2 도광판을 구비한다.

상기 도광판부는, 상기 제1 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 제1 방향의 음각패턴 라인들과, 상기 제2 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 제2 방향의 음각패턴 라인들이 교차되도록 형성되는 단일 도광판을 구비한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 화상이 표시되는 액정표시패널을 갖는 액정 표시장치의 구동방법은, 상호 직교하는 제1 및 제2 방향의 도파 채널들이 형성되는 도광판부와, 상기 도광판부의 측면에 빛을 공급하는 다수의 제1 및 제2 광원들을 이용하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할하는 (a) 단계; 및 입력 영상을 상기 블록 크기 단위로 분석하여 상기 제1 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제1 디밍값을 선 결정한 후, 상기 제1 디밍값을 기반으로 상기 제2 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 이웃 블록들 간 휘도차를 줄이기 위해 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 (b) 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 에지형 백라이트 유닛을 통한 로컬 디밍을 구현하여 액정표시장치의 콘트라스트 특성을 향상시키면서도 액정표시장치를 슬림화할 수 있도록 함과 아울러, 로컬 디밍 구현시 발생되는 표시화상 왜곡과 휘도 감소를 디밍값 결정 및 조정 알고리즘을 이용하여 효과적으로 보상할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 14b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정 표시패널(10), 액정표시패널(10)의 데이터라인들(14)을 구동하기 위한 데이터 구동부(12), 액정표시패널(10)의 게이트라인들(15)을 구동하기 위한 게이트 구동부(13), 데이터 구동부(12)와 게이트 구동부(13)를 제어하는 타이밍 제어부(11), 액정표시패널(10)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛, 백라이트 유닛의 광원들(23, 24)을 구동하기 위한 광원 구동부들(21, 22), 및 입력 영상을 분석하여 그 분석 결과에 따라 광원 구동부들(21, 22)을 제어하는 디밍 제어부(16)를 구비한다.

액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 이 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 도 2와 같이 다수의 데이터라인들(14a 내지 14d)과 다수의 게이트라인들(15a 내지 15d)이 교차된다. 데이터라인들(14a 내지 14d)과 게이트라인들(15a 내지 15d)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(10)에는 액정셀들(Clc)이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 액정표시패널(10)의 하부 유리기판에는 박막트랜지스터(TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극(1), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다.

액정표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 도 2와 같이 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극(2)이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

데이터 구동부(12)는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트레지스터, 디지털 비디오 데이터(RGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인(14)을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인(14) 사이에 접속된 출력버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들로 구성된다. 이 데이터 구동부(12)는 타이밍 제어부(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치하고, 이 래치된 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들(14)에 공급한다.

게이트 구동부(13)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성된다. 이 게이트 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)의 제어 하에 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들(15)에 공급한다.

타이밍 제어부(11)는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 액정표시패널(10)의 해상도에 맞게 재정렬하여 데이터 구동부(12)에 공급한다. 그리고 타이밍 제어부(11)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동부(12)와 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 제어부(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동부(12)와 게이트 구동부(13)의 동작을 제어할 수 있다.

백라이트 유닛은 도광판부(20), 도광판부(20)의 측면에 빛을 조사하는 다수의 제1 및 제2 광원들(23,24)를 구비한다. 또한, 백라이트 유닛은 도광판부(20)와 액정표시패널(10) 사이에 적층된 다수의 광학시트들을 포함한다. 액정표시패널(10)에 입사되는 면광원의 휘도를 도 3과 같은 블록 크기로 분할하여 로컬 디밍을 구현하기 위해, 도광판부(20)의 구조와 제1 및 제2 광원들(23,24)의 배치구조는 다양한 형태로 변경될 수 있다.

일 예로, 도광판부(20)는 도 8 및 도 9와 같이 수평 방향을 따라 나란히 배치되어 수직 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제1 도광판들(201a 내지 201f)을 갖는 제1 도광판 어레이와, 제1 도광판 어레이의 아래에 위치하고, 수직 방향을 따라 나란히 배치되어 수평 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제2 도광판들(202a 내지 202d)을 갖는 제2 도광판 어레이로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 광원들(23)은 수직 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 제1 도광판들(201a 내지 201f)의 적어도 한 단측면들 각각에 대향하도록 배치될 수 있으며, 제2 광원들(24)은 수평 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 제2 도광판들(202a 내지 202d)의 적어도 한 단측면들 각각에 대향하도록 배치될 수 있다.

다른 예로, 도광판부(20)는 도 10a 내지 10d와 같이 수직 방향 음각패턴 라인들(301)이 형성되어 수직 방향의 도파 채널들을 정의하는 제1 도광판(201)과, 제1 도광판(201)의 아래에 배치되고 수직 방향 음각패턴 라인들(301)과 교차되는 수평 방향 음각패턴 라인들(302)이 형성되어 수평 방향의 도파 채널들을 정의하는 제2 도광판(202)로 구성될 수 있다. 이 경우,제1 광원들(23)은 수직 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 제1 도광판(201)의 적어도 일측면과 대향하도록 배치될 수 있으며, 제2 광원들(24)은 수평 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 제2 도광판(202)의 적어도 일측면과 대향하도록 배치될 수 있다.

또 다른 예로, 도광판부(20)는 도 13a 및 도 13b와 같이 수직 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 수직 방향의 음각패턴 라인들(301)과, 수평 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 수평 방향의 음각패턴 라인들(302)이 교차되도록 형성되는 단일 도광판(20)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 광원들(23)은 수직 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 도광판(20)의 일측면과 대향하도록 배치될 수 있으며, 제2 광원들(24)은 수평 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하기 위해 도광판(20)의 타측면과 대향하도록 배치될 수 있다.

도광판부(20)의 구조와 제1 및 제2 광원들(23,24)의 배치구조에 대해서는 해당 도면들을 결부하여 상세히 후술하기로 한다. 한편, 도 3에 도시된 블록들(B11~B46)은 서로 교차하는 수직 방향의 도파 채널들과 수평 방향의 도파 채널들에 의해 매트릭스 형태로 구획되는 휘도 블록들로서, 액정표시장치의 모델 및 광원 들의 갯수등에 따라 블록들의 갯수는 가변될 수 있다.

