KR100731747B1 - 정상모드 또는 저온모드를 선택하기 위한 백라이트제어기가 구비된 필드 순차구동 액정표시장치 - Google Patents

정상모드 또는 저온모드를 선택하기 위한 백라이트제어기가 구비된 필드 순차구동 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

저온모드 또는 정상모드를 선택하기 위한 백라이트 제어기가 구비된 필드 순차구동 액정표시장치가 개시된다. 상기 백라이트 제어기는 외부온도를 측정하기 위한 온도 센서, 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 상응하는 전압을 이미 설정된 기준 온도에 상응하는 기준전압과 비교하고, 그 비교 결과인 모드 선택 신호를 출력하기 위한 비교기 및 상기 모드 선택 신호를 공급받아 정상모드 또는 저온모드를 선택하기 위한 스위칭 동작을 하는 선택기를 구비하고, 상기 스위칭 동작에 따라 발광 다이오드의 구동 시간 및 구동 전압을 조절함으로써, 액정의 저온 특성을 개선한다.
필드 순차구동 액정표시장치, 정상모드, 저온 모드, 리셋 구간

Description

정상모드 또는 저온모드를 선택하기 위한 백라이트 제어기가 구비된 필드 순차구동 액정표시장치{Field Sequential Liquid Crystal Display Device of having backlight driver to select normal mode or low temperature mode}
도 1a는 종래 기술에 따른 필드 순차구동 액정표시장치의 리셋 방법을 도시한 타이밍도이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 리셋 방법에서 정상적으로 액정의 리셋이 수행되지 않는 타이밍도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필드 순차구동 액정표시장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3a은 도 2에 나타낸 필드 순차구동 액정표시장치의 백라이트 제어기를 나타낸 블럭도이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 백라이트 제어기의 선택기를 나타낸 회로도이다.
도 4는 발광 다이오드의 구동 전류와 휘도의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 필드 순차구동 액정표시장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 저온모드 또는 정상모드를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하고, 상기 선택 신호에 의해 발광 다이오드의 구동시간 및 구동전압을 조절하기 위한 백라이트 제어기를 구비한 필드 순차구동 액정표시장치에 관한 것이다.
상기 필드 순차구동 액정표시장치는 영상이 표시되는 시간적 단위인 한 프레임을 3개의 필드로 나누어 액정을 구동한다. 즉, 한 프레임은 R, G 및 B 필드로 나누어지며, 적색 필드에서는 적색 램프가 점등되어 적색광이 액정에 조사되고, 녹색필드에서는 동일한 액정에 대해 녹색광이 액정에 조사되며, 청색 필드에서는 청색광이 액정에 조사된다.
따라서 데이터 신호에 응답하는 액정의 응답속도는 적어도 일반적인 TFT-LCD에 비해 빨라야 한다. 또한 이전 필드에서 인가된 데이터 신호에 응답하여 배열된 액정은 현재 필드에 인가되는 데이터 신호에 상응하는 배열을 수행하기 위해 데이터 신호의 인가 이전에 초기화되어 액정의 투과율은 '0'이되어야한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 필드 순차구동 액정표시장치의 리셋 방법을 도시한 타이밍도이다.
도 1a를 참조하면, 하나의 프레임은 3개의 필드들로 구성되며, 3개의 필드들은 R, G 및 B 필드로 구성된다. 각각의 필드는 리셋 구간(t31, t32, t33) 및 데이터 기입 구간(T31, T32, T33)을 가진다.
예컨대, 적색 필드 구간에서 리셋 구간(t31) 및 데이터 기입 구간(T31)이 개시된다. 해당하는 화소에 대해 인가되는 리셋 신호의 전압 레벨은 데이터 기입 구간 동안 인가되는 데이터 신호의 레벨과 동일하다. 상기 리셋 신호가 상기 리셋 구간 동안 액정에 인가되어 액정을 초기화하고, 상기 초기화가 수행된 액정에 상기 데이터 기입 구간 동안 적색 데이터 신호가 인가되며 상기 적색 데이터 신호에 따라 배열된 액정에 대해 적색광이 조사된다.
상기 적색 필드가 종료되면, 녹색 필드가 개시되고, 상기 녹색 필드가 종료되면, 청색 필드가 개시된다.
다만, 필드 순차구동의 경우, 리셋 구간 내에서 액정의 초기화가 충분히 수행되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
도 1b는 종래 기술에 따른 리셋 방법에서 정상적으로 액정의 리셋이 수행되지 않는 타이밍도이다.
도 1b를 참조하면, 하나의 프레임은 3개의 필드, 즉 R, G 및 B 필드로 구성된다. 각각의 필드는 리셋 구간(t31, t32, t33) 및 데이터 기입 구간(T31, T32, T33)을 가진다.
