KR20050066711A - 액정 표시 장치와 이의 온도 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 패널의 비유효 영역에 온도 변화를 감지할 수 있는 온도 감지 패턴을 형성하여 보다 패널 내의 온도 측정이 용이한 액정 표시 장치 및 이의 온도 감지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 패널의 비유효 영역에 박막 트랜지스터가 병렬 연결되어 이루어진 온도 감지 패턴을 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 액정 패널의 비유효 영역에 온도 변화를 감지할 수 있는 온도 감지 패턴을 형성하여 보다 패널 내의 온도 측정이 용이한 액정 표시 장치 및 이의 온도 감지 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 1과 같이, 일반적인 액정 표시 장치는 일정 공간을 갖고 합착된 하부기판(1) 및 상부기판(2)과, 상기 하부 기판(1)과 상부 기판(2) 사이에 주입된 액정(3)으로 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 하부 기판(1)은 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(4)이 배열되고, 상기 게이트 라인(4)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(5)이 배열되며, 상기 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(6)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(4)과 데이터 라인(5)이 교차하는 부분에 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
그리고 상기 상부 기판(2)은 상기 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(7)과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층(8)과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극(9)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(4)으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과, 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막 위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 라인(5)으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극에 대향되도록 드레인 전극을 구비하여 구성된다.
상기 화소 전극(6)은 인듐 주석 산화물(ITO : Indium Tin Oxide)과 같이, 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.
전술한 바와 같이, 구성되는 액정 표시 장치는 상기 화소 전극(6)상에 위치한 액정(3)이 상기 박막 트랜지스터(T)로부터 인가된 신호에 의해 배향되고, 상기 액정(3)의 배향 정도에 따라 액정(3)을 투과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표현할 수 있다.
도 2는 액정의 유전율의 온도 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 2와 같이, 액정은 온도가 높아짐에 따라서 단축 방향의 유전율 ε(⊥)은 커지고, 장축 방향의 유전율 ε(∥)은 작아지므로, 온도가 높아짐에 따라 유전율 이방성이 높아진다. 또한, 온도가 높아지게 되면 액정의 탄성 계수도 감소하게 된다.
상기 액정의 탄성 계수와 액정의 유전율 이방성이 감소한다는 것은, 액정 패널의 온도가 높아지면, 액정이 전압 인가에 따른 소정의 배향 상태로 변화하기 힘들다는 점을 의미한다.
도 2는 상온(20℃) 이상의 온도에서 액정의 유전율을 나타낸 것으로, 도시되지 않았지만, 특히, 0℃ 이하로 액정 패널의 온도가 낮아지면, 상기 액정 패널 내의 액정의 일부는 결정(crystal)으로 상변이 하여 유동성이 떨어져, 전압 인가에 따른 소정의 배향 상태를 얻기 힘들다.
이와 같은, 이상(異常) 저온이나, 이상 고온에서 액정 패널 내의 액정은 전압 인가 전후에 배향의 제어가 정상적으로 이루어지기 힘들어, 이러한 액정 패널의 이상 온도는 미리 감지되어 보정이 필요한 실정이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비한 액체와 고체의 중간적 성질을 갖는 액정의 광학적 이방성을 변화시켜 화상을 표시하는 것으로, 동작 온도에 따라 액정의 광 투과율이 변화하며, 약 20℃에서 액정의 광 투과율이 가장 높다.
이하에서는, 액정 자체의 온도 의존성 외에 하부 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 소자의 온도 의존성에 대해 살펴본다.
도 3은 일반적인 박막 트랜지스터 오프시의 온도에 따른 전류 의존성을 나타낸 그래프이고, 도 4는 일반적인 박막 트랜지스터의 온시 온도에 따른 전류 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 3과 같이, 오프 상태에서 박막 트랜지스터는 일정 값의 게이트 전압(게이트 전압 -10V 인가)을 게이트에 인가하면, 온도가 높아질수록 소량이지만 비선형적 드레인 전류 값 상승이 있게 된다.
