KR100651994B1

KR100651994B1 - 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이 구동장치

Info

Publication number: KR100651994B1
Application number: KR1019990024109A
Authority: KR
Inventors: 문성학
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2006-11-30
Also published as: KR20010003716A

Abstract

본 발명은 외부광원으로 일렉트로루미네슨스 소자를 이용하고 그 광원의 발광량을 화면의 밝기상태에 따라 조절할 수 있는 액정디스플레이 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치는 전계발광을 하는 일렉트로루미네슨스 광원과, 데이터신호에 따라 광투과량을 조절하는 액정패널을 구성으로 하는 액정디스플레이 소자와, 액정패널에 구성되어진 데이터 전극라인들에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와, 액정패널에 구성되어진 주사 전극라인들에 주사신호를 공급하는 주사 구동부와, 일렉트로루미네슨스 광원을 구동하는 광원 구동부와, 액정디스플레이소자에 표시되는 데이의 값을 검출하는 감지부와, 상기 검출된 데이터의 값에 따라 광원의 밝기를 제어하도록 광원구동부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 라인 또는 필드 단위로 평균 휘도값을 검출하여 화면의 밝기에 따라 EL 광원의 밝기를 조절함으로써 EL 광원에 소비되는 전력을 더욱 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 컨트라스트를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이 구동장치{Apparatus of Driving Liquid Crystal Display Using Electroluminescence Light Source}

도 1은 종래의 LCD 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치에 적용되는 LCD의 수직단면을 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 도시된 LCD의 전체적인 전극배치 구조를 나타낸 도면.

도 4는 기수번째 필드에서 도 3에 도시된 각 전극라인들에 공급되는 구동파형을 나타낸 도면.

도 5는 우수번째 필드에서 도 3에 도시된 각 전극라인들에 공급되는 구동파형을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

2, 8 : 액정패널 4 : 백라잇 유닛

6 : EL 광원 10 : 금속전극

12 : 제1 유전층 14 : 발광층

16 : 제2 유전층 18 : 주사전극

20 : 액정층 22 : 데이터전극

30 : 메모리부 32 : 감지부

34 : 제어부 36 : 주사구동부

38 : 제1 데이터구동부 40 : 제2 데이터구동부

42 : LCD 44 : EL 광원 구동부

본 발명은 액정디스플레이소자의 외부광원으로 일렉트로루미네슨스(Electroluminescence; 이하, EL이라 함) 소자를 이용하고 그 EL 광원의 발광량을 화면의 밝기 상태에 따라 조절할 수 있는 EL 광원을 이용한 액정디스플레이 구동장치에 관한 것이다.

통상, 액정디스플레이(Liquid Crystal Display;이하, LCD라 한다) 소자는 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들이 데이터신호에 따라 광투과율을 조절함으로써 비디오 신호에 대응하는 화상을 표시하게 된다. 액정디스플레이 소자는 스스로 광을 발생하는 디스플레이 소자들과는 달리 외부광을 이용하게 된다. 액정디스플레이 소자는 도 1에 도시된 바와 같이 외부광원으로 주로 액정패널(2)의 배면에 위치하는 백라잇 유닛(Back Light Unit)(4)을 이용한다. 백라잇 유닛(4)으로는 통상 램 프(Lamp)가 사용된다.

