KR100627288B1 - 액정표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온에서 안정적인 동작을 할 수 있도록 한 액정표시장치의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정표시장치는 패널과, 상기 패널의 온도 또는 패널의 주변온도를 감지하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정온도 미만인 경우 상기 패널을 가열시키기 위한 적어도 하나 이상의 발열광원을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 패널의 온도 또는 패널의 주변온도가 저온으로 감지될 때 발열광원을 이용하여 패널로 소정의 열을 공급하기 때문에 패널의 온도를 상온이상으로 유지할 수 있고, 이에 따라 저온에서 색재현율이 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.
액정표시장치, 발열광원, 온도센서

Description

액정표시장치 및 그의 구동방법{A LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND A DRIVING METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 액정표시장치의 화소를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발열광원의 설치위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발열광원의 설치위치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 저온에서 안정적인 동작을 할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
근래 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관 (cathode ray tube: CRT) 대신 액정표시장치(liquid crystal display: 이하 "LCD"라 함)와 같은 평판 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.
LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 외부의 광원(백 라이트)으로부터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.
이러한 LCD는 휴대가 간편한 평판 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: 이하 "TFT"라 함)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
TFT-LCD에서 각 화소는 액정을 사이에 두고 전극들(화소전극 및 공통전극)이 서로 대향되도록 배치되기 때문에 액정 커패시터로 모델링할 수 있는데, 이러한 LCD에서 각 화소는 도 1과 같은 등가회로로 표시될 수 있다.
도1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치의 각 화소는 데이터선(Dm)에 소스전극이 접속되고, 주사선(Sn)에 게이트전극이 접속된 TFT(10)와, TFT(10)의 드레인 전극과 공통 전극(Vcom) 사이에 연결되는 액정 커패시터(Cl)와, TFT(10)의 드레인 전극에 연결되는 스토리지(storage) 커패시터(Cst)를 포함한다.
TFT(10)는 주사선(Sn)으로부터의 주사신호에 응답하여 데이터선(Dm)으로부터 공급되는 데이터전압(Vd)을 화소전극(도시하지 않음)에 제공한다. 화소전극에 제공되는 데이터전압(즉, 화소전압(Vp)과 공통전극(도시하지 않음)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 차이에 해당하는 전계가 액정(도 1에서는 등가적으로 액정 커패시터(Cl)로 나타내었음)에 인가되며, 액정은 인가되는 전계의 세기에 대응하여 빛의 투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Cl)에 제공되 는 화소전압을 다음 데이터전압(Vd)이 공급될 때까지 유지시킴으로써 소정시간 동안 빛이 투과하도록 한다.
일반적으로 LCD는 칼라 이미지를 표시하는 방식에 따라 칼라필터방식과 필드순차 구동방식의 2가지 방식으로 나눌 수 있다.
칼라필터방식의 LCD는 패널의 상부기판에 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 3원색으로 이루어진 칼라 필터 층을 형성하고, 이 칼라 필터 층에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표시한다. 그러나, 칼라필터방식의 LCD는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 각 영역에 대응되는 단위화소가 필요하므로 흑백을 표시하는 경우보다 3배 많은 화소가 필요하게 된다. 따라서, 고해상도의 화상을 얻기 위해서는 LCD 패널의 정교한 제조기술이 요구된다. 또한, 칼라필터방식의 LCD에서는 상부기판에 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 칼라필터를 각각 형성해야 하기 때문에 제조상의 번거로움이 있으며, 칼라필터 자체의 광 투과율을 향상시켜야 하는 문제점이 있다.
필드순차 구동방식의 LCD는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 각 색의 독립된 광원을 순차 주기적으로 점등하고, 그 점등 주기마다 각 화소에 화소전압(Vp)을 공급함으로써 칼라화상을 표시한다. 즉, 필드순차 구동방식의 LCD는 하나의 화소를 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 단위화소로 분할하지 않고, 하나의 화소에 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 각각의 백라이트로부터 공급되는 3원색의 광을 시분할적으로 순차 표시함으로써 눈의 잔상효과를 이용하여 칼라화상을 표시한다.