제1 광원 구동부(21)는 디밍 제어부(16)의 제어 하에 제1 광원들(23)에 개별로 공급되는 전류세기를 다르게 조정한다. 이 제1 광원 구동부(21)는 디밍 제어부(16)로부터의 로컬 디밍신호(LDIM)에 따라 액정표시패널(10)에 표시되는 표시화상의 밝은 부분에 대응되는 블록들(B11 내지 B46)을 담당하는 제1 광원들(23)의 공급 전류를 높게 조정하는 반면, 액정표시패널(10)에 표시되는 표시화상의 어두운 부분에 대응되는 블록들(B11 내지 B46)을 담당하는 제1 광원들(23)의 공급 전류를 상대적으로 낮게 조정한다.

제2 광원 구동부(22)는 디밍 제어부(16)의 제어 하에 제2 광원들(24)에 개별로 공급되는 전류 세기를 다르게 조정한다. 이 제2 광원 구동부(22)는 디밍 제어부(16)로부터의 로컬 디밍신호(LDIM)에 따라 액정표시패널(10)에 표시되는 표시화상의 밝은 부분에 대응되는 블록들(B11 내지 B46)을 담당하는 제2 광원들(24)의 공급 전류를 높게 조정하는 반면, 액정표시패널(10)에 표시되는 표시화상의 어두운 부분에 대응되는 블록들(B11 내지 B46)을 담당하는 제2 광원들(24)의 공급 전류를 상대적으로 낮게 조정한다.

디밍 제어부(16)는 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 분석하여 입력 영상을 도 3에 도시된 블록들(B11 내지 B46)과 맵핑시키고 다양한 영상 분석 기법을 이용하여 입력 영상의 휘도를 블록 크기 단위로 분석한다. 그리고, 디밍 제어부(16)는 블록 크기로 분석된 휘도치를 참조하여 수직 및 수평 방향 중 어느 한 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하는 광원들(23 또는 24)의 제1 디밍값을 선 결정한 후, 이 제1 디밍값을 기반으로 수직 및 수평 방향 중 나머지 한 방향의 도파 채널들에 빛을 조사하는 광원들(24 또는 23)의 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 타겟 블록과 주변 블록간 휘도차를 줄이기 위해 제1 및 제2 디밍값을 조정한다. 그리고, 디밍 제어부(16)는 상기 조정된 제1 및 제2 디밍값을 로컬 디밍신호(LDIM)로 하여 제1 및 제2 광원 구동부(21,22)를 제어한다. 디밍 제어부(16)는 입력되는 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 의해 타이밍 제어부(11)에 동기됨으로써, 광원들(23, 24)의 구동 타이밍을 디지털 비디오 데이터(RGB)의 표시 타이밍에 동기시킨다. 디밍 제어부(16)는 외부의 시스템 보드에 실장되거나 타이밍 제어부(11) 내에 내장될 수 있다.

도 4 내지 도 7b를 참조하여 디밍 제어부(16)의 디밍값 결정 및 조정 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 디밍 제어부(16)는 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 분석하여 입력 영상을 도 3에 도시된 블록들(B11 내지 B46)과 맵핑시키고 다양한 영상 분석 기법을 이용하여 입력 영상의 휘도를 블록 크기 단위로 분석하여 도 5a와 같은 블록별 최종 목표 휘도치(TTl)를 산출한다(S10, S20). 최종 목표 휘도치(TTl)는 블록당 디지털 비디오 데이터(RGB)의 평균값에 기초하거나 또는 블록당 디지털 비디오 데이터(RGB)의 최대값에 기초하여 산출될 수 있다. 또한, 최종 목표 휘도치(TTl)는 히스토그램 분석 결과에 따른 블록당 디지털 비디오 데이터(RGB)의 최빈값에 기초하여 산출될 수도 있다. 도 5a의 "A" 내지 "X"는 블록들(B11 내지 B46) 각각의 최종 목표 휘도치(TTl)를 지시한다.

디밍 제어부(16)는 수평으로 인접한 블록들 간 최종 목표 휘도치(TTl)들을 순차적으로 비교하여 도 5b와 같이 수평 블록 라인별로 제1 최대 휘도치(Ml1)를 각각 도출한 후, 이 수평 블록 라인별 제1 최대 휘도치(Ml1)들 각각을 기반으로 해당 수평 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 제1 디밍값(D1)을 결정한다(S30, S40). 도 5b에서, "L7" 내지 "L10"은 각각 제1 내지 제4 수평 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 제1 디밍값(D1)들을 나타낸다. 이러한 제1 디밍값(D1)들을 결정하기 위해, 디밍 제어부(16)는 도 5c와 같은 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 룩업 테이블은 입력되는 제1 최대 휘도치(Ml1)를 어드레스로 하여 해당 광원의 휘도를 제어하기 위한 제1 디밍값(D1)을 출력하도록 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 최종 목표 휘도치(TTl)는 제1 디밍값(D1)에 의한 휘도치(제1 최대 휘도치(Ml1))와 후술할 제2 디밍값(D2)에 의한 휘도치(제2 최대 휘도치(Ml2))의 합으로 결정되므로, 제1 디밍값(D1)은 도 5c와 같이 제1 최대 휘도치(Ml1)가 일정 레벨 (예컨대, "153") 이하인 경우 그에 대응되는 광원의 휘도가 최저 레벨(off)을 갖도록 설정될 수 있다. 이는 후술할 제2 디밍값(D2) 만으로도 최종 목표 휘도를 달성할 수 있기 때문이다. 제1 디밍값(D1)에 따른 광원 디밍 커브는 광원 휘도 특성에 따라 가변될 수 있다.

