KR102513678B1

KR102513678B1 - 액정표시장치와 그의 구동방법

Info

Publication number: KR102513678B1
Application number: KR1020160064788A
Authority: KR
Inventors: 안충환; 이동훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: KR20170133691A

Abstract

본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현시 화질 저하를 방지할 수 있는 액정표시장치와 그의 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 복수의 화소들을 포함하는 액정표시패널, 복수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 광을 조사하며, 로컬 디밍 블록들 각각의 디밍 값에 기초하여 로컬 디밍 블록별로 광원들을 구동하는 백라이트 유닛, 로컬 디밍 블록별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정하는 백라이트 제어부, 액정표시패널과 백라이트 유닛 사이에 배치되며 투과율 제어 블록 별로 백라이트 유닛으로부터 액정표시패널로 입사되는 광의 투과율을 조정하는 투과율 가변 패널, 및 투과율 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정하는 투과율 가변 제어부를 포함한다.

Description

액정표시장치와 그의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 액정표시장치와 그의 구동방법에 관한 것이다.

액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 영상을 표시하고 있다. 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비젼에도 응용되어 음극선관을 빠르게 대체하고 있다.

액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 영상을 표시한다. 액정표시장치의 화질은 명암비(contrast ratio)에 의해 크게 좌우된다. 하지만, 액정층에 인가되는 데이터 전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 명암비를 개선하는데 한계가 있다.

액정표시장치의 명암비를 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 방법이 제안된 바 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 휘도를 전체적으로 조정하는 글로벌 디밍 방법(global dimming method)과, 표시면의 휘도를 부분적으로 조정하는 로컬 디밍 방법(local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 동적 명암비(dynamic contrast ratio)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 부분적으로 제어함으로써 글로벌 디밍 방법으로 개선하기가 어려운 정적 명암비(static contrast ratio)를 개선할 수 있다.

액정표시장치는 광원들을 액정표시패널의 배면에 배치하는 직하형(direct type) 액정표시장치와 광원들을 액정표시패널의 측면에 배치하는 에지형(edge type) 액정표시장치로 구분될 수 있다. 에지형 액정표시장치는 직하형 액정표시장치에 비해 두께를 줄일 수 있으나 광원들이 액정표시패널의 측면에만 배치되므로 완벽한 로컬 디밍 구현이 어렵다. 로컬 디밍 구현이 제대로 안되는 경우 화질 저하가 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현시 화질 저하를 방지할 수 있는 액정표시장치와 그의 구동방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 복수의 화소들을 포함하는 액정표시패널, 복수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 광을 조사하며, 로컬 디밍 블록들 각각의 디밍 값에 기초하여 로컬 디밍 블록별로 광원들을 구동하는 백라이트 유닛, 로컬 디밍 블록별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정하는 백라이트 제어부, 액정표시패널과 백라이트 유닛 사이에 배치되며 투과율 제어 블록 별로 백라이트 유닛으로부터 액정표시패널로 입사되는 광의 투과율을 조정하는 투과율 가변 패널, 및 투과율 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정하는 투과율 가변 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법은 로컬 디밍 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정하는 단계, 로컬 블록 디밍 별로 정해진 디밍 값에 기초하여 로컬 디밍 블록별로 백라이트 유닛의 광원들을 구동하는 단계, 투과율 제어 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정하는 단계, 및 투과율 제어 블록 별로 정해진 광 투과율에 따라 투과율 제어 블록 별로 백라이트 유닛으로부터 입력되는 광의 투과율을 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예는 어두운 영상을 표시하여 높은 휘도의 광이 제공될 필요가 없는 투과율 가변 블록의 투과율을 낮출 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛의 경우에도 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있으므로, 로컬 디밍으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널을 액정표시패널과 백라이트 유닛 사이에 배치함으로써, 백라이트 유닛으로부터 액정표시패널에 입사되는 광의 투과율을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 백라이트 유닛뿐만 아니라 투과율 가변 패널을 이용하여 로컬 디밍을 할 수 있으므로, 정적 명암비(static contrast ratio)를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널의 제1 전극과 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역을 투과율 제어 블록으로 설정함으로써, 박막 트랜지스터를 포함하지 않고 간단히 설계할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널의 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널의 투과율 제어 블록의 크기를 화소의 크기보다 크게 설정할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 액정표시장치와 투과율 가변 패널을 부착할 때 정밀한 정렬이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널이 박막 트랜지스터를 포함하지 않으므로, 투과율 가변 패널에 불투명 금속 라인들의 형성을 최소화할 수 있다 따라서, 본 발명의 실시예는 백라이트 유닛으로부터의 광이 투과율 가변 패널의 불투명 금속 라인들에서 반사 또는 굴절에 의해 발생하는 광 간섭으로 인해 모아레(moire)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 화소를 보여주는 일 예시도면이다.
도 3은 도 1의 액정표시패널, 백라이트 유닛, 및 투과율 가변 패널을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 투과율 가변 패널의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 투과율 가변 패널의 제1 전극과 제2 전극의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 9는 투과율 가변 패널의 제1 전극과 제2 전극의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
도 10a 및 도 10b는 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록과 투과율 가변 패널의 투과율 제어 블록을 보여주는 예시도면들이다.
도 11a 및 도 11b는 입력 영상에 따라 백라이트 디밍만 적용한 경우 출력 영상의 일 예와 입력 영상에 따라 백라이트 디밍과 투과율 가변을 모두 적용한 경우 출력 영상의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(100), 백라이트 유닛(200), 투과율 가변 패널(300), 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 타이밍 제어부(130), 백라이트 구동부(140), 및 투과율 가변 패널 구동부(150)를 포함한다.

