KR100939741B1 - 무수은 면광원을 이용하여 컬러필터 없는 ｌｃｄ를구동하는 디스플레이 방법 및 장치 - Google Patents

무수은 면광원을 이용하여 컬러필터 없는 ｌｃｄ를구동하는 디스플레이 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무수은 면광원의 발광면을 공간적으로 R, G, B로 구분한 멀티-셀을 시간적으로 분할하여 순차 발광시켜서 컬러필터 없는 LCD의 화소 색상을 결정하고, 각 컬러에 해당하는 LCD 화소를 구동하여 컬러 영상을 표현함으로써, 무수은 면광원이 BLU으로서의 역할을 할 뿐만 아니라 화소의 컬러를 제공할 수 있도록 한 디스플레이 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 면광원을 이용한 디스플레이 방법은, 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어진 면광원을 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널의 후면 광원 수단으로 이용하여, 상기 면광원의 각 컬러의 셀을 발광시켜 화소 색상을 결정하고, 발광된 상기 면광원의 셀의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소를 구동하여 컬러 영상을 디스플레이할 수 있다.
컬러 필터 없는 LCD, 무수은 면광원, 발광면의 공간적 구분, 시간적 순차 발광

Description

무수은 면광원을 이용하여 컬러필터 없는 ＬＣＤ를 구동하는 디스플레이 방법 및 장치{Method and Apparatus for Driving CF-less LCD using Mercury-free Flat Light Source}
본 발명은 디스플레이 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, 무수은 면광원의 발광면을 공간적으로 R(Red:적색), G(Green:녹색), B(Blue:청색)로 구분한 멀티-셀(multi-cell)을 시간적으로 분할하여 순차 발광시켜서 컬러필터 없는 LCD(Liquid Crystal Display: 액정 표시 장치)의 화소 색상을 결정하고, 각 컬러에 해당하는 LCD 화소를 구동하여 컬러 영상을 표현함으로써, 무수은 면광원이 BLU(Back Light Unit: 후면 광원 수단)으로서의 역할을 할 뿐만 아니라 화소의 컬러를 제공할 수 있도록 한 디스플레이 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근에 평판 표시 장치들(flat panel displays) 중 대표적인 LCD가 다양한 디스플레이 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 휴대폰, CCTV, 표지판 등 정지 영상이나 동영상이 LCD로 표시됨에 따라 저전력으로 고화질의 영상을 감상할 수 있게 되었다.
도 1은 일반적인 LCD 방식 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이 다. 도 1을 참조하면, 일반적인 LCD 방식 디스플레이 장치는, LCD 패널의 아래에서 BLU로 백색 광을 비추고, LCD 패널의 화소 어레이에 VGA, NTSC, XGA, HD 등 각 해상도에 맞는 영상 데이터를 인가함으로써 영상을 디스플레이 할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 게이트 드라이버와 소스 드라이버가 각각 화소 어레이의 세로 및 가로 방향을 구동한다. 게이트 드라이버는 세로 방향으로 화소의 각 라인을 선택하며, 소스 드라이버는 선택된 라인의 가로 방향의 각 화소에 그 위치에 맞는 데이터를 제공해 준다.
이와 같은 일반적인 LCD 패널은 TFT(Thin-Film Transistor), 투명 전극(ITO: Indium Tin Oxide) 등을 형성한 하판, 컬러 필터(CF: Color Filter) 등을 형성한 상판으로 이루어지고, 이러한 상판과 하판은 합착된 후 그 사이에 액정이 봉입된다. 도시되지는 않았지만 상판에도 투명 전극이 형성되며, 빛의 직진성을 보완하기 위하여 컬러 필터들 사이에 BM(Black Matrix)을 형성할 수 있다. 그리고, 상판의 윗면과 하판의 밑면에는 BLU로부터의 빛을 편광시키기 위한 편광판이 부착될 수 있다.
