KR101292149B1 - 액정표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에서 특정 정보를 표시하는 섹션 영역을 반투과형 액정표시장치로 구현할 때 그다지 화질을 저하시키지 않으면서 전력소모량을 저감할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀을 구비하여, 투과형 또는 반투과형 방식으로 화상을 표시하는 메인 윈도우와; 3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하여 정보를 표시하는 섹션 윈도우를 구비한 액정패널에 의해 구현된다.

Description

액정표시장치 및 그의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 종래 기술에 의한 반투과형 액정표시장치의 단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 반투과형 액정표시장치의 구동원리를 나타낸 설명도.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치의 액정패널의 구조를 나타낸 평면도.

도 4의 (a)-(d)는 본 발명에 의한 반투과형 액정표시장치의 구동원리를 나타낸 설명도.

도 5의 (a),(b)는 본 발명에 의한 섹션 윈도우 영역의 비교 표시 예시도.

도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 구동방법에 대한 제어 신호 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

31 : 메인 윈도우 32 : 섹션 윈도우

본 발명은 액정표시장치에서 특정 정보를 표시하는 영역의 구동기술에 관한 것으로, 특히 시간정보나 안테나의 전계강도 등의 정보를 반투과방식으로 표시하는 섹션 윈도우에서의 소모전력을 줄일 수 있도록 한 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각기 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주보도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음 이들에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자가 움직이고, 그 움직임 정도에 상응되는 빛의 투과율에 의해 화상이 표시되도록 하는 장치이다.

이와 같은 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 분류할 수 있다.

상기 투과형 액정표시장치는 액정패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백라이트(backlight)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 투과량을 조절하여 색을 표시하는 방식이다. 이에 비하여 상기 반사형 액정표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 반사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 투과량을 조절하여 색을 표시하는 방식이다.

투과형 액정표시장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 외부 환경이 어두울 때에도 밝은 화상을 구현할 수 있으나 전력 소모량이 많다는 단점이 있다. 이에 비하여 반사형 액정표시장치는 빛의 대부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조로 되어 있으므로 투과형 액정표시장치에 비하여 전력소비량이 적지만, 어두운 장소에서는 사용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 상기 두 가지 방식을 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치로서 반사 및 투과 겸용 액정표시장치가 제안되었다.

도 1은 종래 기술에 의한 반투과형 액정표시장치의 단면도로서 이에 도시한 바 와 같이, 제1절연기판(11), 제2절연기판(12), 액정층(13), 하부 편광판(14) 및 상부 편광판(15), 백라이트(16) 등으로 이루어진다.

상기 제1절연기판(11)과 제2절연기판(12)은 유리 등으로 제작되며, 제2절연기판(12)은 제1절연기판(11)에 대향지게 배치된다. 상기 제2절연기판(12)의 내부에는 광이 통과하면서 특정의 색이 발현되는 R,G,B 픽셀(12A)이 일정한 간격으로 배열된다.

상기 액정층(13)은 상기 제1절연기판(11)과 제2절연기판(12)의 사이에 앨정 물질이 주입된 후 밀봉되어 형성되는데, 내부에는 입사되는 광을 반사시키는 반사판(13A)이 형성된다.

상기 하부 편광판(14)은 상기 제1절연기판(11)의 하면에 부착되고, 상부 편광판(15)은 상기 제2절연기판(12)의 상면에 부착되는데, 이들은 입사되는 광의 방향을 일정하게 해 주는 역할을 수행한다. 상기 백라이트(16)는 하부 편광판(14)의 하면에 위치한다.

상기와 같은 반투과형 액정표시장치에서의 화상 표시 원리를 설명하면, 외부광이 존재할 경우에는 상부 편광판(15)을 통과하여 입사되는 외부광을 액정층(13)의 스위칭 작용을 이용하여 선택적으로 통과시킨 후, 액정층(13)에 형성된 반사판(13A)을 통해 반사시켜 화상이 표시되도록 한다. 그러나, 외부광이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 백라이트 광을 투과시켜 화상이 표시되도록 한다.

