KR101035925B1 - 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시패널이 저온일 경우 TFT 충전 특성 저하에 따른 색재현율 및 CR 감소 문제를 해결하기에 알맞은 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법은 복수개의 게이트라인 및 데이터라인이 수직 교차하여 복수개의 픽셀영역을 정의하며, 온도 감지부를 구비한 액정표시패널과, 상기 각 게이트라인 및 데이터라인에 게이트 구동 전압 및 디스플레이 데이타를 인가하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 이용한 시분할 방식 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 온도 감지부에서 상기 액정표시패널의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 센싱하여 타이밍 컨트롤러로 출력시키는 단계; 상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 상기 타이밍 컨트롤러와 상기 게이트 드라이버를 통해서 3개의 서브 프레임으로 구성된 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 'X'㎛동안 게이트 펄스 전압을 출력시키고, 상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱될 경우에는 상기 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 상기 'X'㎛ 보다 긴 (X+α)㎛(8㎛) 시간동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 단계; 백라이트의 R,G,B 광원을 상기 각 서브 프레임별로 순차적으로 온/오프(on/off)하여, 상기 액정표시패널에 빛을 공급함으로써 컬러영상을 표시하는 단계를 포함하며, 상기 온도 감지부는 상기 액정 표시 패널의 일영역에 박막트랜지스터 제작시 함께 제작하여 구성되며, 상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱되는 온도는, 화질에 이상이 있는 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게 되는 온도이며, 상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 5㎛ 동안 게이트 펄스 전압이 출력된다면, 상기 저온으로 센싱될 경우에는 8㎛ 동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 것을 특징으로 한다.

액정표시패널, TFT 충전, 온도 감지부, 시분할

Description

시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법{FIELD SEQUENTIAL COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도

도 2는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도

도 3a, 3b는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 구동(driving) 방식에 관한 도면

도 4는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 프레임(frame) 단위 컬러영상표시 순서도

도 5a와 도 5b는 종래의 시분할 방식 액정표시장치에서, 상온 및 저온에서의 데이터 충전 특성을 나타낸 타이밍도

도 6은 종래의 상온에서 저온으로 변화될 때 시분할 방식 액정표시장치의 화질 저하 특성을 비교한 사진

도 7은 본 발명에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구성 블럭도

도 8a와 도 8b는 시분할 방식 칼라 액정표시장치에서, 상온 및 저온에서의 게이트 온 타임(gate on time)에 따른 데이터 충전 특성을 나타낸 타이밍도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

70 : 액정표시패널 80 : 구동회로부

81 : 데이터 드라이버 82 : 게이트 드라이버

83 : 액정모듈 구동 시스템 84 : 타이밍 컨트롤러

85 : 온도 감지부 86 : 전원 공급부

87 : 감마 기준 전압 생성부

본 발명은 액정표시장치에 대한 것으로, 특히 액정표시패널이 저온일 경우, TFT 충전 특성 저하에 따른 색재현율 및 CR 감소 문제를 해결하기에 알맞은 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품이 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며, 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로는 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD : Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이와 같이 CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형 정보 표시장치등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.

현재에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 이 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

이하, 이러한 구동원리에 의해 화면을 구현하는 일반적인 액정표시장치에 관하여 살펴보기로 하겠다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 일정 공간을 갖고 합착된 투명한 제 1, 제 2 유리기판(1, 10)과, 상기 제 1, 제 2, 유리기판(1, 10) 사이에 충진된 액정층(15)으로 구성된 액정패널과, 상기 제 1 유리기판(1)의 배면에 위 치하며 상기 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트(16)로 이루어진다.

여기서, TFT 어레이 기판인 제 1 유리 기판(1)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인(미도시)과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인(미도시)과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극(2)과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터(T)(3)가 형성된다.

그리고 칼라필터 기판인 제 2 유리 기판(10)상에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(11)과, 특정 파장대의 빛만을 투과하고 나머지 빛은 흡수하는 R(Red),G(Green),B(Blue)셀로 이루어진 칼라 필터층(12)과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극(14)이 형성된다.

미설명 부호 13은 오버코트층이다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판(1, 10)은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

도 1은 편의상, 제 1, 제 2 유리기판(1, 10)에 한 화소영역만을 도시하였다.