액정표시패널(100)은 상부 기판(101), 하부 기판(102), 및 그들 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함한다. 액정표시패널(100)의 하부기판에는 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)이 교차되도록 배치된다. 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(100)에는 화소(P)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 화소(P)들 각각은 데이터 라인들(D1~Dm) 중 어느 하나, 게이트 라인들(G1~Gn) 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 이로 인해, 화소(P)는 게이트 라인에 게이트 신호가 공급될 때 데이터 라인의 데이터 전압을 공급받으며, 공급된 데이터 전압에 따라 소정의 밝기로 발광한다.

예를 들어, 화소(P)들 각각은 도 2와 같이 트랜지스터(T), 화소 전극(PE), 공통 전극(CE) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(T)는 반도체 공정에 의해 형성되는 박막 트랜지스터(thin film transistor)일 수 있다. 트랜지스터(T)는 제k(k는 1≤k≤n을 만족하는 양의 정수) 게이트 라인(Gk)의 게이트 신호에 응답하여 제j(j는 1≤j≤m을 만족하는 양의 정수) 데이터 라인(Dj)의 데이터 전압을 화소 전극(PE)에 공급한다. 이로 인해, 화소(P)들 각각은 화소 전극(PE)에 공급된 데이터 전압과 공통 전극(CE)에 공급된 공통 전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의해 액정층(LC)의 액정을 구동하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛의 투과량을 조정할 수 있다. 공통 전극(CE)은 공통 라인(CL)으로부터 공통 전압을 공급받는다. 또한, 스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 마련되어 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 간의 전압 차를 일정하게 유지한다.

액정표시패널(100)의 상부기판(112) 상에는 블랙 매트릭스(black matrix)와 컬러필터들(color filters)이 형성될 수 있다. 다만, 액정표시장치가 COT(color filters on tft array) 방식으로 형성되는 경우, 블랙 매트릭스와 컬러필터들은 하부 기판 상에 형성될 수 있다.

공통 전극(CE)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식의 경우 상부 기판(112) 상에 형성될 수 있다. 또는, 공통 전극(CE)은 IPS(In-Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식의 경우에 화소 전극(PE)과 함께 하부 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.

도 3과 같이 액정표시패널(100)의 상부 기판(101)에는 제1 편광판(103)이 부착되고, 하부 기판(102)에는 제2 편광판(104)이 부착된다. 제1 편광판(103)의 광 투과축은 제2 편광판(104)의 광 투과축과 교차 또는 직교한다. 또한, 액정과 접하는 상부 기판(101)과 하부 기판(102)의 내면에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.

데이터 구동부(110)는 데이터 라인들(D1~Dm)에 접속된다. 데이터 구동부(110)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 변조 디지털 데이터(DATA')와 데이터 제어신호(DCS)를 입력받고, 데이터 제어신호(DCS)에 따라 변조 디지털 데이터(DATA')를 아날로그 데이터전압들로 변환한다. 데이터 구동부(110)는 데이터 전압들을 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급한다.

데이터 구동부(110)는 적어도 하나 이상의 소스 드라이브 IC를 포함할 수 있다. 소스 드라이브 IC는 구동 칩으로 제작되어 소스 연성필름 상에 실장될 수 있다. 소스 연성필름들은 이방성 도전 필름(anisotropic conductive flim)을 이용하여 TAB(tape automated bonding) 방식으로 하부 기판 상에 부착될 수 있으며, 이로 인해 소스 드라이브 IC들은 데이터 라인들(D1~Dm)에 연결될 수 있다. 소스 연성필름은 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package) 또는 칩온 필름(chip on film)으로 구현될 수 있다. 칩온 필름은 폴리이미드(polyimide)와 같은 베이스 필름과 베이스 필름 상에 마련된 복수의 도전성 리드선들을 포함할 수 있다. 소스 연성필름들 각각은 휘어지거나 구부러질 수 있다.

또는, 소스 드라이브 IC는 COG (Chip on Glass) 방식 또는 COP (Chip on Plastic) 방식으로 하부 기판 상에 실장될 수 있다.

게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 게이트 제어신호(GCS)를 입력받는다. 게이트 구동부(120)는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 게이트 신호들을 생성하여 게이트 라인들(G1~Gn)에 공급한다.

게이트 구동부(120)는 복수의 게이트 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)들을 포함할 수 있다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 구동 칩(chip)으로 제작될 수 있다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 게이트 연성필름 상에 실장될 수 있다. 게이트 연성필름들은 이방성 도전 필름을 이용하여 TAB(tape automated bonding) 방식으로 하부 기판 상에 부착될 수 있으며, 이로 인해 게이트 드라이브 IC들은 게이트 라인들(G1~Gn)에 연결될 수 있다. 게이트 연성필름들 각각은 휘어지거나 구부러질 수 있다.

또는, 게이트 구동부(120)는 게이트 드라이버 인 패널(gate driver in panel, GIP) 방식으로 액정표시패널(110)의 비표시영역에 형성될 수도 있다. 비표시영역은 표시영역(PA)의 주변부로 화상을 표시하지 않는 영역을 가리킨다.

타이밍 제어부(130)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 신호들은 1 프레임 기간을 정의하기 위한 수직동기신호(vertical sync signal), 1 수평 기간을 정의하기 위한 수평동기신호(horizontal sync signal), 유효한 데이터 여부를 지시하기 위한 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 및 소정의 주기를 갖는 클럭 신호인 도트 클럭(dot clock)을 포함할 수 있다.

타이밍 제어부(130)는 도 1과 같이 백라이트 제어부(131), 투과율 가변 제어부(132), 디지털 데이터 변조부(133), 데이터 구동 제어부(134), 및 게이트 구동 제어부(135)를 포함하는 IC(integrated circuit) 칩으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 백라이트 제어부(131), 투과율 가변 제어부(132), 및 디지털 데이터 변조부(133) 중 일부 또는 전부는 타이밍 제어부(130)에 포함되지 않을 수 있으며, 별개의 IC 칩으로 구현될 수 있다.