위와 같은 구조에서, 게이트 드라이버에 의하여 선택된 TFT 는 소스 드라이버로부터 영상 데이터를 받아 다음 프레임까지 해당 화소에 저장하고, 화소에 저장된 영상 데이터에 따라 그 크기만큼 액정 분자를 재배열 시켜 빛의 밝기를 조절한다. BLU로부터의 빛은 ITO, 액정, 컬러 필터 등을 통과하여 전달됨으로써 해당 컬러가 표시된다.
그러나, 위와 같은 일반적인 LCD 방식 디스플레이 장치에서는, BLU가 백색광 을 조사하고, LCD 패널의 컬러 필터가 화소의 컬러를 결정한다. LCD 패널의 제조에 있어서, 컬러 필터를 형성하는 공정은 R, G, B 각 컬러에 대하여 3단계로 이루어지고, 컬러 필터 공정에 따른 LCD 패널 가격이 상승하며, 각 단계의 불완전한 공정은 제품의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 따라서, LCD 패널의 제조에서 컬러 필터를 형성하는 공정을 제거하여 수율을 높이며, 컬러 필터 없는 저렴한 LCD 패널에 의하더라도 BLU에서 컬러를 결정함으로써, 컬러 영상을 디스플레이 할 수 있는 장치가 요구된다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분된 멀티-셀로 이루어진 무수은 면광원을 BLU으로서 사용하여, 각 컬러의 셀을 시간적으로 분할하여 순차 발광시켜서 화소 색상을 결정하고, 각 컬러에 해당하는 LCD 패널의 화소를 구동하여 컬러 영상을 표현할 수 있는 디스플레이 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 면광원을 이용한 디스플레이 방법은, 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어진 면광원을 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널의 후면 광원 수단으로 이용하여, 상기 면광원의 각 컬러의 셀을 발광시켜 화소 색상을 결정하고, 발광된 상기 면광원의 셀의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소를 구동하여 컬러 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소 색상의 결정에 있어서, 한 프레임을 시간적으로 분할하여 상기 면광원의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시켜서, 발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소들의 색상을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 LCD 패널의 화소 구동에 있어서, 발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 각 라인을 하나씩 순차 선택하고, 선택된 해당 라인의 화소들에 영상 신호를 인가하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 디스플레이 장치는, 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널; 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어지고, 상기 LCD 패널의 후면 광원 수단으로 이용하는 면광원; 및 상기 면광원의 각 컬러의 셀을 발광시켜 화소 색상을 결정하는 면광원 제어 수단을 포함하고, 상기 LCD 패널은 컬러 영상을 디스플레이하기 위하여, 패널 구동 수단을 이용하여 발광된 상기 면광원의 셀의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소를 구동하는 것을 특징으로 한다.
상기 면광원 제어 수단은, 한 프레임을 시간적으로 분할하여 상기 면광원의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시켜서, 발광된 상기 면광원의 셀들에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소들의 색상을 결정할 수 있다. 상기 패널 구동 수단은, 상기 LCD 패널의 각 라인을 하나씩 순차 선택하고, 선택된 해당 라인의 화소들 에 발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 영상 신호를 인가할 수 있다. 여기서, R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 시간적으로 분할하여 순차 발광시킬 때에는, 이와 동시에, 분할된 각 시간 내에서, 한 색상(R, G, 또는 B)의 복수 면광원 셀들을, 영상 신호가 인가되고 있는 LCD 패널의 각 라인(addressing line)과 대응된 면광원 셀의 위치에서 동기화된 시간에 스캐닝 방식으로 순차 발광시키는 것도 가능하다.