도 4와 같이, 온 상태에서의 박막 트랜지스터는 일정 값의 게이트 전압(게이트 전압 20V 인가)을 게이트에 인가하면, 온도가 올라갈수록 상기 드레인 전류가 선형적으로 상승하게 된다. 드레인 전류가 일정 값 이상 흐르게 되면, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극이 온 동작함을 감안하면, 같은 게이트 전압을 인가시 온도가 높을수록 드레인 전류 값이 상승한다는 것은, 온도가 높을 때, 인가하는 게이트 전압을 낮춰도 화소 전극이 온 동작함을 의미한다.
한편, CNS(차량 항법 장치)나 군사용 TFT LCD는 넓은 온도 범위에서 동작해야 한다. 온도가 올라가면 TFT의 온(on), 오프(off) 전류가 모두 커지므로, 이를 감안하여 화소를 설계한다. 특히, 오프 전류의 온도 특성을 고려하여 화소의 스토리지 캐패시터(storage capacitor)의 캐패시턴스(capacitance) 크기를 정해야 한다.
이와 같이, 종래의 액정 표시 장치는 온도의 변화에 따라 구동 특성이 변하기 때문에, 액정 패널 외부에 온도 감지 센서를 부착하여 액정 패널의 온도 변화를 파악하여 이상 온도에 대응하고 있다.
상기와 같은 종래의 액정 표시 장치 및 이의 온도 감지 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 표시 장치는, 액정 패널의 상하 기판 사이에 형성되는 액정과, 하부 기판에 형성되는 박막 트랜지스터가 온도 의존성이 커서 이상 저온이나 이상 고온에서 원하는 상태로 구동되기 힘들다. 따라서, 종래의 액정 표시 장치는 온도 센서를 액정 패널 외부에 형성하여 온도 변화에 따른 대처를 하였다.
그러나, 온도 센서를 액정 패널 외부에 부착할 경우, 정확한 패널 내의 온도 감지가 어려웠다. 또한, 온도 센서는 고가의 제품이므로 보다 저가의 물질로 액정 패널 내에 온도 변화를 측정하는 요구가 커지게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 액정 패널의 비유효 영역에 온도 변화를 감지할 수 있는 온도 감지 패턴을 형성하여 보다 패널 내의 온도 측정이 용이한 액정 표시 장치 및 이의 온도 감지 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 패널의 비유효 영역에 박막 트랜지스터가 병렬 연결되어 이루어진 온도 감지 패턴을 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 온도 감지 패턴의 병렬 연결된 각 박막 트랜지스터들은 게이트단과 소오스단이 서로 연결되어 있다.
상기 온도 감지 패턴은 액정 패널의 제어부와 연결된다.
상기 제어부는 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 값을 인가하는 전압 인가부와, 상기 온도 감지 패턴에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부를 구비한다.
상기 제어부는, 상기 온도 감지 패턴으로 형성된 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블을 구비하여, 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 인가시 측정된 전류 변화에 따른 온도 변화를 감지하는 온도 감지부를 더 구비한다.
상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터들의 출력단은 접지단과 연결되며, 상기 출력단과 접지단 사이에 저항을 구비한다.
상기 온도 감지 패턴은 상기 액정 패널 내의 각 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 동일 공정으로 형성된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 패널의 비유효 영역에 형성되며, 각 게이트단과 소오스단이 서로 연결된 박막 트랜지스터가 복수개 병렬 연결된 온도 감지 패턴과, 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하고 액정 패널을 제어하는 제어부와, 상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 소오스단에 소정의 DC 전압 값을 인가하는 전압 인가부와, 상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 공통 드레인단에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부 및 상기 온도 감지 패턴으로 형성된 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블을 구비하여, 상기 공통 드레인단에 흐르는 전류 변화에 따른 온도 변화를 감지하는 온도 감지부를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 제어부 내에 전압 인가부, 전류 감지부 및 온도 감지부가 구성된다.
