KR20160092416A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛의 양을 제어하여 블랙과 화이트의 콘트라스트 비를 현저하게 향상시키는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화상을 표시하는 표시패널 이외에 백라이트 유닛과 표시패널 사이에 별도의 광 제어패널을 더 구비하고, 영상의 휘도특성에 따라 각 화소에 인가되는 광량을 제어함으로써, 화상의 콘트라스트 비를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛의 양을 제어하여 블랙과 화이트의 콘트라스트 비를 현저하게 향상시키는 액정표시장치에 관한 것이다.

평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터 뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며 특히, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치(1)는 크게 액정층(10)이 개재된 두 기판(11, 12)이 합착된 액정패널(10)과, 액정패널(10)에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(40)로 이루어진다.

액정패널(10)의 일측으로 하부기판(11)에는 구동을 위한 신호를 제공하는 구동IC(15)가 실장되어 있고, 하부기판(11)의 끝단에는 플렉서블 기판(16)을 통해 회로기판(17)이 연결되어 있다. 그리고, 액정패널(10)의 하부, 상부기판(11, 12)의 표면에는 인가되는 빛을 편광하는 하부, 상부편광판(18, 19)이 부착되어 있다.

액정패널(10)의 하부면에는 하나이상의 광원 및 광학시트(미도시)로 이루어지는 백라이트 유닛(40)가 배치된다.

이러한 구조에 따라, 종래의 액정표시장치(1)는 백라이트 유닛(40)로부터 출광되는 빛(L)이 액정패널(10)를 투과하여 화상(Img)을 표시하게 된다.

여기서, 백라이트 유닛(40)로부터 출광되는 빛(L)은 백라이트 유닛(40) 자체의 낮은 발광효율 및, 액정패널(1)의 투과율에 의해 적은 양만이 화상을 표시하는 데 이용됨에 따라 화이트 화상의 휘도가 낮으며, 액정패널(1)이 블랙 화상을 표시하는 경우에는 액정층의 특성상 백라이트 유닛(40)로부터 출광된 빛(L)을 완벽하게 차폐할 수 없어 휘도가 높아, 결국 액정표시장치(1)는 유기발광 표시장치(OLED)등과 같은 자발광 소자보다 그 콘트라스트 비(Contrast Ratio, CR)가 특성이 좋지 않다는 특징이 있다.

통상의 액정표시장치의 콘트라스트 비가 약 수백 ~ 수천 : 1 정도라면 유기발광 표시장치는 약 2,250,000:1 정도를 구현할 수 있어, 상대적으로 액정표시장치는 타 평판표시장치에 비해 콘트라스트 비의 특성이 나쁘다는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 별도의 광원을 이용하여 화상을 구현하는 액정표시장치의 콘트라스트 비 특성을 향상시키는 데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 종래 화상을 표시하는 표시패널과 유사한 구조를 가지는 별도의 광 제어패널을 더 구비하고 이를 통해 표시패널에 공급되는 광량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 광 제어패널은 화상을 표시하는 표시패널과 화소구조는 유사하나, 화상표시에 필요한 컬러필터, 블랙매트릭스, 그리고 상부편광판을 제외된 구조로서, 확산판 또는 점착부재에 의해 서로 부착되고 각 패널에 연결된 회로기판이 상하, 또는 좌우방향에서 대향하는 구조로 이루어짐에 따라 액정표시장치의 배면에서 각 회로기판이 타이밍 제어부와 연결되는 특징이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는, 화상을 표시하는 표시패널 이외에 백라이트 유닛과 표시패널 사이에 별도의 광 제어패널을 더 구비하고, 영상의 휘도특성에 따라 각 화소에 인가되는 광량을 제어함으로써, 화상의 콘트라스트 비를 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 분해 사시도로 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 2a의 액정표시장치의 조립된 상태를 단면도로 나타난 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 액정패널의 화소 구성을 예시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 조립전 액정표시장치의 전면을 나타낸 도면이고, 도 4b는 조립된 액정표시장치의 배면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 액정표시장치의 구동신호 중, 게이트 전압의 신호파형을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서 상에서 언급한 '구비한다', '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및, 이의 구동회로를 설명한다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 분해 사시도로 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 액정표시장치의 조립된 상태를 단면도로 나타난 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 화상을 표시하는 제1 액정패널(110) 및, 빛의 광량을 제어하는 제2 액정패널(120)과, 두 액정패널에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(140)과, 이들을 모듈화하는 기구 구조물(150)을 포함한다.