그러나, 이러한 구조로 이루어진 일반적인 액정표시장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째는, 상기 컬러필터의 빛의 투과율은 최대 33% 이하로 이 컬러필터에 도 달된 빛의 손실이 크기 때문에, 휘도를 높이기 위해서 백 라이트를 밝게 해야하므로 소비전력이 커진다는 점이다.

둘째는, 이러한 컬러필터는 액정표시장치의 다른 재료에 비해 매우 고가라서, 액정표시장치의 제조비용을 상승시키는 요소가 되고 있다.

이러한 액정표시장치의 문제점을 해결하기 위하여, 제안된 것이 컬러필터 없이 풀-컬러(full-color)를 구현할 수 있는 시분할 방식의 액정표시장치이다.

일반적인 액정표시장치의 백라이트는 항상 켜져있는 상태에서 백색광을 액정패널에 공급하는 방식이지만, 시분할 방식 액정표시장치는 한 프레임에 대해서 R,G,B 백라이트 유닛의 R,G,B 광원을 순차적으로 일정한 시간 간격으로 점등하여 컬러영상을 표시하는 방식이다.

이러한 시분할 방식은 1960년경에 소개된 기술이지만, 고속의 응답속도를 가지는 액정모드와 이러한 액정의 응답속도에 부응하는 광원에 대한 기술이 뒤따라야 하기 때문에 실현되기 어려웠다.

그러나, 최근에는 액정표시장치 기술의 놀라운 발전으로 고속의 응답속도 특성을 띠는 강유전성 액정(FLC ; Ferroelectric Liquid Crystal), OCB(Optical Compensated Bend) 또는 TN(Twisted Nematic) 액정모드와 고속 점등이 가능한 R,G,B 백라이트를 이용한 시분할 방식 액정표시장치가 제안되고 있다.

특히, 이 시분할 방식 액정표시장치용 액정모드로는 OCB 모드를 주로 이용하는데, OCB 셀(cell)은 상, 하부기판의 마주보는 면에 동일한 방향으로 러빙처리를 한 후, 일정한 전압을 인가하여 밴드(bend)구조를 형성하는 것으로, 전압 인가시 액정분자가 빠르게 움직이게 되어 액정이 재배열하는데 걸리는 시간, 즉 응답시간이 대략 5msec이내로 아주 빠르게 된다. 따라서, 상기 OCB 모드의 액정셀은 고속응답특성으로 화면에 잔상을 거의 남기지 않아 시분할 방식 액정표시장치에 매우 적합하다.

도 2는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 시분할 방식 액정표시장치는 상부기판(20)과 어레이 기판인 하부기판(25)과, 상, 하부기판(20,25) 사이에 충진된 액정층(28)과, 상, 하부기판(20,25)과 액정층(28)으로 구성되는 액정패널에 빛을 공급하는 R,G,B 3색 백라이트(29)로 이루어져 있다.

상기 상, 하부기판(20,25)의 상기 액정층(28)과 마주보는 면에는 이 액정층(28)에 전압을 인가하는 전극 역할을 하도록 각각 공통전극(22)과 화소전극(26)이 형성되어 있다.

이 상부기판(20)과 공통전극(22) 사이에는, 상기 하부기판(25)의 화소전극(26)을 제외한 영역에서의 빛을 차단하는 블랙 매트릭스(21)가 형성되어 있다.

상기 하부기판(25) 상에는 화소전극(26)과 전기적으로 연결되어 있는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)(27)가 상부기판(20)의 블랙 매트릭스(21)와 대응되는 위치에 형성되어 있다.

이 박막 트랜지스터(T)(27)는 미도시한 게이트 전극과 소오스, 드레인 전극으로 이루어진다.

미설명 부호 '19'는 오버코트층이다.

도 2는 편의상, 상, 하부기판(20, 25)에 한 화소영역만을 도시하였다.

상기와 같은 시분할 방식 액정표시장치가 일반적인 액정표시장치와 가장 구별되는 특징은, 컬러필터가 필요없다는 점과, 백 라이트 유닛의 R,G,B 광원을 별개로 점등시키는 구조라는 점이다.

도 3a는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 구동(driving)방식을 설명하기 위한 어레이 기판의 일부분에 대한 도면이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 일반적으로 액정표시장치의 어레이 기판인 하부기판상에는 가로방향의 게이트 라인(30)과, 이 게이트 라인(30)과 직교하는 데이터 라인(31)과, 게이트 라인(30) 및 데이터 라인(31)이 교차하는 위치에 형성되는 박막 트랜지스터(T)와, 이 박막 트랜지스터(T)와 전기적으로 연결되어 있는 화소전극(32)이 형성되어 있다.