동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 온도 감지 방법은 액정 패널의 비유효 영역에 박막 트랜지스터가 복수개 병렬 연결된 온도 감지 패턴을 구비한 액정 표시 장치의 온도 감지 방법에 있어서, 상기 온도 감지 패턴의 일측에 입력 전압을 인가하고 타측에서 드레인 전류를 측정하는 단계와, 상기 온도 감지 패턴을 이루는 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블과 측정된 전류를 비교하여 온도를 감지하는 단계를 포함하여 이루어짐을 그 특징이 있다.
상기 온도 감지 패턴의 일측은 상기 각 박막 트랜지스터들의 소오스단이며, 상기 온도 감지 패턴의 타측은 각 박막 트랜지스터들의 드레인단이다.
상기 온도 감지 패턴의 병렬 연결된 각 박막 트랜지스터들은 게이트단과 소오스단이 서로 연결되어 있다.
상기 드레인 전류의 측정은 상기 온도 감지 패턴의 타측과 접지단 사이에 저항을 구비하여 상기 온도 감지 패턴과 접지단 사이에서 이루어진다.
상기 온도 감지 패턴에 입력 전압을 인가하고, 전류를 측정하며, 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블에 의한 온도를 감지하는 기능은 액정 패널의 제어부에서 이루어진다.
상기 온도 감지 패턴의 일측에 인가하는 입력 전압은 소정의 DC 전압이다.
상기 소정의 DC 전압은 상기 온도 감지 패턴으로 병렬로 구성된 각 박막 트랜지스터를 새튜레이션(saturation) 상태로 동작시키는 값이다.
상기 온도 감지 패턴은 상기 액정 패널 내의 각 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 동일 공정으로 형성된 것이다.
상기 해당 온도는 상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 각 게이트단 입력 전압 값에 대한 각 박막 트랜지스터의 드레인단 전류 출력이 온도에 따라 쉬프트되는 특성을 이용하여 감지한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치 및 이의 온도 감지 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 6은 도 5의 온도 감지 패턴을 이루는 박막 트랜지스터의 온도별 게이트 전압-드레인 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 패널 내 비유효 영역(스페이스 영역: 액티브 영역 외부의 영역)에 금속으로 이루어진 온도 감지 패턴(30)이 포함되어 이루어진다.
상기 온도 감지 패턴(30)은, 박막 트랜지스터의 온도별 특성 변화를 이용하여, 복수개의 박막 트랜지스터를 병렬로 구성하여 상기 하판(20)에 형성한 것이다.
이는 도 6과 같이, 박막 트랜지스터의 온도 변화에 따라 게이트 전압 인가에 따라 드레인 전류 그래프가 쉬프팅되는 특성을 이용한 것이다. 여기서, 온도 감지 패턴(30)이 병렬로 형성된 이유는 하나의 박막 트랜지스터에서는 드레인단에 흐르는 전류 값이 매우 작기 때문에, 복수개의 박막 트랜지스터를 병렬 구성하여, 복수개의 박막 트랜지스터에 흐르는 전류 값으로 감지하여, 온도 이상시 변화 폭을 키우기 위함이다. 또한, 이러한 병렬 구성으로 단일 박막 트랜지스터 연결에 비해 보다 균일한 전류 값 측정이 가능하다.
본 발명의 액정 표시 장치는 크게, 칼라 필터 어레이가 형성되는 상판(10)과, 상기 칼라 필터 어레이에 대향되어 박막 트랜지스터 어레이가 형성되는 하판(20) 및 상기 상하판(10, 20) 사이에 형성되는 액정층(미도시)으로 이루어진다.
여기서, 상기 하판(20)은 게이트 드라이버(22)와 데이터 드라이버(24)가 형성되는 부위가 고려되므로, 상기 상판(10)보다 가장 자리에 마진을 두어 더 크게 형성된다.
