KR100582200B1 - Method of controling light for each position and liquid crystal display using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 백라이트 유니트의 두께를 줄이고 위치별로 광을 제어하여 동화상의 표시품질을 높이도록 한 액정표시장치의 위치별 광 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a position-specific light control method of a liquid crystal display device for reducing the thickness of the backlight unit and controlling the light for each position to increase the display quality of the moving image, and a liquid crystal display device using the same.
이 위치별 광 제어방법은 광원에서 광이 발생되는 단계와; 상기 광원과 액정표시패널 사이에 배치되는 폴리머 분산 액정층과 콜레스테릭 액정층 중 어느 하나의 액정층에 다수로 분할된 전극들을 통해 전계를 인가하되 상기 액정층에 인가되는 전계를 상기 액정층의 위치별로 제어하여 상기 액정표시패널에 조사되는 광을 제어하는 단계를 포함한다. The position-specific light control method includes the steps of generating light from the light source; An electric field is applied to a liquid crystal layer of any one of the polymer dispersed liquid crystal layer and the cholesteric liquid crystal layer disposed between the light source and the liquid crystal display panel, and an electric field applied to the liquid crystal layer is applied to the liquid crystal layer. Controlling the light irradiated to the liquid crystal display panel by controlling the position.
Description
도 1은 음극선관의 임펄스특성을 나타내는 그래프이다. 1 is a graph showing the impulse characteristics of a cathode ray tube.
도 2는 액정표시장치의 유지특성을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the retention characteristics of the liquid crystal display.
도 3은 일반적인 액정표시모듈의 구동장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a driving device of a general liquid crystal display module.
도 4은 스캐닝 백라이트 유니트 방식을 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a scanning backlight unit method.
도 5는 스캐닝 백라이트 유니트 방식에 의해 나타나는 액정표시장치의 준임펄스특성을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing quasi-impulse characteristics of the liquid crystal display device shown by the scanning backlight unit method.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to the present invention.
도 7 본 발명에 따른 패턴 투명전극에 공급되는 전압 파형의 일례를 나타낸 파형도이다.7 is a waveform diagram showing an example of a voltage waveform supplied to a patterned transparent electrode according to the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서 폴리머 분산 액정을 사이에 두고 형성된 패턴 투명전극에 인가되는 전압에 의한 광 투과 및 산란특성을 나타낸 도면이다.8A to 8D illustrate light transmission and scattering characteristics due to a voltage applied to a patterned transparent electrode formed with a polymer dispersed liquid crystal interposed therebetween in the first and second embodiments of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a polymer dispersed liquid crystal layer according to a first embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층과 상부 및 하부 패턴 투명전극을 나타낸 도면이다.FIG. 10 illustrates a polymer dispersed liquid crystal layer and upper and lower pattern transparent electrodes according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시패널의 휘도변화를 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a view illustrating a luminance change of the liquid crystal display panel according to the first embodiment of the present invention.
도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a polymer dispersed liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층과 상부 및 하부 패턴 투명전극을 나타낸 도면이다.13 illustrates a polymer dispersed liquid crystal layer and upper and lower pattern transparent electrodes according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시패널의 휘도변화를 나타낸 도면이다.FIG. 14 is a diagram illustrating luminance variation of a liquid crystal display panel according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 15는 콜레스테릭 액정층의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.15 is a view schematically showing the structure of a cholesteric liquid crystal layer.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에서 폴리머 분산 액정을 사이에 두고 형성된 패턴 투명전극에 인가되는 전압에 의한 광 투과 및 산란특성을 나타낸 도면이다.16A to 16C illustrate light transmission and scattering characteristics due to a voltage applied to a patterned transparent electrode formed with a polymer dispersed liquid crystal interposed therebetween in the third and fourth embodiments of the present invention.
도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.17 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a cholesteric liquid crystal layer according to a third embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층과 상부 및 하부 패턴 투명전극을 나타낸 도면이다.FIG. 18 illustrates a cholesteric liquid crystal layer and upper and lower pattern transparent electrodes according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시패널의 휘도변화를 나타낸 도면이다.19 is a view illustrating a luminance change of the liquid crystal display panel according to the third exemplary embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.20 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a cholesteric liquid crystal layer according to a fourth embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층과 상부 및 하부 패턴 투명전극을 나타낸 도면이다.FIG. 21 illustrates a cholesteric liquid crystal layer and upper and lower pattern transparent electrodes according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 22는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시패널의 휘도변화를 나타낸 도면이다.FIG. 22 is a diagram illustrating luminance variation of a liquid crystal display panel according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. FIG.
<도면의 주요 영역에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Major Areas in Drawing>
2,102,202 : 액정표시패널 4,104: 데이터 구동부2,102,202: liquid crystal display panel 4,104: data driver
6,106 : 게이트 구동부 8,108 : 타이밍 컨트롤러6,106: gate driver 8,108: timing controller
10,118,120,220 : 백라이트 유니트 12 : 램프 구동부10,118,120,220: backlight unit 12: lamp drive unit
100a∼100e,110,122 : 램프 101,103,201,203 : 액정표시모듈100a to 100e, 110, 122:
111 : 램프 인버터 112 : 전원 발생부111: lamp inverter 112: power generation unit
114 : 상부전극 구동부 115 : 하부전극 구동부114: upper electrode driver 115: lower electrode driver
119 : 액정층 121 : 램프하우징119: liquid crystal layer 121: lamp housing
125 : 반사판 126 : 폴리머 분산 액정층125: reflecting plate 126: polymer dispersed liquid crystal layer
127: 확산 시이트 128: 프리즘 시이트127: diffusion sheet 128: prism sheet
129 : 공기층 289 : 도메인 경계면129: air layer 289: domain interface
182,183,282 : 스위치 191,193,195,197 : 액정 셀182,183,282: switch 191,193,195,197: liquid crystal cell
230,240 : 배향막 200,226,280 : 콜레스테릭 액정층230,240: alignment layer 200,226,280: cholesteric liquid crystal layer
284,285,287 : 도메인 133,153,233,253 : 상부 투명기판 284,285,287: Domain 133,153,233,253: Upper transparent substrate
123,143,223,243 : 하부 투명기판123,143,223,243: lower transparent substrate
124,144,188,224,244,288 : 하부 패턴 투명전극124,144,188,224,244,288: bottom pattern transparent electrode
134,154,186,234,234,286 : 상부 패턴 투명전극134,154,186,234,234,286: Top pattern transparent electrode
163,173,263,273 : 평균휘도보다 휘도가 큰 영역163,173,263,273: area with greater luminance than average luminance
162,172,262,272 : 평균휘도보다 휘도가 작은 영역162,172,262,272: area with less luminance than average luminance
본 발명은 평판디스플레이소자에 관한 것으로, 특히 백라이트 유니트의 두께를 줄이고 위치별로 광을 제어하여 동화상의 표시품질을 높이도록 한 위치별 광 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정표시장치는 비디오 신호에 대응하여 액정층에 인가되는 전계를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저 소비전력의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다. The liquid crystal display displays an image by controlling an electric field applied to the liquid crystal layer in response to the video signal. The liquid crystal display is a flat panel display having advantages of small size, thinness, and low power consumption, and is used as a portable computer such as a notebook PC, office automation equipment, audio / video equipment, and the like.
이러한 구성을 가지는 액정표시장치는 박형, 저소비 전력이라는 특징에 의해, 음극선관(CRT)를 빠르게 대체하고 있다. A liquid crystal display having such a configuration is rapidly replacing a cathode ray tube (CRT) due to its thinness and low power consumption.