이와 같은 반투과형 액정표시장치는 휴대폰의 섹션 윈도우 영역과 같이 정보를 지속적으로 표시하는 영역에서의 전력소모량을 줄이기 위해 많이 사용되는데, 종래 에 있어서는 도 2에서와 같이 R,G,B 서브픽셀 중 하나의 서브픽셀(예:'G')만을 이용하여 정보를 표시하게 되어 있었다.

이와 같이 종래의 반투과형 액정표시장치에 있어서는 R,G,B 서브픽셀 중 하나의 서브픽셀만을 이용하여 정보를 표시하게 되어 있어 개구율이 그만큼 떨어지고 이로 인하여 전력 소모량을 줄이는데 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 휴대폰의 섹션 윈도우 영역과 같이 지속적으로 사용되는 표시 영역을 반투과형 액정표시장치로 구현할 때, 3색 서브픽셀(R,G,B) 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하여 정보를 표시하는 액정표시 장치 및 그의 구동방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀을 구비하여 화상을 표시할 때 투과형 또는 반투과형 방식으로 구동되어 화상을 표시하는 메인 윈도우와; 3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하여 정보를 표시하는 섹션 윈도우로 이루어진 액정패널을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은, 디스플레이 오프 상태에서 메인 윈도우와 섹션 윈도우를 구분하여 설정하고, 램상에서 섹션 윈도우 영역에 디스플레이 할 파샬 디스플레이 정보를 오버라이트한 후 섹션 윈도우의 디스플레이 스타트 라인, 라인 카운트값을 및 램 어드레스를 설정하는 과정과; 3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하는 반투과 방식을 채용하고, 섹션 윈도우를 저전력으로 구동할 수 있도록 데이터 신호의 구동주파수, 프레임 주파수 및 프레임 인버젼 방식을 설정하는 과정과; 그레이 스케일 및 파샬 디스플레이 모드를 설정한 후 섹션 윈도우 상에 반투과 저전력 방식으로 정보 디스플레이 동작을 시작하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치의 일실시 구현예를 보인 개략도로서 이에 도시한 바와 같이, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀을 구비하여 화상을 표시함에 있어서, 투과형 또는 반투과형 방식으로 구동되어 화상을 표시하는 메인 윈도우(31)와; 3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하여 정보를 표시하고, 저전력 모드로 구동하는 섹션 윈도우(32)를 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 휴대폰 등의 단말기에 적용되는 액정패널은 도 3에서와 같이 메인 윈도우(31)와 섹션 윈도우(32)로 이루어지는데, 이의 기본적인 동작원리를 설명하면 다음과 같다.

상기 액정패널에는 m x n개의 액정셀이 매트릭스 타입으로 배치된다. 그리고, 상기 액정패널에는 m개의 데이터라인과 n개의 게이트라인들이 수직교차되며, 그 교차부마다 상기 액정셀을 구동하기 위한 박막트랜지스터(TFT)가 형성된다.

상기 박막트랜지스터는 게이트 드라이버로부터 공급되는 스캔펄스에 응답하여 턴온되며, 이때 데이터라인상의 데이터 신호가 액정셀의 화소전극에 전달된다. 즉, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극은 매 수평라인마다 동일한 게이트라인에 접속되며, 그 박막트랜지스터의 소스 전극은 매 수직라인마다 동일한 데이터라인에 접속된다. 그리고, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극은 각각의 액정셀의 화소전극에 접속된다.

그리고, 각 수평라인의 액정셀들의 화소전극들은 이전 수평라인의 액정셀들을 구동하기 위한 이전 게이트라인과 소정 부분 오버랩되어 스토리지 캐패시터를 형성하게 되며, 첫 번째 수평라인의 액정셀들의 화소전극들은 상기 첫 번째 게이트라인의 상부에 위치한 더미 게이트 라인과 소정 부분 오버랩되어 스토리지 캐피시터를 형성하게 된다.