제1 액정패널(110)은 어레이 기판(111) 및 컬러필터 기판(112)이 소정거리 이격되어 합착되고 그 사이에 개재되는 액정층(미도시)으로 이루어진다. 또한, 어레이 기판(111)의 일측에는 구동IC(115)가 실장되어 제어 및 영상신호를 내부에 구비되는 화소들에 인가함에 따라 화상을 구현한다.

또한, 제1 액정패널(110)의 배면으로는 제2 액정패널(120)이 배치되어 있다. 제2 액정패널(120)은 하부기판(121) 및 상부기판(122)이 소정거리 이격되어 합착되고, 그 사이에 액정층이 개재된 형태로 구성된다. 또한 제2 액정패널(120)은 제1 액정패널(110)과 대응되도록 이격되어 배치된다. 이러한 제2 액정패널(120)은 하부의 백라이트 유닛(140)으로부터 인가되는 빛의 량을 조절하여 상부의 제1 액정패널(110)에 제공하는 역할을 한다.

각 제1 및 제2 액정패널(110, 120)을 구성하는 어레이 기판(111) 및 하부기판(121)에는 동일 구조로서 스위칭 소자인 박막트랜지스터와, 각종 배선 및 화소전극이 형성된다.

그리고, 제1 액정패널(110)의 컬러필터 기판(112)은 화상의 RGB색상을 표시하기 위한 컬러필터기판으로서 컬러필터와 블랙매트릭스(BM)가 형성되어 있다. 그리고, 어레이 기판(111)의 일측으로는 데이터 구동부를 포함하는 구동IC(115)가 실장되어 있다. 이러한 구동IC(115)는 전술한 박막트랜지스터를 구동하기 위한 게이트 전압을 제공하는 게이트 구동부와, 화소전극에 데이터신호를 제공하는 데이터 구동부 중, 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 어레이 기판(111)의 일측단에 케이블(116) 및 회로기판(117)을 통해 타이밍 제어부 및 전원공급부(미도시)등과 전기적으로 연결된다. 도면에서는 데이터 구동부가 구동IC(115)로 구현되고, 게이트 구동부가 어레이 기판(111)상의 박막트랜지스터 형태로 내장된 구조를 예시하고 있다.

상기 제1 액정패널(110)의 구조에 대하여 상세하게 설명하면, 어레이 기판(111)에는 일 방향으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트배선과 데이터배선이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 박막트랜지스터가 형성되어 있다. 또한, 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 및 게이트 전극의 상부에 비정질실리콘 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 반도체층 위에 형성되고 데이터배선 및 화소전극에 전기적으로 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어지며, 스위칭 소자로서의 역할을 수행한다.

컬러필터 기판(112)은 적(Red), 녹(Green) 및 청(Blue)의 색상을 구현하는 다수의 서브컬러필터로 구성된 컬러필터와, 각 서브 컬러필터를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(BM)로 이루어진다.

그리고, 어레이 및 컬러필터 기판(111, 112)은, 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 서로 대향하며 소정거리 이격되어 합착됨으로서, 제1 액정패널(110)을 구성하게 된다. 또한, 합착된 어레이 및 컬러필터 기판(111, 112)의 두 외측면에는 입사 및 출력되는 빛을 선편광하는 하, 상 편광판(118, 119)이 부착된다. 이러한 구성에 따라, 제1 액정패널(110)은 외부로부터 인가되는 영상신호에 대응하는 데이터 전압에 따라 액정층의 광 투과율을 조절하여 화상을 구현하게 된다.

또한, 제2 액정패널(120)은 상기 제1 액정패널(110)과 유사한 구조로 구성되나 차이점이 있다. 상세하게는, 제2 액정패널(120)의 상부기판(122)는 상기 컬러필터 기판(112)과는 달리, 별도의 컬러필터와 블랙매트릭스를 구비하지 않으며, 하부기판(121)은 어레이기판(111)과 동일한 구조이다. 이에 따라, 제2 액정패널(120)은 데이터 구동부(125)로부터 인가되는 휘도전압에 대응하여 액정층의 투과율만을 조절하고, 이에 백라이트 유닛(140)으로부터 입사되는 빛의 양을 조절하여 제1 액정패널(110)에 제공하게 된다. 특히, 제2 액정패널(120)은 상부의 편광판은 생략되고, 하부로 하나의 편광판(128)만이 구비된다. 즉, 화상표시를 위한 액정패널은 하부 편광판 뿐만 아니라, 상부 편광판을 통해 액정층에 의해 굴절된 빛의 일부를 상부로 통과시켜 제1 액정패널(110)에 전달하게 된다. 또한, 하부기판(121)에 연결되는 케이블(126) 및 회로기판(127)은 상기 제1 액정패널(110)의 케이블 및 회로기판(116, 117)과 동일한 구조이다.