액정표시장치는 액정의 느린 응답특성과 액정의 유지특성에 의해서 동화상 구현시 화면이 흐릿하게 보이는 모션 블러링 현상이나 윤곽이 끌리는 것처럼 보이는 테일링 현상이 나타난다. 이러한 동화상의 화질저하는 액정의 응답속도가 1 프레임기간(16,7ms)보다 빠른 경우에도 완전히 해소되기가 어렵다.In the liquid crystal display device, a motion blur phenomenon in which a screen is blurred or a tailing phenomenon in which a contour appears to be drawn due to a slow response characteristic of a liquid crystal and a retention characteristic of a liquid crystal appears. Such degradation in image quality is difficult to be completely solved even when the response speed of the liquid crystal is faster than one frame period (16,7 ms).
이에 비하여 음극선관(Cathod Ray Tube : CRT)은 데이터를 유지하지 않고 화상을 순간적으로 표시하는 임펄스타입의 표시장치로서 동화상 구현시 모션 블러링이나 테일링 현상이 거의 나타나지 않는다. In contrast, a cathode ray tube (CRT) is an impulse type display device that displays an image instantaneously without retaining data. The motion ray tube (CRT) hardly exhibits a motion blur or tailing phenomenon when a moving image is realized.
이를 도 1을 참조하여 자세히 설명하면, 음극선관(CRT)은 한 프레임 기간(16.7ms) 중 매우 짧은 초기시간 동안만 형광체를 발광시켜 데이터를 표시하고 그 이외의 나머지 시간 동안 형광체를 발광시키지 않는다. 이 음극선관(CRT)의 임펄스특성에 의해 관람자는 음극선관(CRT)에 표시되는 동화상을 선명하게 볼 수 있다. Referring to FIG. 1, the cathode ray tube (CRT) emits phosphor only during a very short initial time of one frame period (16.7 ms) to display data, and does not emit phosphor for the rest of the time. Due to the impulse characteristics of the cathode ray tube CRT, the viewer can clearly see the moving image displayed on the cathode ray tube CRT.
이러한 음극선관과는 달리 액정표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 한 프레임기간 동안 액정셀에 공급된 데이터전압을 유지하게 된다. 이러한 액정표시장치의 유지특성은 관람자로 하여금 동화상에서 모션 블러링이나 테일링을 느끼게 한다. 이러한 액정표시장치의 유지특성은 동화상의 화질을 저하시킨다.Unlike the cathode ray tube, as shown in FIG. 2, the liquid crystal display maintains the data voltage supplied to the liquid crystal cell for one frame period. The maintenance characteristic of the liquid crystal display device allows viewers to feel motion blur or tailing in a moving picture. Such retention characteristics of the liquid crystal display deteriorate the image quality of a moving image.
액정표시장치의 유지특성에 의한 동화상의 화질저하를 줄이기 위하여 '스캐닝 백라이트 블링킹 방식(Scanning Back Light Blinking System)'이 제안된 바 있다. In order to reduce image quality deterioration due to the retention characteristics of a liquid crystal display, a scanning back light blinking system has been proposed.
도 3은 일반적인 액정표시모듈의 구동장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a driving device of a general liquid crystal display module.
도 3을 참조하면, 종래의 스캐닝 백라이트 블링킹 방식에 따른 액정표시장치의 구동장치는 데이터라인과 게이트라인이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 액정표시패널(2)과, 액정표시패널(2)의 데이터라인에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(4)와, 액정표시패널(2)의 게이트라인에 게이트펄스를 공급하기 위한 게이트 구동부(6)와, 도 4에 도시된 다수의 램프들(100a 내지 100e)을 순차적으로 구동시켜 액정표시패널(2)에 광을 조사하기 위한 백라이트 유니트(10)와 백라이트 유니트(10)을 구동하기 위한 램프 구동부(12)와, 데이터 구동부(4), 게이트 구동부(6), 램프 구동부(12)를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(8)를 구비한다.Referring to FIG. 3, a driving device of a liquid crystal display according to a conventional scanning backlight blinking method includes a liquid
액정표시패널(2)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된다. 액정표시패널(2)의 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 구동부(6)로부터의 스캐닝 펄스에 응답하여 데이터라인들 상의 데이터를 액정셀에 공급하게 된다. 이 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극은 데이터라인에 접속되며, 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 그리고 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극은 게이트라인에 접속된다. In the liquid
타이밍 컨트롤러(8)는 도시하지 않은 디지털 비디오 카드로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터를 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)별로 재정렬하게 된다. 타이밍 컨트롤러(8)에 의해 재정렬된 데이터(R,G,B)는 데이터 구동부(4)에 공급된다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 자신에게 입력되는 수평 및 수직 동기신호(H,V)를 이용하여 데이터 제어신호와 게이트 제어신호를 발생한다. 데이터 제어신호는 도트클럭(Dclk), 소스쉬프트클럭(SSC), 소스인에이블신호(SOE), 극성반전신호(POL) 등을 포함하여 데이터 구동부(4)에 공급된다. 게이트 제어신호는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트쉬프트클럭(GSC), 게이트출력인에이블(GOE) 등을 포함하여 게이트 구동부(6)에 공급된다. 또한, 타이밍 컨트롤러(8)는 액정셀에 데이터가 완전히 공급된 시점에서 램프들(100a 내지 100e)이 순차적으로 점등되도록 램프 구동부(12)를 제어한다.The
데이터 구동부(4)는 타이밍 컨트롤러(8)로부터의 데이터 제어신호에 따라 데이터를 샘플링한 후에, 샘플링된 데이터를 1 라인분식 래치하고 래치된 데이터를 도시하지 않은 감마전압 공급부로부터의 아날로그 감마전압으로 변환한다.After the
게이트 구동부(6)는 타이밍 컨트롤러(8)의 제어하에 게이트펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 게이트펄스의 전압을 액정셀의 구동에 적합한 전압레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다.The
램프 구동부(12)는 타이밍 컨트롤러(8)의 제어하에 백라이트 유니트(10)의 램프들(100a 내지 100e)을 순차적으로 구동시키게 된다.The
스캐닝 백라이트 블링킹 방식은 전술한 바와 같이, 스캔방향을 따라 램프들(100a 내지 100e)을 점멸(On, Off)하게 된다. 예컨데, 도 4에서 화면의 중앙 일부영역은 제 3 램프(100c)의 점등에 따라 빛을 방출하여 화상을 표시하는 반면, 그와 다른 영역은 제1, 제2, 제4 및 제5 램프(100a,100b,100d,100e)들은 소등되어 해당 영역의 액정셀들에 데이터가 유지되어도 빛을 방출하지 않는다. 이러한 스캐닝 백라이트 블링킹 방식을 적용하면, 액정표시장치는 램프들(100a 내지 100e)이 순차적으로 점멸됨에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 1 프레임기간 초기에 빛을 방출하고 나머지 기간에 빛을 차단함으로써 준 임펄스방식으로 구동하게 된다. 따 라서, 스캐닝 백라이트 블링킹 방식의 적용에 의하여 액정표시장치에서 동화상의 표시품질이 향상될 수 있다. 그러나 스캐닝 백라이트 블링킹 방식은 다수의 램프들(100a 내지 100e)이 필요하고 그 램프들(100a 내지 100e)이 고속으로 점멸되어야 하므로 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한 백라이트 유니트(Back Light Unit)의 두께가 두꺼운 단점이 있다.In the scanning backlight blinking scheme, as described above, the
따라서, 본 발명의 목적은 백라이트 유니트의 두께를 줄이고 위치별로 광을 제어할 수 있는 광 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 백라이트 유니트의 두께를 줄이고 위치별로 광을 제어함으로써, 동화상의 표시품질을 향상시킬 수 있는 위치별 광 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a light control method capable of reducing the thickness of a backlight unit and controlling light by position and a liquid crystal display using the same.
