KR100755549B1 - 시분할순차구동방식의 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 수 있는 시분할순차구동방식의 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명은 액정 패널과, 상기 액정 패널로 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동회로를 포함하는 순차구동방식의 액정표시장치에 있어서, 외부의 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 온도 센서에서 감지된 외부 온도와 기준이 되도록 설정한 기준 온도를 비교하는 비교기; 적색, 녹색, 및 청색으로 분리된 컬러 RGB 신호를 수신하며, 상기 비교기의 출력 신호에 따라 컬러 모드와 흑백 모드로 나누는 스위치; 상기 스위치에서 선택된 모드가 컬러 모드일 때, 각가 한 프레임 단위로 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 저장하는 프레임 메모리; 상기 스위치에서 선택된 모드가 흑백 모드일 때, 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 흑백 신호로 변환하는 이미지 프로세서; 및 상기 프레임 메모리에 저장된 컬러 RGB 신호 또는 상기 이미지 프로세서에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조레벨을 조정한 후, 상기 데이터 구동회로로 출력하는 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

시분할순차구동방식의 액정표시장치{FIELD SEQUENTIAL COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 FSC방식의 액정표시장치에서 컬러/흑백 모드 전환 기능을 갖는 회로를 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 비교기의 구성을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치에서 컬러 모드와 흑백 모드의 데이터 로딩과 발광 구간을 비교한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 온도 센서 120 : 비교기

130 : 스위치 140 : 프레임 메모리

150 : 이미지 프로세서 160 : 타이밍 컨트롤러

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 수 있는 시분할순차구동방식의 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시분할순차구동(Field Sequential Color:이하 "FSC"라 함.)방식의 액정표시장치는 컬러를 표현함에 있어, 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue)의 컬러 필터를 사용하지 않고, 삼원색(적색,녹색,청색)의 광원을 순차적으로 구동시킴으로써, 사람의 눈에 의한 잔상 효과를 이용하여 컬러를 표시하는 액정표시장치이다.

이러한 FSC방식의 액정표시장치는 패널(Panel) 상의 메인 프레임(Main Frame)을 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 서브 프레임(Sub-frame)으로 분리하며, 이를 도 1을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 1 프레임의 시간을 갖는 3개의 서브 프레임으로 구성되고, 각 서브 프레임은 적색 서브 프레임(R Sub-frame), 녹색 서브 프레임(G Sub-frame), 및 청색 서브 프레임(B Sub-frame)으로 이루어진다. 그리고, 각 서브 프레임은 어드레싱(Addressing) 구간, 웨이팅(Waiting) 구간, 및 발광(Flashing) 구간으로 구성된다.

여기서, 어드레싱 구간은 패널에 데이터를 로딩(Loading)하는 구간으로서, 패널의 상측(또는 하측)에서부터 액정 캐패시터에 데이터 전압을 충전하는 구간이고, 웨이팅 구간은 액정 캐패시터에 충전되는 데이터 전압에 따라 액정이 반응할 시간을 확보해주는 구간이다. 또한, 발광(Flashing) 구간은 각 서브 프레임에 해당하는 광(LED)을 발하는 구간으로서, 액정의 반응 정도와 발광 구간의 면적에 비 례하는 휘도를 내는 구간이다.

이와 같은 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 하나의 서브 프레임 시간이 메인 프레임에 비해 1/3로 줄어들고, 각 서브 프레임마다 어드레싱, 웨이팅, 및 발광 구간을 구성해야 하므로, 액정의 반응 시간이 다른 방식의 액정표시장치에 비해 빨라야 한다.

하지만, 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 늦어도 1 서브 프레임 내에 액정이 반응해야 하나, 액정의 특성상, 온도가 내려감에 따라 액정의 응답 속도가 느려져서, 1 서브 프레임 내에 액정이 반응하지 못할 수 있다.

또한, 종래에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 짧은 액정 충전 시간으로 인하여 충전 시간이 부족하게 되고, 더욱이, 저온으로 내려감에 따라 충전 시간이 현저히 떨어져, 액정에 충전되는 양이 충분하지 못할 수 있다.