백라이트 제어부(131)는 디지털 비디오 데이터(DATA)를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정한다. 백라이트 제어부(131)는 광원들이 로컬 디밍 블록 별로 구동하도록 제어하기 위해 백라이트 제어 데이터(BCD)를 백라이트 구동부(140)로 출력할 수 있다.

투과율 가변 제어부(132)는 디지털 비디오 데이터를 분석하여 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정한다. 투과율 가변 제어부(132)는 투과율 제어 블록 별로 광 투과율이 조정되도록 제어하기 위해 투과율 제어 데이터(TCD)를 투과율 가변 구동부(150)로 출력할 수 있다. 투과율 제어 블록은 로컬 디밍 블록과 동일하게 설정되거나 서로 다르게 설정될 수 있다.

디지털 데이터 변조부(133)는 백라이트 제어부의 로컬 디밍으로 인해 감소된 휘도를 보상하기 위해 디지털 비디오 데이터(DATA)를 상향 변조한다. 그리고 나서, 디지털 데이터 변조부(133)는 로컬 디밍의 효과를 높이기 위해 투과율 제어 블록들 중에서 광 투과율이 낮아지도록 제어되는 블록의 디지털 비디오 데이터를 하향 변조하여 변조 디지털 데이터(DATA')를 생성한다.

데이터 구동 제어부(134)는 데이터 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 데이터 구동 제어부(134)는 변조 디지털 비디오 데이터(DATA')와 데이터 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(110)에 출력한다.

게이트 구동 제어부(135)는 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 게이트 구동 제어부(135)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(20)로 출력한다.

타이밍 제어부(130)의 백라이트 제어부, 투과율 가변 제어부, 및 디지털 데이터 변조부에 대한 자세한 설명은 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 및 도 12를 결부하여 후술한다.

백라이트 유닛(200)은 도 3과 같이 액정표시패널(100)의 배면에 배치되어, 액정표시패널(100)의 배면에 균일한 광을 조사한다. 백라이트 유닛(200)은 에지형(edge type)으로 구현될 수 있다. 에지형 백라이트 유닛(200)은 액정표시패널(100)의 아래에 복수의 광학 시트들과 도광판이 배치되고 도광판의 측면에 복수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 따라서, 에지형 백라이트 유닛(200)은 광원들이 액정표시패널(100)의 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛에 비해 두께를 줄일 수 있다.

백라이트 유닛(200)은 도 3과 같이 광원(310)들, 광원 회로보드(320), 도광판(330), 반사시트(340), 및 광학시트들(350)을 포함한다. 백라이트 유닛(200)은 광원(210)들로부터의 빛을 도광판(220)과 광학 시트들(250)을 통해 균일한 면광원으로 변환하여 액정표시패널(100)에 빛을 조사한다.

광원(210)들은 발광 다이오드(light emitting diode)로 구현될 수 있다. 광원(210)들은 도광판(220)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(220)의 측면에 빛을 조사한다. 광원(210)들은 광원 회로보드(220)상에 실장되고, 백라이트 구동부(140)로부터 구동전류를 공급받아 점등 및 소등된다. 광원 회로보드(220)는 백라이트 구동부(140)에 연결된다.

도광판(220)은 광원(210)들로부터 빛을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(100)에 조사한다. 반사시트(240)는 도광판(230)의 배면에 배치되어 도광판(230)으로부터 도광판(230)의 아래로 향하는 빛을 도광판(230) 쪽으로 반사시킨다.

도광판(230)과 액정표시패널(100) 사이에는 광학 시트들(250)이 배치된다. 광학 시트들(250)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 도광판(230)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널(100)의 광입사면에 실질적으로 수직인 각도로 빛이 입사되도록 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 또한, 광학시트들(250)은 휘도강화필름(dual brightness enhancement film)을 포함할 수도 있다.

케이스 부재는 보텀 커버(bottom cover, 410), 지지 프레임(support frame, 420), 상부 케이스(top case, 430)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치가 보더리스 방식으로 구현되는 경우 상부 케이스(430)는 삭제될 수 있다.

보텀 커버(410)는 사각 프레임의 금속으로 제작되어 도 3과 같이 백라이트 유닛(200)의 측면과 하면을 감싼다. 보텀 커버(410)는 고강도 강판으로 제작될 수 있으며, 예를 들어 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE) 등으로 제작될 수 있다.

지지 프레임(420)은 액정표시패널(100)의 하면 일부를 지지한다. 지지 프레임(420)은 보텀 커버(410)와 고정 부재에 의해 결합됨으로써 고정될 수 있다. 지지 프레임(420)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 사각 프레임, 플라스틱 등으로 제작되거나, 스테인리스 스틸(Steel Use Stainless, SUS)로 제작될 수 있다. 한편, 액정표시패널(100)의 하부 기판(102)이 지지 프레임(420)에 의해 충격받는 것으로부터 보호하기 위해 도 3과 같이 하부 기판(102)과 지지 프레임(420) 사이에 완충 부재(440)가 마련될 수 있다.

상부 케이스(430)는 액정표시패널(100)의 상면 일부와 지지 프레임(420)의 상면과 측면, 및 보텀 커버(410)의 측면을 감싼다. 상부 케이스(430)는 전기아연도금강판(EGI), 스테인리스 스틸(SUS) 등으로 제작될 수 있다. 상부 케이스(430)는 보텀 커버(410)에 후크 또는 스크류로 고정될 수 있다.

백라이트 구동부(140)는 타이밍 제어부(130)의 백라이트 제어부(131)로부터 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값이 결정된 백라이트 제어 데이터(BCD)를 입력받는다. 백라이트 구동부(140)는 로컬 디밍 블록 별로 광원(210)들에 구동 전류(DC)를 공급한다. 따라서, 광원(210)들은 로컬 디밍 블록 별로 소정의 휘도로 발광한다. 이로 인해, 액정표시패널(100)에서 밝은 영상이 표시되는 블록에는 높은 휘도의 광이 제공되고, 어두운 영상이 표시되는 블록에는 어두운 휘도의 광이 제공됨으로써, 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있다. 따라서, 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.