전술한 제1 및 제2 액정패널(110, 120)은 둘 사이에 개재되는 확산판 또는 점착제(130)에 의해 서로 최소한의 이격거리를 갖도록 부착된다. 이는 제1 및 제2 액정패널(110, 120)간 이격거리가 커질 경우 측면에서 보았을 때 CR비가 낮아지는 문제가 발생할 수 있으므로, 두 액정패널(110, 120)은 최대한 가깝게 인접하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 제1 액정패널(110)은 화상을 구현하는 기능을 수행하고, 제2 액정패널(120)은 화상의 콘트라스트 비를 제어하는 기능을 수행하게 된다. 여기서, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)은 동일개수의 화소를 갖는 동일 해상도의 표시패널이거나, 또는 제2 액정패널(120)을 제1 액정패널(110)보다 화소개수가 적은 해상도의 표시패널을 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 액정패널의 화소 구성을 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서는 전면의 제1 액정패널과 후면의 제2 액정패널의 화소들이 서로 중첩되는 형태를 나타내고 있다.

여기서, 전면의 제1 액정패널(110a) 및 후면의 제2 액정패널(120a)이 둘 다 UHD 해상도일 때, 즉 각각 동일개수의 화소를 갖는 표시패널들인 경우, 제1 액정패널(110a)의 화소(R1,G1,B1)와 제2 액정패널(120a)의 화소(LV)는 서로 1:1로 중첩되고, 제1 액정패널(110a)의 화소(R1,G1,B1)의 콘트라스트 비는 각 화소별로 개별적으로 제어될 수 있다. 따라서, 미세한 콘트라스트 비의 조절이 가능하다는 장점이 있으나, 제2 액정패널(120a)로서 고해상도 패널이 이용됨에 따라, 비용이 증가하는 단점이 있다.

반면, 전면의 제1 액정패널(110b)이 UHD(3840×2160) 해상도이고, 후면의 제2 액정패널(120b)이 FHD(1920×1080) 해상도인 경우, 제1 액정패널(110b)의 화소들(R1,G1,B1) 하나에 대하여 제2 액정패널(120b)의 화소들(LV)이 4개가 할당됨에 따라, 각 화소별 콘트라스트 비의 제어는 어려우나, 제2 액정패널(120a)을 위한 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

다시 도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치에 구비되는 백라이트 유닛(140)은 LED 패키지(141), LED 기판(142), 도광판(144), 광학시트(145) 및 반사판(146)으로 이루어진다.

LED 패키지(141)는 전술한 제2 액정패널(120)의 하부로 일 측면에 배치되어 빛을 방출하는 복수의 광원으로서, 일렬로 LED 기판(142)에 실장된다. 여기서, 광원인 LED 패키지(141)는 R(Red), G(Green), B(Blue) 각각의 단색광을 발광하는 R, G, B LED소자 또는 하나의 소자가 백색광을 발광하는 WLED 소자가 사용될 수 있다.

이러한 LED 패키지(141)는 하나이상의 스트링 단위로 LED 기판(142)상에 본딩된다. LED 기판(142)은 LED 패키지(141)의 발광면이 내측을 향하도록 하여 도광판(144)을 일측에 배치된다. 이에 따라, LED 패키지(141)로부터 출광한 빛은 도광판(144)의 측면으로 입사된다.

도광판(144)은 제2 액정패널(120)의 하부에 대응하도록 배치되어 LED 어레이(141)로부터 방출되는 빛을 가능한 손실없이 제2 액정패널(120)의 방향으로 인도하는 역할을 한다. 도광판(144)으로 입사된 빛은 내측에 첨가된 확산제에 의해 굴절 및 반사를 반복하여 타 측면까지 진행한 후, 도광판(144)의 상부로 출사하게 된다.

광학시트(145)는 도광판(144)의 상부에 배치되어, 그로부터 출광된 빛의 효율을 증가시켜 제2 액정패널(120)로 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 광학시트(145)는 입사되는 확산시키는 확산시트와, 이 확산시트에 의해 확산된 빛을 집광하여 제2 액정패널(120)의 전 영역에 균일한 빛이 공급되도록 하는 복수의 프리즘시트로 이루어진다. 여기서, 액정표시장치(100)의 요구되는 광량에 따라, 상기 광학시트(145)의 일부 또는 전체는 생략될 수도 있다.