이에 따라, 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 저온 구동시 발생하는 저속 응답과 저 충전에 의하여, 계조가 무너지고 색재현성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 아울러, 종래 기술에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러를 구동하기 위해서 고속 구동이 필요하므로, 로직파워의 소모가 증가하는 문제점도 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 본 발명의 목적은 컬러/흑백 모드 전환 기능을 사용하여 저온 구동 시에 발생하는 문제점들과 고소비 전력의 문제점을 해결할 수 있는 시분할순차구동방식의 액정표 시장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면에 따라, 액정 패널과, 상기 액정 패널로 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동회로를 포함하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치가 제공되며: 본 발명은, 외부의 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 온도 센서에서 감지된 외부 온도와 기준이 되도록 설정한 기준 온도를 비교하는 비교기; 적색, 녹색, 및 청색으로 분리된 컬러 RGB 신호를 수신하며, 상기 비교기의 출력 신호에 따라 컬러 모드와 흑백 모드로 나누는 스위치; 상기 스위치에서 선택된 모드가 컬러 모드일 때, 각각 한 프레임 단위로 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 저장하는 프레임 메모리; 상기 스위치에서 선택된 모드가 흑백 모드일 때, 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 흑백 신호로 변환하는 이미지 프로세서; 및 상기 프레임 메모리에 저장된 컬러 RGB 신호 또는 상기 이미지 프로세서에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조레벨을 조정한 후, 상기 데이터 구동회로로 출력하는 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 비교기는 상기 온도 센서에서 출력된 신호를 수신하여 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호와 상기 기준 온도에 대응되는 기준 신호를 비교하는 비교부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 스위치는 상기 온도 센서에서 감지된 외부 온도가 기준이 되도록 설정한 기준 온도보다 낮을 때, 흑백 모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 이미지 프로세서는 상기 적색, 녹색, 및 청색으로 분리되어 있던 컬러 RGB 신호를 동시에 모두 발광시켜, 화이트 광으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 이미지 프로세서는 적색, 녹색, 및 청색의 가중치의 평균으로 화이트 값을 구하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 흑백 신호는 1 프레임씩 발광하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 타이밍 컨트롤러는 컬러 모드일 때, 상기 프레임 메모리에 저장된 컬러 RGB 신호를 수신하고, 상기 적색, 녹색, 및 청색의 서브 프레임을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 상기 컬러 RGB 신호의 계조레벨을 순차적으로 조정하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 타이밍 컨트롤러는 흑백 모드일 때, 상기 이미지 프로세서에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조 레벨을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 상기 흑백 신호의 계조 레벨을 조정하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 FSC방식의 액정표시장치에서 컬러/흑백 모드 전환 기능을 갖는 회로를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 컬러/흑백 모드 전환 기능이란, 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환하는 기능을 의미한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치에 포 함된 컬러/흑백 모드 전환 기능을 갖는 회로는 외부의 온도를 감지하는 온도 센서(110); 온도 센서(110)에서 감지된 외부 온도와 기준이 되도록 설정한 기준 온도를 비교하는 비교기(120); 적색, 녹색, 및 청색으로 분리된 컬러 RGB 신호를 수신하며, 비교기(120)의 출력 신호에 따라 컬러 모드와 흑백 모드로 나누는 스위치(130); 스위치(130)에서 선택된 모드가 컬러 모드일 때, 컬러 RGB 신호를 수신하여 한 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리(140); 스위치(130)에서 선택된 모드가 흑백 모드일 때, 컬러 RGB 신호를 수신하여 흑백 신호로 변환하는 이미지 프로세서(150); 및 프레임 메모리(140)에 저장된 컬러 RGB 신호 또는 이미지 프로세서(150)에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 휘도를 조정한 후 데이터 구동회로(170)로 출력하는 타이밍 컨트롤러(160);를 포함한다.

여기서, 비교기(120)는 도 3과 같은 구성으로 이루어진다.

도 3은 도 2에 도시된 비교기의 구성을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 비교기는 온도 센서(110)에서 출력된 아날로그 신호를 수신하여 증폭하는 증폭부(121)와, 증폭부(121)에서 증폭된 신호와 기준 신호를 비교하는 비교부(122)로 구성된다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치의 컬러/흑백 모드 전환 동작을 상세히 살펴보기로 한다.