An object of the present invention is to provide a position-specific light control method and a liquid crystal display device using the same by reducing the thickness of the backlight unit and controlling the light for each position, thereby improving the display quality of the moving image.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 따른 위치별 광 제어방법은 광원에서 광이 발생되는 단계와; 상기 광원과 액정표시패널 사이에 배치되는 폴리머 분산 액정층과 콜레스테릭 액정층 중 어느 하나의 액정층에 다수로 분할된 전극들을 통해 전계를 인가하되 상기 액정층에 인가되는 전계를 상기 액정층의 위치별로 제어하여 상기 액정표시패널에 조사되는 광을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 조사되는 광을 상기 액정표시패널의 스캐닝 방향에 연동하여 제어한다.
상기 액정표시패널에 조사되는 광을 제어하는 단계는 상기 폴리머 분산 액정층에 입사되는 광의 투과 및 산란특성을 제어하여 상기 액정표시패널에 조사되는 광의 양을 상기 액정표시패널의 위치별로 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 액정표시패널에 조사되는 광을 제어하는 단계는 상기 콜레스테릭 액정층에 입사되는 광의 투과 및 산란특성을 제어하여 상기 액정표시패널에 조사되는 광의 양을 상기 액정표시패널의 위치별로 제어한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 액정표시패널과; 광을 발생하기 위한 광원과; 상기 액정표시패널과 상기 광원 사이에 설치되고 폴리머 분산 액정과 콜레스테릭 액정 중 어느 하나를 포함한 액정층과 상기 액정층에 전계를 부분적으로 인가하도록 분할된 다수의 전극들을 이용하여 상기 광원으로부터 입사되는 광의 투과 및 산란특성을 제어하기 위한 액정층과; 상기 분할된 전극들에 인가되는 전압을 제어하여 상기 액정표시패널의 위치에 따라 상기 광이 조사되는 양을 다르게 하기 위한 제어회로를 구비한다.
상기 액정표시장치는 상기 액정층을 사이에 두고 대향되는 상부 기판 및 하부 기판을 더 구비한다.
상기 상부 기판 및 하부기판은 투명물질로 이루어진다.
상기 전극은 상기 상부 기판에 형성된 다수의 제1 패턴 투명전극과; 상기 하부 기판에 형성된 다수의 제2 패턴 투명전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 패턴 투명전극은 상기 액정층을 사이에 두고 나란하다.
상기 전극은 상기 상부 기판에 형성된 다수의 제1 패턴 투명전극과; 상기 하부 기판에 형성된 다수의 제2 패턴 투명전극을 구비하며, 상기 제1 및 제2 패턴 투명전극은 상기 액정층을 사이에 두고 교차된다.
상기 액정층과 상기 액정표시패널 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 광학시트를 더 구비한다.
상기 광학시트는 상기 액정층으로부터 입사되는 광의 광분포특성을 조절하기 위한 프리즘 시이트와; 상기 프리즘 시트로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 시이트를 포함한다.
상기 프리즘 시이트와 상기 확산 시이트 사이에 적어도 하나 이상의 공기층을 더 구비한다.
상기 광원은 상기 액정층의 일측에 설치되는 적어도 하나 이상의 램프이다.
상기 상부 기판과 상기 하부 기판 각각에 형성되어 상기 콜레스테릭 액정층의 액정분자의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막을 더 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In order to achieve the above object, the position-specific light control method of the present invention comprises the steps of generating light from the light source; An electric field is applied to a liquid crystal layer of any one of the polymer dispersed liquid crystal layer and the cholesteric liquid crystal layer disposed between the light source and the liquid crystal display panel, and an electric field applied to the liquid crystal layer is applied to the liquid crystal layer. Controlling the light irradiated to the liquid crystal display panel by controlling the position.
The irradiated light is controlled in conjunction with a scanning direction of the liquid crystal display panel.
The controlling the light irradiated onto the liquid crystal display panel may include controlling the amount of light irradiated onto the liquid crystal display panel by positions of the liquid crystal display panel by controlling the transmission and scattering characteristics of the light incident on the polymer dispersed liquid crystal layer. It includes more.
In the controlling of the light irradiated onto the liquid crystal display panel, the transmission and scattering characteristics of the light incident on the cholesteric liquid crystal layer are controlled to control the amount of light irradiated onto the liquid crystal display panel for each position of the liquid crystal display panel.
A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display panel; A light source for generating light; The liquid crystal layer is disposed between the liquid crystal display panel and the light source and is incident from the light source by using a liquid crystal layer including any one of a polymer dispersed liquid crystal and a cholesteric liquid crystal and a plurality of electrodes divided to partially apply an electric field to the liquid crystal layer. A liquid crystal layer for controlling the transmission and scattering characteristics of light; A control circuit for controlling the voltage applied to the divided electrodes to vary the amount of light is irradiated according to the position of the liquid crystal display panel.
The liquid crystal display further includes an upper substrate and a lower substrate opposed to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
The upper substrate and the lower substrate are made of a transparent material.
The electrode may include a plurality of first pattern transparent electrodes formed on the upper substrate; A plurality of second patterned transparent electrodes are formed on the lower substrate, and the first and second patterned transparent electrodes are parallel to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
The electrode may include a plurality of first pattern transparent electrodes formed on the upper substrate; A plurality of second patterned transparent electrodes formed on the lower substrate are provided, and the first and second patterned transparent electrodes cross each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
At least one optical sheet disposed between the liquid crystal layer and the liquid crystal display panel is further provided.
The optical sheet includes a prism sheet for adjusting a light distribution characteristic of light incident from the liquid crystal layer; And a diffusion sheet for diffusing the light from the prism sheet.
At least one air layer is further provided between the prism sheet and the diffusion sheet.
The light source is at least one lamp installed on one side of the liquid crystal layer.
And an alignment layer formed on each of the upper substrate and the lower substrate to set a pretilt angle of liquid crystal molecules of the cholesteric liquid crystal layer.