그런데, 램프를 광원으로 이용하는 경우 램프에서 발생되는 열에 의해 액정이 열화되는 것을 방지하기 위하여 도 1에서와 같이 액정패널(2)과 백라잇 유닛(4)은 소정의 이격거리를 두고 위치하게 된다. 이 램프를 채용한 백라잇 유닛(4)과 액정패널(2)의 이격거리에 의해 액정표시소자를 박형화하는데 한계가 있다. 더불어, 종래의 백라잇 유닛(4)에서 발생된 광이 액정패널(2)과의 이격거리에 의해 산란되어 광손실이 있으므로 광효율이 낮은 문제점이 있다. 또한, 종래의 백라잇유닛(4)은 액정디스플레이 소자에 전원이 인가되면 화면상태에 관계없이 항상 동일한 발광상태를 유지하고 있다. 이로 인하여, 백라잇 유닛(4)의 소비전력이 클 뿐만 아니라 백라잇 유닛(4)에서 발생된 열에 의해 액정의 수명이 단축되는 문제점이 있다. 특히, 화면이 블랙을 표시하는 경우에도 액정에 의해 누설되는 광이 존재하므로 항상 동일한 발광상태를 유지하는 백라잇 유닛(4)에 의해 컨트라스트가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부광원으로 EL 소자를 이용하고 그 EL광원의 발광량을 화면의 밝기 상태에 따라 조절함으로써 소비전력을 저감하고 컨트라스트를 향상시킬 수 있는 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치는 전계발광을 하는 일렉트로루미네슨스 광원과, 데이터신호에 따라 광투과량을 조절하는 액정패널을 구성으로 하는 액정디스플레이 소자와, 액정패널에 구성되어진 데이터 전극라인들에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와, 액정패널에 구성되어진 주사 전극라인들에 주사신호를 공급하는 주사 구동부와, 일렉트로루미네슨스 광원을 구동하는 광원 구동부와, 액정디스플레이소자에 표시되는 데이의 값을 검출하는 감지부와, 상기 검출된 데이터의 값에 따라 광원의 밝기를 제어하도록 광원구동부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EL을 광원으로 이용한 LCD 구동장치에 적용되는 LCD 소자의 수직구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2의 LCD 소자는 자발광소자인 EL 광원(6)과, 액정패널(8)을 구성으로 한다.

도 2의 LCD 소자는 외부광원으로 EL 소자를 이용한다. 통상, EL 소자는 전계발광을 이용하는 것으로 형광성 화합물질에 전계를 인가하여 발광층에서 유도방출하고 발광시키는 메카니즘을 이용하고 있다. 이 EL 소자는 발광층의 물질에 따라 유기 EL 과 무기 EL로 구분되고 다른 표시소자들 보다 구동이 간단하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 EL 소자를 광원으로 이용하는 경우 EL 광원(6)은 하부기 판(도시하지 않음) 상에 순차적으로 적층된 금속전극(10), 제1 유전체층(12), 발광층(14), 제2 유전체층(16)과 주사전극(18)을 구성으로 한다. 주사전극(18)은 투명전극으로서 상부의 액정패널과 공용된다. 주사전극(18)과 금속전극(10)에 인가된 전압에 의해 두 전극(18, 10) 사이에 전계가 걸려 발광층(14)을 여기발광시킬 수 있는 레벨이 되면 발광층(14)은 발광하게 된다. 이러한 EL 광원(6)이 발광상태를 유지하는 유지광원이 되기위해서는 주사전극(18)과 금속전극(10) 사이에 브레이크다운(Breakdown) 전압 이상이 걸리거나 발광유지 펄스가 공급되어야 한다. 이러한 EL 광원(6)은 종래의 LCD 광원인 램프와 비교하여 저전압, 저전력으로 구동가능한 이점이 있다. 액정패널(8)은 EL 광원(6)과 공용되는 주사전극(18) 위에 위치하는 액정층(20)와, 액정층(20) 위에 형성된 데이터전극(22)을 구성으로 한다. 이 액정층(8)에서는 데이터전극(22)과 주사전극(18) 사이에 공급되는 전압에 따라 액정층(20)에 충전되는 셀전압이 홀딩(Holding)되어 그 상태를 유지하는 동안 EL 광원(6)으로부터 발생된 광이 투과하게 된다. 이렇게, 액정층(20)을 투과한 광은 액정층(20)의 상부에 위치하는 칼라필터(도시하지 않음)에 의해 특정파장(적색, 녹색 또는 청색)의 가시광만이 선택적으로 투과된다.

이러한 구조를 가지는 LCD 소자는 EL 광원(6)을 이용함에 따라 종래의 램프를 이용하는 경우 보다 소비전력이 저감되는 이점이 있다. 또한, EL 광원(6)에서는 종래의 램프와 같이 열이 발생되지 않으므로 액정패널(8)과 인접하게 배치할 수 있으므로 박형화가 가능하게 된다.