투과율 가변 패널(300)은 도 3과 같이 액정표시패널(100)과 백라이트 유닛(200) 사이에 배치된다. 투과율 가변 패널(300)은 투과율 제어 블록 별로 백라이트 유닛(200)으로부터 액정표시패널(100)로 입사되는 광의 투과율을 조정한다.

투과율 가변 구동부(150)는 투과율 가변 패널(300)의 제1 기판(310)에 마련된 제1 전극(330)에 제1 구동 전압(DV1)을 공급하고, 제2 기판(320)에 마련된 제2 전극(340)들에 제2 구동 전압(DV2)을 공급한다.

예를 들어, 투과율 가변 패널(300)의 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않거나 제1 전극(330)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(340)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준 값 이하인 경우 투과율 가변 패널(300)의 광 투과율은 제1 투과율로 제어될 수 있다. 또한, 투과율 가변 패널(300)의 제1 전극(330)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(340)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준값보다 큰 경우 투과율 가변 패널(300)의 광 투과율은 제1 투과율보다 낮은 제2 투과율로 제어될 수 있다.

에지형 백라이트 유닛(200)의 경우, 광원(210)들이 도광판(230)의 측면에만 배치되기 때문에, 어두운 영상이 표시됨에도 높은 휘도의 광이 제공되는 블록이 있을 수 있다. 이로 인해, 로컬 디밍이 제대로 구현되지 않기 때문에, 화질 저하가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)을 이용하여 어두운 휘도의 광이 제공되는 블록에 광 투과율을 낮춤으로써 어두운 영상이 표시됨에도 높은 휘도의 광이 제공되는 블록을 없앨 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 11a 및 도 11b를 결부하여 후술한다. 또한, 투과율 가변 패널(300)에 대한 자세한 설명은 도 4 내지 도 9를 결부하여 후술한다.

도 4는 도 3의 투과율 가변 패널의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 4에서는 투과율 가변 패널(300)이 편광 제어 방식으로 투과율을 가변하는 것을 예시하였다.

도 4를 참조하면, 투과율 가변 패널(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320), 제1 전극(330), 제2 전극(340)들, 제1 배향막(350), 제2 배향막(360), 액정층(370), 및 제3 편광판(380)을 포함한다.

제1 및 제2 기판들(310, 320)은 서로 마주보도록 배치된다. 제1 및 제2 기판들(310, 320) 각각은 유리 기판(glass substrate) 또는 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 제1 및 제2 기판들(310, 320) 각각이 플라스틱 필름인 경우, 제3 편광판(380)의 부착이 용이한 폴리카보네이트(polycarbonate)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

제2 기판(320)과 마주보는 제1 기판(310)의 일면 상에는 적어도 하나의 제1 전극(330)이 마련되고, 제1 기판(310)과 마주보는 제2 기판(320)의 일면 상에는 제2 전극(340)들이 마련된다. 제1 및 제2 전극들(330, 340) 각각은 투명한 전극일 수 있다.

제1 배향막(350)은 제1 전극(330)을 덮도록 제1 전극(330) 상에 배치되며, 제2 배향막(360)은 제2 전극(340)들을 덮도록 제2 전극(340)들 상에 배치될 수 있다.

액정층(370)은 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 개재된다. 액정층(370)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직전계 구동방식로 구동하기 위한 액정들을 포함할 수 있다. 액정층(370)이 TN 모드 액정들을 포함하는 것을 예시하였다.

제2 기판(320)의 일면의 반대면인 타면에는 제3 편광판(360)이 배치될 수 있다. 제3 편광판(360)의 광 흡수축은 액정표시패널(100)의 제2 편광판(104)의 광 흡수축과 교차 또는 직교한다.

즉, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)을 TN 모드의 액정 패널로 구현할 수 있으며, 이로 인해 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)을 조정함으로써 투과율 가변 패널(300)의 광 투과율을 조정할 수 있다.

예를 들어, TN 모드 액정들은 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(350, 360)에 의해 수직 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않거나 제1 전극(330)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(340)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차가 기준 값 이하인 경우, TN 모드 액정들은 수직 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 이 경우, 투과율 가변 패널(300)에 입사되는 빛 중 대부분은 TN 모드 액정들에 의해 광의 편광 방향이 변조되지 않으므로, 액정표시패널(100)의 제2 편광판(104)에 의해 흡수된다. 따라서, 투과율 가변 패널(300)은 백라이트 유닛(200)으로부터 입사되는 광의 대부분을 차광할 수 있다.

또한, 제1 전극(330)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(340)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차에 의해 TN 모드 액정들에 수직 전계가 인가되는 경우, TN 모드 액정들은 수직 전계에 따라 꼬이게 되며 입사되는 광의 편광 방향을 변경할 수 있다. 즉, 투과율 가변 패널(300)에 입사되는 빛 중 대부분은 TN 모드 액정들에 의해 광의 편광 방향이 변조되며, 이로 인해 액정표시패널(100)의 제2 편광판(104)을 통과할 수 있다. 따라서, 투과율 가변 패널(300)은 수직 전계에 따라 입사되는 광의 투과율을 조정할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)을 조정함에 의해 수직 전계를 제어할 수 있으며, 투과율 가변 패널(300)은 수직 전계에 따라 광 투과율이 조정될 수 있다.

도 5는 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 5에서는 투과율 가변 패널(300)이 광 셔터 방식으로 투과율을 가변하는 것을 예시하였다.

도 5를 참조하면, 투과율 가변 패널(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320), 제1 전극(330), 제2 전극(340), 전기변색층(390), 및 격벽(400)을 포함한다.