일반적인 액정표시장치의 구동방식은 상기 데이터 라인(31)에 영상신호를 인가하고, 상기 게이트 라인(30)에 전기적 펄스를 주사(scan)방식으로 인가하여 이루어진다.

액정표시장치는 게이트 라인(30)에 선택적인 게이트 펄스전압이 인가됨으로써 구동되는데, 화질의 개선을 위하여 이러한 게이트펄스 전압의 인가방식은 게이트주사 입력장치에 의해서 한 번에 한 라인씩 전압을 인가하고 연속적으로 다음 인접한 게이트 라인으로 이동하여 인가하는 선순차 구동방식이 사용되고, 모든 게이트 라인(30)에 게이트 펄스전압이 인가되면 한 프레임(frame)이 완성된다.

즉, 게이트펄스 전압이 n번째 게이트 라인에 인가되면 게이트 펄스전압이 인가된 게이트 라인에 연결된 모든 박막 트랜지스터(T)가 동시에 턴-온(turn-on)되고, 이러한 턴-온된 박막 트랜지스터(T)를 통해서 데이터 라인의 화상신호가 액정셀 및 저장 캐패시터에 축적된다.

따라서 이러한 액정셀에 축적된 데이터 영상신호와 이 영상신호의 전압에 따라 액정셀 내의 액정분자는 재배열되어 백 라이트 빛이 액정셀을 통과하여 원하는 화면을 구현하는 것이다.

도 3b에서는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 구동방식에 관한 타임 차트(time chart)에 관한 도면을 도시하였다.

일반적으로 시분할 방식 액정표시장치의 구동방식은, R, G, B 광원별 전체 박막 트랜지스터를 주사(scannign) 후, 그 다음 전압의 인가에 따라 액정이 완전히 재배열되면, R,G,B 광원을 각각 점등하는 방식으로 이루어진다.

즉, 전체 구동영역에 대해서 백 라이트는 한 프레임에 대해서 광원별로 1회 점등하는 방식으로 이루어진다.

각 광원별로 이러한 구동과정은 1주기(1/4f)내에 모두 이루어져야 한다.

즉, 하나의 광원을 기준으로 봤을 때 1주기는,

1/4f(35) = tTFT(36) + tLC(37) + tBL(38)

(f : 프레임 주파수(frame frequency), tTFT : 전체 박막 트랜지스터의 주사시간(scanning time), tLC : 할당된(assigned) 액정의 응답시간, tBL: 백라이트 섬광시간(flash time)으로 나타낼 수 있다.

이때, 이 tBL(38)을 일정한 값으로 할 때, 액정표시장치의 설계조건에 따라 만약 tTFT(36)가 증가하면 한 프레임의 간격은 고정되어 있으므로, tLC(37)의 필요한 크기는 감소된다.

만약, tLC(37)가 감소하게 되어, 할당된 액정의 응답시간에 비하여 실제 액정의 응답시간이 길면, 할당된 액정이 제대로 배열되기 전에 백라이트가 발광되어 화면색이 불균일하게 분포하는 문제가 발생할 수 있다.

도 4는 일반적인 시분할 방식 액정표시장치의 한 프레임(frame)단위 컬러영상표시 순서도이다.

일반적인 시분할 방식 액정표시장치에서 컬러영상표시 방법은, 1 프레임 시간을 1/60초로 할 때, 이 1/60초에 대해서 R,G,B 백라이트의 R,G,B 삼색 광원이 각각 1/180초(5.5msec)씩 순차적으로 점멸(on/off)하는 방식으로 이루어진다.

이때, 상기 R,G,B 광원이 한 프레임에서 실질적으로 켜지는 시간은 각각 1/180초보다 짧게 된다. 왜냐하면, R,G,B 광원이 연속으로 온상태로 영상을 구현하게 되면 R,G,B간에 서로 색간섭이 일어날 수 있기 때문이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 일반적인 시분할 방식 액정표시장치에서 컬러영상을 표시하는 순서는, 화면의 기본단위인 1 프레임(F)에 대하여 R,G,B에 대하여 3개의 서브 프레임(s1,s2,s3)을 구성하고, R,G,B 광원(40a, 40b, 40c)이 각각 1/180초 간격으로 순차적으로 온/오프(on/off)하며, 액정패널(41)에 빛을 공급하여 컬러영상을 표시하게 된다.