Other objects and features of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
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이하, 첨부된 도 6 내지 도 22을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시모듈의 화상표시 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치에 대해 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, an image display control method of a liquid crystal display module and a liquid crystal display device using the same will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 22.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치를 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a liquid crystal display according to the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 데이터라인과 게이트라인이 교차되며 그 교차부에 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 액정표시패널(102)과, 액정표시패널(102)의 데이터라인에 데이터를 공급하기 위한 데이터 구동부(104)와, 액정표시패널(102)의 게이트라인에 게이트펄스를 공급하기 위한 게이트 구동부(106)와, 액정표시패널(102)에 광을 조사하기 우한 백라이트 유니트(118)와, 액정표시패널(102)의 구동부(104, 106)와, 백라이트 유니트(118)을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(108)와, 액정표시패널(102)과 백라이트 유니트(118)에 필요한 전원을 공급하는 전원 발생부(112)를 구비한다.Referring to FIG. 6, the liquid crystal display according to the present invention includes a liquid
액정표시패널(102)은 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입된다. 액정표시패널(102)의 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 구동부(106)로부터의 스캐닝 펄스에 응답하여 데이터라인들 상의 데이터를 액정셀에 공급하게 된다. 이 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극은 데이터라인에 접속되며, 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 그리고 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극은 게이트라인에 접속된다. In the liquid
타이밍 컨트롤러(108)는 도시하지 않은 디지털 비디오 카드로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터를 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 재정렬시킨다. 타이밍 컨트롤러(108)에 의해 재정렬된 데이터(R,G,B)는 데이터 구동부(104)에 공급된다. 또한, 타이밍 컨트롤러(108)는 자신에게 입력되는 수평 및 수직 동기신호(H,V)와 클럭신호(CLK)를 이용하여 데이터 제어신호(DDC)와 게이트 제어신호(GDC)를 발생한다. 데이터 제어신호는 도트클럭(Dclk), 소스쉬프트클럭(SSC), 소스인에이블신호(SOE), 극성반전신호(POL) 등을 포함하여 데이터 구동부(104)에 공급된다. 게이트 제어신호는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트쉬프트클럭(GSC), 게이트출력인에이블(GOE) 등을 포함하여 게이트 구동부(106)에 공급된다. 아울러, 상부전극 구동부(114)를 제어하는 상부전극 구동부 제어신호(BLH)와, 하부전극 구동부(115)를 제어하는 하부전극 구동부 제어신호(BLL)를 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)에 각가 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(108)는 액정셀에 데이터가 완전히 공급된 시점에서 백라이트 유니트(118)이 구동되도록 제어한다.The
데이터 구동부(104)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터의 데이터 제어신호(DDC)에 따라 데이터를 샘플링한 후에, 샘플링된 데이터를 1 라인분식 래치하고 래치된 데이터를 도시하지 않은 감마전압 공급부로부터의 아날로그 감마전압으로 변환한다.After the
게이트 구동부(106)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터의 게이트 제어신호(GDC) 중 게이트 스타트 펄스(GSP)에 응답하여 게이트펄스를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터와, 게이트펄스의 전압을 액정셀의 구동에 적합한 전압레벨로 쉬프트시키지 위한 레벨 쉬프터를 포함한다.The
백라이트 유니트(118)는 액정표시패널(102)에 광을 조사하기 위한 램프(110)와, 램프(110)를 구동시키는 램프 인버터(111)와, 도시되지 않은 상부 패턴 투명전극이 형성된 상부 투명기판(116)과, 도시되지 않은 하부 패턴 투명전극이 형성된 하부 투명기판(117)과, 상부 및 하부 투명기판(116, 117) 사이에 형성된 액정층(119)과, 상부 투명기판(116)에 형성된 상부 패턴 투명전극에 전압을 인가하기 위한 상부전극 구동부(114) 및 하부 투명기판(117)에 형성된 하부 패턴투명 전극에 전압을 인가하기 위한 하부전극 구동부(115)를 포함한다.The
램프(110)는 상부 및 하부 투명기판(116, 117)과 상부 및 하부 투명기판(116, 117) 사이에 형성된 액정층(119)의 측면에 형성되며 램프 인버터(111)로 부터 구동 전압을 공급받아 광을 발생시킨다.The
램프 인버터(111)는 전원 발생부(112)로부터 램프 구동전압(Vinv)을 공급받아 램프(110)를 구동시킨다.The lamp inverter 111 receives the lamp driving voltage Vinv from the
상부 투명기판(116)은 액정층(119)과 액정표시패널(102) 사이에 형성되며 기판상에 도시되지 않은 패턴 투명전극을 형성하다. 이러한 투명 패턴 전극은 투명 기판과 동일한 판형태의 전극 또는 다수의 전극으로 나뉘어진 형상을 가질 수 있다.The upper
하부 투명기판(117)은 액정층(119) 아래에 형성되며 기판상에 패턴 투명전극(미도시)을 형성한다. 이러한 투명 패턴 전극은 투명 기판과 동일한 판형태의 전극 또는 다수의 전극으로 나뉘어진 형상을 가질 수 있다.The lower
액정층(119)은 상부 투명기판(116)과 하부 투명기판(117) 사이에 형성되며 액정층(119)의 측면에 배치된 광원으로부터 발생된 광이 입사된다. 이러한 액정층(119)의 내부에는 광의 투과 및 산란특성을 변화시키는 액정분자들이 셀(Cell) 또는 그룹(Domain) 형태로 존재한다.The
상부전극 구동부(114)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터 상부전극 구동부 제어신호(BLH)를 공급받아 전원 구동부(112)로 부터 공급받은 상부 전극 구동전압(Vblh)을 상부 패턴 투명전극에 인가한다.The
하부전극 구동부(115)는 타이밍 컨트롤러(108)로부터 하부전극 구동부 제어신호(BLL)를 공급받아 전원 구동부(112)로부터 공급받은 하부 전극 구동전압(Vbll)을 하부 패턴 투명전극에 인가한다.The
전원 발생부(112)는 데이터 구동부(104)에 GMA1∼GMA6 전압, 게이트 구동부(106)에 Vgh 및 Vgl전압, 램프 인버터(111)에 Vinv전압, 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)에 상부 및 하부 전극 구동전압(Vblh, Vbll)을 공급한다.The
도 7 본 발명에 따른 패턴 투명전극에 공급되는 전압 파형의 일례를 나타낸 파형도이다.7 is a waveform diagram showing an example of a voltage waveform supplied to a patterned transparent electrode according to the present invention.
도 7을 참조하면, 액정표시패널에서 한 화면의 시작은 상/하부 전극 구동부(114, 115) 제어신호(BLH,HLL)의 수직 프론트 포치 펄스(Vertical Front Porch Pulse)를 기준으로 잡을 수 있다. 이 수직 프론트 포치 펄스를 기준으로 백라이트 유니트(118)의 상/하부 패턴 투명전극에 전압이 인가되는 시작점을 결정한다.Referring to FIG. 7, the start of one screen of the liquid crystal display panel may be caught based on the vertical front porch pulses of the control signals BHL and HLL of the upper and
한 화면이 60㎐(60 프레임)로 구동되고 6개의 투명전극으로 나누어진 경우 백라이트 유니트(118) 내에서 분할된 6 개의 영역은 1/360sec의 시간 차이를 두고 위쪽에서부터 순차적으로 Von 전압이 상부 및 하부 패턴 투명전극에 인가되며, 각 영역은 한 프레임의 절반의 시간(1/2×1/60sec=1/120sec) 동안 Von 전압이 지속된 후, Voff 전압으로 바뀐다.When a screen is driven at 60 Hz (60 frames) and divided into six transparent electrodes, the six regions divided within the
Von 전압 또는 Voff 전압이 인가된 패턴 투명전극의 위치에서 액정층의 광 투과 및 산란 조건이 변화된다. 이를 자세히 설명하면, 상부 및 하부 패턴 투명전극에 전압차가 발생되지 않은 초기상태의 액정층에서 투과되던 광은 상부 및 하부 패턴 투명전극에 전압차가 발생되면 액정층에서 산란된다. The light transmission and scattering conditions of the liquid crystal layer are changed at the position of the patterned transparent electrode to which the Von voltage or the Voff voltage is applied. In detail, the light transmitted from the liquid crystal layer in the initial state in which the voltage difference is not generated in the upper and lower pattern transparent electrodes is scattered in the liquid crystal layer when the voltage difference is generated in the upper and lower pattern transparent electrodes.