제1 및 제2 기판들(310, 320)은 서로 마주보도록 배치된다. 제1 및 제2 기판들(310, 320) 각각은 유리 기판(glass substrate) 또는 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 제1 및 제2 기판들(310, 320) 각각이 플라스틱 필름인 경우, PET(polyethylene terephthalate)인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

제2 기판(320)과 마주보는 제1 기판(310)의 일면 상에는 제1 전극(330)이 마련되고, 제1 기판(310)과 마주보는 제2 기판(320)의 일면 상에는 제2 전극(340)들이 마련된다. 제1 및 제2 전극들(330, 340) 각각은 투명한 전극일 수 있다.

전기변색층(390)은 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 개재된다. 전기변색층(390)은 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)에 따라 전기화학적 산화환원 반응이 일어나게 되며, 이로 인해 전기변색층(390)의 색이 변하게 된다.

예를 들어, 제1 전극(330)에 네거티브 전압이 인가되고 제2 전극(340)에 포지티브 전압이 인가되면, 전기변색층(390)은 환원 반응에 의해 소정의 색으로 변화할 수 있다. 또한, 제1 전극(330)에 포지티브 전압이 인가되고 제2 전극(340)에 네거티브 전압이 인가되면, 전기변색층(390)은 산화 반응에 의해 투명하게 변할 수 있다.

즉, 투과율 가변 패널(300)의 전기변색층(390)은 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)에 인가되는 전압에 따라 광 투과율이 조정될 수 있다.

전기변색층(390)은 격벽(400)에 의해 구획될 수 있다. 격벽(400)은 생략될 수 있다. 격벽(400)은 빛을 투과시키는 유기막일 수 있다.

도 6은 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 6에서는 투과율 가변 패널(300)이 광 셔터 방식으로 투과율을 가변하는 것을 예시하였다.

도 6을 참조하면, 투과율 가변 패널(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320), 제1 전극(330), 제2 전극(340), 고분자 분산형 액정층(polymer dispersed liquid crystal layer, 500), 및 격벽(400)을 포함한다.

제1 기판(310), 제2 기판(320), 제1 전극(330), 및 제2 전극(340)은 도 5를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.

고분자 분산형 액정층(500)은 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 개재된다. 고분자 분산형 액정층(500)은 복수의 액적들을 포함한다. 복수의 액적들은 고분자에 의해 분산되며, 복수의 액적들 각각은 액정들과 이색성 염료들을 포함할 수 있다. 이색성 염료들의 비율이 높을수록 블랙 표현은 높일 수 있으나, 광 투과율이 감소할 수 있으며 또한 응답 속도가 느려질 수 있다. 따라서, 이색성 염료들의 비율은 블랙 표현 능력, 광 투과율, 및 응답 속도 등을 고려하여 사전 실험을 통해 적절하게 결정될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예는 고분자 분산형 액정층(500)을 이용하여 투과율 가변 패널(300)을 구현할 수 있으며, 이로 인해 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)을 조정함으로써 투과율 가변 패널(300)의 광 투과율을 조정할 수 있다.

예를 들어, 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)이 인가되지 않는 경우, 투과율 가변 패널(300)에 입사되는 빛 중 대부분은 이색성 염료들에 의해 흡수되거나 액정들에 의해 산란될 수 있다. 따라서, 투과율 가변 패널(300)은 백라이트 유닛(200)으로부터 입사되는 광의 대부분을 차광할 수 있다.

또한, 제1 전극(330)에 공급되는 제1 구동 전압(DV1)과 제2 전극(340)에 공급되는 제2 구동 전압(DV2) 간의 전압 차에 의해 액정들과 이색성 염료들에 수직 전계가 인가되는 경우, 투과율 가변 패널(300)에 입사되는 빛 중 이색성 염료들에 의해 흡수되거나 액정들에 의해 산란되는 광의 비율이 낮아질 수 있다. 따라서, 투과율 가변 패널(300)은 수직 전계에 따라 입사되는 광의 투과율을 조정할 수 있다.

도 7은 도 3의 투과율 가변 패널의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다. 도 7에서는 투과율 가변 패널(300)이 광 셔터 방식으로 투과율을 가변하는 것을 예시하였다.

도 7을 참조하면, 투과율 가변 패널(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320), 제1 전극(330), 제2 전극(340), 게스트 호스트 액정층(guest host liquid crystal layer, 510), 및 격벽(400)을 포함한다.

게스트 호스트 액정층(510)은 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 개재된다. 고분자 분산형 액정층(510)은 액정들과 이색성 염료들을 포함할 수 있다. 이색성 염료들의 비율이 높을수록 블랙 표현은 높일 수 있으나, 광 투과율이 감소할 수 있으며 또한 응답 속도가 느려질 수 있다. 따라서, 이색성 염료들의 비율은 블랙 표현 능력, 광 투과율, 및 응답 속도 등을 고려하여 사전 실험을 통해 적절하게 결정될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예는 게스트 호스트 액정층(510)을 이용하여 투과율 가변 패널(300)을 구현할 수 있으며, 이로 인해 제1 및 제2 전극들(330, 340)에 인가되는 제1 및 제2 구동 전압들(DV1, DV2)을 조정함으로써 투과율 가변 패널(300)의 광 투과율을 조정할 수 있다.

도 8은 투과율 가변 패널의 제1 전극과 제2 전극의 일 예를 보여주는 평면도이다. 도 8에서는 투과율 가변 패널(300)이 복수의 제1 전극(330)들과 복수의 제2 전극(340)들을 포함하는 것을 예시하였다.

복수의 제1 전극(330)들은 제1 방향(x축 방향)으로 나란하게 배치되고, 복수의 제2 전극(340)들은 제1 방향(x축 방향)과 교차되는 제2 방향(z축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 이로 인해, 복수의 제1 전극(330)들은 복수의 제2 전극(340)들과 교차될 수 있다.