디밍 제어부(16)는 수평 블록 라인별로 최종 목표 휘도치(TTl)에서 제1 최대 휘도치(Ml1)를 감산하여 도 5d와 같은 블록별 중간 목표 휘도치(MTl)를 산출한다(S50). 도 5d의 "A'" 내지 "X'"는 블록들(B11 내지 B46) 각각의 중간 목표 휘도치(MTl)를 지시한다. 예컨대, 블록(B11)의 중간 목표 휘도치(MTl) "A'"는 최종 목 표 휘도치(TTl) "A" 에서 제1 디밍값(D1) "L7"을 감산한 값으로 정해지며, 블록(46)의 중간 목표 휘도치((MTl) "Z'"는 최종 목표 휘도치(TTl) "Z" 에서 제1 디밍값(D1) "L10"을 감산한 값으로 정해진다. 이 연산에서, 마이너스 값이 나오는 블록은 이미 최종 목표 휘도를 만족한 영역임을 의미하는 데 반해, 플러스 값이 나오는 블록은 아직 최종 목표 휘도를 만족하지 못한 영역임은 의미한다. 마이너스 값이 나오는 블록의 중간 목표 휘도치(MTl)는 "0"으로 치환될 수 있다.

디밍 제어부(16)는 수직으로 인접한 블록들 간 중간 목표 휘도치(MTl)들을 순차적으로 비교하여 도 5e와 같이 수직 블록 라인별로 제2 최대 휘도치(Ml2)를 각각 도출한 후, 이 수직 블록 라인별 제2 최대 휘도치(Ml2)들 각각을 기반으로 해당 수직 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 제2 디밍값(D2)을 결정한다(S60, S70). 도 5e에서, "L1" 내지 "L6"은 각각 제1 내지 제6 수직 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 제2 디밍값(D2)들을 나타낸다. 이러한 제2 디밍값(D2)들을 결정하기 위해, 디밍 제어부(16)는 도 5f와 같은 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 이 룩업 테이블은 입력되는 제2 최대 휘도치(Ml2)를 어드레스로 하여 해당 광원의 휘도를 제어하기 위한 제2 디밍값(D2)을 출력하도록 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 최종 목표 휘도치(TTl)는 위에서 이미 결정된 제1 디밍값(D1)에 의한 휘도치(제1 최대 휘도치(Ml1))와 이 제2 디밍값(D2)에 의한 휘도치(제2 최대 휘도치(Ml2))의 합으로 결정되므로, 제2 디밍값(D2)은 도 5f와 같이 상기 제1 최대 휘도치(Ml1)보다 낮은 레벨의 제2 최대 휘도치(Ml2)에 대응하여 해당 광원의 휘도를 제어한다. 제2 디밍값(D2)에 따른 광원 디밍 커브는 광원 휘도 특성에 따라 가변 될 수 있다.

한편, 위에서는 수평 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 디밍값을 제1 디밍값(D1)으로 선 결정한 후, 수직 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 디밍값을 제2 디밍값(D2)으로 후 결정하는 것만이 기재하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 수직 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 디밍값을 제1 디밍값(D1)으로 선 결정한 후, 수평 방향의 도파 채널에 빛을 조사하는 광원들의 디밍값을 제2 디밍값(D2)으로 후 결정하는 것에도 그대로 적용될 수 있다.

디밍 제어부(16)는 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)이 결정되고 나면, 도 5g와 같이 타겟 블록과 주변 블록간의 휘도차를 고려하여 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 조정한다(S80). 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 조정하는 이유는 타겟 블록과 주변 블록간의 휘도차를 줄이기 위함이다. 일 예로, 도 6a와 같은 표시화상 구현시, 도 6b와 같은 블록별 휘도 분포를 위한 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 결정한 후 그에 맞춰 광원들을 분할 구동시키면, 도 6c와 같이 원하지 않는 휘선 모양이 표시화상에서 시인되게 된다. 이는 도 7a에 도시된 바와 같이 타겟 블록과 주변 블록간의 휘도차가 커지면, 원하지 않는 다른 부분까지 명암이 생겨서 실제 화상 구현시 액정표시패널에 구현된 영상과 간섭 현상을 야기하기 때문이다. 하지만, 도 6d 및 도 7b와 같이 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 조정하여 타겟 블록과 주변 블록간의 휘도차를 줄이면, 도 6e와 같이 휘선 모양이 표시화상에서 시인되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 분할 구동으로 인한 휘도 저하도 방지할 수 있다. 도 7b를 통 해 명확히 알 수 있듯이, 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 조정하면 이웃하는 블록 간 휘도 분포는 선형성을 띠게 되어 자연스러운 휘도 변화를 갖게 된다. 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)들을 조정하기 위해, 디밍 제어부(16)는 도 5h와 같은 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 이 룩업 테이블은 기준값을 리드 어드레스로 하여 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)들을 조정하기 위한 이웃값을 출력한다. 여기서, 기준값은 S40 및 S70에서 결정된 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)들이고, 이웃값은 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)들에 의해 구동되는 블록의 주변 휘도값을 지시한다. 주변 휘도값은 기준값에 따라 결정되는 휘도값과의 차이가 소정의 임계 휘도값 이하가 되도록 설정된다. 소정의 임계 휘도값은 기준값을 변화시키면서 그 기준값에 따라 변화되는 휘도값을 측정하고, 그 휘도값과 주변 블록의 주변 휘도값을 측정하는 실험을 통해 결정되는 값이다. 임계 휘도값은 실험에서 주관적 평가방법 즉, 피실험자의 육안 평가방법으로 기준값에 따라 변화되는 블록의 휘도값과 주변 블록의 주변 휘도값이 확연하게 차이가 나지 않는 정도로 결정될 수 있다. 예컨대, 도 5h에서 제1 광원의 디밍값이 "255"일 경우, 이 제1 광원에 이웃하는 제2 광원의 디밍값이 임계 휘도값 즉, "204" 이상이 되면 휘도차로 인한 표시화상의 왜곡은 방지될 수 있다. 도 5h의 임계 휘도값은 표시패널의 모델, 해상도, 응용 제품에 따라 다르게 결정될 수 있다.