예컨대, R 필드는 리셋 구간(t31) 및 데이터 입력 구간(T31)으로 구성된다. 상기 리셋 구간에서 액정의 초기화를 수행하기 위한 구형파가 인가된다. 그러나 상기 액정에 대한 초기화가 충분히 완료되지 않아 상기 액정의 투과율은 충분히 하강되지 않고 소정의 레벨로 상승한 상태가 된다. 따라서 데이터 신호의 인가에 따라 정상적인 상태의 투과율이 나타나지 않고 정상적인 투과율보다 높은 투과율을 가지게 된다.
이러한 현상은 리셋 구간이 충분히 길지 않은 상기 필드 순차구동방식의 액정이 상온보다 낮은 저온상에서 반응하는 경우, 데이터 신호에 대한 액정의 반응 속도가 느려진다는 점에 기인한다.
따라서, 저온 모드 또는 정상 모드를 선택하기 위한 모드 선택부를 두어, 상기 필드 순차구동 액정표시장치가 저온상에서 작동하게 되는 경우, 모드 선택 신호를 발생하여 상기 모드 선택 신호에 따라 저온 모드를 선택하고, 상기 저온 모드에 따라 리셋 구간을 정상 모드에서의 리셋 구간보다 길게 조절하는 것이 요구된다. 또한 이때 상대적으로 짧아진 데이터 기입 구간을 보상해 주기위한 방법으로써, 밝은 휘도를 얻기 위해 발광 다이오드의 구동 전압을 높게 인가하는 것이 요구된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 저온모드 또는 정상모드를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하고, 상기 선택 신호에 의해 발광 다이오드의 구동시간 및 구동전압을 조절하기 위한 백라이트 제어기를 구비한 필드 순차구동 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기 문제를 해결하기 위한 본 발명은 영상을 디스플레이하기 위한 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 주사 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버; 상기 주 사 신호에 의해 선택된 화소에 데이터 신호를 공급하기 위한 소스 드라이버; 상기 액정표시패널에 레드(R), 그린(G), 블루(B) 광을 순차적으로 조사하는 백라이트부; 상기 백라이트부를 구성하는 발광 다이오드의 구동시간 및 구동 전압을 온도에 따라 조절하기 위한 백라이트 제어기; 및 상기 백라이트 제어기를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 타이밍 제어기를 포함하는 필드 순차구동 액정표시장치를 제공하는데 있다.
상기 백라이트 제어기는 외부온도를 측정하고 상기 외부온도에 상응하는 전압을 출력하기 위한 온도 센서; 상기 온도센서에서 출력된 전압을 기준 전압과 비교하고, 정상 모드 또는 저온 모드 선택 신호를 출력하기 위한 비교기; 상기 정상 모드 또는 저온 모드 선택 신호에 따라 정상 모드 또는 저온 모드로 스위칭하기 위한 선택기; 상기 정상 모드에서 상기 백라이트부를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 정상 모드 구동부; 및 상기 저온 모드에서 상기 백라이트부를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 저온 모드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
실시예
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필드 순차구동 액정표시장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 상기 필드 순차구동 액정표시장치는 액정 패널(200), 게이 트 드라이버(210), 소스 드라이버(220), 타이밍 제어기(230), 백라이트 제어기(240)및 백라이트부(260)로 구성된다.
상기 액정 패널은 데이터 라인(D1-Dm)과 주사 라인(G1-Gn)이 교차하는 영역에서 정의되는 화소(P11-PNM)를 갖는다. 상기 화소(P11-PNM)는 영상을 디스플레이하기 위한 액정(CLC)을 갖는다.
상기 게이트 드라이버(210)는 상기 주사 라인(G1-Gn)을 통해 상기 화소(P11-PNM)에 주사 신호를 공급한다. 상기 주사 신호가 인가된 화소의 박막 트랜지스터(MS)는 선택적으로 턴-온되고, 데이터 신호의 기입이 가능한 상태가 된다.
상기 소스 드라이버(220)는 상기 데이터 라인(D1-Dm)을 통해 데이터 신호를 상기 화소(P11-PNM)에 공급한다. 화소의 액정(CLC)은 화소 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 데이터 신호에 따라 소정의 배향 상태를 가지고, 상기 배향 상태에 따라 영상의 계조가 표현된다.
상기 타이밍 제어기(230)는 게이트 드라이버(210), 소스 드라이버(220) 및 백라이트 제어기(240)를 제어하기 위한 각각의 제어 신호(Sg, Sd, Sr)들을 발생한다.