상기 면광원은, 해당 컬러의 형광체를 여기시켜 가시광을 방출하도록 플라즈마 방전을 형성할 전계를 발생시키는 한쌍의 주전극과 상기 플라즈마 방전을 보조하기 위한 보조 전극을 포함하고, 상기 면광원 제어 수단은, 상기 한쌍의 주전극 중 어느 한 전극과 상기 보조 전극 사이에 프라이밍 방전을 발생시킨 후, 상기 한쌍의 주전극에 포함된 두 전극들 사이에 주방전을 발생시켜서, 해당 컬러의 셀을 발광시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 방법 및 장치에 따르면, 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분된 멀티-셀로 이루어진 무수은 면광원을 BLU으로서 사용하여, 각 컬러의 발광면을 시간적으로 분할하여 순차 발광시켜서 화소 색상을 결정하고, 각 컬러에 해당하는 LCD 패널의 화소를 구동하여 컬러 영상을 표현함으로써, 컬러필터 없는 LCD 패널로도 컬러 영상을 디스플레이 할 수 있다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바 람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치(200)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는, 컬러 필터가 없는 단색 투과형의 LCD 패널(210), 무수은 면광원(220), 및 면광원 제어장치(230)를 포함한다.
도 2에 도시하지는 않았지만, LCD 패널(210)은 화소 어레이의 세로 및 가로 방향 각각을 구동하기 위한 게이트 드라이버와 소스 드라이버 등 패널 구동 수단을 포함할 수 있다. VGA, NTSC, XGA, HD 등 각 TV 해상도에 맞는 영상 신호를 LCD 패널(210)에 인가하기 위한 소정 제어 수단의 제어를 받아 게이트 드라이버와 소스 드라이버가 동작하며, 게이트 드라이버는 세로 방향으로 화소의 각 라인을 선택하며, 소스 드라이버는 선택된 라인의 가로 방향의 각 화소에 그 위치에 맞는 영상 신호를 제공해 준다.
여기서, LCD 패널(210)은 컬러 필터가 없는 단색 투과형의 패널로서, TFT(Thin-Film Transistor), 투명 전극(ITO: Indium Tin Oxide) 등을 형성한 하판, 컬러 필터(CF: Color Filter)는 없이 투명 전극(도 2에 도시되지 않음)과 BM(Black Matrix) 등 만을 형성한 상판으로 이루어지고, 이러한 상판과 하판은 합착된 후 그 사이에 액정이 봉입된다. 그리고, 도 2에 도시하지는 않았지만, 상판의 윗면과 하판의 밑면에는 무수은 면광원(220)로부터의 빛을 편광시키기 위한 편광판이 부착될 수 있다.
도 2와 같이, 무수은 면광원(220)은 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어지고, LCD 패널(210)의 후면 광원 수단(BLU: Back Light Unit)으로 이용된다. 면광원 제어장치(230)가 무수은 면광원(220)의 각 컬러의 셀(R, G, B셀)을 발광시켜 화소 색상을 결정할 수 있고, 이에 따라 무수은 면광원(220)이 후면 광원 수단으로서뿐만 아니라 LCD 패널(210) 대신에 화소 색상을 결정하는 역할을 하게 한다.
무수은 면광원(220)이 각 컬러의 셀(R, G, B셀)을 발광시킴에 따라, 위와 같은 LCD 패널(210)의 패널 구동 수단(게이트/소스 드라이버)은 발광된 해당 무수은 면광원(220)의 셀(R, G, B셀)의 색상에 대응되는 LCD 패널(210)의 해당 화소를 구동하여 LCD 패널(210)을 통해 컬러 영상이 디스플레이되도록 할 수 있다.
면광원 제어장치(230)는 콘트롤러(231)와 인버터들(232, 233, 234)을 포함할 수 있다. 콘트롤러(231)는 인버터들(232, 233, 234)이 무수은 면광원(220)의 각 컬러의 셀(R, G, B셀)을 구동하도록 제어한다.