이렇게 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)을 조정하고 나면, 백라이트 유닛을 통해 조사되는 광량이 전체적으로 증가하게 된다. 그런데, 증가된 광량은 해당 영역뿐만 아니라 그 주변까지 영향을 주기 때문에 실제 표시 휘도는 원하는 레벨 이상으로 증가하게 된다. 이는 소비전력의 증가를 초래하므로, 잉여 휘도 상승분만큼 전 체적인 표시 휘도를 낮출 필요가 있다. 디밍 제어부(16)는 제1 및 제2 디밍값(D1,D2)의 조정 정도에 따라 얼마만큼의 잉여 휘도가 발생 되는지에 대한 정보를 미리 저장하고, 이 저장된 정보를 기반으로 잉여 휘도 상승분만큼 표시화상의 전체적인 휘도를 낮추도록 광원 구동부들을 제어할 수 있다(S90). 예를 들어, 수직 블록라인 6개 영역들의 디밍값들이 도 5i와 같이 결정된 경우, 디밍값 조정 과정을 거친 디밍값들은 도 5j와 같이 상승하게 된다. 여기서, 만약 디밍값 조정에 따라 증가된 휘도가 이웃 영역에 M(M은 자연수) %의 휘도 영향을 주는 경우 실제 표시 휘도는 도 5k와 같이 원하는 레벨보다 M % 만큼 초과하게 된다. 따라서, 광원 구동부들을 제어하여 광원들에 공급되는 전류(또는 전압)를 줄여 M %에 해당하는 잉여분만큼 표시휘도를 낮추면 도 5j의 원하는 휘도 레벨로 분할 구동을 구현할 수 있게 된다. 이러한 잉여 휘도 상승분 제거 과정을 통해 본원 발명은 글로벌 구동시의 화상과 동일한 화상을 구현하면서도 소비전력을 글로벌 구동 대비 대략 25 % 절감할 수 있다.

이하에서는 도광판부(20)의 구조 및/또는 제1 및 제2 광원들(23,24)의 배치구조에 대한 다양한 실시예를 설명한다.

도광판부와 광원들에 대한 제1 실시예

도 8 및 도 9는 제1 실시예에 따른 도광판부(20)의 구조 및 제1 및 제2 광원들(23,24)의 배치구조를 보여준다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 도광판부(20)는 제1 및 제2 도광판 어레이를 포함한다.

제1 도광판 어레이는 수직 방향으로 분할된 다수의 제1 도광판들(201a 내지 201f)을 구비한다. 제1 도광판들(201a 내지 201f)은 수평 방향을 따라 나란히 배치되어 제1 도광판 어레이에서 수직 방향의 도파 채널들을 형성한다.

제2 도광판 어레이는 제1 도광판 어레이 아래에 배치된다. 제2 도광판 어레이는 수평 방향으로 분할된 다수의 제2 도광판들(202a 내지 202d)을 구비한다. 제2 도광판들(202a 내지 202d)은 수직 방향을 따라 나란히 배치되어 제2 도광판 어레이에서 수평 방향의 도파 채널들을 형성한다.

제1 도광판들(201a 내지 201f)과 제2 도광판들(202a 내지 202d)은 서로 직교되게 배치되어 도 3과 같은 매트릭스 형태의 블록들(B11 내지 B46)을 형성한다. 블록들(B11 내지 B46)은 액정표시패널(10)에 입사되는 면광원의 휘도를 블록 크기로 분할하여 로컬 디밍을 구현한다. 제1 도광판들(201a 내지 201f)과 제2 도광판들(202a 내지 202d) 각각의 상면이나 하면, 또는 상하면에는 미세 음각패턴(또는 양각 패턴)이 형성될 수 있다. 미세 음각/양각 패턴들은 도광판들에 의한 도파 채널 내에서 빛의 진행 경로를 광학시트들과 액정표시패널(10) 쪽으로 반사시킨다. 미세 음각/양각 패턴들은 광원(23, 24)으로부터 멀수록 조밀하게 배치됨으로써 광원(23, 24)으로부터 먼 위치에서의 휘도 저하를 보상하여 도파 채널 각각의 면 휘도 균일도를 맞출 수 있다. 제1 도광판들(201a 내지 201f)과 제2 도광판들(202a 내지 202d) 각각은 투명한 평판 수지로 제작될 수 있다. 또한, 제1 도광판들(201a 내지 201f) 각각은 투명한 평판 수지로 제작되고 제2 도광판들(202a 내지 202d) 각각은 그 하면이 경사진 웨지(wedge) 판으로 제작될 수 있다.

제1 및 제2 광원들(23,24)은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들을 포함한다.

제1 광원들(23)은 도 8과 같이 제1 도광판들(201a 내지 201f)의 일 단측면들 각각에 대향하도록 나란히 배치된 제1-1 광원들(23A)과, 제1 도광판들(201a 내지 201f)의 타 단측면들 각각에 대향하도록 나란히 배치된 제1-2 광원들(23B)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 광원들(23)은 도 9와 같이 제1 도광판들(201a 내지 201f)의 양 단측면들 중 어느 한 단측면들 각각에만 대향하도록 나란히 배치될 수도 있다. 제1 광원들(23)이 나란히 제1 도광판들(201a 내지 201f)의 어느 일 측면들에 대향되는 경우, 제1 도광판들(201a 내지 201f) 각각은 그 하부에 제2 도광판들(202a 내지 202d)과의 기구적 안정성을 위해 투명한 평판 수지로 제작됨이 바람직하다. 이 제1 광원들(23) 각각의 발광량은 제1 광원 구동부(21)에 의해 개별적으로 공급되는 전류에 의해 독립적으로 제어된다. 제1 광원들(23)로부터 발생된 빛은 제1 도광판들(201a 내지 201f) 내에서 전반사되면서 제1 도광판들(201a 내지 201f)에 의해 정의된 도파 채널들의 매질을 따라 높은 직진성으로 전파된다.