상기 백라이트 제어기(240)는 상기 타이밍 제어기(230)로부터 상기 제어 신호(Sr)를 공급받아 저온모드 또는 정상모드를 선택하기 위한 모드 선택 신호(SSEL)를 발생시키고, 상기 모드 선택 신호(SSEL)에 따라 저온 모드 구동부(245) 또는 정 상 모드 구동부(244)를 선택한다. 상기 백라이트 제어기의 동작은 도 3a 및 도 3b에서 상술한다.
상기 백라이트부(260)는 상기 백라이트 제어기(240)로부터 제어 신호를 공급받아 상기 액정표시 패널(200)에 R, G, B광을 순차적으로 조사한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 필드 순차구동 액정표시장치의 백라이트 제어기를 나타낸 블럭도이다.
도 3a를 참조하면, 상기 백라이트 제어기(240)는 온도 센서(241), 비교기(242), 선택기(243), 정상 모드 구동부(244)및 저온 모드 구동부(245)로 구성된다.
상기 온도 센서(241)는 타이밍 제어기(230)로부터 제어 신호(Sr)을 공급받아 외부 온도를 측정하고, 상기 외부 온도에 상응하는 전압(Vin)을 비교기(242)에 공급한다. 상기 온도 센서(241)는 서미스터(thermister)로 구성될 수 있다. 상기 서미스터는 온도 변화에 대해 민감하게 변하는 저항으로 보통 온도 상승에 따라 저항 값이 떨어지는 부성온도특성 서미스터가 사용된다.
상기 비교기(242)는 상기 온도 센서(241)로부터 상기 전압(Vin)을 공급받아 기준온도에 상응하는 기준전압(VREF)과 비교하고, 그 비교 결과를 선택기(243)에 공급한다. 상기 기준전압(VREF)은 상기 타이밍 제어기(230)로부터 상기 비교기(242)에 공급된다. 상기 기준 온도는 섭씨 0도 내지 섭씨 25도의 값이 설정된다. 상기 비교 결과는 모드 선택 신호(SSEL)이고, 상기 모드 선택 신호(SSEL)는 정상 모드 구동부(244) 또는 저온 모드 구동부(245)를 선택하는 제어 신호로 동작한다.
현재의 온도가 기준 온도 범위내 이면 1을 출력하고, 기준 온도 범위 밖이면 0을 출력한다고 정의한다.
예컨데, 현재의 온도가 15도인 경우, 상기 온도는 상기 기준온도 범위 내에 해당하므로, 모드 선택 신호 1을 상기 선택기(243)에 공급한다.
현재의 온도가 -2도인 경우, 상기 온도는 상기 기준온도 범위 밖에 해당하므로, 모드 선택 신호 0을 상기 선택기(243)에 공급한다.
상기 선택기(243)는 상기 모드 선택 신호(SSEL)를 공급받고, 상기 모드 선택 신호(SSEL)는 정상 모드 또는 저온 모드를 선택하는 제어 신호로 동작한다. 상기 선택기(243)는 스위칭 동작을 수행한다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 필드 순차구동 액정표시장치의 선택기를 나타낸 회로도이다.
도 3b를 참조하면, 상기의 선택기(243)는 NMOS 트랜지스터(MN) 및 PMOS 트랜지스터(MP)로 구성된다. 도 3b에 도시된 회로는 상기 도 3a에 도시된 선택기의 구성예의 일부를 개시한 것이며, 상기 선택기(243)는 트랜지스터의 조합에 의해 달리 구성될 수 있다.
현재의 온도가 섭씨 15도인 경우, 상기 선택기(243)는 상기 비교기(242)로부터 상기 모드 선택 신호 1을 공급받고, 상기 모드 선택 신호 1의 제어에 따라 의해 n형 MOS 트랜지스터는 턴-온된다. 상기 턴-온된 NMOS 트랜지스터(MN)에 의해 정상 모드 구동부(244)가 선택되고, 상기 정상 모드 구동부(244)에 설정된 발광 다이오 드의 구동 전압이 설정된 구동 시간동안 백라이트부(260)를 구성하는 발광 다이오드들에 공급된다. 즉, 상기 정상 모드에서 발광 다이오드의 구동시간은 1.6ms-1.8ms이고, 발광 다이오드의 구동전압은 3.6V-3.8V이다.
현재의 온도가 섭씨 -2도인 경우, 상기 선택기(243)는 상기 비교기(242)로부터 상기 모드 선택 신호0을 공급받고, 상기 모드 선택 신호 0의 제어에 따라 p형 MOS 트랜지스터는 턴-온된다. 상기 턴-온된 PMOS 트랜지스터(MP)에 의해 저온 모드 구동부(245)가 선택되고, 상기 저온 모드 구동부(245)에 설정된 발광 다이오드의 구동 전압이 설정된 구동 시간 동안 백라이트부(260)를 구성하는 발광 다이오드들에 공급된다.