도 3은 도 2의 인버터들(232, 233, 234)의 동작을 설명하기 위한 신호 파형도이다. 도 3을 참조하면, R 인버터(232), G 인버터(233), B 인버터(234) 각각은 VGA, NTSC, XGA, HD 등 각 해상도에 따른 한 TV 프레임이 시간적으로 분할, 예를 들어, 1/3씩 균등 분할된 각 기간 동안 순차적으로 액티브된다. 이에 따라, 각 액티브 기간 동안 무수은 면광원(220)의 해당 컬러의 복수 셀들을 동시에 혹은 스캐닝 방식으로 순차 발광시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3에 따르면, R 인버터(232)가 R 구동신호에 따라 액티브되는 동안, R 인버터(232)에 연결된 무수은 면광원(220)의 서로 연결된 R-셀들이 먼저 발광한다. 다음에, G 인버터(233)가 G 구동신호에 따라 액티브되는 동안, G 인버터(233)에 연결된 무수은 면광원(220)의 서로 연결된 G-셀들이 발광한다. 다음에 한 TV 프레임의 마지막 분할된 기간 동안에는, B 인버터(234)가 B 구동신호에 따라 액티브되되고, 이에 따라 B 인버터(234)에 연결된 무수은 면광원(220)의 서로 연결된 B-셀들이 발광한다.
이와 같이 면광원 제어장치(230)의 제어에 따라 한 TV 프레임 내에서 시간적으로 분할되어 무수은 면광원(220)의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들이 순차 발광됨에 따라, 발광된 무수은 면광원(220)의 셀들의 색상에 대응되는 LCD 패널(210)의 해당 화소들의 색상이 결정된다.
이때, LCD 패널(210)의 패널 구동 수단(게이트/소스 드라이버)은 발광된 무수은 면광원(220)의 셀들의 색상에 대응되는 LCD 패널(210)의 화소들에 영상 신호를 인가하여, 필요한 컬러 영상을 디스플레이 할 수 있다.
여기서, R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 시간적으로 분할하여 순차 발광시킬 때에는, 이와 동시에, 분할된 각 시간 내에서, 면광원 제어장치(230)의 제어에 따라 한 색상(R, G, 또는 B)의 복수 면광원 셀들을, 영상 신호가 인가되고 있는 LCD 패널의 각 라인(addressing line)과 대응된 면광원 셀의 위치에서 동기화된 시간에 스캐닝 방식으로 순차 발광시키는 것도 가능하다.
도 3에서, 무수은 면광원(220)의 R-셀, G-셀, B-셀 각각 위의 LCD 패널(210)에는, 한 라인에 해당하는 화소들이 배치되도록 정렬될 수 있으며, VGA, NTSC, XGA, HD 등 각 해상도에 따라 R-셀, G-셀, B-셀 각 셀의 길이와 폭이 달라질 수 있다. LCD 패널(210)의 각 화소의 TFT 는 패널 구동 수단에 의하여 스위칭하여 영상 신호를 받아 다음 프레임까지 유지할 수 있다. 이에 따라 그 영상 신호의 크기만큼 액정 분자가 재배열되고, 무수은 면광원(220)의 해당 컬러의 셀로부터 나오는 빛의 밝기가 조절된다. 무수은 면광원(220)의 해당 컬러의 셀로부터 나오는 빛은 LCD 패널(210)의 하판의 ITO, 액정, LCD 패널(210)의 상판의 ITO 등을 통과하여 사람의 눈으로 전달됨으로써 해당 컬러가 표시된다.
이와 같은 무수은 면광원(220)의 구조는 기 출원된 특허출원번호 10-2006-33281에도 잘 설명된 바와 같이, 도 4와 같은 구조로 이루어진다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 적용되는 무수은 면광원(220)의 셀(400)은 상판(10), 하판(20), 상판(10)의 내벽면에 형성되고 주방전을 위한 한 쌍의 주 전극(X, Y)을 포함하고, 하판(20)의 하면 상에는 프라이밍 방전을 위한 보조 전극(I)을 더 구비한다. 보조 전극(I)은, 도 5와 같이 상판(10)의 하면에 형성된 주 전극(X, Y)에 나란한 성분과 함께, 주 전극을 구성하는 제1 전극(X)과 제2 전극(Y) 사이를 가로지르는 성분을 가지며, 주방전 전에 프라이밍 방전을 발생시키기 위하여 사용된다.