복수의 제1 전극(330)들과 복수의 제2 전극(340)들이 서로 교차되어 중첩되는 영역에서 제1 전극(330)과 제2 전극(340)으로 인해 전계가 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 제1 전극(330)들과 복수의 제2 전극(340)들이 서로 중첩되는 영역은 투과율 제어 블록(BL2)으로 설정될 수 있다. 따라서, 투과율 가변 패널(300)은 투과율 제어 블록(BL2) 별로 투과율을 설정할 수 있다.

도 9는 투과율 가변 패널의 제1 전극과 제2 전극의 다른 예를 보여주는 평면도이다. 도 9에서는 투과율 가변 패널(300)이 하나의 제1 전극(330)과 복수의 제2 전극(340)들을 포함하는 것을 예시하였다.

하나의 제1 전극(330)은 제1 기판(310)의 일면 전체에 배치되고, 복수의 제2 전극(340)들은 투과율 제어 블록(BL2) 별로 배치될 수 있다. 제1 전극(330)과 복수의 제2 전극(340)들이 서로 중첩되는 영역에서 제1 전극(330)과 제2 전극(340)으로 인해 전계가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전극(330)과 복수의 제2 전극(340)들이 서로 교차되어 중첩되는 영역은 투과율 제어 블록(BL2)으로 설정될 수 있다.

특히, 복수의 제2 전극(340)들 각각은 연결 배선(CL)을 통해 투과율 가변 구동부(150)에 연결될 수 있다. 이로 인해, 제2 전극마다 제2 구동전압(DV2)을 공급할 수 있으므로, 투과율 가변 패널(300)은 투과율 제어 블록(BL2) 별로 투과율을 설정할 수 있다.

도 8 및 도 9를 결부하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)의 제1 전극(330)과 제2 전극(340)들이 서로 중첩되는 영역을 투과율 제어 블록(BL2)으로 설정함으로써, 박막 트랜지스터를 포함하지 않고 간단히 설계할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)의 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한, 투과율 가변 패널(300)의 투과율 제어 블록(BL2)은 액정표시패널(10)의 복수의 화소(P)들을 포함하도록 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 투과율 제어 블록(BL2)의 크기는 화소(P)의 크기보다 크게 설정될 수 있다. 이로 인해, 액정표시장치(100)와 투과율 가변 패널(300)을 부착할 때 정밀한 정렬이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 더욱 줄일 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)이 박막 트랜지스터를 포함하지 않으므로, 투과율 가변 패널(300)에 불투명 금속 라인들의 형성을 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 백라이트 유닛(200)으로부터의 광이 투과율 가변 패널(300)의 불투명 금속 라인들에서 반사 또는 굴절에 의해 발생하는 광 간섭으로 인해 모아레(moire)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록과 투과율 가변 패널의 투과율 제어 블록을 보여주는 예시도면들이다.

도 10a 및 도 10b에서는 광원(310)들이 도광판의 어느 한 측면에만 배치된 것을 예시하였다. 이 경우, 백라이트 유닛의 로컬 디밍 블록(BL1)과 투과율 가변 패널의 투과율 제어 블록(BL2)은 일치하지 않을 수 있다. 도 10a 및 도 10b에서는 설명의 편의를 위해 로컬 디밍 블록(BL1)이 5 개의 투과율 제어 블록(BL2)들에 대응되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

도 11a 및 도 11b는 입력 영상에 따라 로컬 디밍만 적용한 경우 출력 영상의 일 예와 입력 영상에 따라 로컬 디밍과 투과율 가변을 모두 적용한 경우 출력 영상의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.

도 11a에는 입력 디지털 비디오 데이터를 그대로 표시하는 경우 입력 영상, 백라이트 유닛의 로컬 디밍이 적용된 블록, 및 실제 액정표시패널의 출력 영상이 나타나 있다.

도 11a를 참조하면, 원 형태의 밝은 영상이 표시되는 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에 광을 제공하는 광원들이 높은 휘도로 발광하고, 나머지 블록들(BL1-1, BL1-2, BL1-3, BL1-6, BL1-7, BL1-8)에 광을 제공하는 광원들은 낮은 휘도로 발광한다. 원 형태의 밝은 영상은 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들 중 일부에만 표시되고 있음에도 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들 전체에 높은 휘도의 광이 제공된다. 따라서, 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에서 어두운 영상이 표시되어야 할 영역이 도 11a와 같이 실제로는 밝게 보이는 문제가 있다. 즉, 에지형 백라이트 유닛을 이용하는 경우 로컬 디밍 구현시 화질 저하가 발생할 수 있다.

도 11b에는 입력 디지털 비디오 데이터를 그대로 표시하는 경우 입력 영상, 백라이트 유닛의 로컬 디밍이 적용된 블록, 투과율 가변 패널에서 광 투과율이 조정된 투과율 제어 블록, 및 실제 액정표시패널의 출력 영상이 나타나 있다.

도 11b를 참조하면, 원 형태의 밝은 영상(BI)이 표시되는 제1-4 및 제1-5 블록(BL1-4, BL1-5)들에 광을 제공하는 광원들이 높은 휘도로 발광하고, 나머지 블록들(BL1-1, BL1-2, BL1-3, BL1-6, BL1-7, BL1-8)에 광을 제공하는 광원들은 낮은 휘도로 발광한다. 즉, 투과율 가변 블록을 기준으로 살펴보면, 제2-4, 제2-5, 제2-36, 제2-37 블록들(BL2-4, BL2-5, BL2-36, BL2-37)은 낮은 휘도의 광이 제공되어야 함에도 높은 휘도의 광이 제공됨으로써, 화질 저하가 발생하고 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)을 이용하여 제2-4, 제2-5, 제2-36, 제2-37 블록들에서 광 투과율을 가변하여 백라이트 유닛(200)의 광을 차광한다.