이와는 반대로 상부 및 하부 패턴 투명전극에 전압차가 발생되지 않은 초기상태의 액정층에서 산란되던 광은 상부 및 하부 패턴 투명전극에 전압차가 발생되면 액정층에서 투과된다. 이러한 방법으로 액정층의 광 투과 및 산란특성을 제어하여 스케닝 백라이트(Scanning Backlight) 방식과 같이 위치별로 휘도를 제어할 수 있다.On the contrary, the light scattered from the liquid crystal layer in the initial state in which the voltage difference is not generated in the upper and lower pattern transparent electrodes is transmitted through the liquid crystal layer when the voltage difference is generated in the upper and lower pattern transparent electrodes. In this way, the light transmission and scattering characteristics of the liquid crystal layer may be controlled to control luminance by location, such as a scanning backlight method.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서 폴리머 분산 액정을 사이에 두고 형성된 패턴 투명전극에 인가되는 전압에 의한 광 투과 및 산란특성을 나타낸 도면이다.8A to 8D illustrate light transmission and scattering characteristics due to a voltage applied to a patterned transparent electrode formed with a polymer dispersed liquid crystal interposed therebetween in the first and second embodiments of the present invention.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 폴리머 분산 액정(Polymer dispersed Liquid Crystal : PDLC)층(126)은 고분자 중합체 내에 분산된 작은 다수의 액정 셀(또는 액정 방울)로 구성되어 있다. 액정 셀에는 액정분자들이 고립되어 있다. 중합체들의 굴절률이 다른 상태일 때 작은 방울이 무질서 하게 배열되어서, 방울과 중합체와의 굴절률 차이로인해 장애를 받아 빛이 산란된다. 이와 달리 중합체의 굴절률이 같은 상태일 때는 작은 방울 내의 액정분자들이 일렬로 배열되어 고분자 중합체와의 굴절률 차이를 줄여 주기 때문에 폴리머 분산 액정층(126)은 빛을 투과하게 된다.8A to 8D, the polymer dispersed liquid crystal (PDLC)
도 8a에 도시된 바와 같이, 폴리머 분산 액정층의 초기 상태가 액정 셀(193)들의 액정 분자들에 굴절률이 같은 상태로 배열되어 있을 때 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188)에 연결된 스위치가 열리면(Open) 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188) 사이에 형성된 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되지 않는다. 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되지 않으면 폴리머 분산 액정층에 입사된 광은 투과된다. 이 상태에서 도 8b에 도시된 바와 같이, 스위치(183)를 닫으면(Close) 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188)에 V1 전압이 인가되어 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성된다. 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되면 액정 셀(197)들의 액정분자들에 굴절률이 다른 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층에 입사된 광은 사란된다.As shown in FIG. 8A, when the initial state of the polymer dispersed liquid crystal layer is arranged with the same refractive index in the liquid crystal molecules of the
이와는 반대로 도 8c에 도시된 바와 같이, 폴리머 분산 액정층의 초기 상태가 액정 셀(191)들의 굴절률이 다른 상태로 배열되어 있을 때 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188)에 연결된 스위치(182)가 열리면(Open) 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188)에 사이에 형성된 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되지 않는다. 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되지 않으면 액정 셀(191)들의 액정분자들의 굴절률이 다른 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층에 입사된 광은 산란된다. 이 상태에서 도 8d에 도시된 바와 같이, 스위치(182)를 닫으면(Close) 상부 및 하부 패턴 투명전극(186, 188)에 V1 전압이 인가되어 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성된다. 폴리머 분산 액정층에 전계가 형성되면 액정 셀(191)들의 액정분자들에 굴절률이 같은 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층에 입사된 광은 투과된다.Conversely, as shown in FIG. 8C, the
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층을 이용한 액정표 시모듈을 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display module using a polymer dispersed liquid crystal layer according to the first embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시모듈(101)은 액정표시패널(102)에 광을 조사하기 위한 램프(122), 램프(122)로 부터 발생된 광을 폴리머 분산 액정층으로 반사시키는 램프하우징(121), 상부 및 하부 투명기판(123,133)을 사이에 두고 형성된 폴리머 분산 액정층(126), 상부 및 하부 투명기판(123,133)에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(134, 124), 폴리머 분산 액정층(126) 측면으로 진행하는 광을 폴리머 분산 액정층(126) 쪽으로 반사시키는 반사판(125)을 포함하는 백라이트 유니트(120)와, 화면이 표시되는 액정표시패널(102)과, 백라이트 유니트(120)로부터 출사된 광을 액정표시패널(102)에 수직 방향으로 모아주는 프리즘 시이트(128) 및 확산 시이트(127)와, 프리즘 시이트(128), 확산 시이트(127) 및 액정표시패널(102)을 사이에 두고 형성된 적어도 하나 이상의 공기층(129)을 구비한다.Referring to FIG. 9, the liquid
본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시모듈(101)에서 액정층(126)을 사이에 두고 형성된 상부 및 하부 투명기판(123, 133)상에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(134, 124)은 같은 방향으로 형성되고 또한, 액정표시패널(102)의 수평라인(또는 게이트라인)과 같은 방향으로 형성될 수 있다.The upper and lower pattern
상부 및 하부 패턴 투명전극(134, 124)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부전극 구동부 제어신호(BLH) 및 하부전극 구동부 제어신호(BLL)에 맞추어 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)로부터 발생된 전압이 동시 또는 순차적으로 인가된다. 이 상부 및 하부 패턴 투명전극(134, 124)에 인가되는 전압으로 인해 액정분자들의 굴절률을 제어하여 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광을 산란 또는 투과 시킨다.As illustrated in FIG. 6, the upper and lower pattern
도 10 및 도 11을 참조하여 이를 보다 상세히 설명하면, 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정분자들에 초기 상태의 굴절률이 같은 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 투과하고 있는 상태에서 액정표시패널(102)의 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(134b, 134d, 124b, 124d)에 전압을 인가한다.10 and 11, the polymer dispersed
상부 및 하부 패턴 투명전극(134b, 134d, 124b, 124d)에 전압이 인가되면 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(134b, 134d, 124b, 124d)의 위치에서 폴리머 분산 액정층(126)의 액정분자들에 배열상태가 굴절률이 다른 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 산란된다. When voltage is applied to the upper and lower pattern
이와는 반대로, 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정셀들의 액정분자들에 초기 상태의 굴절률이 다른 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 산란하고 있는 상태에서 액정표시패널(102)에 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(134a, 134c, 134e, 134f, 124a, 124c, 124e, 124f)에 전압을 인가한다.On the contrary, in the state where the electric field is not applied to the polymer dispersed
상부 및 하부 패턴 투명전극(134a, 134c, 134e, 134f, 124a, 124c, 124e, 124f)에 전압이 인가되면 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(134a, 134c, 134e, 134f, 124a, 124c, 124e, 124f)의 위치에서 폴리머 분산 액정층(126)의 액정분자들에 배열상태가 굴절률이 같은 상태로 배열되어 액정층(126)에 입사된 광이 투과된다.When voltage is applied to the upper and lower pattern
광이 산란된 폴리머 분산 액정층(126)의 위치와 대응되는 액정표시패널(102)의 위치에는 많은 양의 광이 조사되므로 특정 위치(163)의 휘도가 평균 휘도보다 밝아지게 된다. 한편, 광이 투과된 폴리머 분산 액정층(126)의 위치와 대응되는 액정표시패널(102)의 위치에는 조사되는 광의 양이 감소되어 특정 위치(162)의 휘도가 평균 휘도보다 어둡게 된다. 이러한 방법을 통해서 액정층(126)의 특정 위치에서의 광 산란 및 투과특성을 제어하여 액정표시패널(102)의 특정위치의 휘도를 제어할 수 있다.Since a large amount of light is irradiated to the position of the liquid