한편, 필드순차 구동방식 LCD는 한 프레임을 R 필드, G 필드 및 B 필드로 나 누어 구동하기 때문에 칼라필터방식의 LCD 보다 액정이 높은 응답속도를 가져야 한다. 그러나, 온도가 낮을수록 액정의 응답속도가 저하되기 때문에, 저온환경에 자주 노출되는 휴대용 기기(예컨대, 휴대폰)등에 필드순차 구동방식 LCD를 사용하는 경우 액정의 응답속도가 저하되어 색재현율이 낮아지는 문제점이 발생된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저온에서 안정적인 동작을 할 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정표시장치는
상부 기판 및 하부 기판을 가지는 패널; 상기 패널에 광을 공급하기 위한 색광원; 상기 패널의 온도 또는 패널의 주변온도를 감지하기 위한 온도센서; 및 상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정온도 미만인 경우 상기 패널을 가열시키기 위한 적어도 하나 이상의 발열광원을 포함한다.
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한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치는
상부기판 및 하부 기판을 가지는 패널; 상기 패널을 내부에 삽입시키며, 상기 패널에 광을 공급하기 위한 색광원과 열을 공급하기 위한 발열광원이 설치되는 몰드 프레임; 상기 패널과 몰드 프레임 사이에 형성되며, 상기 색광원으로부터 공급되는 광을 고르게 분포시키는 도광판; 및 상기 몰드 프레임의 측면 및 배면을 감싸도록 설치되어 상기 몰드 프레임을 지지하기 위한 바텀 섀시를 포함한다.
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아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(LCD)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LCD는 패널(100), 주사 드라이버(300), 데이터 드라이버(400), 계조전압 발생부(500), 타이밍 제어기(600), 색 광원들(710R, 710G, 710B), 적어도 하나 이상의 발열광원(810), 색 광원 제어부(700), 발열광원 제어부(800) 및 온도센서(900)를 구비한다.
패널(100)은 주사선(S)과 데이터선(D)의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 화소(120)를 구비한다.
타이밍 제어기(600)는 외부 또는 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 계조 데이터신호(R, G, B DATA), 수평동기신호(Hsync) 및 수직동기신호(Vsync)를 입력받아, 주사 드라이버(300)를 제어하기 위한 주사 제어신호(Sg), 데이터 드라이버(400)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(Sd) 및 색 광원 제어부(700)를 제어하기 위한 광원 제어신호(Sb)를 공급한다. 그리고, 타이밍 제어기(600)는 계조 데이터신호(R, G, B DATA)를 계조전압 발생부(500)로 공급한다.
주사 드라이버(300)는 타이밍 제어기(600)로부터 공급되는 주사 제어신호(Sg)에 응답하여 주사신호를 주사선(S)에 순차적으로 공급하여 데이터전압(Vd)이 공급될 수평라인을 선택한다.
계조전압 발생부(500)는 계조 데이터신호(R, G, B DATA)에 대응되는 계조전압(데이터전압(Vd))을 생성하고, 생성된 데이터전압(Vd)을 데이터 드라이버(400)로 공급한다. 데이터 드라이버(400)는 데이터 제어신호(Sd)에 의해 제어되면서 데이터전압(Vd)을 데이터선(D)으로 공급한다.
색 광원 제어부(700)는 광원 제어신호(Sb)에 응답하여 레드 광원(710R), 그린광원(710G) 및 블루광원(710B)이 한 프레임의 서로 다른 기간에 발광될 수 있도록 색 광원들(710R, 710G, 710B)을 제어한다. 본 발명의 실시예에서는 색 광원으로서 발광 다이오드(LED)를 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
온도센서(900)는 패널(100)의 온도 또는 패널의 주변온도를 감지한다. 온도센서(900)는 패널(100)의 온도 또는 주변온도가 소정 온도(본 발명의 실시예에서 소정 온도는 10℃와 25℃ 사이의 온도로 설정됨) 미만으로 감지될 때 제어신호를 생성하여 발열광원 제어부(800)로 공급한다. 발열광원 제어부(800)는 온도센서(900)로부터 제어신호가 공급될 때 발열광원(810)으로 구동전압을 공급한다. 발열광원(810)으로 구동전압이 공급되면 발열광원(810)에서 열이 발생되어 패 널(100)의 온도가 소정 온도 이하로 내려가는 것을 방지한다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면 패널의 온도가 소정 온도 이하로 내려가면, 발열 광원 제어부(800)가 발열 광원을 구동하여 패널에 열을 가하기 때문에 패널이 주변온도와 무관하게 항상 소정 이상의 온도로 유지된다. 따라서, 패널(100)에 포함된 액정이 소정 이상의 응답속도를 유지하기 때문에 LCD의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 분해사시도이다. 도 3의 분해사시도는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 LCD는 몰드 프레임(mold frame)(210), 몰드 프레임(210)의 내부에 삽입되는 패널(100), 몰드 프레임(210)의 측면 및 배면을 감싸도록 설치되는 바텀 섀시(bottom chassis)(214)를 포함한다.