제2 광원들(24)은 도 8과 같이 제2 도광판들(202a 내지 202d)의 일 단측면들 각각에 대향하도록 나란히 배치된 제2-1 광원들(24A)과, 제2 도광판들(202a 내지 202d)의 타 단측면들 각각에 대향하도록 나란히 배치된 제2-2 광원들(24B)을 포함할 수 있다. 한편, 제2 광원들(24)은 도 9와 같이 제2 도광판들(202a 내지 202d) 의 양 단측면들 중 어느 한 단측면들 각각에만 대향하도록 나란히 배치될 수도 있다. 제2 광원들(24)이 나란히 제2 도광판들(202a 내지 202d)의 어느 일 측면들에 대향되는 경우, 제2 도광판들(202a 내지 202d) 각각은 저면이 경사지고 광원으로부터 멀수록 얇아지는 즉, 광원측의 두께(D1)에 비해 광원 반대측의 두께(D2)가 더 얇은 투명한 웨지(Wedge)판으로 제작될 수 있다. 이 제2 광원들(24) 각각의 발광량은 제2 광원 구동부(22)에 의해 개별적으로 공급되는 전류에 의해 독립적으로 제어된다. 제2 광원들(24)로부터 발생된 빛은 제2 도광판들(202a 내지 202d) 내에서 전반사되면서 제2 도광판들(202a 내지 202d)에 의해 정의된 도파 채널들의 매질을 따라 높은 직진성으로 전파된다.

도광판부와 광원들에 대한 제2 실시예

도 10a 내지 도 12는 제2 실시예에 따른 도광판부(20)의 일부를 보여준다.

도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 도광판부(20)는 제1 및 제2 도광판(201,202)을 포함한다.

제1 및 제2 도광판(201, 202) 각각은 투명한 수지를 포함한 평판 또는 웨지판(wedge plate)으로 제작될 수 있다. 제1 도광판(201)은 제2 도광판(202) 상에 배치된다. 또한, 제1 도광판(201)은 투명한 평판 수지로 제작되고 제2 도광판(201)은 하면이 경사지는 웨지 판으로 제작될 수 있다. 제1 및 제2 도광판(201, 202) 각각에는 도시된 바와 같이 음각패턴 라인들(301,302)이 형성된다. 제1 도광 판(201)에 형성되는 제1 음각패턴 라인들(301)은 제2 도광판(202)에 형성되는 제2 음각패턴 라인들(302)과 직교된다. 제1 음각패턴 라인들(301)은 도 10a 내지 도 10d와 같이 제1 도광판(201)의 상면과 하면 중 어느 한 면에 형성되거나 제1 도광판(201)의 상면과 하면 각각에 형성될 수 있다. 제2 음각패턴 라인들(302)은 도 10a 내지 도 10d와 같이 제2 도광판(202)의 상면과 하면 중 어느 한 면에 형성되거나 제2 도광판(202)의 상면과 하면 각각에 형성될 수 있다. 도 10a 내지 도 10d에 있어서, ULED231~ULED233는 제1 광원들(23)로부터 제1 도광판(201)에 입사되는 빛을 나타낸 것이며, LLED241~LLED243은 제2 광원들(24)로부터 제2 도광판(202)에 입사되는 빛을 나타낸 것이다.

제1 음각패턴 라인들(301)은 제1 도광판(201)의 두께보다 작은 깊이의 홈으로 형성되어 제1 도광판(201)을 다수의 수직 방향 도파 채널들로 구획한다. 제1 음각패턴 라인들(301)은 도 3에서 수직 방향 도파 채널들 간의 경계에 형성되어 매트릭스 형태의 블록들(B11~B46)을 수직 방향으로 분할한다. 제2 음각패턴 라인들(302)은 제2 도광판(202)의 두께보다 작은 깊이의 홈으로 형성되어 제2 도광판(202)을 다수의 수평 방향 도파 채널들로 구획한다. 제2 음각패턴 라인들(302) 도 3에서 수평 방향 도파 채널들 간의 경계에 형성되어 블록들(B11~B46)을 수평 방향으로 분할한다. 블록들(B11~B46)은 음각패턴 라인들에 의해 분할되어 액정표시패널(10)에 입사되는 면광원의 휘도를 작은 블록 크기로 분할하여 로컬 디밍을 구현한다.

제1 및 제2 광원들(23, 24)은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들을 포함한다. 제1 광원들(23)은 제1 도광판(201)의 상측 측면과 하측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되도록 배치되거나, 제1 도광판(201)의 좌측 측면과 우측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되도록 배치된다. 이 제1 광원들(23) 각각은 제1 광원 구동부(21)에 의해 개별로 전류가 공급되어 독립적으로 발광양이 제어된다. 제1 광원들(23)이 제1 도광판(201)의 상측 측면과 하측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되는 경우에, 제2 광원들(24)은 제2 도광판(202)의 좌측 측면과 우측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되도록 배치된다. 이와 달리, 제1 광원들(23)이 제1 도광판(201)의 좌측 측면과 우측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되는 경우에, 제2 광원들(24)은 제2 도광판(202)의 상측 측면과 우측 측면 중 적어도 어느 한 측면에 대향되도록 배치된다. 제2 광원들(24)이 제2 도광판(202)의 어느 일 측면에 대향된다면, 제2 도광판(202)은 저면이 경사지고 광원으로부터 멀수록 얇아지는 투명한 웨지판으로 제작될 수 있다. 이 제2 광원들(24) 각각은 제2 광원 구동부(22)에 의해 개별로 전류가 공급되어 독립적으로 발광양이 제어된다.