도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리머 분산 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a polymer dispersed liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시모듈(103)은 상부 및 하부 패턴 투명전극(144, 154)을 제외하고는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시모듈(101)과 동일한 구성요소를 가지므로 상세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 12, the liquid
본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시모듈(103)의 상부 및 하부 투명기판(143, 153)에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(154, 144)은 서로 교차하는 방향으로 형성된다.The upper and lower pattern
상부 및 하부 패턴 투명전극(154, 144)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부전극 구동부 제어신호(BLH) 및 하부전극 구동부 제어신호(BLL)에 맞추어 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)로부터 발생된 전압이 동시 또는 순차적으로 인가된다. 이 상부 및 하부 패턴 투명전극(154, 144)에 인가된 전압으로 인해 액정셀의 액정분자들의 굴절률을 제어하여 액정층(126)에 입사된 광을 산란 또는 투과 시킨다.As illustrated in FIG. 6, the upper and lower pattern
도 13 및 도 14를 참조하여 이를 보다 상세히 설명하면, 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정분자들에 초기 상태의 굴절률이 같은 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 투과하고 있는 상태에서 액정표시패널(102)의 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(154b, 154c, 154d, 144c, 144d, 144e, 144f)에 전압을 인가한다.Referring to FIGS. 13 and 14, the polymer dispersed
상부 및 하부 패턴 투명전극(154b, 154c, 154d, 144c, 144d, 144e, 144f)에 전압이 인가되면 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(154b, 154c, 154d, 144c, 144d, 144e, 144f)의 위치에서 폴리머 분산 액정층(126)의 액정분자들에 배열상태가 굴절률이 다른 상태로 배열되어 액정층(126)에 입사된 광이 산란된다. When voltage is applied to the upper and lower pattern
이와는 반대로, 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정분자들에 초기 상태의 굴절률이 다른 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 산란하고 있는 상태에서 액정표시패널(102)에 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(154a, 154e, 154f, 144a, 144b, 144g, 144h)에 전압을 인가한다.On the contrary, in the state in which the refractive index of the initial state is arranged to the liquid crystal molecules in a state where no electric field is applied to the polymer dispersed
상부 및 하부 패턴 투명전극(154a, 154e, 154f, 144a, 144b, 144g, 144h)에 전압이 인가되면 폴리머 분산 액정층(126)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극 (154a, 154e, 154f, 144a, 144b, 144g, 144h)의 위치에서 액정분자들에 배열상태가 굴절률이 같은 상태로 배열되어 폴리머 분산 액정층(126)에 입사된 광이 투과한다.When voltage is applied to the upper and lower pattern
광이 산란된 폴리머 분산 액정층(126)의 위치와 대응되는 액정표시패널(102)의 위치에는 많은 양의 광이 조사되므로 특정 위치(173)의 휘도가 평균 휘도보다 밝아지게 된다. 한편, 광이 투과된 폴리머 분산 액정층(126)의 위치와 대응되는 액정표시패널(102)의 위치에는 조사되는 광의 양이 감소되어 특정 위치(172)의 휘도가 평균 휘도보다 어둡게 된다. 이러한 방법을 통해서 폴리머 분산 액정층(126)의 특정 위치에서의 광 산란 및 투과특성을 제어하여 액정표시패널(102)의 특정위치의 휘도를 제어할 수 있다.Since a large amount of light is irradiated to the position of the liquid
도 15는 콜레스테릭 액정층의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.15 is a view schematically showing the structure of a cholesteric liquid crystal layer.
도 15를 참조하면, 콜레스테릭 액정(Cholesteric Liquid Crystal : CLC)(200)은 카이랄(chiral) 화합물에서 형성되는 네마틱 상의 일종이다. 분자구조와 그 분자구조의 거울상의 구조가 일치하지 않는 분자나 거울대칭을 가지고 있지 않은 분자를 카이랄 분자라고 한다. Referring to FIG. 15, a cholesteric liquid crystal (CLC) 200 is a kind of nematic phase formed from a chiral compound. A molecule in which the molecular structure and the mirror structure of the molecular structure do not coincide or a molecule having no mirror symmetry is called a chiral molecule.
네마틱 액정에 카이랄 분자를 첨가하면 거울 대칭이 파괴되어 도 15와 같이 네마틱 액정의 방향자에 수직한 나선축을 갖는 나선구조를 가진다. 콜레스테릭 액정은 국소적으로 네마틱과 같이 액정 방향자가 도메인을 형성하여 한 방향을 향하고 있다. 방향자에 수직되게 나선 축이 있으면 이 축을 기준으로 방향자는 일정하게 회전한다. 콜레스테릭 액정은 초기에는 나선구조를 갖는 플래너(Planar) 상태를 가지며, 이 플래너 구조에서 콜레스테릭 액정에 전기장이나 자기장이 가해지면 나선구조가 풀리게 되어 호메오트로픽(Homeotropic) 구조를 가지게 된다. 또한 플래너 구조와 호메오트로픽 구조의 중간 구조인 포컬코닉(Focal conic) 구조를 갖는다. 포컬코닉 구조는 플래너 구조와 호메오트로픽 구조의 중간 단계로서 액정층 내에 전기장 또는 자기장이 가해지면 액정 분자들이 국소적으로 도메인을 형성하여 각각의 도메인이 일정한 방향을 가지는 구조이다.When chiral molecules are added to the nematic liquid crystal, the mirror symmetry is broken, and as shown in FIG. 15, the helical structure has a spiral axis perpendicular to the director of the nematic liquid crystal. In cholesteric liquid crystals, liquid crystal directors form domains, such as nematic regions, to face one direction. If there is a spiral axis perpendicular to the director, the director rotates about that axis. The cholesteric liquid crystal initially has a planar state having a spiral structure. In this planar structure, when an electric field or a magnetic field is applied to the cholesteric liquid crystal, the spiral structure is unwound and thus has a homeotropic structure. It also has a focal conic structure, which is an intermediate structure between the planar structure and the homeotropic structure. The focal conic structure is an intermediate step between the planar structure and the homeotropic structure. When an electric or magnetic field is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules form domains locally, and each domain has a predetermined direction.
콜레스테릭 액정층은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 된 두 개의 기판사이에 박막의 액정을 가두어 구성된다. 통상 기판은 전기 '구동신호'가 연결되는 인듐 주석 산화물(Indium-Tin-Oxide : ITO)로 만들어지는 투명한 전극으로 제조된다. 콜레스테릭 액정은 전기장 또는 자기장을 인가함으로써 플래너 구조, 호메오트로픽 구조, 포컬코닉 구조에서의 광 투과 및 산란현상을 이용한다. The cholesteric liquid crystal layer is formed by confining a liquid crystal of a thin film between two substrates made of glass or transparent plastic. Typically, the substrate is made of a transparent electrode made of Indium-Tin-Oxide (ITO) to which an electric 'drive signal' is connected. The cholesteric liquid crystal utilizes light transmission and scattering in a planar structure, homeotropic structure, and focal conic structure by applying an electric or magnetic field.
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에서 폴리머 분산 액정을 사이에 두고 형성된 패턴 투명전극에 인가되는 전압에 의한 광 투과 및 산란특성을 나타낸 도면이다.16A to 16C illustrate light transmission and scattering characteristics due to a voltage applied to a patterned transparent electrode formed with a polymer dispersed liquid crystal interposed therebetween in the third and fourth embodiments of the present invention.