상기 상하판(10, 20)이 대응되는 부위(상판이 차지하는 부위)의 외곽에는 씨일재(미도시)가 형성되어 상하판(10, 20)을 소정의 셀 갭을 갖도록 접착한다. 상기 씨일재 안쪽의 점선 표시 부위는 화소가 형성되는 액티브 영역이다. 상기 액티브 영역의 바깥 쪽 부위가 실제 액정 패널에서 화소로 기능하지 않는 비유효 영역이다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서, 상기 온도 감지 패턴(30)은 바로 비유효 영역에 형성되는 것으로, 하판(20) 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 공정과 동일한 공정에서 형성한다.
이러한 복수개의 박막 트랜지스터들로 이루어진 온도 감지 패턴(30)을 사용하는 이유는, 액정 패널 내에 채워진 액정들이 온도에 민감하기 때문이며, 또한, 온도에 따라 하판(20)에 형성된 소자들의 구동 특성이 변하기 때문이다.
상기 온도 감지 패턴(30)을 통해 상기 전류 감지부(35)와 연결된 액정 패널의 제어부(미도시)에서 온도를 감지하여 이상 여부가 판단되었을 때, 온도 보정을 실시할 수 있다. 즉, 일정 온도보다 낮을 때 또는 일정의 온도보다 높을 때를 감지하여, 별도의 히터(heater) 또는 쿨러(cooler)를 통해 적정 온도로 액정 패널의 온도를 회복시킬 수 있다.
이하에서는, 상기 온도 감지 패턴(35) 내부의 구성을 직병렬 혼합 구조 및 병렬 구조를 하였을 경우에 대해 각각 살펴본다.
도 7은 도 5의 온도 감지 패턴을 직병렬 혼합 구조로 구성했을 때의 회로도이며, 도 8은 도 5의 온도 감지 패턴의 박막 트랜지스터 연결단에서 발생하는 전압 강하를 보여주는 회로도이며, 도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 연결단 중 제 3 박막 트랜지스터의 온도 변화에 따른 박막 트랜지스터의 전류-전압 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7과 같이, 온도 감지 패턴의 내부를, 3개의 직렬로 구성된 박막 트랜지스터 연결단(61)을 열(cloumn) 형태로 복수개 병렬 구성한 바를 나타낸다.
여기서, 각 박막 트랜지스터들은 자신의 게이트단과 소오스단이 서로 연결되어 있다.
그리고, 각 박막 트랜지스터 연결단(61)의 일측, 즉, 각 제 1 박막 트랜지스터의 소오스단이자 게이트단에는 입력 전압이 인가되며, 타측, 즉, 각 제 3 박막 트랜지스터의 드레인단과 접지단 사이에는 입력 전압에 따라 변화되는 출력 전류 값을 측정한다.
이를 도 8을 통해 자세히 살펴보면 다음과 같다.
즉, 도 8과 같이, 각 박막 트랜지스터 연결단(61) 내부는 각각 제 1 박막 트랜지스터(TFT1)의 일측, 즉, 소오스단이며 게이트단에 입력 전압이 인가되며, 제 2 박막 트랜지스터(TFT2)의 소오스단과 상기 제 1 박막 트랜지스터(TFT1)의 드레인단이 연결되고, 제 3 박막 트랜지스터(TFT3)의 소오스단과 상기 제 2 박막 트랜지스터(TFT2)의 드레인단과 연결되어 있어, 다음 직렬 연결된 박막 트랜지스터를 거치며 전압 강하된 값을 최종 직렬 연결된 제 3 박막 트랜지스터(TFT3)의 드레인단에 출력한다.
상기와 같은 온도 감지 패턴의 일측에 입력 전압을 인가하면, 입력 전압에 대해 각각 구성되어 있는 박막 트랜지스터 연결단(61)별로 분압되어 전압이 분배되어 인가되고, 출력 전류는 각 박막 트랜지스터 연결단(61)에 흐르던 전류들이 합산되어 나오게 된다.