제1 광원들(23)은 제1 광원 구동부(21)로부터 공급되는 전류에 따라 발광하여 제1 도광판(201)의 측면을 통해 제1 도광판(201)의 매질 내로 입사되는 빛을 발생한다. 제1 광원들(23)로부터 발생된 빛은 제1 음각패턴 라인들(301)에 의해 전반사되면서 이웃한 제1 음각패턴 라인들(301)에 의해 정의된 도파 채널의 매질을 따라 높은 직진성으로 전파된다. 제2 광원들(24)은 제2 광원 구동부(22)로부터 공급되는 전류에 따라 발광하여 제2 도광판(202)의 측면을 통해 제2 도광판(202)의 매질 내로 입사되는 빛을 발생한다. 제2 광원들(24)로부터 발생된 빛은 제2 음각패턴 라인들(302)에 의해 전반사되면서 이웃한 제2 음각패턴 라인들(302)에 의해 정의된 도파 채널의 매질을 따라 높은 직진성으로 전파된다. 음각패턴 라인들(301, 302)은 그 단면이 도 11a 내지 도 11c와 같이 사각형, 삼각형, 원형, 타원형, 또는 그 조합 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 음각패턴 라인들(301, 302)의 깊이(H), 폭(D), 간격은 도 3의 블록 사이즈, 액정표시패널의 크기 및 해상도에 따라 조정 가능하다.

제1 및 제2 도광판(201, 202) 각각에는 도파 채널을 구획하기 위한 음각패턴 라인들(301, 302) 이외에 도 12과 같이 미세 음각/양각 패턴들이 형성될 수 있다. 미세 음각/양각 패턴들(401)은 제1 및 제2 도광판(201, 202) 각각의 상면이나 하면, 또는 상면 및 하면에 형성된다. 미세 음각/양각 패턴들(401)은 도파 채널 내에서 빛의 진행 경로를 광학시트들과 액정표시패널(10) 쪽으로 반사시킨다. 또한, 미세 음각/양각 패턴들(401)은 광원(23, 24)으로부터 멀수록 조밀하게 배치되어 광원(23, 24)으로부터 먼 위치에서의 휘도 저하를 보상하여 도파 채널 각각의 면 휘도 균일도를 높일 수 있다. 예컨대, 광원들(23, 24)이 도광판(201, 202)의 어느 일측에만 대향되는 경우에, 미세 음각/양각 패턴들(401)은 도광판(201, 202)의 타측으로 갈수록 그 밀도가 높아지도록 도광판(201, 202)의 상면이나 하면에 형성될 수 있다. 광원들(23, 24)이 도광판(201, 202)의 양측에 대향되는 경우에, 미세 음각/양각 패턴들(401)은 도광판(201, 202)의 중앙부부분으로 갈수록 그 밀도가 높아지도록 도광판(201, 202)의 상면이나 하면에 형성될 수 있다. 음각패턴 라인 들(301, 302)의 깊이(H)는 미세 음각/양각 패널들(401)의 깊이(또는 높이, h)에 비하여 더 깊다. 예컨대, h에 대한 H의 크기는 h : H = 1 : 2 ~ 1 : 1000 정도이다.

도광판부와 광원들에 대한 제3 실시예

도 13a 및 도 13b는 제3 실시예에 따른 도광판부(20)의 일부를 보여준다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 도광판부(20)는 단일 도광판(20)을 포함한다.

도광판(20)은 투명한 수지를 포함한 평판 또는 하면이 경사진 웨지판으로 제작될 수 있다. 도광판(20)의 상면과 하면 중 적어도 어느 한면에는 수직 방향의 음각패턴 라인들(301)과, 수평 방향의 음각패턴 라인들(302)이 형성된다. 도 13a는 도광판(20)의 상면 또는 하면에 수직 및 수평 방향의 음각패턴 라인들(301, 302)이 형성된 예이며, 도 13b는 도광판(20)의 하면(또는 상면)에 수직 방향의 음각패턴 라인들(301)이 형성되고 그 도광판(20)의 상면(또는 하면)에 수평 방향의 음각패턴 라인들(302)이 형성된 예를 나타낸다.

수직 방향의 음각패턴 라인들(301)과 수평 방향의 음각패턴 라인들(302)은 광원들(23, 24)로부터 입사되는 빛의 직선성을 높이고, 서로 교차(또는 직교)하여 도 3과 같이 도광판(20)을 매트릭스 형태의 블록들(B11~B46)로 구획한다. 블록들(B11~B46)은 서로 교차하는 수직 방향의 도파 채널들과 수평 방향의 도파 채널들에 의해 매트릭스 형태로 구획된다. 수직 방향의 음각패턴 라인들(301)은 수직 방향의 도파 채널들의 경계에서 도광판(20)의 두께보다 작은 깊이의 홈으로 형성되어 도광판(20)을 다수의 수직 방향 도파 채널들로 분리한다. 수평 방향의 음각패턴 라인들(302)은 수평 방향의 도파 채널들의 경계에서 도광판(20)의 두께보다 작은 깊이의 홈으로 형성되어 도광판(20)을 다수의 수평 방향 도파 채널들로 분리한다. 블록들(B11~B46)은 액정표시패널(10)에 입사되는 면광원의 휘도를 작은 블록 크기로 분할하여 로컬 디밍을 구현한다. 음각패턴 라인들에 대한 구조적 특징과 광학적 기능은 제2 실시예에서 설명한 음각패턴 라인들에 대한 그것과 실질적으로 동일한다. 도광판(20)에는 블록들(B11~B46)을 구획하기 위한 음각패턴 라인들(301, 302) 이외에 미세 음각/양각 패턴이 형성될 수 있다. 미세 음각/양각 패턴에 대한 구조적 특징과 광학적 기능은 제2 실시예에서 설명한 미세 음각/양각 패턴에 대한 그것과 실질적으로 동일하다.

도 13a 및 도 13b에 있어서, LED231~LED233은 제1 광원들(23)로부터 발생되는 빛으로써 제1 방향의 도파 채널들의 광입사면 쪽으로 조사된다. LED241~LED243은 제2 광원들(24)로부터 발생되는 빛으로써 제2 방향의 도파 채널들의 광입사면 쪽으로 조사된다.