나아가, 투과율 가변 블록을 기준으로 살펴보면, 제2-12, 제2-13, 제2-28 및 제2-29 블록들(BL2-12, BL2-13, BL2-28, BL2-29)은 밝은 영상을 표시하는 화소들과 어두운 영상을 표시하는 화소들이 혼합되어 있는바, 화질 저하를 최소화하기 위해 중간 휘도의 광이 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)을 이용하여 제2-12, 제2-13, 제2-28 및 제2-29 블록들(BL2-12, BL2-13, BL2-28, BL2-29)에서 광 투과율을 가변하여 백라이트 유닛(200)으로부터의 광 투과율을 낮출 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 어두운 영상을 표시하여 높은 휘도의 광이 제공될 필요가 없는 투과율 가변 블록의 투과율을 낮출 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유닛의 경우에도 로컬 디밍을 제대로 구현할 수 있으므로, 로컬 디밍으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 투과율 가변 패널(300)을 액정표시패널(100)과 백라이트 유닛(200) 사이에 배치함으로써, 백라이트 유닛(200)으로부터 액정표시패널(100)에 입사되는 광의 투과율을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 백라이트 유닛뿐만 아니라 투과율 가변 패널을 이용하여 로컬 디밍을 할 수 있으므로, 정적 명암비(static contrast ratio)를 더욱 높일 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다. 이하에서는 도 12를 결부하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법을 상세히 살펴본다.

첫 번째로, 타이밍 제어부(130)의 백라이트 제어부(131)는 미리 설정된 로컬 디밍 블록 별로 디지털 비디오 데이터(DATA)를 분석하여 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정한다. 예를 들어, 백라이트 제어부(131)는 로컬 디밍 블록 별로 디지털 비디오 데이터(DATA)의 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 대표값으로 산출할 수 있다. 또는, 백라이트 제어부(131)는 로컬 디밍 블록 별로 디지털 비디오 데이터(DATA)의 히스토그램을 작성하여 최빈값을 산출하고, 상기 최빈값을 대표값으로 산출할 수 있다. 백라이트 제어부(131)는 상기 대표값을 미리 설정된 임계값들과 비교하여 디밍 값을 결정할 수 있다. 또는, 백라이트 제어부(131)는 디밍 값이 저장된 룩-업 테이블을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 대표값에 따라 룩-업 테이블로부터 디밍 값을 입력받을 수 있다. 백라이트 제어부(131)는 디밍 값이 포함된 백라이트 제어 데이터(BCD)를 백라이트 구동부(140)에 공급한다. (도 12의 S101)

두 번째로, 타이밍 제어부(130)의 디지털 데이터 변조부(133)는 로컬 디밍으로 인해 감소된 휘도를 보상하기 위해 1 프레임 기간의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 데이터 스트레치(data stretch)한다. 예를 들어, 디지털 데이터 변조부(133)는 이미 알려진 공지의 데이터 스트레치 알고리즘들 중 어느 하나를 이용하여 1 프레임 기간의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 상향 변조할 수 있다. 디지털 데이터 변조부(133)는 1차 변조된 디지털 비디오 데이터를 투과율 가변 제어부(132)로 출력한다. (도 12의 S102)

세 번째로, 타이밍 제어부(130)의 투과율 가변 제어부(132)는 1차 변조된 디지털 비디오 데이터를 분석하여 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정한다. 구체적으로, 투과율 가변 제어부(132)는 투과율 제어 블록 별의 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 평균값이 미리 정해진 임계값들과 비교하여 광 투과율을 어느 정도 낮출지를 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 11b와 같이 투과율 가변 제어부(132)는 백라이트 제어부(131)에 의해 높은 휘도의 광이 제공되도록 설정된 제2-4, 제2-5, 제2-12, 제2-13, 제2-20, 제2-21, 제2-28, 제2-29, 제2-36 및 제2-37 블록들(BL2-4, BL2-5, BL2-12, BL2-13, BL2-20, BL2-21, BL2-28, BL2-29, BL2-36, BL2-37) 중에서 제2-4, 제2-5, 제2-36 및 제2-37 블록들(BL2-4, BL2-5, BL2-36, BL2-37)은 블랙 영상을 표시하므로, 어두운 휘도의 광이 제공되어야 하는 블록들이다. 또한, 제2-12, 제2-13, 제2-28 및 제2-29 블록들(BL2-12, BL2-13, BL2-28, BL2-29)은 밝은 영상을 표시하는 화소들과 어두운 영상을 표시하는 화소들이 혼합되어 있는바, 화질 저하를 최소화하기 위해 중간 휘도의 광이 제공되는 것이 바람직한 블록들이다. 투과율 가변 제어부(132)는 어느 한 투과율 제어 블록의 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 평균값이 제1 임계값보다 작은 경우, 상기 어느 한 투과율 제어 블록이 블랙 영상을 표시하고 있다고 판단하여 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 최소 투과율로 조정할 수 있다. 또한, 투과율 가변 제어부(132)는 어느 한 투과율 제어 블록의 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 평균값이 제1 임계값 이상이고 제2 임계값보다 작은 경우, 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 최소 투과율과 최대 투과율의 중간 투과율로 조정할 수 있다. 투과율 가변 제어부(132)는 어느 한 투과율 제어 블록의 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 평균값이 제2 임계값 이상인 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 최대 투과율로 그대로 유지한다.