우선, 온도 센서(110)는 외부의 온도를 감지한 후, 감지된 외부 온도를 아날로그 신호로 표현하여 출력한다.

다음, 비교기(120)에 구비된 증폭부(121)는 온도 센서(110)에서 출력된 아날 로그 신호를 수신하여 증폭하고, 이후, 비교기(120)에 구비된 비교부(122)는 증폭부(121)에서 증폭된 아날로그 신호와 기준이 되도록 설정한 기준 신호를 비교한다. 여기서, 기준 신호는 특정 온도를 표현하는 아날로그 신호이다.

다음, 스위치(130)는 비교기(120)의 출력 신호와 각 광원(적색,청색,녹색)별로 나누어진 컬러 RGB 신호를 수신하며, 비교기(120)의 출력 신호에 따라 컬러 모드와 흑백 모드로 나눈다. 이후, 스위치(130)는 컬러 모드일 경우, 컬러 RGB 신호를 프레임 메모리(140)로 출력하고, 흑백 모드일 경우, 컬러 RGB 신호를 이미지 프로세서(150)로 출력한다.

이를 상세히 살펴보면, 외부 온도가 설계자가 정한 기준 온도보다 훨씬 낮아서 흑백 모드로 전환할 필요가 있을 경우, 비교기(120)는 이러한 온도 정보를 담고 있는 아날로그 신호를 스위치(130)로 출력한다. 그리고 나서, 스위치(130)는 비교기(120)에서 출력된 아날로그 신호에 의해 흑백 모드로 전환하여 컬러 RGB 신호를 이미지 프로세서(150)로 출력한다.

다음, 프레임 메모리(140)는 스위치(130)에서 선택된 모드가 컬러 모드일 때에 동작하고, 이미지 프로세서(150)는 스위치(130)에서 선택된 모드가 흑백 모드일 때에 동작한다.

이를 상세히 살펴보면, 프레임 메모리(140)는 컬러 모드일 때, 컬러 RGB 신호를 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)으로 분리하여 프레임 단위로 저장한다. 다시 말해, 컬러 RGB 신호는 프레임 메모리(140)를 통하여 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)으로 분리되어 각각 1 프레임 단위로 저장된다.

그리고, 이미지 프로세서(150)는 흑백 모드일 때, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)으로 분리되어 있던 컬러 RGB 신호를 동시에 모두 발광시켜, 화이트(White) 광을 포함하는 흑백 신호로 변환한다. 여기서, 흑백 신호의 화이트 값은 아래와 같은 식으로 구할 수 있다.

W = R * Wr + G * Wg + B * Wb

여기서, 'Wr'은 적색(R)에 대한 가중치를 나타내고, 'Wg'는 녹색(G)에 대한 가중치를 나타내며, 'Wb'는 청색(B)에 대한 가중치를 나타낸다. 그리고, 이러한 각각의 색에 대한 가중치들의 합은 아래와 같은 식으로 나타난다.

Wr + Wg + Wb = 1

참고로, 위 수식들은 화이트 값을 구하기 위한 일 예이고, 이미지 프로세서(150)에서는 다른 방법으로 화이트 값을 구하는 기법들을 모두 포함한다.