여기서는 예를 들어, 상기 박막 트랜지스터 연결단 일측, 즉, 제 1 박막 트랜지스터(TFT1)의 소오스단이자 게이트단에 12V를 인가시에 직렬 연결된 각 박막 트랜지스터별로 발생하는 전압 강하를 나타내고 있다. 각각 제 1 박막 트랜지스터(TFT1)의 드레인단에는 7V가 출력되고 있으며, 이를 소오스단과 게이트단에 인가받은 제 2 박막 트랜지스터(TFT2)의 드레인단에는 5.8V가 출력되며, 이를 소오스단과 게이트단에 인가받은 제 3 박막 트랜지스터(TFT3)는 도 9와 같이, 박막 트랜지스터의 특성상 선형 영역에서 동작하게 된다. 따라서, 제 3 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인단에 출력되는 드레인 전류 값의 특성이 불안하여 감지된 온도의 편차가 심하다.
따라서, 본 발명의 온도 감지 패턴은 박막 트랜지스터로 직병렬 혼합 구조가 아닌 병렬 구조로 형성하여 출력단에서 전류 감지시 보다 안정적인 값을 출력하여 이를 근거로 하여, 액정 패널의 제어부에 구비된 온도별 입력 전압 값에 대한 드레인 전류 변화 테이블과 비교하여 측정시의 온도를 감지하도록 한다.
도 10은 본 발명의 온도 감지 패턴을 병렬 연결된 박막 트랜지스터로 구성했을 경우의 회로도이다.
도 10과 같이, 본 발명의 온도 감지 패턴(71)은 각 단에 하나씩, n 개의 박막 트랜지스터(TFT)가 병렬로 연결되어 있다. 그리고, 상기 병렬 연결된 박막 트랜지스터들의 일측에 입력 전압이 인가되며, 타측과 접지단 사이에 저항(R)이 포함되어 형성되어 있다.
이러한 온도 감지 패턴(71)은 별도의 공정을 거치지 않고, 상기 액정 패널 내의 각 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 형성시 동일 공정으로 형성된다.
여기서, 각 박막 트랜지스터의 소오스단과 게이트단은 서로 연결되어 하나의 입력 전압 값을 받는다.
상기 온도 감지 패턴은 액정 패널의 제어부(미도시)와 연결되어 있으며, 상기 제어부는 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 값을 인가하는 전압 인가부와, 상기 온도 감지 패턴에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부를 구비한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 온도 감지 패턴으로 형성된 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블을 구비하여, 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 인가시 측정된 전류 변화에 따른 온도 변화를 감지하는 온도 감지부를 더 구비하고 있다.
이러한 온도 감지 패턴을 구비한 액정 표시 장치의 온도 감지 방법은 다음과 같이 이루어진다.
즉, 상기 온도 감지 패턴의 일측에 입력 전압을 인가하고 타측에서 드레인 전류를 측정한 후, 상기 온도 감지 패턴을 이루는 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블과 측정된 전류를 비교하여 온도를 감지한다.
이 때, 상기 온도 감지 패턴에 입력 전압을 인가하고, 전류를 측정하며, 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블에 의한 온도를 감지하는 기능은 액정 패널의 제어부에서 이루어진다.
상기 온도 감지 패턴의 일측에 인가하는 입력 전압은 소정의 DC 전압이다.
그리고, 상기 소정의 DC 전압은, 보다 안정한 출력을 얻기 위해 상기 온도 감지 패턴으로 병렬로 구성된 각 박막 트랜지스터를 새튜레이션(saturation) 상태로 동작시키는 값이다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 온도 감지 방법은, 상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 각 게이트단 입력 전압 값에 대한 각 박막 트랜지스터의 드레인단 전류 출력이 온도에 따라 쉬프트되는 특성을 이용한 것으로, 동일한 게이트 전압 인가에 따라 드레인 전류 출력이 상향되었는가 하향되었는가를 감지하여 온도 변화를 감지한다.