상기와 같은 일반적인 시분할 구동방법은 보통의 경우 액정의 응답속도가 느 려 1프레임내에 구동하기가 어렵다.

이하, 상기와 같이 구동하는 종래의 시분할 방식 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 5a와 도 5b는 종래의 시분할 방식 액정표시장치에서, 상온 및 저온에서의 데이터 충전 특성을 나타낸 타이밍도이고, 도 6은 종래의 상온에서 저온으로 변화될 때 시분할 방식 액정표시장치의 화질 저하 특성을 비교한 사진이다.

상기 시분할 방식 액정표시장치의 1프레임 내의 구동중, 도 5a에 도시한 바와 같이 상온에서 각 서브 프레임별로 5㎛의 시간(게이트 온 타임(gate on time))동안 게이트 펄스 전압이 인가되면, 게이트 펄스 전압이 인가된 박막 트랜지스터(TFT)를 통해서 데이터 라인의 화상신호(화상 데이터)가 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전된다.

그리고 이와 같이 액정셀에 축적된 화상 데이터와 이 화상 데이터의 전압에 따라 액정셀 내의 액정분자는 재배열되어 백 라이트 빛이 액정셀을 통과하여 원하는 화면을 구현하는 것이다.

그러나, 상기와 같이 액정표시패널이 상온일 경우에는 TFT를 통해 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 특성에 문제가 없던 액정표시장치가, 저온으로 낮아지게 되면 액정의 응답 속도가 느려지고 또한, TFT의 충전 특성이 저하되어 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 화상 데이터가 현저하게 감소하게 된다.

이와 같이 액정표시패널이 상온에서 저온으로 온도가 감소하여 액정 응답 속도가 느려지고, TFT의 충전 특성이 저하되어 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 화상 데이터가 현저하게 감소하게 되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 저온일 때 색재현율과 CR이 상온보다 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 액정표시패널이 저온일 경우 TFT 충전 특성 저하에 따른 색재현율 및 CR 감소 문제를 해결하기에 알맞은 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치는 복수개의 게이트 라인 및 데이터라인이 수직 교차하여 복수개의 픽셀영역을 정의하는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 감지하는 온도 감지부와; 액정모듈 구동 시스템으로부터 입력되는 디스플레이 데이터(R, G, B)와 수직 및 수평동기신호(Vsync, Hsync) 그리고 클럭신호(CLK) 등의 제어신호와 상기 온도 감지부의 센싱 신호를 입력받아 각 디스플레이 데이터(R',G',B')와 제어신호를 포맷하여 출력하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 액정표시패널 및 상기 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부와; 상기 전원 공급부로부터 전압을 인가 받아 상기 데이터 드라이버에서 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환할 때 필요한 기준전압을 공급하는 감마 기준전압 생성부와; 상기 전원 공급부의 전압을 공급받고, 상기 액정표시패널의 온도 센싱 상태에 따라 상기 타이밍 컨트롤러로 부터 제어신호를 인가받아서 상기 각 게이트 라인에 게이트 구동 전압을 인가하는 게이트 드라이버와; 상기 타이밍 컨트롤러의 디스플레이 데이터(R',G',B')와 상기 감마 기준 전압 생성부의 기준전압을 입력 받아서 상기 액정표시패널의 상기 각 데이터 라인에 데이터 신호를 입력하는 데이터 드라이버를 포함하며, 상기 온도 감지부는 상기 액정 표시 패널의 일영역에 박막트랜지스터 제작시 함께 제작하여 구성되며, 상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱되는 온도는, 화질에 이상이 있는 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게 되는 온도이며, 상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 5㎛ 동안 게이트 펄스 전압이 출력된다면, 상기 저온으로 센싱될 경우에는 8㎛ 동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 온도 감지부는 서미스터(thermistor)와 같이 온도를 센싱할 수 있는 소자로 구성되어 있음을 특징으로 한다.