바텀 섀시(214)는 몰드 프레임(210)의 측면 및 배면을 감싸도록 설치되어 몰드 프레임(210)에 소정의 지지력을 제공한다. 몰드 프레임(210)의 내부에는 패널(100)이 삽입된다.
패널(100)은 상부기판(200) 및 하부기판(202)을 포함하며, 상부기판(200) 및 하부기판(202)의 사이에는 외부로부터 공급되는 광의 투과율을 조절할 수 있는 액정이 주입된다. 그리고, 패널(100)의 상부기판(200) 및 하부기판(202)에는 도시되지 않은 편광시트가 부착되어 패널에서 표시되는 화상의 시야각을 확장시킨다.
패널(100)의 상부기판(200)에는 블랙 매트릭스 및 공통전극이 형성된다. 블 랙 매트릭스는 인접 화소간의 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 향상시킨다. 패널(100)의 하부기판(202)에는 데이터선 및 주사선들이 형성되고, 데이터선 및 주사선들의 교차부마다 TFT가 형성된다. 그리고, 데이터선과 주사선 사이의 화소에는 TFT에 전기적으로 연결되는 화소전극이 형성된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 LCD는 몰드 프레임(210)과 패널(100) 사이에 순차적으로 적층되는 광학시트(204), 확산판(206) 및 도광판(208)과, 몰드 프레임(210)과 바텀 섀시(214) 사이에 설치되는 반사시트(212)와, 몰드 프레임(210)의 일측면에 설치되는 색 광원들(710R, 710G, 710B) 및 적어도 하나 이상의 발열 광원(810)을 포함한다.
색 광원들(710R, 710G, 710B)은 순차적으로 턴-온되면서 소정 색의 광을 도광판(208)으로 공급한다. 도 3에서는 각각의 색을 발생하기 위한 색 광원들(710R, 710G, 710B)이 하나씩 설치된 것으로 도시하였지만, 패널(100)의 크기 및 해상도에 따라서 설치되는 색 광원들(710R, 710G, 710B)의 수는 다양하게 설정될 수 있다.
도광판(208)은 색 광원들(710R, 710G, 710B)로부터 공급된 광을 전면에 고르게 분포시킴과 아울러 광의 경로를 변환하여 패널(100) 쪽으로 광을 진행시킨다.
반사시트(212)는 도광판(208)으로부터 입사되는 광을 도광판(208)쪽으로 재 반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다.
확산판(206)은 하나 이상 설치되어 도광판(208)으로부터 입사되는 광의 분포를 넓은 범위로 확산시켜 패널(100)로 공급한다. 이러한, 확산판(206)은 일반적으로 투명한 수지로 구성된 필름의 양면에 광 확산용 부재를 코팅한 것을 사용한다.
광학시트(204)는 하나 이상 설치되어 확산판(206)으로부터 입사되는 광의 진행 경로를 패널(100)에 수직하도록 변환하여 패널(100)에 조사되는 광의 효율을 향상시킨다.
발열광원(810)은 적어도 하나 이상 설치되어 패널(100)로 열을 공급한다. 본 발명의 실시예에서 발열광원(810)은 발열광원 제어부에 의해 제어되면서 패널(100)로 소정의 열을 공급하여 패널(100)이 항상 소정 온도 이상의 온도를 유지하도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 발열광원으로서 적외선 광원을 사용한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 발열광원(810)은 다양한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 발열광원(810)은 도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시예와 같이 색 광원들(710R, 710G, 710B)의 사이에 설치될 수 있다. 또한, 발열광원(810)은 도 4에 도시한 본 발명의 제2 실시예와 같이 색 광원들(710R, 710G, 710B)과 대향되도록 몰드 프레임(210)에 설치될 수 있다. 그리고, 발열광원(810)은 도 5에 도시한 본 발명의 제3 실시예와 같이 색 광원들(710R, 710G, 710B)과 대향되지 않도록 몰드 프레임(210)에 설치될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서 발열광원(810)의 위치는 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 온도를 다수의 온도레벨로 분할하고, 각각의 온도레벨마다 상이한 구동전압을 공급할 수 있다. 구체적으로, 온도센서(900)는 미리 설정된 온도레벨마다 서로 다른 제어신호를 발열광원 제어부(800)로 공급한다. 예를 들어, 온도센서(900)는 패널(100)의 온도 및 패널(100)의 주변온도가 상온(예컨대, 25℃)이상일 경우 "0000"의 제어신호를 발열광원 제어부(800)로 공급한 다. 그리고, 온도센서(900)는 패널(100)의 온도 및 패널(100)의 주변온도가 상온 미만의 온도일 경우 미리 설정된 온도레벨마다 서로 다른 제어신호, 즉 "0001" 내지 "1111"의 제어신호를 발열광원 제어부(800)로 공급한다. 