그리고, 도광판(144)의 배면으로는 하부로 출사되는 빛을 반사시켜 다시 도광판(141) 방향 즉, 상부의 제2 액정패널(120) 방향으로 진행하도록 하는 반사판(146)이 배치되며, 커버버텀(155)의 바닥면에 부착될 수 있다.

이러한 구조의 제1 및 제2 액정패널(110, 120)과 백라이트 유닛(140)은 기구 구조물(150)에 의해 조립되어 모듈화 되며, 기구 구조물(150)은 크게 액정표시장치(100)의 측면을 이루는 가이드 패널(152)과, 배면을 이루는 커버버텀(155)으로 구성된다.

전술한 가이드 패널(152)은 직사각형 틀 형태로서, 내측면으로는 돌출부가 형성되어 그 상부로 적층된 제1 및 제2 액정패널(110, 120)이 안착되며, 내부공간에는 백라이트 유닛(140)이 실장된다. 하부로는 커버버텀(155)이 결합된다. 이러한 가이드 패널(152)은 사출형성(Injection molding)기법에 의한 합성수지로 제조될 수 있고, 커버버텀(155)은 금속재료로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)과 가이드 패널(152)은 차광테이프(미도시)에 의해 서로 결합될 수 있다. 여기서, 차광테이프는 제1 및 제2 액정패널(110, 120)을 가이드 패널(152)상에 부착 및 고정하는 역할 뿐만 아니라, 광학시트(145)로부터 출광되는 빛이 외부로 새어나가지 못하게 차단하는 역할도 수행한다.

그리고, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)이 가이드 패널(152)의 상면에 안착함에 따라, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)에 각각 연결된 두 회로기판(117, 127)이 가이드 패널(152)의 외측으로 빠져 나오게 되고, 회로기판(117, 127)과 연결된 케이블(116)이 액정표시장치(100)의 배면 방향으로 휘어짐에 따라 양측에서 가이드 패널(152)의 외측면을 감싸는 형태로 조립되게 된다.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 두 회로기판(117, 127)는 데이터 구동부(115, 125)와 연결되어 각각을 제어하는 타이밍 제어부가 실장되는 메인회로기판(미도시)와 액정표시장치(100)의 배면에서 연결되어 있으며, 이러한 타이밍 제어부는 입력되는 영상신호에 대응하여 데이터 전압 및 휘도 전압을 생성하고 두 데이터 구동부(115, 125)에 각각 인가하게 된다.

이러한 구조에 따라, 본 발명의 액정표시장치(100)는 화상을 표시하는 제1 액정패널(110) 및 광량을 조절하는 제2 액정패널(120)의 두 패널을 합착하여, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)의 콘트라스트 비가 각각 1,500:1 이라고 할 때, 총 2,250,000:1의 콘트라스트 비를 구현할 수 있다.

한편, 본 발명의 액정표시장치는 각각 회로기판(117, 127)이 별도로 구비되어 개별적으로 구동하는 두 개의 액정패널을 구비함에 따라, 타이밍 제어부와 모두 연결되는 형태로 조립되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 조립형태를 형성한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 조립전 액정표시장치의 전면을 나타낸 도면이고, 도 4b는 조립된 액정표시장치의 배면을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 화상을 표시하는 제1 액정패널(110) 및 휘도를 제어하는 제2 액정패널(120)이 전후면에서 부착되되, 제1 액정패널(110)의 상부 일측으로 데이터 구동부(미도시) 및 이와 연결되는 케이블(116) 및 회로기판(117)이 배치되도록 하고, 이와 대향하도록 제2 액정패널(120)의 하부 일측으로 데이터 구동부 및 이와 연결되는 케이블(126) 및 회로기판(127)이 배치되도록 한다.

즉, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)은 두 회로기판(117, 127)이 상하방향에서 대향되거나, 또는 좌우방향에서 배치되도록 부착되는 것을 특징으로 한다. 만약, 두 회로기판(116, 117)이 같은 방향, 일 예로서 상부에서 중첩되도록 배치되는 경우, 이와 연결되는 타이밍 제어부(165)와의 연결공정에서 서로 중첩됨에 따라 공정진행의 자동화가 불가능하게 된다.