상기 온도 감지부는 상기 게이트 구동 펄스과 동기를 맞추어서 게이트 1 펄스 동안 1 프레임에 1번씩 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법은 복수개의 게이트라인 및 데이터라인이 수직 교차하여 복수개의 픽셀영역을 정의하며, 온도 감지부를 구비한 액정표시패널과, 상기 각 게이트라인 및 데이터라인에 게이트 구동 전압 및 디스플레이 데이타를 인가하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 이용한 시분할 방식 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 온도 감지부에서 상기 액정표시패널의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 센싱하여 타이밍 컨트롤러로 출력시키는 단계; 상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 상기 타이밍 컨트롤러와 상기 게이트 드라이버를 통해서 3개의 서브 프레임으로 구성된 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 'X'㎛동안 게이트 펄스 전압을 출력시키고, 상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱될 경우에는 상기 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 상기 'X'㎛ 보다 긴 (X+α)㎛(8㎛) 시간동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 단계; 백라이트의 R,G,B 광원을 상기 각 서브 프레임별로 순차적으로 온/오프(on/off)하여, 상기 액정표시패널에 빛을 공급함으로써 컬러영상을 표시하는 단계를 포함하며, 상기 온도 감지부는 상기 액정 표시 패널의 일영역에 박막트랜지스터 제작시 함께 제작하여 구성되며, 상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱되는 온도는, 화질에 이상이 있는 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게 되는 온도이며, 상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 5㎛ 동안 게이트 펄스 전압이 출력된다면, 상기 저온으로 센싱될 경우에는 8㎛ 동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 것을 특징으로 한다.

상기 온도 감지부는 상기 게이트 드라이버를 통해 출력되는 게이트 구동 전압과 동기를 맞추어서 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 한다.

상기 온도 감지부는 게이트 1 펄스 동안 1 프레임에 1번씩 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 한다.

삭제

일반적으로 상온에서는 TFT를 통해 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 TFT 충전 특성에 문제가 없던 시분할 방식 칼라 액정표시장치가, 저온으로 낮아지게 되면 액정의 응답 속도가 느려지고 또한, TFT의 충전 특성이 저하되어 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 화상 데이터가 현저하게 감소하게 되어서 색재현율 및 CR이 감소하게 되는 문제를 일으킨다.

본 발명은 액정표시패널이 상온에서 저온으로 변화되는 것을 감지하여, 저온이라고 센싱될 경우 TFT의 충전 특성 저하에 따른 색재현율 및 CR 감소 문제를 해결하기 위한 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구성 블록도이고, 도 8a와 도 8b는 시분할 방식 칼라 액정표시장치에서, 상온 및 저온에서의 게이트 온 타임(gate on time)에 따른 데이터 충전 특성을 나타낸 타이밍도이다.

먼저, 본 발명에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치는 도 7에 도시한 바와 같이, 서로 수직한 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(G)과 데이터 라인(D)에 의해 매트릭스 형태의 픽셀영역을 갖는 액정표시패널(70)과, 상기 액정표시패널(70)에 구동 신호와 데이터 신호를 공급하는 구동회로부(80)와, 상기 액정표시패널(70)에 일정한 광원을 제공하는 백 라이트(미도시)로 구분된다.

여기서, 상기 구동회로부(80)는 상기 액정표시패널(70)의 각 데이터 라인에 데이터 신호를 입력하는 데이터 드라이버(81)와, 상기 액정표시패널(70)의 각 게이트 라인에 게이트 구동 펄스를 인가하는 게이트 드라이버(82)와, 상기 게이트 구동 펄스와 동기를 맞추어 게이트 1 펄스 동안 액정표시패널(70)의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 감지하는 온도 감지부(85)와, 액정모듈 구동 시스템(83)으로부터 입력되는 디스플레이 데이터(R, G, B)와 수직 및 수평동기신호(Vsync, Hsync) 그리고 클럭신호(CLK) 등 제어신호와 상기 온도 감지부(85)의 센싱 신호를 받아서 상기 액정표시패널(70)의 각 데이타 드라이버(81)와 게이트 드라이버(82)가 화면을 재생하기에 적합한 타이밍으로 각 디스플레이 데이터(R',G',B')와 클럭 및 제어신호를 포맷하여 출력하는 타이밍 컨트롤러(84)와, 상기 액정표시패널(70) 및 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부(86)와, 상기 전원 공급부(86)로부터 전원을 인가 받아 상기 데이터 드라이버(81)에서 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이 터로 변환할 때 필요한 기준전압을 공급하는 감마 기준 전압 생성부(87)와, 상기 백 라이트를 구동하는 인버터(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기에서 게이트 드라이버(82)는 상기 타이밍 컨트롤러(84)의 제어신호와 전원공급부(86)의 전압을 인가받아서 각 게이트라인으로 게이트 펄스 전압을 출력시킨다. 즉, 온도 감지부(85)에서 저온으로 감지될 경우에는 상온에서 보다 길게 게이트 펄스 전압을 출력시킨다.