도 3은 도 2에 도시된 EL 광원을 이용한 LCD 소자를 상측에서 바라본 실제적 인 전극배치 구조를 나타낸 것이다.

도 3에서 m개의 데이터전극라인들(D1∼Dm)과 n개의 주사 전극라인들(S1∼Sn)은 액정층(20)을 사이에 두고 직교하도록 배치되고, n개의 금속 전극라인들(M1∼Mn)이 주사 전극라인(S1∼Sn)과 나란하게 배치되며, 상기 3 전극라인들이 교차하는 부분에 화소셀(26)이 마련된다. m개의 데이터전극라인들(D1∼Dm)에는 휘도값에 따라 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation; PAM)되어진 데이터펄스가 공급된다. 다시 말하여, 휘도값에 따른 진폭을 가지는 데이터펄스가 데이터라인들(D1∼Dn)에 공급된다. n개의 주사 전극라인들(S1∼Sn)에는 상기 데이터펄스와 동기된 주사신호가 라인순차적으로 공급된다. 금속 전극라인들에는 EL 광원(6)의 발광을 위해 주사 전극라인들과 금속 전극라인들 사이에 브레이크다운 전압 이상이 걸리게끔 전압이 인가되거나, 발광유지펄스가 공급된다. 여기서, 발광유지펄스를 공급하는 경우 유지펄스 수를 조절하여 EL 광원(6)의 밝기를 조절할 수 있게 된다. 이 경우, 주사라인 또는 필드 단위로 영상신호의 평균 휘도값을 검출하고, 그 검출된 평균 휘도값에 대응하여 상기 금속 전극라인들에 공급되는 유지펄스의 수를 주사라인 또는 필드 단위로 제어할 수 있게 된다. 다시 말하여, 화면에 표시될 영상신호의 평균 휘도값에 따라 EL 광원(6)의 밝기 조절이 가능하게 된다. 특히, EL 광원(6)의 금속라인들에 공급되는 유지펄스 수를 라인단위로 조절하는 경우 밝기를 주사라인(24) 단위로 조절할 수 있게 된다. 이 결과, EL 광원(6)의 소비전력을 저감할 수 있게 된다. 또한, 액정층(20)의 열화 방지 및 EL 광원(6)의 수명을 보장하기 위해 한 프레임을 기수번째와 우수번째 필드로 분할하고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 필드마다 상반된 극성을 가지는 펄스를 공급하거나 위상을 다르게 공급하여 구동할 수 있다. 이는 액정층(20)에 한방향으로 전압을 인가하게 되는 경우 액정이 노화되기 때문이다.

도 4는 도 3에 도시된 EL 광원을 이용한 LCD 소자를 구동하는 방법에 있어서 기수번째 필드에 공급되는 구동파형을 나타내고, 도 5는 우수번째 필드에 공급되는 구동파형을 나타낸다.

도 3의 LCD 소자는 통상 1 수평기간(H) 내에서 1 주사라인분의 데이터가 기입되고 유지된다. 우선, 기수번째 필드에서는 제1 주사라인(S1)에 음의 주사펄스가 인가되고, 이 주사펄스와 상반된 극성을 가지고 휘도값에 따른 진폭을 가지는 한 주사라인분의 데이터펄스가 m개의 데이터 전극라인들(D1∼Dm)에 동시에 공급된다. 이렇게 진폭, 즉 전압의 크기가 다른 데이터펄스가 공급되면 액정층(20)에 충전되는 전압이 달라져서 액정층의 편광이 바뀌게 되므로 데이터펄스의 전압레벨에 대응하는 밝기가 표시되게 된다. 이때, m개의 음극 전극라인들(M1∼Mn)에 양과 음의 펄스가 위상을 달리하여 교번적으로 반복되는 발광유지펄스를 공급하여 발광층(14)에서 발광을 개시하여 발광이 유지되게 한다. 이 경우, 발광유지펄스는 위상이 반전되도록 해서 분극효과를 충분히 얻도록 연속하여 공급하게 된다. 예를 들어, 발광유지 펄스를 공급할 때 초기에는 펄스 폭을 상대적으로 크게 해서 공급하고 나머지 펄스들은 상대적으로 작고 일정한 펄스폭을 가지게 공급할 수 있다. 한편, 주사라인 또는 필드 단위로 평균 휘도값을 검출하고 그 평균 휘도값에 대응하여 m개의 음극 전극라인들에 공급되는 발광유지 펄스의 수를 라인 또는 필드 단 위로 제어하는 경우 EL 광원(6)의 밝기를 화면의 밝기에 따라 조절할 수 있게 된다. 이렇게 제1 수평기간(H1) 동안 제1 주사라인이 주사되고 제2 내지 제n 주사라인(S1∼Sn)에 순차적으로 주사펄스가 공급되어 n번째 주사라인까지 주사되면 기수번째 필드가 끝나게 된다.