격벽(30) 사이의 방전 공간에는 Xe, He, Ne, Ar, Kr 등의 방전 가스가 밀봉될 수 있으며, 상판(10)에는 상하 방향으로 서로 평행한 직선 형상의 주 전극(X, Y)이 형성되어 있다. 그에 대향하는 하판(20)에는 전체적으로 사각형 형상의 보조 전극(I)이 형성되어 있다. 보조 전극(I) 패턴은 방전 공간을 둘러싸도록 되어 있 고, 특히, 두 개의 주 전극(X, Y)과 나란한 좌우 성분 및 주 전극(X, Y) 사이를 가로지르는 상하 성분을 갖는다. 이러한 구조의 보조 전극을 부가함으로써, 면광원(220) 전체에 걸쳐 균일하고 안정적인 방전을 유지하는 것이 가능하고, 방전 수축 현상의 발생을 현저히 억제할 수 있는 것으로 확인되었다.
면광원(220)의 작동 초기에는 아직 벽전하 및 공간전하가 누적되어 있지 않은 상태이고, 이때, 보조 전극(I)과 제2 전극(Y) 사이에 도 6과 같이 구형파 펄스들에 의하여 소정 방전 개시 전압 보다 높은 전압이 인가된다. 이에 따라 보조 전극(I)과 제2 주 전극(Y) 사이에 보조 방전이 시작되면, 방전공간의 방전 가스는 플라즈마화 되고, 이들이 주 전극(X, Y) 사이의 긴 방전 갭 사이로 확산함에 따라 긴 방전갭 사이에 프라이밍(priming) 효과를 주게 된다. 이와 같이 보조 방전이 개시된 후에는 방전 공간 내에 존재하는 프라이밍 입자에 의하여 주 전극(X, Y) 사이의 주 방전(또는 롱갭 방전 또는 전면 방전)이 보조 방전이 없는 경우에 비해 낮은 전압에서 효과적으로 유도될 수 있다. 도 6과 같이 주 전극(X, Y) 간에 주기적으로 서로 극성이 반전되는 구형파 펄스 등을 인가함으로써 해당 전계에 따라 주 방전이 발생되는 데, 방전 공간을 둘러싸고 그 외곽에 형성되어 있는 보조 전극(I)에 인가되는 구동 전압에 의하여 발생된 프라이밍 입자들이 분포함에 따라 주방전이 안정적으로 확장되어, 주 전극(X, Y) 사이의 전계가 국부적으로 수축되지 않고 주전극 사이의 방전이 형광체들(118, 24) 사이에서 안정적인 글로우 방전으로 유지될 수 있다. 이와 같은 주 방전이 프레임마다 반복적으로 이루어짐에 따라 무수은 면광원(220)의 각 셀에서 해당 컬러의 가시광(5)을 방출할 수 있게 된다.
도 4와 같은 구조의 무수은 면광원(220)의 셀(400)을 도 2와 같이 각 컬러의 셀이 반복 구성되도록 적용하는 경우에, 무수은 면광원(220)의 R-셀, G-셀, B-셀에는 도 5와 같이 해상도에 맞는 소정 단위로 구획되어 주 전극(X1,Y1/X2,Y2/X3,Y3,..) 및 보조 전극(I1,I2,I3,..)이 상판(10) 또는 하판(20)에 구비될 수 있다. 주 전극과 보조 전극으로 구분되는 각 방전 공간의 가로/세로 길이는 LCD 패널(210)의 화소의 가로/세로 길이와는 관계가 없다. 예를 들어, 각 방전 공간의 가로/세로는 화면 크기의 1/5 ~ 1/50 정도로 하고 화면의 좌측에서 우측, 또는 화면의 상단에서 아래쪽까지 연속되는 띠 모양으로 할 수 있고, 경우에 따라서는 모자이크 모양으로 하여도 무방하다. 다만, R-셀, G-셀, B-셀이 반복적으로 배치되어 어느 셀이 발광되더라도 전면에서 해당 컬러가 안정적으로 구현되고, 모든 셀이 발광할 때는 전면에서 백색광이 정상적으로 구현될 수 있을 정도로 반복 배치하기만 하면 될 것이다. 이때 해당 셀 위의 LCD 패널(210)의 화소 부분만이 해당 컬러를 통과시킬 수 있는 것이 아니고, 도시하지는 않았지만, 무수은 면광원(220)의 상부에는 확산판, 반사판 등이 부착되어 무수은 면광원(220)에서 R-셀, G-셀, B-셀 각각이 발광할 때마다, 어느 셀이 발광하더라도 전면 발광으로 확산됨으로써, LCD 패널(210)의 모든 화소들, 즉, 해당 셀 위의 LCD 패널(210)의 화소 부분이 아니더라도 TFT를 동작시켜 해당 색상의 빛이 LCD 패널(210)을 투과하여 나가도록 할 수 있다.