그리고 상기 데이터 드라이버(81)는 상기 타이밍 컨트롤러(84)의 디스플레이 데이터(R',G',B')와 감마 기준 전압 생성부(87)의 기준 전압 및 전원 공급부(86)의 전압을 인가받아서 구동한다.

상기에서 온도 감지부(85)는 1 프레임에 1번씩 상기 액정표시패널의 온도를 센싱하며, 액정표시패널(70)의 일영역에 TFT 제작시에 함께 제작하여 구성시킬 수 있으므로 추가 비용이 소요되지 않는다. 또한 상기 온도 감지부(85)는 서미스터(thermistor)와 같이 온도를 센싱할 수 있는 소자로 구성되어 있다.

다음에, 상기 구성을 갖는 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법은 먼저, 도 7과 도 8a에 도시된 바와 같이, 게이트 드라이버(82)를 통해 출력되는 게이트 구동 펄스와 동기를 맞추어서 온도 감지부(86)에서 액정표시패널(70)의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 판단하여 타이밍 컨트롤러(84)로 출력시킨다.

이때, 상기 온도 감지부(86)에서 상온이라고 판단되면, 타이밍 컨트롤러(84) 와 게이트 드라이버(82)를 통해서 3개의 서브 프레임으로 구성된 화면의 기본 단위인 1프레임(F)의 각 서브 프레임별로 대략 'X'㎛(예: 5㎛) 동안 게이트 펄스 전압을 출력시킨다.

이와 같이 게이트 펄스 전압이 인가되면 박막 트랜지스터(TFT)를 통해서 데이터 라인의 화상신호(화상 데이터)가 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전된다.

이후에 백라이트의 R,G,B 광원이 각 서브 프레임별로 순차적으로 온/오프(on/off)하여, 액정표시패널(70)에 빛을 공급함으로써 컬러영상을 표시하게 된다.

그러나, 만약 상기 온도 감지부(86)에서 저온이라고 판단되면, 도 7과 도 8b에 도시된 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(84)와 게이트 드라이버(82)를 통해서 3개의 서브 프레임으로 구성된 화면의 기본 단위인 1프레임(F)의 각 서브 프레임별로 상온에서 보다 긴 (X+α)㎛(대략, 8㎛)의 시간동안 게이트 펄스 전압을 출력시킨다.

이와 같이 저온으로 판단될 때 게이트 펄스 전압을 상온에서 보다 길게 인가시키면, TFT의 충전 특성 즉, 박막 트랜지스터(TFT)를 통해서 데이터 라인의 화상신호(화상 데이터)가 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전되는 특성을 향상시킬 수 있다.

다시말해서, 화상 데이터를 도 8a와 도 8b에 도시한 바와 같이, 상온과 동일하게 액정셀 및 저장 캐패시터에 충전시킬 수 있다.

이후에 백라이트의 R,G,B 광원을 각 서브 프레임별로 순차적으로 온/오프(on/off)시켜서, 액정표시패널(70)에 빛을 공급하여 컬러영상을 표시한다.

다만, 1프레임 및 각 서브 프레임 시간이 정해진 상태에서, 상기와 같이 게이트 펄스 전압을 상온에서 보다 길게 인가시켜서 TFT 충전 특성을 향상시키는 상기 구동은 액정표시패널이 저온으로 감지될 경우에만 적용한다.

상기에서 온도 감지부(85)에서 저온이라고 판단되는 온도는, 화질에 이상이 있는 온도(예를 들어서, 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게되는 온도)를 일컷는다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같은 본 발명의 시분할 방식 칼라 액정표시장치 및 그의 구동방법은 다음과 같은 효과가 있다.

액정표시패널이 저온으로 감지될 경우, 게이트 펄스 전압을 상온보다 길게 인가시키면, 액정셀 및 저장 캐패시터에 화상 데이터가 충분히 충전되지 못하는 TFT 충전 특성 저하 문제 발생을 방지시킬 수 있다.

