KR100527196B1 - 패널 내에 온도 센서를 포함하는 액정 디스플레이 장치 - Google Patents
패널 내에 온도 센서를 포함하는 액정 디스플레이 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 패널 내에 온도 센서를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 액정 패널 내에 위치하고 있으며, 소스 전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류의 전하 이동도를 측정하는 트랜지스터의 전하 이동도 측정 장치, 상기 측정된 전하 이동도를 온도로 환산하는 연산 장치, 상기 환산된 온도 값의 데이터를 생성하는 온도 데이터 생성 장치, 상기 측정된 온도와 미리 설정된 기준 온도차에 의해 제어값을 산출하는 제어 장치, 및 상기 제어장치의 제어값에 의해 구동 주파수를 변화시키는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치를 제공함으로서 최적화된 액정의 상태를 제공할 수 있어 응답 속도 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 액정 디스플레이 장치의 색재현율 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
Description
[산업상 이용분야]
본 발명은 패널 내에 온도 센서를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패널의 온도를 감지하는 온도 센서를 패널 내부에 포함하고 있는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
[종래 기술]
액정 디스플레이 장치는 디스플레이 장치를 사용하는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 개인 정보 단말기, 텔레비젼 등에 널리 응용되고 있기 때문에, 이러한 온도 등의 변화 요인들에 대해서도 최상의 디스플레이 기능을 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
프로젝션 디스플레이 등 액정을 이용하는 액정 표시 소자에서는 공통된 과제 중의 하나는 영상을 구현하는 액정의 틸트(tilt) 각도가 액정의 온도에 따라서 변화하는 온도 의존성을 갖게 된다는 것이다.
즉, 액정을 주입한 패널의 온도에 의해서 영상 디바이스들의 화질 성능, 예를 들어 콘트라스트(contrast) 등이 변한다는 것은 현재 액정 표시 소자에서 해결하여야 할 과제들 중 하나이다.
현재, 풀칼라를 구현하면서 응답속도 특성이 가장 우수한 필드-순차형 액정 표시 소자(Field Sequential Liquid Crystal Display; FS LCD)의 경우에는 연속적으로 R, G B를 구현하여 화이트 밸런스를 유지하여야 하므로 응답 속도가 10 nm/sec 이하로 특히 응답 속도 특성이 우수하여야 한다.
따라서, 주입된 액정이 온도에 따른 틸트 각이 변화함에 따라 일정한 성능을 유지하기가 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 응답 속도 특성이 우수한 강유전성 액정을 사용하는 종래의 액정 표시 소자의 온도 제어 장치는 먼저, 액정 패널의 온도를 측정하여 데이터로 나타내는 온도 데이터 생성부, 상기 생성된 데이터를 전송하는 온도 데이터 전송부, 상기 전송된 데이터를 기준치와 비교하여 제어를 행하는 제어장치와 상기 제어장치의 출력, 즉 디지털 신호를 아날로그 신호, 즉 전압으로 변화시켜 주는 디지털 아날로그 변환부(D/A 컨버터), 상기 디지털 아날로그 변환부의 출력을 반대로 인버팅하는 OP-AMP부, 상기 출력을 전류로 변환하여 열전 소자를 구동하는 직류-직류 컨버터(DC-DC 컨버터)부를 포함하는 구동장치 및 실질적으로 상기 출력에 의해 구동되는 열전 소자, 예를 들어 펠티어 소자 등이 포함된다.
그리고, 상기 액정 디스플레이의 온도 이외에 주변 온도를 더 측정하기 위한 주변 온도 측정 센서 IC가 더 포함될 수 있다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이이의 패널의 온도를 감지하여 제어하는 방법은 온도 감지 센서를 디스플레이 패널의 외부에 배치시켜야 하므로 직접적으로 패널의 온도 변화를 감지하는 것이 아니므로 온도 변화 감지의 오차가 발생할 수 있고, 직접적으로 감지하여 온도를 제어하는 것이 아니므로 온도 제어에 따른 응답속도에 영향을 줄 수가 있어 원하는 온도 제어가 되지 않는다는 문제점이 있다.