즉, 상기 저온 모드에서 발광 다이오드의 구동 시간은 0.8ms-1.6ms이고, 발광 다이오드의 구동 전압은 4.5V-5.5V이다. 상기 저온 모드에서 액정의 광투과율을 0으로 조정하기 위해 리셋 신호를 인가하는 리셋 구간은 상기 정상 모드에서의 리셋 구간보다 더 늘어난다. 따라서 1개의 필드를 구성하는 리셋 구간이 더 길어지므로 상대적으로 데이터 기입 구간은 줄어들게 되고, 그 결과 상기 발광 다이오드의 구동 시간 역시 줄어 들게 된다. 이 때에 발광 다이오드의 구동 전압을 정상 모드에서의 구동 전압보다 더 높게 인가하여 휘도의 향상이 달성됨으로써, 상대적으로 짧아진 데이터 기입 구간이 보상된다.
도 4는 발광 다이오드의 구동 전류와 휘도의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 가로축은 발광 다이오드의 구동 전류를, 세로 축은 액정의 휘도를 나타낸다. 상기 액정의 휘도는 상기 발광 다이오드의 구동 전류의 증가에 따라 선형적으로 증가하고, 5mA이상의 구간에서는 세츄레이션(saturatuion)된다.
한편 본 발명과 관련하여, 상기 발광 다이오드에 인가되는 전압은 상기 발광 다이오드에 인가되는 전류에 비례하므로, 상기 필드 순차구동 액정표시장치가 저온 모드에서 동작시, 정상 모드에서보다 높은 전압이 상기 백라이트 제어기(240)에 의해 상기 발광 다이오드에 인가됨으로써, 휘도의 향상이 달성된다.
본 발명은 저온모드 또는 정상모드를 선택하기 위한 모드 선택 신호(SSEL)를 발생하고, 상기 모드 선택 신호(SSEL)의 제어동작에 의해 발광 다이오드의 구동시간 및 구동전압을 조절하는 백라이트 제어기(240)를 통해, 특히 상기 필드 순차구동 액정표시장치가 저온 모드에서 동작시, 상기 발광 다이오드의 발광 시간을 정상 모드에서보다 줄이고, 동시에 상기 발광 다이오드의 구동 전압을 정상 모드에서보다 높임으로써, 저온에서 동작하는 필드 순차구동 액정표시장치에서 발생되는 액정의 리셋 및 휘도의 문제가 해결된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 영상을 디스플레이하기 위한 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 주사 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버;
    상기 주사 신호에 의해 선택된 화소에 데이터 신호를 공급하기 위한 소스 드라이버;
    상기 액정표시패널에 레드(R), 그린(G), 블루(B) 광을 순차적으로 조사하는 백라이트부;
    상기 백라이트부를 구성하는 발광 다이오드의 구동시간 및 구동 전압을 온도에 따라 조절하기 위한 백라이트 제어기; 및
    상기 백라이트 제어기를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 타이밍 제어기를 포함하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 백라이트 제어기는,
    외부온도를 측정하고 상기 외부온도가 증가함에 따라 증가된 전압을 출력하기 위한 온도 센서;
    상기 온도센서에서 출력된 전압을 기준 전압과 비교하고, 정상 모드 또는 저온 모드 선택 신호를 출력하기 위한 비교기;
    상기 정상 모드 또는 저온 모드 선택 신호에 따라 정상 모드 또는 저온 모드로 스위칭하기 위한 선택기;
    상기 정상 모드에서 상기 백라이트부를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 정상 모드 구동부; 및
    상기 저온 모드에서 상기 백라이트부를 제어하는 제어 신호를 공급하기 위한 저온 모드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 온도 센서는
    부성온도특성 서미스터(thermister)인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 비교기의 기준전압은
    섭씨 0도 내지 섭씨 25도의 온도에서 상기 온도 센서로부터 출력되는 전압인 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정 표시 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 정상 모드 구동부는
    상기 백라이트부에 3.6V 내지 4.0V의 전압을 1.6ms 내지 2.0ms의 시간동안 인가하는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 저온 모드 구동부는
    상기 백라이트부에 4.5V 내지 5.5V의 전압을 0.8ms 내지 1.6ms의 시간동안 인가하는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 선택기는
    상기 백라이트부와 상기 정상 모드 구동부 사이에 연결된 제 1 박막 트랜지스터; 및
    상기 백라이트부와 상기 저온 모드 구동부 사이에 연결된 제 2 박막 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 박막 트랜지스터의 게이트 단자와 상기 제 2 박막 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 비교기의 출력단에 서로 공통 연결된 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1박막 트랜지스터와 상기 제 2 박막 트랜지스터는 서로 다른 전도타입을 가지는 것을 특징으로 하는 필드 순차구동 액정표시장치.
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