KR20010002194A - 자체 광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법 - Google Patents

자체 광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광부와 액정표시부를 조합하여 구성된 자체광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 자체 광원을 갖는 액정표시소자는 하부기판의 상부에 광빔을 발생하는 발광부와, 스캔전극이 형성되고 상부기판 상부에는 데이터 전극 및 칼라필터가 형성되어 상기 상, 하부 기판사이에 액정이 주입되어 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 평면표시소자는 저소비전력화, 대형화에 적합하게 된다.

Description

자체 광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법{Liquid Crystal Display Device with Its Own Light Source and Method of Driving Thereof}
본 발명은 평면표시소자에 관한 것으로, 특히 발광부와 액정표시부를 조합하여 구성된 자체 광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 한다)는 매트릭스(Matrix) 형태로 배열되어진 다수의 액정셀들과 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 절환하기 위한 다수의 제어용 스위치(즉, 박막트랜지스터)들로 구성된 액정패널에 의해 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 공급되는 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 하부기판(2)과 상부기판(10)의 사이에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀(6)들과, 하부기판(2)의 하부에 위치하여 광빔의 편광특성을 변환시키는 하부 편광판(12)과, 상부기판(10)의 상부에 위치하여 광빔의 편광특성을 변환시키는 상부 편광판(14)을 구비한다. 광빔의 편광특성을 변화시키는 편광판(12,14)들은 액정표시장치의 소형화에 대응하여 필름의 형태로 제작된다. 이러한, LCD에서의 광빔의 진행경로를 살펴보면, 백라이트 유닛(Back Light Unit;16)에서 발생된 광빔은 하부 편광판(12)의 편광특성에 대응하는 광빔만이 투과하게 되고 나머지 광빔은 상기 하부 편광판(12)에 흡수 또는 산란되어진다. 하부 편광판(2)에 의해 편광된 광빔은 액정층(18)에 충진된 액정(6)의 배열을 따라 진행하여 상부 편광판(14)으로 진행하게 된다. 이때, 스위치소자(즉, 박막트랜지스터;4)에 인가되는 비디오 신호에 대응하여 액정(6)의 배열이 조정된다. 즉, 비디오 신호에 대응하여 액정층(18)에서 광빔의 투과량이 조절되어 화면상에 원하는 화상을 표시하게 된다. 한편, 액정층(18)에 공급되는 광빔은 백라이트 유닛(16)에서 발생되므로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 한다)를 사용하기 위해서 백라이트 유닛(16)이 항상 켜져 있어야만 한다. 이에따라, 소비전력이 큰 문제점이 있다. 또한, 백라이트 유닛(16)에서 출사되는 광빔을 100%라 할때, 편광판의 광투과율이 43%, 칼라필터의 광투과율이 58%, 액정 및 상하부 기판의 광투과율이 97%가 된다. 이러한 광투과율에의해 상부 편광판(14)을 경유한 광빔은 10.4%에 불과하므로 광효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, LCD는 스위치소자(즉, 박막트랜지스터)의 제작이 반도체 공정에 의해 이루어 지므로 대형화면의 제작시 화면의 균일도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 대형화면의 제작시 제조비용이 증가되므로 제조공정상 40 인치 이상의 대형화면을 구현하기 어려운 문제점이 있다. 이에따라, 상기 문제점을 해결하기위한 새로운 평면표시소자가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 저소비전력 및 대면적화에 적합한 자체 광원을 갖는 액정표시소자 및 그 구동방법을 제공 하는데 있다.
도 1은 액정표시소자의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 평면표시소자의 구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 평면표시소자의 전극배치를 도시한 평면도.
도 4는 평면표시소자의 LED부의 전극구조를 도시한 평면도.
도 5는 평면표시소자의 LCD부의 전극구조를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 평면표시소자 구동장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 평면표시소자 구동방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
2,32 : 하부기판 4 : 스위치소자
6 : 액정 8,42 : 칼라필터층
10,46 : 상부기판 12,14 : 편광판
16 : 백라이트 유닛 18,40 : 액정층
34 : LED양극 전극 36 : 화이트 형광체
38 : 스캔 및 LED음극 전극 44 : 데이터 전극
48 : LED 발광영역 50 : 액정셀
52 : 메모리블록 54 : 감지부
56 : 제어부 58 : 스캔 구동부
60 : 데이터 구동부 64 : 발광소자 구동부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자체 광원을 갖는 액정표시소자는 하부기판의 상부에 광빔을 발생하는 발광부와, 스캔전극이 형성되고 상부기판 상부에는 데이터 전극 및 칼라필터가 형성되어 상기 상,하부 기판사이에 액정이 주입되어 있다.