특히, 필드-순차형 액정 디스플레이 장치의 경우 온도 변화에 따른 응답속도가 이에 미치지 않는다면 디스플레이 장치의 특성에 크게 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 위에서 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 디스플레이 패널 내의 온도 변화를 직접적으로 감지함으로써 실질적인 패널의 온도 변화에 따라 온도를 제어함으로써 색재현율과 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 온도 감지 장치를 구비하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여,
또한, 본 발명은
액정 패널 내에 위치하고 있으며, 소스 전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류의 전하 이동도를 측정하는 트랜지스터의 전하 이동도 측정 장치,
상기 측정된 전하 이동도를 온도로 환산하는 연산 장치,
상기 환산된 온도 값의 데이터를 생성하는 온도 데이터 생성 장치,
상기 측정된 온도와 미리 설정된 기준 온도차에 의해 제어값을 산출하는 제어 장치, 및
상기 제어장치의 제어값에 의해 구동 주파수를 변화시키는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 기판 상에 액티브 영역 이외의 주변 영역에 TFT 패널의 더미 패턴으로 TFT 어레이 형태의 전하 이동도 측정 장치를 설계하여 온도에 따른 소스에서 드레인으로 흐르는 전하 이동도가 달라지는 특징을 이용하여 패널 내의 온도 변화를 감지한다.
도 1 및 표 1은 TFT의 액티브 채널 영역에서의 온도와 전하 이동도와의 관계를 나타내는 도면 및 표이다.
도 1 및 표 1을 참조하면 온도가 감소함에 따라 전하 이동도는 거의 직선적으로 감소함을 알 수 있다. 특히, 25 ℃에서 - 10 ℃까지는 온도 변화에 따른 전하 이동도는 직선적인 변화를 나타낸다. 따라서, 필드-순차형 액정 디스플레이 장치(FS LCD)가 통상적으로 사용할 수 있는 온도인 실온 정도의 온도인 25 ℃에서 - 10 ℃ 사이에서는 전하 이동도에 따른 온도를 거의 오차 없이 검출할 수 있다.
이것은 온도가 증가함에 따라 저항은 감소하므로 전하 이동도는 증가하게 되고, 반대로 온도가 감소함에 따라 저항은 증가하고 전하 이동도는 감소하게 되기 때문이다.
표 1
| 온도(℃) | 전하이동도(mobility) |
| 25 | 0.400 |
| 20 | 0.350 |
| 10 | 0.210 |
| -10 | 0.110 |
| -20 | 0.098 |
따라서, 도 1 및 표 1을 참조하여 온도와 전하 이동도와의 관계를 식으로 나타내면 다음과 같다.
먼저 25 ℃일 때의 전하 이동도는 0.400이고, - 10 ℃일 때의 전하 이동도는 0.100으로 이를 일차 함수의 관계로 나타내면 하기 식으로 표시된다.
[식]
y = 0.8571x + 1.3000
상기 식에서
x는 -10 이상 25 이하이다.
이는 x가 -10 이하이고 25 이상이면, 즉, -10 ℃ 미만, 25 ℃가 초과되면 전하 이동도와 온도와의 규칙적인 관계가 나타나지 않으므로 전하 이동도의 값에 의한 패널의 온도를 예측할 수 없기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서는 패널(10) 내의 액티브 영역, 즉 화소 영역(20) 이외의 주변 영역의 디스플레이 영역의 소스에서 드레인으로 흐르는 전류의 전하 이동도를 데이터 라인(30)의 출력 측에서 측정하도록 트랜지스터의 전하 이동도 측정 장치(50)를 구비하고 있다.
상기 전하 이동도 측정 장치(50)는 더미 패턴으로 형성할 수 있으며, 출력측의 전하 이동도를 측정하면 트랜지스터(40)의 액티브 채널에 흐르는 전하 이동도를 온도에 따라 측정할 수 있다.
상기 트랜지스터(40)의 게이트 전극은 화소 영역의 주사 신호선(도시하지 않음)의 출력측에 연결되어 턴-온 상태가 될 수도 있으며, 상기 주사 신호선을 이외의 별도의 게이트 신호에 의해 턴-온 상태로 유지하거나 항상 턴-온 상태를 유지하도록 하면 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 디스플레이의 온도 조절 시스템을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액정 디스플레이는 패널내에 형성되어 있는 전하 이동도 측정 장치에서 측정된 전하 이동도를 온도로 환산하는 연산 장치를 패널 내에 구비하고 있다.