여기서, 상기 온도 감지 패턴(71)에 구성된 각 박막 트랜지스터의 게이트단 및 소오스단에 인가하는 입력 전압 신호는, 상기 액정 패널의 하판(도 5의 20 참고) 구성된 게이트 라인 및 데이터 라인과 마찬가지로, 게이트 드라이버(22) 또는 소오스 드라이버(24)에서 인가할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나의 드라이버에서 동일 전압 신호(Vg=Vsd)를 인가할 수도 있으며, 혹은 각각 별도의 드라이버를 통해 다른 전압 신호(Vg≠Vsd)를 인가할 수 있다.
상기 온도 감지 패턴(71)은 온/오프 동작이 목적이 아니라, 소정의 입력 전압 신호에 대해 출력되는 드레인 전류(Id)로 온도 변화를 측정하는 것이 목적이므로, 상기 입력 전압 신호인 게이트 전압(Vg)과 소오스 전압(Vsd)을 일정 레벨 이상으로 동일하게 인가하여, 계속적으로 온 상태를 유지하며, 드레인 전류(Id)를 감지하여 액정 패널의 온도 변화를 측정할 수 있다.
상기 드레인 전류 감지는 액정 패널의 제어부의 구성된 전류 감지부(도 5의 35)를 통해 감지하는 것으로, 상기 온도 감지 패턴(71)은 액정 패널의 제어부와 연결되어 있다. 따라서, 상기 액정 패널의 제어부에서 해당 드레인 전류에 대한 해당 온도를 판단하며, 이에 대한 보정을 실시할 수 있다.
상기 온도 감지 패턴(71)을 통해 상기 전류 감지부(45)와 연결된 액정 패널의 제어부에서 온도를 감지하여 이상 여부가 판단되었을 때, 온도 보정을 실시할 수 있다. 즉, 일정 온도보다 낮을 때 또는 일정의 온도보다 높을 때를 감지하여, 별도의 히터(heater) 또는 쿨러(cooler)를 통해 적정 온도로 액정 패널의 온도를 회복시킬 수 있다.
본 발명의 박막 트랜지스터형의 온도 감지 패턴은 모두 액정 패널의 내부, 즉, 하판 형성 공정시 함께 구성되어, 종래 별도로 액정 패널 외부에서 온도를 측정한 방법에 비해 온도 감지 패턴의 형성이 용이하고, 비용의 부담이 없다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 패널 내부에 온도 감지 패턴을 추가함으로 패널의 온도 측정을 위해 외부에 필요한 소자를 생략할 수 있다.
둘째, 별도의 공정 추가 없이, 마스크 패턴 수정만으로 온도 감지 패턴 형성이 가능하다.
셋째, 박막 트랜지스터의 병렬 구성을 통해 출력 전압의 균일성을 획득할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도
도 2는 액정의 유전율의 온도 의존성을 나타낸 그래프
도 3은 일반적인 박막 트랜지스터 오프(OFF)시의 온도에 따른 전류 의존성을 나타낸 그래프
도 4는 일반적인 박막 트랜지스터의 온(ON)시 온도에 따른 전류 의존성을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 평면도
도 6은 박막 트랜지스터의 온도별 게이트 전압-드레인 전류 변화를 나타낸 그래프
도 7은 도 5의 온도 감지 패턴을 직병렬 혼합 구조로 구성했을 때의 회로도
도 8은 도 7의 온도 감지 패턴의 박막 트랜지스터 연결된에서 발생하는 전압 강하를 보여주는 회로도
도 9는 도 8의 박막 트랜지스터 연결단 중 제 3 박막 트랜지스터의 온도 변화에 따른 박막 트랜지스터의 전류-전압 관계를 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 온도 감지 패턴을 병렬 연결된 박막 트랜지스터로 구성했을 경우의 회로도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
10 : 상부 기판 20 : 하부 기판
22 : 게이트 드라이버 24 : 소오스 드라이버
30 : 온도 감지 패턴 35 : 전류 또는 전압 감지부
TFT : 박막 트랜지스터 71 : 온도 감지 패턴
Claims (18)
- 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서,상기 액정 패널의 비유효 영역에 박막 트랜지스터가 병렬 연결되어 이루어진 온도 감지 패턴을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 병렬 연결된 각 박막 트랜지스터들은 게이트단과 소오스단이 서로 연결되어 있음을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 온도 감지 패턴은 액정 패널의 제어부와 연결됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 제어부는 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 값을 인가하는 전압 인가부와, 상기 온도 감지 패턴에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부를 구비함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 제어부는, 상기 온도 감지 패턴으로 형성된 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블을 구비하여, 상기 온도 감지 패턴에 소정의 DC 전압 인가시 측정된 전류 변화에 따른 