투과율 가변 제어부(132)는 투과율 제어 블록들의 광 투과율 정보를 포함하는 투과율 제어 데이터(TCD)를 투과율 가변 구동부(150)와 디지털 데이터 변조부(133)로 출력한다. (도 12의 S103)

네 번째로, 디지털 데이터 변조부(133)는 로컬 디밍의 효과를 높이기 위해 최소 투과율 또는 중간 투과율로 광 투과율이 낮아지도록 조정된 투과율 제어 블록의 1차 변조된 디지털 비디오 데이터를 하향 변조하여 디지털 변조 데이터(DATA')를 생성한다. 디지털 데이터 변조부(133)는 디지털 변조 데이터(DATA')를 데이터 구동 제어부(134)로 출력한다. (도 12의 S104)

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 액정표시패널 101: 상부 기판
102: 하부 기판 103: 제1 편광판
104: 제2 편광판 110: 데이터 구동부
120: 게이트 구동부 130: 타이밍 제어부
131: 백라이트 제어부 132: 투과율 가변 제어부
133: 디지털 데이터 변조부 134: 데이터 구동 제어부
135: 게이트 구동 제어부 140: 백라이트 구동부
150: 투과율 가변 구동부 200: 백라이트 유닛
210: 광원 220: 광원 회로보드
230: 도광판 240: 반사 시트
250: 광학 시트들 410: 보텀 커버
420: 지지 프레임 430: 상부 케이스
440: 완충 부재 300: 투과율 가변 패널
310: 제1 기판 320: 제2 기판
330: 제1 전극 340: 제2 전극
350: 제1 배향막 360: 제2 배향막
370: 액정층 380: 제3 편광판
390: 전기변색층 400: 격벽
500: 고분자 분산형 액정층 510: 게스트 호스트 액정층

Claims

복수의 화소들을 포함하는 액정표시패널;
복수의 광원들을 포함하여 상기 액정표시패널의 배면에 광을 조사하며, 로컬 디밍 블록들 각각의 디밍 값에 기초하여 상기 로컬 디밍 블록별로 광원들을 구동하는 백라이트 유닛;
상기 로컬 디밍 블록별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 로컬 디밍 블록 별로 상기 디밍 값을 결정하는 백라이트 제어부;
상기 액정표시패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되며, 투과율 제어 블록 별로 상기 백라이트 유닛으로부터 상기 액정표시패널로 입사되는 광의 투과율을 조정하는 투과율 가변 패널; 및
상기 투과율 제어 블록 별로 상기 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 투과율 제어 블록 별로 상기 광 투과율을 결정하는 투과율 가변 제어부를 포함하며,
상기 투과율 가변 패널은,
어느 한 투과율 제어 블록의 디지털 비디오 데이터가 제1 임계값보다 작은 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 제1 투과율로 제어하고, 상기 제1 임계값 이상이거나 제2 임계값보다 작은 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율로 제어하며, 상기 제2 임계값 이상인 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 상기 제2 투과율로 제어하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 로컬 디밍 블록은 상기 투과율 제어 블록과 서로 다른 액정표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 투과율 가변 패널은,
적어도 하나의 제1 전극이 일면에 배치된 제1 기판;
복수의 제2 전극들이 상기 제1 기판과 마주보는 일면에 배치된 제2 기판; 및
상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층을 포함하고,
상기 적어도 하나의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역이 상기 투과율 제어 블록으로 설정되는 액정표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 액정표시패널은 상부 기판에 부착된 제1 편광판과 하부 기판에 부착된 제2 편광판을 더 포함하고,
상기 투과율 가변 패널은 상기 제2 기판의 타면에 배치된 제3 편광판을 더 포함하며,
상기 제1 편광판의 광 투과축과 상기 제2 편광판의 광 투과축은 교차되며, 상기 제2 편광판의 광 투과축과 상기 제3 편광판의 광 투과축은 교차되는 액정표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 액정층은 소정의 색을 갖는 이색성 염료를 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투과율 가변 패널은,
적어도 하나의 제1 전극이 일면에 배치된 제1 기판;
복수의 제2 전극들이 상기 제1 기판과 마주보는 일면에 배치된 제2 기판; 및
상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 전기변색층을 포함하고,
상기 적어도 하나의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극들이 서로 중첩되는 영역이 상기 투과율 제어 블록으로 설정되는 액정표시장치.
제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 전극이 제1 방향으로 배치되고,
상기 복수의 제2 전극들은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 배치되는 액정표시장치.
제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 전극은 상기 제1 기판의 상기 일면 전체에 배치되고,
상기 복수의 제2 전극들은 상기 투과율 제어 블록 단위로 상기 제2 기판의 일면 상에 배치되는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,
상기 투과율 가변 제어부로부터 상기 투과율 제어 블록 별로 정해진 상기 광 투과율 정보를 포함하는 투과율 제어 데이터를 입력받고, 상기 광 투과율 정보에 따라 상기 적어도 하나의 제1 전극에 제1 구동전압을 공급하고, 상기 복수의 제2 전극들 각각에 제2 구동전압을 공급하는 투과율 가변 패널 구동부를 더 구비하고,
상기 투과율 가변 패널은 상기 복수의 제2 전극들 각각과 상기 투과율 가변 패널 구동부를 연결하는 연결 배선을 더 포함하는 액정표시장치.
로컬 디밍 블록 별로 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 로컬 디밍 블록 별로 디밍 값을 결정하는 단계;
상기 로컬 디밍 블록 별로 정해진 디밍 값에 기초하여 상기 로컬 디밍 블록별로 백라이트 유닛의 광원들을 구동하는 단계;
투과율 제어 블록 별로 상기 디지털 비디오 데이터를 분석하여 상기 투과율 제어 블록 별로 광 투과율을 결정하는 단계; 및
상기 투과율 제어 블록 별로 정해진 상기 광 투과율에 따라 상기 투과율 제어 블록 별로 상기 백라이트 유닛으로부터 입력되는 광의 투과율을 조정하는 단계를 포함하며,
상기 투과율 제어 블록 별로 정해진 상기 광 투과율에 따라 상기 투과율 제어 블록 별로 상기 백라이트유닛으로부터 입력되는 광의 투과율을 조정하는 단계는, 투과율 가변 패널을 통해, 어느 한 투과율 제어 블록의 디지털 비디오 데이터가 제1 임계값보다 작은 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 제1 투과율로 제어하고, 상기 제1 임계값 이상이거나 제2 임계값보다 작은 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율로 제어하며, 상기 제2 임계값 이상인 경우 상기 어느 한 투과율 제어 블록의 광 투과율을 상기 제2 투과율로 제어하는 액정표시장치의 구동방법.