제1 및 제2 광원들(23)은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)와 같은 점광원들을 포함한다. 제1 광원들(23)은 도광판(20)의 상 측면 및/또는 하 측면에 대향되도록 배치되어 도광판(20)에서 분할된 제1 방향의 도파 채널들에 광을 조사한다. 이 제1 광원들(23) 각각은 제1 광원 구동부(21)에 의해 개별로 전류가 공급되어 독립적으로 발광양이 제어된다. 이 제2 광원들(24)은 도광판(20)의 좌 측면 및/또는 우 측면에 대향되도록 배치되어 도광판(20)에서 분할된 제2 방향의 도파 채널들에 광을 조사한다. 제2 광원 구동부(22)에 의해 개별로 전류가 공급되어 독립적으로 발광양이 제어된다. 제1 광원들(23)은 제1 광원 구동부(21)로부터 공급되는 전류에 따라 발광하여 제1 방향의 도파 채널을 형성하는 도광판 매질을 따라 전파된다. 제1 광원들(23)로부터 발생된 빛은 제1 음각패턴 라인들(301)에 의해 전반사되면서 제1 방향의 도파 채널들을 따라 높은 직진성으로 전파된다. 제2 광원들(24)은 제2 광원 구동부(22)로부터 공급되는 전류에 따라 발광하여 제2 방향의 도파 채널을 형성하는 도광판 매질을 따라 전파된다. 제2 광원들(24)로부터 발생된 빛은 제2 음각패턴 라인들(302)에 의해 전반사되면서 제2 방향의 도파 채널들을 따라 높은 직진성으로 전파된다.

한편, 본원 발명의 디밍값 결정 및 조정 과정은, 상술했듯이 ⅰ) 에지형 백라이트 유닛의 도광판부를 서로 직교하도록 적층되고 각각 다수의 분할 도광판들을 가지는 2 매의 도광판 어레이로 구성하는 경우, ⅱ) 에지형 백라이트 유닛의 도광판부를 2 매의 도광판으로 구성하고 그 도광판들에 상호 직교되는 음각패턴 라인들을 형성하는 경우, ⅲ) 에지형 백라이트 유닛의 도광판에 상호 교차되는 음각패턴 라인들을 형성하는 경우뿐만 아니라, 도 14a 및 도 14b와 같이 종래 에지형 백라이트 유닛의 도광판에도 그대로 적용 가능하다.

도 14a는 도광판(120)의 제1 및 제2 측면에 광원들(123,124)이 배치된 경우를 나타내고, 도 14b는 도광판(120)의 제1 내지 제4 측면에 광원들(123A,123B,124A,124B)이 배치된 경우를 보여준다. 물론, 도 14a 및 도 14b에서 는 상기 ⅰ), ⅱ), 및 ⅲ)에서 제시한 실시예들에 비해 광원들의 직진성이 낮아 로컬 디밍 효과가 다소 떨어지지만, 광원들의 직진성을 아주 높일 수만 있다면 상기 실시예들에 근접한 로컬 디밍 효과 및 로컬 디밍 구현시 발생되는 표시화상 왜곡과 휘도 감소에 대한 보상 효과를 얻을 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 구동방법은 에지형 백라이트 유닛을 통한 로컬 디밍을 구현하여 액정표시장치의 콘트라스트 특성을 향상시키면서도 액정표시장치를 슬림화할 수 있도록 함과 아울러, 로컬 디밍 구현시 발생되는 표시화상 왜곡과 휘도 감소를 디밍값 결정 및 조정 알고리즘을 이용하여 효과적으로 보상할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시패널의 픽셀 어레이 일부를 등가적으로 보여 주는 회로도.

도 3은 면광원의 휘도가 블록 단위로 분할되는 것을 보여주는 일 예시도.

도 4는 디밍 제어부의 디밍값 결정 및 조정 과정을 보여주는 흐름도.

도 5a는 입력 영상의 분석 결과를 토대로 정해지는 블록별 최종 목표 휘도치를 나타내는 도면.

도 5b는 수평 블록 라인별로 제1 최대 휘도치를 각각 도출한 후 이를 기반으로 제1 디밍값을 결정하는 것을 보여주는 도면.

도 5c는 제1 최대 휘도치를 어드레스로 하여 제1 디밍값을 출력하는 룩업 테이블을 보여주는 도면.

도 5d는 최종 목표 휘도치에서 제1 최대 휘도치를 감산하여 정해지는 블록별 중간 목표 휘도치를 나타내는 도면.

도 5e는 수직 블록 라인별로 제2 최대 휘도치를 각각 도출한 후 이를 기반으로 제2 디밍값을 결정하는 것을 보여주는 도면.

도 5f는 제2 최대 휘도치를 어드레스로 하여 제2 디밍값을 출력하는 룩업 테이블을 보여주는 도면.

도 5g는 타겟 블록과 주변 블록간의 휘도차를 고려하여 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 것을 설명하기 위한 도면.

도 5h는 기준값(제1 및 제2 디밍값)을 리드 어드레스로 하여 제1 및 제2 디밍값들을 조정하기 위한 이웃값을 출력하는 룩업 테이블을 보여주는 도면.

도 5i 내지 도 5k는 제1 및 제2 디밍값의 조정 정도에 따라 원하는 레벨 이상의 잉여 휘도가 발생되는 것과, 이 잉여 휘도 상승분만큼 표시화상의 전체적인 휘도를 낮추는 것을 설명하기 위한 도면들.

도 6a는 표시화상의 일 예를 보여주는 도면.

도 6b는 도 6a의 구현을 위해 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 블록별 휘도 분포를 나타내는 도면.

도 6c는 도 6b에 의해 원하지 않는 휘선 모양이 표시화상에 나타나는 것을 보여주는 도면.

도 6d는 표시화상의 왜곡을 위해 조정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 블록별 휘도 분포를 나타내는 도면.

도 6e는 도 6d에 의해 표시화상의 왜곡이 보상되는 것을 보여주는 도면.