다음, 타이밍 컨트롤러(160)는 컬러 모드일 때, 프레임 메모리(140)에 저장된 컬러 RGB 신호를 수신하여 계조 레벨(Gray level)을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 컬러 RGB 신호를 조정한다. 그리고 나서, 타이밍 컨트롤러(160)는 조정된 컬러 RGB 신호를 데이터 구동 회로(170)로 공급한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(160)는 흑백 모드일 때, 이미지 프로세서(150)에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조 레벨을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 흑백 신호를 조정한다. 그리고 나서, 타이밍 컨트롤러(160)는 조정된 흑백 신호를 데이터 구동 회로(170)로 공급한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시 장치는 외부 온도에 따라 컬러 모드와 흑백 모드를 선택적으로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 저온일 때 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환하여 사용하여 광원의 휘도를 상승시킬 수 있다. 이를, 도 4를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치에서 컬러 모드와 흑백 모드의 데이터 로딩과 발광 구간을 비교한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드일 경우, 1 프레임의 1/3인 서브 프레임과, 서브 프레임의 일부분인 발광 구간에서만 발광을 하기 때문에 낮은 휘도를 낸다. 통상적으로, 컬러모드에서 발광 듀티는 20% 이하가 된다.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 흑백 모드로 전환할 경우, 1 프레임 동안 지속적으로 발광하므로, 발광 듀티가 100%로 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 흑백 모드로 전환할 경우, 컬러 모드에 비해 5배 이상의 휘도를 낸다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드와 흑백 모드에서 동일한 휘도를 발할 경우, 흑백 모드가 컬러 모드에 비해 광원에 흐르는 전류량이 적으므로, 광원에서 소비되는 전력을 줄이는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드일 경우, 데이터를 3개의 서브 프레임에서 각각 패널로 로드한다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 경 우, 1번의 화이트 데이터를 패널로 로드하기 때문에, 패널상에서 소비하는 전력이 1/3로 줄어드는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 경우, 1 프레임에 1 프레임의 데이터를 로딩하므로, 컬러 모드에 비해 수평주사기간이 길어진다. 여기서, 수평주사기간은 액정의 충전 시간과 동일하다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 경우, 수평주사기간이 늘어나서 충분한 충전 시간 확보가 가능하므로, 저온 시 발생되는 충전 문제를 해결하는 효과가 있다.

게다가, 본 발명의 실시 예에 따른 FSC방식의 액정표시장치는 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환할 경우, 한 프레임에서 1번의 액정 변화를 가지므로, FSC에서 3회 이상의 변화를 가지는 컬러구동방식과 비교하여 액정의 반응 속도에 대한 민감도가 떨어지고, 저온 시에도 자연스러운 영상을 보는 효과가 있다.

본 발명의 상기한 바와 같은 구성에 따라, FSC방식의 액정표시장치에서, 온도의 변화에 따라 컬러 모드에서 흑백 모드로 전환이 가능하므로, 저온 시 발생되는 문제점들을 해결하고, 소비되는 전력을 줄이는 효과가 있다.

본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (8)

1. 액정 패널과, 상기 액정 패널로 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동회로를 포함하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치에 있어서,

   외부의 온도를 감지하는 온도 센서;

   상기 온도 센서에서 감지된 외부 온도와 기준이 되도록 설정한 기준 온도를 비교하는 비교기;

   적색, 녹색, 및 청색으로 분리된 컬러 RGB 신호를 수신하며, 상기 비교기의 출력 신호에 따라 컬러 모드와 흑백 모드로 나누는 스위치;

   상기 스위치에서 선택된 모드가 컬러 모드일 때, 각각 한 프레임 단위로 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 저장하는 프레임 메모리;

   상기 스위치에서 선택된 모드가 흑백 모드일 때, 상기 컬러 RGB 신호를 수신하여 흑백 신호로 변환하는 이미지 프로세서; 및

   상기 프레임 메모리에 저장된 컬러 RGB 신호 또는 상기 이미지 프로세서에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조레벨을 조정한 후, 상기 데이터 구동회로로 출력하는 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비교기는 상기 온도 센서에서 출력된 신호를 수신하여 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호와 상기 기준 온도에 대응되는 기준 신호를 비교 하는 비교부로 구성되는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치는 상기 온도 센서에서 감지된 외부 온도가 기준이 되도록 설정한 기준 온도보다 낮을 때, 흑백 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 이미지 프로세서는 상기 적색, 녹색, 및 청색으로 분리되어 있던 컬러 RGB 신호를 동시에 모두 발광시켜, 화이트 광으로 변환하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 이미지 프로세서는 상기 적색, 녹색, 및 청색의 가중치의 평균으로 화이트 값을 구하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 흑백 신호는 1 프레임씩 발광하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 타이밍 컨트롤러는 컬러 모드일 때, 상기 프레임 메모리에 저장된 컬러 RGB 신호를 수신하고, 상기 적색, 녹색, 및 청색의 서브 프레임을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 상기 컬러 RGB 신호의 계조레벨을 순차적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 타이밍 컨트롤러는 흑백 모드일 때, 상기 이미지 프로세서에서 변환된 흑백 신호를 수신하여 계조 레벨을 판별한 후, 판별된 결과에 따라서 상기 흑백 신호의 계조레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 시분할순차구동방식의 액정표시장치.

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