온도 변화를 감지하는 온도 감지부를 더 구비함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터들의 출력단은 접지단과 연결되며, 상기 출력단과 접지단 사이에 저항을 구비함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 온도 감지 패턴은 상기 액정 패널 내의 각 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 동일 공정으로 형성된 것임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 유효 영역과 비유효 영역으로 구분되는 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서,상기 액정 패널의 비유효 영역에 형성되며, 각 게이트단과 소오스단이 서로 연결된 박막 트랜지스터가 복수개 병렬 연결된 온도 감지 패턴;상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하고 액정 패널을 제어하는 제어부;상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 소오스단에 소정의 DC 전압 값을 인가하는 전압 인가부;상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 공통 드레인단에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및상기 온도 감지 패턴으로 형성된 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블을 구비하여, 상기 공통 드레인단에 흐르는 전류 변화에 따른 온도 변화를 감지하는 온도 감지부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제 8항에 있어서,상기 제어부 내에 전압 인가부, 전류 감지부 및 온도 감지부가 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 액정 패널의 비유효 영역에 박막 트랜지스터가 복수개 병렬 연결된 온도 감지 패턴을 구비한 액정 표시 장치의 온도 감지 방법에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 일측에 입력 전압을 인가하고 타측에서 드레인 전류를 측정하는 단계;상기 온도 감지 패턴을 이루는 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블과 측정된 전류를 비교하여 온도를 감지하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 일측은 상기 각 박막 트랜지스터들의 소오스단이며, 상기 온도 감지 패턴의 타측은 각 박막 트랜지스터들의 드레인단임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 병렬 연결된 각 박막 트랜지스터들은 게이트단과 소오스단이 서로 연결되어 있음을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 드레인 전류의 측정은 상기 온도 감지 패턴의 타측과 접지단 사이에 저항을 구비하여 상기 온도 감지 패턴과 접지단 사이에서 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 온도 감지 패턴에 입력 전압을 인가하고, 전류를 측정하며, 박막 트랜지스터들의 온도 변화에 따른 전류 변화에 대한 테이블에 의한 온도를 감지하는 기능은 액정 패널의 제어부에서 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 온도 감지 패턴의 일측에 인가하는 입력 전압은 소정의 DC 전압임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 소정의 DC 전압은 상기 온도 감지 패턴으로 병렬로 구성된 각 박막 트랜지스터를 새튜레이션(saturation) 상태로 동작시키는 값임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 온도 감지 패턴은 상기 액정 패널 내의 각 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 동일 공정으로 형성된 것임을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
- 제 10항에 있어서,상기 해당 온도는 상기 온도 감지 패턴의 각 박막 트랜지스터의 각 게이트단 입력 전압 값에 대한 각 박막 트랜지스터의 드레인단 전류 출력이 온도에 따라 쉬프트되는 특성을 이용하여 감지함을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 온도 감지 방법.
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| KR101152133B1 (ko) * | 2005-07-15 | 2012-06-15 | 삼성전자주식회사 | 표시 장치용 온도 센서, 이를 구비한 박막 트랜지스터표시판 및 액정 표시 장치 |
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