도 7a는 도 6b의 블록별 휘도 분포를 공간적으로 나타내는 도면.

도 7b는 도 6d의 블록별 휘도 분포를 공간적으로 나타내는 도면.

도 8 및 도 9는 제1 실시예에 따른 도광판부의 구조 및 제1 및 제2 광원들의 배치구조를 보여주는 도면들.

도 10a 내지 도 12는 제2 실시예에 따른 도광판부의 일부를 보여주는 도면들.

도 13a 및 도 13b는 제3 실시예에 따른 도광판부의 일부를 보여주는 도면들.

도 14a 및 도 14b는 종래 에지형 백라이트 유닛의 일부를 보여주는 도면들.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 액정표시패널 11 : 타이밍 제어부

12 : 데이터 구동부 13 : 게이트 구동부

16 : 디밍 제어부 21 : 제1 광원 구동부

20 : 도광판부 22 : 제2 광원 구동부

23 : 제1 광원들 24 : 제2 광원들

Claims (13)

1. 화상이 표시되는 액정표시패널;

   상호 직교하는 제1 및 제2 방향의 도파 채널들이 형성되는 도광판부와, 상기 도광판부의 측면에 빛을 공급하는 다수의 제1 및 제2 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할하는 백라이트 유닛; 및

   입력 영상을 상기 블록 크기 단위로 분석하여 상기 제1 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제1 디밍값을 선 결정한 후, 상기 제1 디밍값을 기반으로 상기 제2 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 이웃 블록들 간 휘도차를 줄이기 위해 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 디밍 제어부를 구비하며,

   상기 제1 디밍값은 상기 입력 영상의 분석 결과에 기초한 블록별 최종 목표 휘도치 중 제1 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제1 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제1 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정되고,

   상기 제2 디밍값은 상기 블록별 최종 목표 휘도치에서 상기 제1 최대 휘도치들을 감산하여 얻어진 블록별 중간 목표 휘도치 중 제2 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제2 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제2 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치. 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 광원들은 상기 조정된 제1 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 어느 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급하고,

   상기 제2 광원들은 상기 조정된 제2 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 나머지 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 디밍 제어부는 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값을 기준값으로 하여 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하기 위한 주변 휘도값을 출력하는 룩업 테이블을 구비하고;

   상기 주변 휘도값은 상기 기준값에 따라 결정되는 휘도값과의 차이가 소정의 임계 휘도값 이하가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 디밍 제어부는 상기 제1 및 제2 디밍값의 조정 정도에 따라 얼마만큼의 잉여 휘도가 발생 되는지에 대한 정보를 미리 저장하고, 이 저장된 정보를 기반으로 잉여 휘도 상승분만큼 표시화상의 전체적인 휘도를 낮추는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판부는,

   상기 제1 방향을 따라 나란히 배치되어 상기 제2 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제1 도광판들을 갖는 제1 도광판 어레이; 및

   상기 제1 도광판 어레이의 아래에 위치하고, 상기 제2 방향을 따라 나란히 배치되어 상기 제1 방향의 도파 채널들을 정의하는 다수의 제2 도광판들을 갖는 제2 도광판 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판부는,

   제1 방향 음각패턴 라인들이 형성되어 상기 제1 방향의 도파 채널들을 정의하는 제1 도광판; 및

   상기 제1 도광판의 아래에 배치되고 상기 제1 방향 음각패턴 라인들과 교차되는 제2 방향 음각패턴 라인들이 형성되어 상기 제2 방향의 도파 채널들을 정의하는 제2 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판부는,

   상기 제1 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 제1 방향의 음각패턴 라인들과, 상기 제2 방향의 도파 채널들을 구획하기 위한 제2 방향의 음각패턴 라인들이 교차되도록 형성되는 단일 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 화상이 표시되는 액정표시패널을 갖는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

   상호 직교하는 제1 및 제2 방향의 도파 채널들이 형성되는 도광판부와, 상기 도광판부의 측면에 빛을 공급하는 다수의 제1 및 제2 광원들을 이용하여 상기 액정표시패널에 조사되는 면광원을 매트릭스 형태의 블록들로 분할하는 (a) 단계; 및

   입력 영상을 상기 블록 크기 단위로 분석하여 상기 제1 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제1 디밍값을 선 결정한 후, 상기 제1 디밍값을 기반으로 상기 제2 광원들의 휘도를 개별 제어하기 위한 제2 디밍값을 후 결정한 다음, 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값에 의한 이웃 블록들 간 휘도차를 줄이기 위해 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하는 (b) 단계를 포함하며,

   상기 제1 디밍값은 상기 입력 영상의 분석 결과에 기초한 블록별 최종 목표 휘도치 중 제1 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제1 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제1 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정되고,

   상기 제2 디밍값은 상기 블록별 최종 목표 휘도치에서 상기 제1 최대 휘도치들을 감산하여 얻어진 블록별 중간 목표 휘도치 중 제2 방향의 도파 채널 단위로 도출된 제2 최대 휘도치들에 근거하여 상기 제2 방향의 도파 채널 단위로 각각 결정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 광원들은 상기 조정된 제1 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 어느 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급하고,

    상기 제2 광원들은 상기 조정된 제2 디밍값에 응답하여 상기 제1 및 제2 방향 중 나머지 한 방향의 도파 채널들에 빛을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표 시장치의 구동방법.
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 (b) 단계는 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 결정된 제1 및 제2 디밍값을 기준값으로 하여 상기 제1 및 제2 디밍값을 조정하기 위한 주변 휘도값을 출력하고;

    상기 주변 휘도값은 상기 기준값에 따라 결정되는 휘도값과의 차이가 소정의 임계 휘도값 이하가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 (b) 단계는 상기 제1 및 제2 디밍값의 조정 정도에 따라 얼마만큼의 잉여 휘도가 발생 되는지에 대한 정보를 미리 저장하고, 이 저장된 정보를 기반으로 잉여 휘도 상승분만큼 표시화상의 전체적인 휘도를 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.

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