이 연산 장치는 상기 식에 따라 전하 이동도의 측정에 따라 온도를 산출한다.
이와 같이 산출된 온도는 온도 데이터 생성부에서 온도 데이터를 생성한다.
상기 온도 데이터 생성부는 액정 패널에 장착되어 있으며, 예를 들어 온도 센서의 일종인 더미스터(thermister)를 사용할 수 있다.
상기 생성된 데이터는 온도 데이터 전송부를 통하여 제어장치로 전송되며, 통상의 방법과 동일하게 상기 제어장치는 전송된 데이터를 상기 제어장치의 제어값에 의해 구동 주파수를 제어하는 구동장치로 전송한다.
제어장치에서는 상기 전송된 데이터 값들과 미리 설정된 기준 온도 데이터 값, 즉 대상이 되는 각각의 액정 디스플레이가 최적의 상태로 작동할 수 있는 경험적인 온도값을 상호 비교하게 되고, 그 비교에 의한 차이 값에 따라 액정 디스플레이를 구동하는 구동 주파수를 온도에 따라 증감하게 된다.
즉, 상기 구동 장치에서 패널의 온도가 기준 온도보다 낮은 경우 액정의 응답속도가 느려지므로 해당 데이터를 기입하기 위해서는 액정의 반응속도를 고려하여 그에 맞게 구동주파수를 낮추어 주고 반대로 패널의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 액정의 응답속도가 빨라지므로 구동 주파수를 높여 주어야 한다.
상기 구동장치는 통상의 기술로서 본 발명의 설명을 위하여 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 패널 내의 온도를 실제 패널의 온도에 가장 동일하게 측정할 수 있으므로 패널 내의 액정이 최적화된 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
따라서, 고속 응답 특성이 요구되는 액정 디스플레이 장치인 필드-순차형 액정 디스플레이 장치에 적합하다.
이상과 같이, 본 발명에서는 패널의 온도를 트랜지스터의 액티브 채널 영역에 흐르는 전하 이동도를 측정함으로써 실제적인 패널 온도에 가장 동일한 온도를 직접적으로 측정하여 즉각 온도를 조절하여 온도 변화에 따라 구동 주파수를 변경하여 액정의 최적화를 구현할 수 있으므로 응답 속도를 개선할 수 있으므로 색재현율과 콘트라스트가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 TFT의 액티브 채널 영역에서의 온도와 전하 이동도와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 디스플레이의 온도 조절 시스템을 나타내는 순서도이다.
Claims (8)
- 액정 패널 내에 위치하고 있으며, 소스 전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류의 전하 이동도를 측정하는 트랜지스터의 전하 이동도 측정 장치;상기 측정된 전하 이동도를 온도로 환산하는 연산 장치;상기 환산된 온도 값의 데이터를 생성하는 온도 데이터 생성 장치;상기 측정된 온도와 미리 설정된 기준 온도차에 의해 제어값을 산출하는 제어 장치; 및상기 제어장치의 제어값에 의해 구동 주파수를 변화시키는 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 전하 이동도 측정 장치는 상기 액정 패널의 온도가 -10 이상 25 ℃ 이하에서 상기 트랜지스터의 액티브 채널 영역에 흐르는 전하 이동도를 측정하는 것인 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 트랜지스터의 게이트 전극은 화소 영역의 주사 신호선과 연결되어 있거나 상기 주사 신호선과는 별도의 배선에 의하여 연결되어 있는 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 온도 데이터 생성 장치는 더미스터인 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제어장치는 마이콤인 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 전하 이동도 측정 장치는 더미 패턴으로 액정 디스플레이 장치 패널의 액티브 영역 이외의 영역에 형성되는 것인 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 구동 장치는 상기 측정된 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 작은 경우에는 구동 주파수를 증가시키고, 상기 측정된 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 큰 경우에는 구동 주파수를 감소시키는 액정 디스플레이 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 액정 디스플레이 장치는 필드-순차형 액정 디스플레이 장치인 액정 디스플레이 장치.
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