이에 따라 색재현율 및 CR이 떨어지는 문제 발생도 방지시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 복수개의 게이트 라인 및 데이터라인이 수직 교차하여 복수개의 픽셀영역을 정의하는 액정표시패널과;

   상기 액정표시패널의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 감지하는 온도 감지부와;

   액정모듈 구동 시스템으로부터 입력되는 디스플레이 데이터(R, G, B)와 수직 및 수평동기신호(Vsync, Hsync) 그리고 클럭신호(CLK) 등의 제어신호와 상기 온도 감지부의 센싱 신호를 입력받아 각 디스플레이 데이터(R',G',B')와 제어신호를 포맷하여 출력하는 타이밍 컨트롤러와;

   상기 액정표시패널 및 상기 각부에 필요한 전압을 공급하는 전원 공급부와;

   상기 전원 공급부로부터 전압을 인가 받아 상기 데이터 드라이버에서 입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환할 때 필요한 기준전압을 공급하는 감마 기준전압 생성부와;

   상기 전원 공급부의 전압을 공급받고, 상기 액정표시패널의 온도 센싱 상태에 따라 상기 타이밍 컨트롤러로 부터 제어신호를 인가받아서 상기 각 게이트 라인에 게이트 구동 전압을 인가하는 게이트 드라이버와;

   상기 타이밍 컨트롤러의 디스플레이 데이터(R',G',B')와 상기 감마 기준 전압 생성부의 기준전압을 입력 받아서 상기 액정표시패널의 상기 각 데이터 라인에 데이터 신호를 입력하는 데이터 드라이버를 포함하며,

   상기 온도 감지부는 상기 액정 표시 패널의 일영역에 박막트랜지스터 제작시 함께 제작하여 구성되며,

   상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱되는 온도는, 화질에 이상이 있는 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게 되는 온도이며,

   상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 5㎛ 동안 게이트 펄스 전압이 출력된다면, 상기 저온으로 센싱될 경우에는 8㎛ 동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 감지부는 서미스터(thermistor)와 같이 온도를 센싱할 수 있는 소자로 구성되어 있음을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 감지부는 상기 게이트 구동 펄스과 동기를 맞추어서 게이트 1 펄스 동안 1 프레임에 1번씩 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치.
5. 복수개의 게이트라인 및 데이터라인이 수직 교차하여 복수개의 픽셀영역을 정의하며, 온도 감지부를 구비한 액정표시패널과, 상기 각 게이트라인 및 데이터라인에 게이트 구동 전압 및 디스플레이 데이타를 인가하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 이용한 시분할 방식 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

   상기 온도 감지부에서 상기 액정표시패널의 온도를 센싱하여 상온인지 저온인지를 센싱하여 타이밍 컨트롤러로 출력시키는 단계;

   상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 상기 타이밍 컨트롤러와 상기 게이트 드라이버를 통해서 3개의 서브 프레임으로 구성된 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 'X'㎛동안 게이트 펄스 전압을 출력시키고,

   상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱될 경우에는 상기 1프레임(F)의 상기 각 서브 프레임별로 상기 'X'㎛ 보다 긴 (X+α)㎛ 시간동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 단계;

   백라이트의 R,G,B 광원을 상기 각 서브 프레임별로 순차적으로 온/오프(on/off)하여, 상기 액정표시패널에 빛을 공급함으로써 컬러영상을 표시하는 단계를 포함하며,

   상기 온도 감지부는 상기 액정 표시 패널의 일영역에 박막트랜지스터 제작시 함께 제작하여 구성되며,

   상기 온도 감지부에서 저온으로 센싱되는 온도는, 화질에 이상이 있는 색재현율이 40%미만이고 CR이 50%보다 크게 되는 온도이며,

   상기 온도 감지부에서 상온으로 센싱될 경우에는 5㎛ 동안 게이트 펄스 전압이 출력된다면, 상기 저온으로 센싱될 경우에는 8㎛ 동안 게이트 펄스 전압을 출력시키는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 온도 감지부는 상기 게이트 드라이버를 통해 출력되는 게이트 구동 전압과 동기를 맞추어서 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 온도 감지부는 게이트 1 펄스 동안 1 프레임에 1번씩 상기 액정표시패널의 온도를 센싱함을 특징으로 하는 시분할 방식 칼라 액정표시장치의 구동방법.
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