또한, 본 발명의 자체 광원을 갖는 액정표시소자 구동방법은 광빔의 투과량을 조절하는 액정표시부와, 상기 광빔을 발생하는 발광부를 동시에 구동한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자체 광원을 갖는 액정표시소자는 하부기판(32)의 상부에 형성된 발광소자 양극전극(34)과, 발광소자 양극전극(34)의 상부에 위치한 백색 형광체(36)와, 백색 형광체(36) 상부에 위치한 스캔/발광소자 음극전극(28)과, 스캔/발광소자 음극전극(28)의 상부에 위치한 액정층(40)과, 액정층(40)의 상부에 형성된 칼라필터층(42)과, 칼라필터층(42)의 상부에 형성된 데이터전극(44)과, 데이터전극(44)의 상부에 형성된 상부기판(46)을 구비한다. 본 발명의 평면표시소자는 LCD에서 백라이트를 발광소자로 대체한 구성을 가지게 된다. 이 경우, 매트릭스 형태로 배열된 발광소자를 갖는 발광부(100)는 액정층(40)과 하부기판(32) 사이에 마련되어 있다. 발광부(100)에는 액정셀의 위치에 대응하도록 각각의 발광영역이 마련되어 있다. 즉, 각각의 액정셀에 대응하도록 개별적인 광원이 마련되어 있다. 이러한, 발광소자는 발광소자 양극전극(34)과 발광소자 음극전극(38)에 제어신호를 공급함에의해 온/오프를 조절하게 된다. 상기 발광소자로는 각각의 액정셀에 대응하는 개별적인 광원으로 사용할 경우 발광다이오드(Light Emission Diode; 이하 "LED"라 한다)가 바람직하다, 또한, 한 라인에 대응하는 광원으로 사용할 경우 일렉트로 루미네선스(Electro Luminescence; 이하 "EL"라 한다)가 바람직하다. 이때, 발광소자가 온되어 발생된 광빔에 의해 화이트 형광체가 여기되므로 백색광이 발생되게 된다. 상기 백색광은 액정층(40)의 광원으로 사용된다. 또한, 화이트 형광체(36)는 설계자의 의도에 따라 형광물질로 대체할수도 있을 것이다. 액정층(40)으로 진행하는 광빔은 데이터전극(44)에 인가되는 영상신호에 대응하여 투과량이 조절되게 된다.
이하, 도 3 및 도 4를 결부하여 본 발명의 평면표시소자의 전극구조에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3에 도시된 바와같이 발광소자부(100)에는 하부기판의 수평방향으로 마련된 스캔/발광소자 음극전극(s1 내지 sn)과, 스캔/발광소자 음극전극과 직교하도록 형성된 발광소자 양극전극(i1 내지 Im)이 마련되어 있다. 발광소자 양극전극과 스캔/발광소자 음극전극의 교차부에는 발광영역(48)이 형성된다. 이때, 스캔/발광소자 음극전극에 제어신호가 인가된후 발광소자 양극전극에 제어신호가 인가되면 선택된 발광영역에서 광빔을 발생하게 된다. 도 4에 도시된 바와같이 LCD부(200)에는 하부기판의 수평방향으로 마련된 스캔/발광소자 음극전극(s1 내지 sn)과, 스캔/발광소자 음극전극과 직교하도록 형성된 데이터전극(d1 내지 dm)이 마련되어 있다. 스캔/발광소자 음극전극과 데이터전극의 교차부에는 액정셀(50)이 형성된다. 이 경우, 스캔/발광소자 음극전극에 제어신호가 인가된후 데이터전극에 영상신호가 인가되면 선택된 액정셀(50)에 영상신호에 대응하는 광빔이 투과되어 원하는 화상을 표시하게 된다.
한편, 도 5를 결부하여 이를 정리해 보기로 한다. 하부기판(32)의 수직방향으로 발광소자 양극전극(i1 내지 im)이 마련되어 있다. 또한, 발광소자 양극전극과 직교하도록 스캔/발광소자 음극전극(s1 내지 sn)이 마련되어 있다. 또한, 스캔/발광소자 음극전극과 직교하도록 데이터 전극(d1 내지 dm)이 마련되어 있다. 도 5에 도시된 바와같이 본 발명의 평면표시소자는 발광부(100)와 LCD부(200)에서 스캔/발광소자 음극전극을 공통으로 사용하게 된다. 이로인해, 상기 발광소자부(100)와 LCD부(200)를 동시에 제어하는 것이 가능하게 된다. 이에따라, 각셀마다 광원을 제어할수 있으므로 저소비전력과 대형화에 적합한 구성을 가지게 된다.