이와 같은 박막트랜지스터는 각 게이트라인에 공급되는 스캔펄스의 게이트 하이전압에 응답하여 데이터라인에 공급되는 화소전압이 해당 화소전극에 충전되게 한다. 즉, 상기 액정셀들은 상기 박막트랜지스터가 게이트라인에 순차적으로 공급되는 게이트 하이전압에 의해 턴온될 때에 데이터라인을 통해 입력되는 해당 화소전압을 충전하여 다시 박막트랜지스터가 턴온될 때까지 상기 충전전압을 유지하게 된다.

한편, 상기 메인 윈도우(31)는 통상의 반투과형 액정표시장치나 투과형 액정표시장치를 적용하여 화상을 표시는 영역이다. 이에 비하여, 파샬 디스플레이 영역에 해당되는 섹션 윈도우(32)는 도 5에서와 같이 시간정보, 안테나의 전계강도 등을 표시하는 영역으로서, 이 영역에 대한 반투과 방식의 액정표시 처리과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 액정표시장치의 디스플레이 오프 상태에서 상기 메인 윈도우(31)와 섹션 윈도우(32)에 대한 영역을 구분하기 위한 셋팅 작업을 수행한다.(S1,S2)

상기 메인 윈도우(31) 영역에 대한 디스플레이 정보가 저장되는 램상에서 상기 섹션 윈도우(32) 영역에 디스플레이 할 파샬 디스플레이 정보를 오버라이트(overwrite) 한다.(S3)

그리고, 상기 파샬 디스플레이 영역 즉, 섹션 윈도우(32) 영역에서 제일 먼저 디스플레이되는 스타트 라인을 설정해 놓는다.(S4)

이어서, 상기 섹션 윈도우(32) 영역의 라인 카운트값을 설정하고, 이 영역의 램 어드레스를 설정해 놓는다.(S5,S6)

이와 같은 과정을 통해 상기 섹션 윈도우(32)에 정보를 디스플레이하기 위한 준비가 완료된 후, 이 영역에 대하여 본 발명을 적용하기 위해 저전력 구동모드를 설정한다.(S7)

이때, 상기 섹션 윈도우(32)에 표시되는 데이터 신호의 구동주파수를 설정하게 되는데, 구동주파수를 비교적 낮게 설정한다. 왜냐하면, 상기 섹션 윈도우(32) 영역에 디스플레이되는 정보가 도 5에서와 같이 특정 정보 및 모양으로 고정되는 특징이 있어 식별력이 뛰어나기 때문이다.(S8)

더욱이, 본 발명에서는 3개의 서브픽셀(R,G,B) 모두를 도 4에서와 같이 적,녹,청색 중 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하므로 3개의 서브픽셀(R,G,B) 모두를 사용하여 컬러로 정보를 표시하는 것에 비하여 개구율이 3배로 향상되기 때문이다.

물론, 상기의 설명에서와 같이 3개의 서브픽셀(R,G,B) 모두를 적,녹,청색 중 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하기 위해서는 액정표시장치 제조 공정상에서 액정층 상부에 컬러필터를 형성할 때 해당 단색 서브픽셀로 이루어진 컬러필터를 설치할 필요가 있다.

이어서, 프레임 주파수를 설정함에 있어서 절전 구동을 위하여 통상의 프레임 주파수에 비하여 1/2 수준으로 설정한다.(S9)

그리고, 인버젼 구동방식을 설정함에 있어서 절전 구동을 위하여, 데이터신호의 극성을 도트 단위로 반전시키는 도트 인버젼 구동방식, 데이터신호의 극성을 라인 단위로 반전시키는 라인 인버젼 방식, 데이터신호의 극성을 프레임 단위로 반전시키는 프레임 인버젼 방식 중 프레임 인버젼 방식으로 설정한다.(S10)

결국, 상기 섹션 윈도우(32)에 표시되는 정보에 대한 데이터신호의 동방식을 상기와 같이 설정하여도 정보의 식별력이 그다지 저하되지 않고, 절전효과를 얻을 수 있게 된다.