이와 같은 원리를 이용하기 위하여, 면광원 제어장치(230)의 제어에 따라 인버터들(232, 233, 234)을 도 3과 같이 시간적으로 분할하여 순차 액티브시켜서, 한 TV 프레임 내에서 무수은 면광원(220)의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시킬 수 있다.
예를 들어, R 인버터(232)가 도 3과 같은 R 구동신호에 따라 액티브되는 동안, R 인버터(232)에 연결된 R-셀들의 보조 전극들(I1, I4, I7,..)과 제2 전극들(Y1~Ym)은 R 인버터(232)로부터 도 6(a) 또는 (b)와 같은 구형파 펄스들을 받고, 이에 따라 소정 방전 개시 전압 보다 높은 전압이 인가되어 프라이밍 방전을 발생시킨 후, 주전극에 포함된 두 전극들(X1~Xm/Y1~Ym) 사이에 주방전을 발생시켜서, R 인버터(232)에 연결된 R 컬러의 셀을 발광시킬 수 있다. 도 6(a)는 주방전 구간에서 주전극에 포함된 두 전극들(X1~Xm/Y1~Ym)에 정극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타내고, 도 6(b)는 주방전 구간에서 주전극에 포함된 두 전극들(X1~Xm/Y1~Ym)에 부극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타낸다.
이와 유사 과정이 G 인버터(233), B 인버터(234)에 연결된 G, B 컬러의 셀들에 대하여도 순차적으로 수행되고, 이에 따라 각 과정에서 발광된 무수은 면광원(220)의 셀들의 색상에 대응되는 LCD 패널(210)의 해당 화소들의 색상이 결정될 수 있다. 이때, LCD 패널(210)의 패널 구동 수단(게이트/소스 드라이버)은 LCD 패널(210)의 각 라인을 하나씩 순차 선택할 수 있으며, 선택된 해당 라인의 화소들에 발광된 무수은 면광원(220)의 셀들의 색상에 대응되는 영상 신호를 인가하여, 필요한 컬러 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다.
LCD 패널(210)의 화소에 영상 신호를 인가하는 방법으로는, 각 라인에 R, G, B 화소가 반복적으로 배치되었다고 가정하고 해당 화소의 색상에 대응되는 영상 신호 를 인가하거나, LCD 패널(210)의 각 라인은 한 컬러의 화소들로만 이루어지고 라인 마다 R, G, B가 구분된다고 가정하여 해당 화소의 색상에 대응되는 영상 신호를 인가할 수도 있다.
한편, 도 6과 같은 구동 파형 이외에도, 도 7 내지 도 9와 같은 파형을 면광원(220) 각 셀의 보조 전극(I), 주전극(X,Y)에 인가함으로써도 프라이밍 방전과 주방전이 일어나도록 할 수도 있다. 이와 같은 구동 방법은 예시적일 뿐, 이외에도 다양한 구동 파형으로도 면광원(220)을 구동할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 실시예와 같이, 보조 전극(I)에는 주전극(X, Y)에 교번적으로 인가되는 구형파 모두와 동기되는 형태의 구형파가 인가될 수 있다. 도 7(a)는 주방전 구간에서 주전극(X, Y)에 정극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타내고, 도 7(b)는 주방전 구간에서 주전극(X, Y)에 부극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타낸다.