도 6 및 도 7을 결부하여 본 발명의 평면표시소자 구동방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 평면표시소자 구동장치는 입력되는 영상신호를 저장한후 각 화소에 필요한 신호를 위치에 맞추어 제어하는 메모리 블록(52)과, 스캔/ 발광소자 음극전극에 접속된 스캔전극 구동부(58)와, 발광소자 양극전극에 접속된 발광소자 구동부(64)와, 데이터전극에 접속된 데이터전극 구동부(60)와, 메모리 블록(52)과 발광소자 구동부(64) 사이에 접속된 감지부(54)와, 스캔전극과 데이터전극의 타이밍을 제어하는 제어부(56)를 구비한다. 스캔전극 구동부(58)는 스캔/발광소자 음극전극에 접속되어 스캔신호를 순차적으로 공급하게 된다. 한편, 데이터전극 구동부(60)는 메모리 블록(52)에서 전송되는 영상신호를 라인단위로 데이터전극에 공급하게 된다. 이때, 메모리 블록(52)은 입력되는 영상신호를 저장한후 각 화소에 필요한 신호를 위치에 맞추어 제어하게 된다. 또한, 발광소자 구동부(64)는 감지부(54)에서 전송되는 구동신호를 발광소자 양극전극에 공급하게 된다. 이때, 감지부(54)는 영상신호 또는 주사선택신호를 미리 감지하여 발광소자 구동부(64)에 필요한 신호를 공급하게 된다. 이 경우, 발광소자 구동부(64)에서 발광소자 양극전극에 전송된 신호는 표시하고자 하는 액정셀(50)과 일치해야만 한다.
이하, 도 7을 결부하여 본 발명의 평면표시소자 구동방법에 대하여 살펴보기로 한다. 도 4에 도시된 바와같이 첫 번째 라인에 제1 화소, 제3 화소, 제5 화소, 제7 화소, 제9 화소를 선택적으로 화상표시를 한다고 할 경우를 예를들어 구동방법에 대하여 살펴보기로 한다. 스캔전극 구동부(58)에서 제1 스캔/발광화소 음극전극(s1)에 스캔펄스를 인가한다. 이때, 첫 번째 라인은 스캔펄스가 로우레벨을 갖는 동안에 데이터전극(d1 내지 dm)에 영상신호가 인가되면 화상표시를 하게 된다. 이 경우, d1, d3, d5, d7, d9 데이터전극에만 영상신호가 인가되고 나머지 데이터전극에는 인가되지 않게된다. 이와 동시에, 발광소자 구동부(64)에서 발광소자 양극전극(i1 내지 im)에 구동전압이 인가되면 발광소자가 발광되어 광빔을 발생하게 된다. 이 경우, I1, I3, I5, I7, I9 발광소자 양극전극에만 구동전압이 인가되고 나머지 발광소자 양극전극에는 인가되지 않게된다. 이때, 발광소자 양극전극에 구동전압을 인가할수도 있으며, 설계자의 의도에 따라 공통전압원(VDD)을 발광소자 양극전극을 접속시키고 상기 영상신호에 따라 발광소자 양극전극을 스위칭 할수도 있을 것이다. 즉, s1과, d1, d3, d5, d7, d9에 영상신호가 인가되면 이와 동시에 i1, i3, i5, i7, i9에 구동전압이 인가되어 발광소자가 발광한다. 이어서, 발광소자에 의해 발광된 광빔은 데이터전극에 인가되는 영상신호에 대응하여 투과량이 조정되게 된다. 이에따라, 발광소자와, 이에 대응하는 액정셀이 일치하도록 온/오프되게 된다. 이로인해, 광원으로 사용되는 발광소자를 액정셀이 동작될 경우에만 켤수 있으므로 소비전력이 작아지게 된다. 또한, 종래에 비해 발광되지 않은 경우가 많이 생기게 되어 콘트라스트가 상승된다. 한편, 광원부에는 발광소자로 한정할것이 아니라 셀 또는 라인 단위로 온/오프 제어할수 있는 광원을 사용할수 있을 것이다.
상술한 바와같이, 본 발명의 평면표시소자는 저소비전력화, 대형화에 적합한 새로운 평면표시소자를 구현할수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 하부기판의 상부에 광빔을 발생하는 발광부와, 스캔전극이 형성되고 상부기판 상부에는 데이터 전극 및 칼라필터가 형성되어 상기 상,하부 기판사이에 액정이 주입된 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는 발광 다이오드 인 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광부는 일렉트로 루미네선스 인 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드부는 양극, 발광층, 음극순으로 형성되며 상기 음극은 상기 스캔전극과 공통으로 사용되는 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자.
  5. 광빔의 투과량을 조절하는 액정표시부와, 상기 광빔을 발생하는 발광부를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자 구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광부의 발광소자가 발광다이오드인 경우, 상기 발광부를 셀단위로 제어하는 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자 구동방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광부의 발광소자가 일렉트로 루미네선스인 경우, 상기 발광부를 라인단위로 제어하는 것을 특징으로 하는 자체광원을 갖는 액정표시소자 구동방법.
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KR100446934B1 (ko) * 2000-09-18 2004-09-01 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 액정표시장치
KR100623222B1 (ko) * 2000-10-06 2006-09-11 삼성에스디아이 주식회사 유기발광모드 및 반사형액정모드가 결합된 표시소자

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