이후, 그레이 스케일을 적절히 설정하고 파샬 디스플레이 모드를 "1"로 설정하여, 비로서 이때부터 상기 섹션 윈도우(32)에 대한 반투과 저전력 구동방식의 정보 디스플레이 동작이 시작된다.(S11-S13)

도 5는 본 발명이 적용되는 섹션 윈도우(32) 영역의 화질 및 소모전력을 비교하기 위해 나타낸 것으로, (a)는 본 발명이 적용되지 않아 소비전류가 5.5mA일 때의 정보 디스플레이 상태를 나타낸 것이고, (b)는 본 발명이 적용되어 소비전류가 2.5mA일 때의 정보 디스플레이 상태를 나타낸 것이다. 소비전력 측면에서 볼 때 본 발명이 적용되는 경우 거의 1/2 수준이지만 화질은 별다른 차이가 없음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 휴대폰의 섹션 윈도우 영역과 같이 특정 정보를 지속적으로 표시하는 영역을 반투과형 액정표시장치로 구현할 때, 3색 서브픽셀(R,G,B) 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하고, 저전력 모드로 구동함으로써, 화질을 그다지 저하시키지 않으면서 소비전력을 비교적 많이 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 매트릭스 형태로 배치되는 다수의 액정셀을 구비하여, 투과형 또는 반투과형 방식으로 화상을 표시하는 메인 윈도우 및3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하여 정보를 표시하는 섹션 윈도우를 구비한 액정패널을 포함하고,

   상기 섹션 윈도우는,

   상기 메인 윈도우영역에 대한 디스플레이정보가 저장되는 램상에서 섹션 윈도우 영역에 디스플레이 할 파샬 디스플레이 정보가 오버라이트된 후, 섹션 윈도우의 디스플레이 스타트 라인, 라인 카운트값 및 램 어드레스가 설정되며,

   저전력으로 구동할 수 있도록 데이터 신호의 구동주파수, 프레임 주파수 및 프레임 인버젼 방식이 설정되고,

   그레이 스케일 및 파샬 디스플레이 모드가 설정된 후 상기 섹션 윈도우 영역 상에 반투과 저전력 방식으로 정보를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 섹션 윈도우 영역의 컬러필터는 상기 3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 섹션 윈도우는 구동주파수가 일반 구동주파수 보다 낮게 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 섹션 윈도우는 프레임 주파수가 일반 프레임주파수의 절반 수준으로 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 섹션 윈도우는 프레임 인버젼 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 메인 윈도우와 섹션 윈도우 영역을 설정하고, 램상에서 섹션 윈도우 영역에 디스플레이 할 파샬 디스플레이 정보를 오버라이트한 후 섹션 윈도우의 디스플레이 스타트 라인, 라인 카운트값 및 램 어드레스를 설정하는 제1과정과;

   3색 서브픽셀 모두를 어느 하나의 단색 서브픽셀로 사용하거나 화이트 픽셀로 사용하는 반투과 방식을 채용하고, 상기 섹션 윈도우를 저전력으로 구동할 수 있도록 데이터 신호의 구동주파수, 프레임 주파수 및 프레임 인버젼 방식을 설정하는 제2과정과;

   그레이 스케일 및 파샬 디스플레이 모드를 설정한 후 상기 섹션 윈도우 상에 반투과 저전력 방식으로 정보를 디스플레이하는 제3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
7. 제6항에 있어서, 메인 윈도우와 섹션 윈도우 영역을 설정하는 동작은 디스플레이 오프 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
8. 제6항에 있어서, 섹션 윈도우는 구동주파수가 일반 구동주파수 보다 낮게 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
9. 제6항에 있어서, 섹션 윈도우는 프레임 주파수가 일반 프레임주파수의 절반 수준으로 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
10. 제6항에 있어서, 섹션 윈도우는 프레임 인버젼 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.
11. 제6항에 있어서, 섹션 윈도우에는 시간정보나 안테나의 전계강도의 정보 중 적어도 하나 이상의 정보가 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동 방법.

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