본 실시예에 따르면 마주한 보조 전극(I)에 인가된 전압과 주전극 사이에 인가된 전압펄스에 의한 전압차이로 초기에는 프라이밍 방전이 발생하고(D1) 이후에 주방전(D2)으로 확장된다.
본 실시예는 프라이밍 방전을 위한 전압 차이를 주 방전 전압 펄스에 의해 유도된 전위차로 인가하는 방식, 즉 보조전극(I)을 플로팅(floating)시켜 전압차를 유도하는 방식에 해당한다. 본 실시예와 같이 보조 전극(I)을 플로팅시킨 다음 주 전극(X, Y)에 소정 패턴의 펄스 전압을 인가하면, 마주보는 보조전극(I)에는 주 전극(X, Y) 중 하나의 펄스 전압에 의한 정전 유도에 의하여 전위차가 유도되고, 이 렇게 유도된 전위차로 인하여 주 전극(X, Y) 중 다른 하나와의 사이에 프라이밍 방전(D1)이 발생하게 되는데, 이후에는 동일한 펄스를 인가하더라도 주 전극(X, Y) 사이의 주방전(D2)으로 성장하게 된다.
또한, 도 8에 도시된 실시예에 따르면, 보조 전극(I)을 플로팅 혹은 그라운드 상태로 유지시키고 주 전극(X, Y) 사이에 전압 펄스를 인가하고 있다. 도 8(a)는 주방전 구간에서 주전극(X, Y)에 정극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타내고, 도 8(b)는 주방전 구간에서 주전극(X, Y)에 부극성의 펄스들이 인가되는 경우를 나타낸다. 본 실시예는 프라이밍 방전을 위한 전압 차이를 주 방전 전압 펄스에 의해 유도된 전위차로 인가하는 방식, 즉 보조전극(I)을 플로팅(floating)시켜 전압차를 유도하는 방식에 해당한다. 본 실시예와 같이 보조 전극(I)을 플로팅시킨 다음 주 전극(X, Y)에 소정 패턴의 펄스 전압을 인가하면, 마주보는 보조전극(I)에는 주 전극(X, Y) 중 하나의 펄스 전압에 의한 정전 유도에 의하여 전위차가 유도되고, 이렇게 유도된 전위차로 인하여 주 전극(X, Y) 중 다른 하나와의 사이에 프라이밍 방전(D1)이 발생하게 되는데, 이후에는 동일한 펄스를 인가하더라도 주 전극(X, Y) 사이의 주방전(D2)으로 성장하게 된다. 보조전극(I)을 플로팅 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 마주한 보조 전극(I)을 그라운드 레벨로 하여 그라운드 전극과 주전극 사이에 인가된 전압펄스에 의한 전압차이로 초기에는 프라이밍 방전이 발생하고(D1) 이후에 주방전(D2)으로 확장될 수도 있다.
그리고, 도 9에 도시된 실시예에 따르면, 주전극들(X, Y)에 정극성과 부극성의 펄스 파형들이 교번적으로 인가될 수도 있다. 이와 같은 바이폴라형의 전압 파형들 은, 정극성 또는 부극성만으로 인가되는 방식보다 각 전극에 작은 크기를 갖는 펄스를 인가할 수 있다는 장점을 가진다. 여기서도 초기에는 프라이밍 방전이 발생하고(D1) 이후에 주방전(D2)으로 확장된다. 여기서도, 보조 전극(I)에는 주전극(X, Y)에 교번적으로 인가되는 구형파 모두와 동기되는 형태의 구형파가 인가되거나, 플로팅 혹은 그라운드 상태로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어진 무수은 면광원(220)을 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널(210)의 후면 광원 수단으로 이용하여, 무수은 면광원(220)의 각 컬러의 셀(R-셀, G-셀, B-셀)을 발광시켜 화소 색상을 결정하며, 발광된 무수은 면광원(220)의 셀에 대응되는 LCD 패널(210)의 해당 화소를 구동하여 컬러 영상을 디스플레이할 수 있게 된다. 한 프레임을 시간적으로 분할하여 무수은 면광원(220)의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시켜서, 발광된 면광원(220)의 셀들의 색상에 대응되는 LCD 패널(210)의 해당 화소들의 색상을 결정할 수 있으며, 이때 발광된 무수은 면광원(220)의 셀들에 대응되는 LCD 패널(210)의 화소들에 영상 신호를 인가해 줌으로써, 컬러필터 없는 LCD 패널(210)로도 컬러 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 LCD 방식 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 인버터들의 동작을 설명하기 위한 신호 파형도이다.