도 16a 내지 16c를 참조하면, 콜레스테릭 액정층(226)의 초기 상태가 도 16a에 도시된 바와 같이, 플래너 구조로 형성되어 액정층(226)이 하나의 도메인(284)으로 형성된 상태에서 스위치(282)가 열려(Open) 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성되지 않으면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다. 16A to 16C, the initial state of the cholesteric
플래너 구조에서 도 16b에 도시된 바와 같이, 스위치(282)를 닫으면(Close) 상부 및 하부 패턴 투명전극(286, 288)에 V12 전압이 인가되어 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성된다. 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성되면 콜레스테릭 액정층(226)의 구조가 플래너 구조에서 호메오트로픽 구조의 중간 단계인 포컬코닉 구조로 변하게 된다.As shown in FIG. 16B in the planar structure, when the
콜레스테릭 액정층(226)이 포컬코닉 구조를 형성하면 콜레스테릭 액정층(226)의 액정분자들이 다수의 도메인(Multi Domain)(287)을 형성한다. 액정분자들이 다수의 도메인(287)을 형성 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 도메인들의 경계면(289)에서 산란된다.When the cholesteric
포컬코닉 구조에서 도 16c에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 패턴 투명전극(286, 288)에 인가되는 전압을 V12에서 V22로 증가시키면 콜레스테릭 액정층(226)의 구조가 포컬코닉 구조에서 호메오트로픽 구조로 변하게 된다.In the focal conic structure, as shown in FIG. 16C, when the voltage applied to the upper and lower pattern
콜레스테릭 액정층(226)이 호메오트로픽 구조를 형성하면 다수의 도메인(287)을 형성하던 액정 분자들이 하나의 방향으로 정렬되면서 하나의 도메인(285)를 형성하여 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다.When the cholesteric
도 17은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.17 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a cholesteric liquid crystal layer according to a third embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시모듈(201)은 액정표시패널(202)에 광을 조사하기 위한 램프(222), 램프(222)로 부터 발생된 광을 폴리머 분산 액정층으로 반사시키는 램프하우징(221), 콜레스테릭 액정층(Cholestric Liquid Crystal : CLC)(226)을 배향하기 위한 상부 및 하부 배향막(240, 230), 상부 및 하부 배향막(240,230)을 사이에 두고 형성된 콜레스테릭 액정층(226), 상부 및 하부 투명기판(223,233)에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(224, 234), 콜레스테릭 액정층(226) 측면의 광을 콜레스테릭 액정층(226) 쪽으로 반사시키는 반사판(225)을 포함하는 백라이트 유니트(220)와, 화면이 표시되는 액정표시패널(202)과, 백라이트 유니트(220)로부터 출사된 광을 액정표시패널(202)에 수직 방향으로 모아주는 프리즘 시이트(228) 및 확산 시이트(227)와, 프리즘 시이트(228), 확산 시이트(227) 및 액정표시패널(202)을 사이에 두고 형성된 적어도 하나 이상의 공기층(229)을 구비한다.Referring to FIG. 17, the liquid
콜레스테릭 액정층(226)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 된 두 개의 투명기판(233, 223)사이에 박막의 액정을 가두어 구성된다. 통상 투명기판(233, 223)은 전기 '구동신호'가 연결되는 인듐 주석 산화물(Indium-Tin-Oxide : ITO)로 만들어지는 투명한 전극으로 제조된다. 구동신호는 콜레스테릭 액정 물질에 상변화 또는 상태 변화를 발생시킬 수 있는 전계를 유발하여 상 또는 상태 변화에 따라서 다른 광 산란 및 투과특성을 나타낸다. The cholesteric
본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시모듈(201)에서 액정층(226)을 사이에 두고 형성된 상부 및 하부 투명기판(233, 223)상에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(234, 224)은 같은 방향으로 형성된다.In the liquid
상부 및 하부 패턴 투명전극(234, 224)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부전극 구동부 제어신호(BLH) 및 하부전극 구동부 제어신호(BLL)에 맞추어 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)로부터 발생된 전압이 동시 또는 순차적으로 인가된다. 이 상부 및 하부 패턴 투명전극(223, 224)에 인가되는 전압으로 인해 액정분자들의 상태를 제어하여 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광을 산란 또는 투과 시킨다.As illustrated in FIG. 6, the upper and lower pattern
도 18 및 도 19를 참조하여 이를 보다 상세히 설명하면, 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 콜레스테릭 액정 분자들의 초기 상태가 플래너 구조를 형성하여 콜레스테릭 액정층(226)이 하나의 도메인으로 형성되면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다. 이와 같은 플래너 구조에서 액정표시패널(202)의 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(234b, 234d, 224b, 224d)에 전압을 인가한다.18 and 19, the initial state of the cholesteric liquid crystal molecules forms a planar structure in a state in which an electric field is not applied to the cholesteric
상부 및 하부 패턴 투명전극(234b, 234d, 224b, 224d)에 전압이 인가되면 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(234b, 234d, 224b, 224d)의 위치에서는 콜레스테릭 액정층(226)이 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조로 변화되어 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광이 도메인과 도메인의 경계면(289)에서 산란된다.When voltage is applied to the upper and lower pattern
다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조에서 상부 및 하부 패턴 투명전극(234b, 234d, 224b, 224d)에 인가되는 전압을 상승시키면 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조가 하나의 도메인을 갖는 호메오트로픽 구조로 변화하게 된다. 콜레스테릭 액정층(226)이 하나의 도메인을 갖는 호메오트로픽 구조로 변화하면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다.When the voltage applied to the upper and lower pattern
이와는 반대로, 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 콜레스테릭 액정 분자들의 초기 상태가 포컬코닉 구조를 형성하여 콜레스테릭 액정층(226)이 다수의 도메인으로 형성되면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 도메인과 도메인의 경계면(289)에서 산란된다. 이와 같은 포컬코닉 구조에서 액정표시패널(202)의 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(234a, 234c, 234e, 234f, 224a, 224c, 224e, 224f)에 전압을 인가한다.On the contrary, if the initial state of the cholesteric liquid crystal molecules forms a focal conic structure in a state in which no electric field is applied to the cholesteric
상부 및 하부 패턴 투명전극(234a, 234c, 234e, 234f, 224a, 224c, 224e, 224f)에 전압이 인가되면 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(234a, 234c, 234e, 234f, 224a, 224c, 224e, 224f)의 위치에서는 콜레스테릭 액정층(226)에 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조가 하나의 도메인을 갖는 플래너 또는 호메오트로픽 구조로 변화되어 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광이 투과된다.When a voltage is applied to the upper and lower pattern
광이 산란된 콜레스테릭 액정층(226)의 위치와 대응되는 액정표시패널(202)의 위치에는 많은 양의 광이 조사되므로 특정 위치(263)의 휘도가 평균 휘도보다 밝아지게 된다. 한편, 광이 투과된 콜레스테릭 액정층(226)의 위치와 대응되는 액정표시패널(202)의 위치에는 조사되는 광의 양이 감소되어 특정 위치(262)의 휘도가 평균 휘도보다 어둡게 된다. 이러한 방법을 통해서 콜레스테릭 액정층(226)의 특정 위치에서의 광 산란 및 투과특성을 제어하여 액정표시패널(202)의 특정위치의 휘도를 제어할 수 있다.Since a large amount of light is irradiated to the position of the liquid
도 20은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 콜레스테릭 액정층을 이용한 액정표시모듈을 나타낸 단면도이다.20 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display module using a cholesteric liquid crystal layer according to a fourth embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시모듈(203)은 상/하부 패턴 투명전극(254, 244)을 제외하고는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시모듈(201)과 동일한 구성요소를 가지므로 상세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 20, the liquid