그 다음, 우수번째 필드에서는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 주사라인(S1)에 양의 주사펄스가 인가되게 하고, 양의 극성을 가지고 휘도값에 따른 진폭을 가지는 한 주사라인분의 데이터펄스가 m개의 데이터 전극라인들(D1∼Dm)에 동시에 공급되게 한다. 이에 따라, 데이터펄스의 전압레벨에 대응하여 액정층(20)의 편광이 바뀌게 되므로 해당밝기가 표시되게 된다. 이때, m개의 금속 전극라인들(M1∼Mn)에 양과 음의 펄스가 교번적으로 반복되는 발광유지펄스를 공급하여 발광층(14)에서 발광을 개시하여 발광이 유지되게 한다. 이렇게 제1 수평기간(H1) 동안 제1 주사라인이 주사되고 제2 내지 제n 주사라인(S1∼Sn)에 순차적으로 주사펄스가 공급되어 n번째 주사라인까지 주사되면 우수번째 필드가 끝나게 된다. 이 경우 역시 주사라인 또는 필드 단위로 평균 휘도값을 검출하고 그 평균 휘도값에 대응하여 m개의 음극 전극라인들에 공급되는 발광유지 펄스의 수를 라인 또는 필드 단위로 제어하는 경우 EL 광원(6)의 밝기를 화면의 밝기에 따라 조절할 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치가 도시되어 있다. 도 6의 LCD 구동장치는 EL광원을 이용하는 LCD(42)와, LCD(42)의 기수번째 데이터라인(D1, D3, …, Dm-3, Dm-1)과 우수번째 데이터라인(D2, D4, …, Dm-2, Dm)을 각각 구동하기 위한 제1 및 제2 데이터 구동부(38, 40)와, LCD(42)의 주사라인들(S1∼Sn)을 구동하기 위한 주사구동부(36)와, LCD(42)의 EL광원(6)을 구동하기 위한 EL광원 구동부(44)와, 제1 및 제2 데이터구동부(38,40)에 공통 접속된 메모리부(30)와, 메모리부(30)에 접속된 감지부(32)와, 메모리부(30)와 감지부(32), 주사구동부(36), EL 광원 구동부(44)에 공통접속된 제어부(34)를 구비한다. 주사구동부(36)는 제어부(34)의 제어하에 n개의 주사라인들(S1∼Sn)에 공급되는 주사펄스를 공급한다. 특히, 주사구동부(36)는 제어부(34)의 제어하에 기수번째 필드와 우수번째 필드마다 상반된 극성을 가지는 주사펄스를 공급하게 된다. 제1 및 제2 데이터구동부(38, 40) 각각은 메모리부(30)로부터의 데이터를 입력하여 제어부(34)의 제어하에 1수평주기분씩의 데이터를 기수번째 데이터라인(D1, D3, …, Dm-3, Dm-1)과 우수번째 데이터라인(D2, D4, …, Dm-2, Dm)에 각각 공급하게 된다. 메모리부(30)는 외부로부터의 영상데이터를 입력하여 저장하고 제어부(34)의 제어하에 제1 및 제2 데이터구동부(38, 40) 각각에 해당되는 영상데이터를 공급하게 된다. 제어부(34)는 영상데이터와 함께 외부로부터 입력되는 신호에 따라 제1 및 제2 데이터구동부(38, 40)와 주사구동부(36)의 타이밍을 제어하게 된다. 감지부(32)는 제어부(34)의 제어하에 메모리부(30)에 저장된 영상데이터를 라인 또는 필드 단위로 입력하여 영상데이터의 평균값, 즉 평균 휘도값을 검출하게 된다. 그리고, 제어부(34)는 상기 감지부(32)에서 검출된 평균 휘도값에 따라 EL 광원 구동부(44)에서 발생되는 발광 유지펄스의 수를 라인 또는 필드단위로 조절하게 된다. EL 광원 구동부(44)는 제어부(34)의 제어하에 발광 유지펄스를 발생하여 LCD(42)의 EL 광원(6)에 위치하는 금속전극라인들(M1∼Mn)에 공급하게 된다. 이 경우, EL 광원 구동부(44)는 서로 다른 극성을 가지며 위상이 다른 발광 유지펄스를 교번적으로 공급하게 된다. 또한, EL 광원 구동부(44)는 제어부(34)의 제어하에 기수번째 필드와 우수번째 필드마다 상반된 극성을 가지는 유지펄스를 공급하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치는 라인 또는 필드단위로 평균 휘도값을 검출하여 EL 광원에 공급되는 유지펄스의 수를 라인 또는 필드 단위로 제어함으로써 화면의 표시상태에 따라 EL 광원의 발광량을 조절할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치에 의하면라인 또는 필드 단위로 평균 휘도값을 검출하여 EL 광원에 공급되는 발광 유지펄스의 수를 조절함으로써 화면의 밝기에 따라 EL 광원의 밝기를 조절할 수 있게 된다. 이 결과, EL 광원에 소비되는 전력을 더욱 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 컨트라스트를 향상시킬 수 있게 된다. 더불어, 본 발명에 따른 EL 광원을 이용한 LCD 구동장치에 의하면 필드 또는 프레임마다 구동파형의 극성을 반전시킴으로써 액정 및 EL 소자의 열화를 방지할 수 있게 된다.