도 4는 도 2의 면광원의 셀 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 면광원의 구동을 위한 전극들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2의 면광원의 각 컬러 셀의 순차 발광 방법을 설명하기 위한 신호 파형도이다.
도 7은 도 2의 면광원의 각 컬러 셀을 구동하기 위한 다른 신호 파형도이다.
도 8은 도 2의 면광원의 각 컬러 셀을 구동하기 위한 또 다른 신호 파형도이다.
도 9는 도 2의 면광원의 각 컬러 셀을 구동하기 위한 또 다른 신호 파형도이다.

Claims (9)

  1. 면광원을 이용한 디스플레이 방법에 있어서,
    발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어진 면광원을 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널의 후면 광원 수단으로 이용하여,
    상기 면광원의 각 컬러의 셀을 발광시켜 화소 색상을 결정하고,
    발광된 상기 면광원의 셀의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소를 구동하여 컬러 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화소 색상의 결정에 있어서,
    한 프레임을 시간적으로 분할하여 상기 면광원의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시켜서,
    발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소들의 색상을 결정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 LCD 패널의 화소 구동에 있어서,
    상기 LCD 패널의 각 라인을 하나씩 순차 선택하고, 선택된 해당 라인의 화소들에 발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 영상 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
  4. 컬러필터 없는 단색 투과형의 LCD 패널;
    발광면이 공간적으로 R, G, B로 구분되어 반복되는 멀티-셀로 이루어지고, 상기 LCD 패널의 후면 광원 수단으로 이용하는 면광원; 및
    상기 면광원의 각 컬러의 셀을 발광시켜 화소 색상을 결정하는 면광원 제어 수단을 포함하고,
    상기 LCD 패널은 컬러 영상을 디스플레이하기 위하여, 패널 구동 수단을 이용하여 발광된 상기 면광원의 셀의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소를 구동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 면광원 제어 수단은,
    한 프레임을 시간적으로 분할하여 상기 면광원의 R, G, B 각각의 복수개의 셀들을 순차 발광시켜서,
    발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 상기 LCD 패널의 해당 화소들의 색상을 결정하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 패널 구동 수단은,
    상기 LCD 패널의 각 라인을 하나씩 순차 선택하고, 선택된 해당 라인의 화소들에 발광된 상기 면광원의 셀들의 색상에 대응되는 영상 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 면광원 제어 수단은,
    상기 분할된 각 시간 내에서, 영상 신호가 인가되고 있는 상기 LCD 패널의 각 라인과 대응된 셀 위치에서 동기화된 시간에, 해당 색상의 복수개의 셀들을 스캐닝 방식으로 순차 발광시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 면광원은,
    해당 컬러의 형광체를 여기시켜 가시광을 방출하도록 플라즈마 방전을 형성할 전계를 발생시키는 한쌍의 주전극과
    상기 플라즈마 방전을 보조하기 위한 보조 전극을 포함하고,
    상기 면광원 제어 수단은, 상기 한쌍의 주전극 중 어느 한 전극과 상기 보조 전극 사이에 프라이밍 방전을 발생시킨 후, 상기 한쌍의 주전극에 포함된 두 전극들 사이에 주방전을 발생시켜서, 해당 컬러의 셀을 발광시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 면광원은 무수은 면광원인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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