본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정표시모듈(203)의 상/하부 투명기판(253, 243)에 형성된 상/하부 패턴 투명전극(254, 244)은 서로 교차하는 방향으로 형성된다. The upper and lower pattern
상부 및 하부 패턴 투명전극(254, 244)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부전극 구동부 제어신호(BLH) 및 하부전극 구동부 제어신호(BLL)에 맞추어 상부 및 하부 전극 구동부(114, 115)로부터 발생된 전압이 동시 또는 순차적으로 인가된다. 이 상부 및 하부 패턴 투명전극(253, 244)에 인가되는 전압으로 인해 액정분자들의 상태를 제어하여 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광을 산란 또는 투과 시킨다.As shown in FIG. 6, the upper and lower pattern
도 21 및 도 22를 참조하여 이를 보다 상세히 설명하면, 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 콜레스테릭 액정 분자들의 초기 상태가 플래너 구조를 형성하여 콜레스테릭 액정층(226)이 하나의 도메인으로 형성되면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다. 이와 같은 플래너 구조에서 액정표시패널(202)의 특정 위치에 휘도를 조절 시키기 위해서는 휘도를 조절 시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(254b, 254c, 254d, 244c, 244d, 244e, 244f)에 전압을 인가한다.21 and 22, the initial state of the cholesteric liquid crystal molecules forms a planar structure in a state in which an electric field is not applied to the cholesteric
상/하부 패턴 투명전극(254b, 254c, 254d, 244c, 244d, 244e, 244f)에 전압이 인가되면 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(254b, 254c, 254d, 244c, 244d, 244e, 244f)의 위치에서는 콜레스테릭 액정층(226)이 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조로 변화되어 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광이 도메인과 도메인의 경계면(289)에서 산란된다. When a voltage is applied to the upper and lower pattern
다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조에서 상부 및 하부 패턴 투명전극(254b, 254c, 254d, 244c, 244d, 244e, 244f)에 인가되는 전압을 상승시키면 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조가 하나의 도메인을 갖는 호메오트로픽 구조로 변화하게 된다. 콜레스테릭 액정층(226)이 하나의 도메인을 갖는 호메오트로픽 구조로 변화하면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 투과된다.When the voltage applied to the upper and lower pattern
이와는 반대로, 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 콜레스테릭 액정 분자들의 초기 상태가 포컬코닉 구조를 형성하여 콜레스테릭 액정층(226)이 다수의 도메인으로 형성되면 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광은 도메인과 도메인의 경계면(289)에서 산란된다. 이와 같은 포컬코닉 구조에서 액정표시패널(202)의 특정 위치에 휘도를 조절시키기 위해서는 휘도를 조절시키고자 하는 영역과 대응되는 지점의 상부 및 하부 패턴 투명전극(254a, 254e, 254f, 244a, 244b, 244g, 244h)에 전압을 인가한다.On the contrary, if the initial state of the cholesteric liquid crystal molecules forms a focal conic structure in a state in which no electric field is applied to the cholesteric
상부 및 하부 패턴 투명전극(254a, 254e, 254f, 244a, 244b, 244g, 244h)에 전압이 인가되면 콜레스테릭 액정층(226)에 전계가 형성된다. 전계가 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극(254a, 254e, 254f, 244a, 244b, 244g, 244h)의 위치에서는 콜레스테릭 액정층(226)에 다수의 도메인을 갖는 포컬코닉 구조가 하나의 도메인을 갖는 플래너 또는 호메오트로픽 구조로 변화되어 콜레스테릭 액정층(226)에 입사된 광이 투과된다. When voltage is applied to the upper and lower pattern
광이 산란된 콜레스테릭 액정층(226)의 위치와 대응되는 액정표시패널(202)의 위치에는 많은 양의 광이 조사되므로 특정 위치(273)의 휘도가 평균 휘도보다 밝아지게 된다. 한편, 광이 투과된 콜레스테릭 액정층(226)의 위치와 대응되는 액정표시패널(202)의 위치에는 조사되는 광의 양이 감소되어 특정 위치(272)의 휘도가 평균 휘도보다 어둡게 된다. 이러한 방법을 통해서 콜레스테릭 액정층(226)의 특정 위치에서의 광 산란 및 투과특성을 제어하여 액정표시패널(202)의 특정 위치의 휘도를 제어할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서 폴리머 분산 액정층이나 콜레스테릭 액정층과 액정표시패널 사이에는 광학시트가 배치될 수 있으며, 그 광학시트는 폴리머 분산 액정층이나 콜레스테릭 액정층으로부터 입사되는 광의 광분포특성을 조절하기 위한 프리즘 시이트와, 상기 프리즘 시트로부터의 광을 확산시키기 위한 확산 시이트를 포함할 수 있다. Since a large amount of light is irradiated to the position of the liquid
Meanwhile, in the above-described embodiment, an optical sheet may be disposed between the polymer dispersed liquid crystal layer or the cholesteric liquid crystal layer and the liquid crystal display panel, and the optical sheet may include light of light incident from the polymer dispersed liquid crystal layer or the cholesteric liquid crystal layer. It may include a prism sheet for adjusting the distribution characteristics, and a diffusion sheet for diffusing the light from the prism sheet.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위치별 광 제어방법과 이를 이용한 액정표시장치는 액정표시패널에 조사되는 광을 위치별로 제어하기 위하여 백라이트 유니트의 상부 및 하부 투명기판에 형성된 상부 및 하부 패턴 투명전극들 중 휘도를 조절시키고자 하는 영역의 상부 및 하부 패턴 투명전극에 인가되는 전압을 조절한다.As described above, the position-specific light control method according to the present invention and the liquid crystal display device using the same, the upper and lower pattern transparent electrodes formed on the upper and lower transparent substrates of the backlight unit to control the light irradiated to the liquid crystal display panel by position Among them, the voltage applied to the upper and lower pattern transparent electrodes of the region to adjust the brightness is adjusted.
상부 및 하부 패턴 투명전극에 인가되는 전압을 조절함으로서 액정층에 입사된 광의 투과 및 산란특성을 제어하여 액정표시패널의 임의 위치의 휘도를 제어한다. 임의의 위치에 휘도를 제어함으로써 액정표시장치의 유지특성에 의한 동화상의 화질저하를 줄일 수 있다. 또한, 액정표시장치의 유지특성에 의한 동화상의 화질저하를 줄이기 위하여 사용하던 종래의 스캐닝 백라이트 블링킹 방식보다 백라이트 유니트의 두게를 감소 시킴과 아울러 백라이트 유니트의 램프 수를 줄여 소비전력을 감소 시킬 수 있다.By controlling the voltages applied to the upper and lower pattern transparent electrodes, the transmission and scattering characteristics of the light incident on the liquid crystal layer are controlled to control the luminance of arbitrary positions of the liquid crystal display panel. By controlling the luminance at an arbitrary position, it is possible to reduce the image quality deterioration due to the retention characteristics of the liquid crystal display device. In addition, the thickness of the backlight unit can be reduced and the number of lamps of the backlight unit can be reduced to reduce power consumption compared to the conventional scanning backlight blinking method used to reduce the image quality of moving images due to the retention characteristics of the liquid crystal display device. .
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 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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