발열광원 제어부(800)는 온도센서(900)로부터 공급되는 제어신호에 대응하여 각각의 온도레벨마다 상이한 전압값을 가지는 구동전압을 발열광원(810)으로 공급한다. 여기서, 발열광원 제어부(800)는 온도센서(900)로부터 공급되는 제어신호가 낮은 온도레벨에 대응될수록 더 높은 전압값을 가지는 구동전압을 발열광원(810)으로 공급한다. 발열광원(810)은 자신에게 공급되는 구동전압의 전압값에 비례되는 열을 생성하여 패널(100)로 공급한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 온도센서(900)에서 감지되는 온도가 낮아질수록 더 높은 열을 생성하여 패널(100)로 공급하기 때문에 패널(100)이 안정적으로 구동될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
예컨대, 위에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 필드순차 구동방식의 LCD를 예로서 설명하였지만 필드순차 구동방식 LCD 이외의 다양한 LCD에도 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 패널의 온도 또는 패널의 주 변온도가 저온으로 감지될 때 발열광원을 이용하여 패널로 소정의 열을 공급하기 때문에 패널의 온도를 소정 온도 이상으로 유지할 수 있고, 이에 따라 저온에서 색재현율이 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.

Claims (14)

  1. 상부 기판 및 하부 기판을 가지는 패널;
    상기 패널에 광을 공급하기 위한 색광원;
    상기 패널의 온도 또는 패널의 주변온도를 감지하기 위한 온도센서; 및
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 소정온도 미만인 경우 상기 패널을 가열시키기 위한 적어도 하나 이상의 발열광원을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정온도는 10℃ 내지 25℃ 사이의 온도인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도센서에서 감지된 온도가 상기 소정온도 미만인 경우 상기 발열광원으로 구동전압을 공급하기 위한 발열광원 제어부를 더 포함하는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도센서는 감지된 온도가 다수의 온도레벨 중 어느 온도 레벨에 해당하는지를 판단하고, 상기 판단된 온도레벨마다 서로 다른 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발열광원 제어부는 상기 온도레벨이 낮아질수록 상기 발열광원이 더 많은 열을 생성하는 구동전압을 상기 발열 광원에 제공하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널에 매트릭스 형태로 배치된 각각의 화소로 레드, 그린 및 블루의 광을 순차적으로 출력하는 적어도 3개 이상의 광원과,
    상기 광원들을 제어하기 위한 광원 제어기를 더 포함하는 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 상부기판 및 하부 기판을 가지는 패널;
    상기 패널을 내부에 삽입시키며, 상기 패널에 광을 공급하기 위한 색광원과 열을 공급하기 위한 발열광원이 설치되는 몰드 프레임;
    상기 패널과 몰드 프레임 사이에 형성되며, 상기 색광원으로부터 공급되는 광을 고르게 분포시키는 도광판; 및
    상기 몰드 프레임의 측면 및 배면을 감싸도록 설치되어 상기 몰드 프레임을 지지하기 위한 바텀 섀시를 포함하는 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 몰드 프레임과 바텀 섀시 사이에 형성되며, 상기 도광판으로부터 입사되는 광을 반사시키기 위한 반사시트;
    상기 몰드 프레임과 패널 사이에 형성되며, 상기 도광판으로부터 입사되는 광의 분포를 넓은 범위로 확산시켜 상기 패널로 공급하는 확산판; 및
    상기 확산판과 상기 패널 사이에 형성되며, 상기 확산판으로부터 입사되는 광의 경로를 상기 패널에 수직하도록 변환하는 광학 시트를 포함하는 액정표시장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 색광원은
    패널에 각각 레드, 그린, 블루의 광을 공급하기 위한 레드 광원, 블루 광원, 그린 광원을 포함하는 액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레드 광원, 블루 광원, 그린 광원과 상기 발열 광원은 상기 몰드 프레임의 제1 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 레드 광원, 블루 광원, 그린 광원은 상기 몰드 프레임의 제1 측면에 형성되며, 상기 발열 광원은 상기 몰드 프레임의 제2 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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