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.

Claims

전계발광을 하는 일렉트로루미네슨스 광원 및 데이터신호에 따라 광투과량을 조절하는 액정패널로 구성되는 액정디스플레이 소자와,

상기 액정패널에 포함된 데이터 전극라인들에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와,

상기 액정패널에 포함된 주사 전극라인들에 주사신호를 공급하는 주사 구동부와,

상기 일렉트로루미네슨스 광원에 발광 유지펄스를 공급함으로써 상기 일렉트로루미네슨스 광원을 구동하는 광원 구동부와,

상기 액정디스플레이소자에 표시되는 영상데이터의 평균값을 소정 단위별로 검출하는 감지부와,

상기 소정 단위별로 검출된 영상 데이터의 평균값에 따라 상기 발광 유지펄스의 수를 상기 소정 단위별로 조절함으로써 상기 일레트로루미네슨스 광원의 발광량을 조절하도록 상기 광원 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 서로 다른 극성을 가지는 발광 유지펄스를 위상을 달리하여 교번적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 감지부는 상기 영상 데이터의 평균값을 상기 주사 전극라인 또는 필드 중 어느 하나의 단위로 검출하고,

상기 제어부는 상기 주사 전극라인 또는 필드 중 어느 하나의 단위별로 상기 발광 유지펄스 수를 조절하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 주사구동부는 상기 제어부의 제어하에 필드단위로 다른 극성을 가지는 주사펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원구동부는 상기 제어부의 제어하에 필드단위로 상반된 극성을 가지는 발광유지펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널에 포함된 상기 데이터 전극라인과 상기 주사 전극라인들은 상기 액정패널을 사이에 두고 교차하게끔 배치되고,

상기 일렉트로루미네슨스 광원은 발광층을 사이에 두고 상기 주사 전극라인과 평행하게 배치된 금속 전극라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 일릭트로루미네슨스 광원을 이용한 액정디스플레이의 구동장치.
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