또한, 액정패널(110, 120)의 제조공정에서는 제1 및 제2 액정패널(110, 120) 합착한 이후, 각각에 케이블(116, 126)를 부착하게 되는데, 중첩되는 구조인 경우 제1 액정패널(110)에 의해 제2 액정패널(120)의 일측면이 가려짐에 따라, 케이블(126)의 부착공정이 용이하지 않게 되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)의 상하가 반대인 형태로 합착공정을 진행하고, 합착된 액정패널(110, 120)에 대하여 양측에서 동시에 케이블(116, 126) 및 회로기판(117, 127)의 부착공정을 진행함에 따라, 제조공정을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 액정표시장치(100)의 조립시, 케이블(116, 126)이 배면방향으로 휘어지도록 하여 두 회로기판(117, 127)의 액정표시장치(100)의 배면에서 커버버텀(155)상에 마주보도록 배치한 후, 타이밍 제어부(165)가 실장된 메인회로기판(160)과 중앙에서 케이블(161)을 통해 서로 연결되도록 함으로서, 조립공정을 완료하게 된다.

이러한 구조에서, 타이밍 제어부(165)는 외부 시스템에서 인가되는 영상신호를 통해, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)을 각각 구동하기 위한 데이터 전압 및 휘도전압을 생성하여 적절하게 데이터 구동부에 제공하게 된다.

또한, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)이 서로 반대방향으로 합착됨에 따라, 화상 표시시 그 스캔방향이 서로 반대가 됨에 따라, 제2 액정패널(120)은 일반적인 순방향 스캔방식으로는 정상적인 화상을 구현할 수 없으며, 이에 제2 액정패널(120)의 스캔방향을 재설정해야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성요소간 연결구조 및 이의 구동방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 블록도로 나타낸 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 액정표시장치의 구동신호 중, 게이트 전압의 신호파형을 나타낸 도면이다.

도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치(100)는, 화상을 표시하는 제1 액정패널(110), 제1 액정패널(110)을 구동하는 제1 게이트 및 데이터 구동부(113, 115), 광량을 제어하는 제2 액정패널(120), 제2 액정패널(120)을 구동하는 제2 게이트 및 데이터 구동부(123, 125), 제1 및 제2 게이트 및 구동부(113, 115, 123, 125)를 제어하고, 콘트라스트 비를 조절하는 CR 제어부(166)가 내장된 타이밍 제어부(165)를 포함한다.

제1 및 제2 액정패널(110, 123)은 글라스 또는 플라스틱을 이용한 투명기판 상에 제1 방향으로 형성되는 복수의 게이트배선(GL)과 제2 방향으로 형성되는 복수의 데이터배선(DL)이 매트릭스(matrix) 형태로 교차 형성되어 있고, 그 교차지점에 각각 복수의 화소(PX1, PX2)가 정의된다. 도시되어 있지는 않지만, 각 화소(PX1, PX2)에는 적어도 하나의 박막트랜지스터와 액정 캐패시터, 그리고 도시되어 있지는 않지만 스토리지 캐패시터(미도시)가 구성되어 있다.

동일 수평선상의 박막트랜지스터들의 게이트전극은 게이트 배선(GL)에 공통적으로 연결되어 있고, 동일 수직선상의 박막트랜지스터의 소스전극은 데이터배선(DL)에 연결되어 있다. 또한, 드레인전극은 액정 캐패시터를 이루며 공통전극과 대향하는 화소전극과 연결되어 있다.

이러한 구조에 따라, 제1 액정패널(110)은 박막트랜지스터가 도통되면, 데이터배선(DL)으로부터 인가되는 계조값이 반영된 데이터 전압에 의해 각 화소(PX1)에 의해 화상을 표시하게 된다.

동시에, 제2 액정패널(120)은 박막트랜지스터가 도통되면, 데이터배선(DL)으로부터 인가되는 휘도값이 반영된 휘도 전압에 의해 각 화소(PX2)의 광 투과율이 조절됨에 따라, 제1 액정패널(110)의 화소(PX1)에 제공되는 빛의 양이 조절되어 콘트라스트 비가 제어된다.

일 예로서, 화상을 표시하는 화소(PX1)가 화이트 색을 표시하는 경우, 휘도 조절 화소(PX2)는 이에 공급되는 광량을 더 크게 하여 화이트 색의 휘도가 더욱 높아지도록 조절하게 된다. 또한, 상기 화소(PX1)가 블랙 색을 표시하는 경우, 휘도 조절 화소(PX2)는 이에 공급되는 광량을 최대한 차단하여 블랙색의 휘도가 더욱 낮아져 어두운 색을 더욱 어둡게 조절하게 된다.

또한, 제1 및 제2 액정패널(110, 120)에서, 게이트 전압은 제1 및 제2 게이트 구동부(113, 123)로부터 게이트 배선(GL)을 통해 하나의 수평선 단위로 인가된다. 이때, 도 6a 도시된 바와 같이, 개시신호(Vst)에 따라, 제1 게이트 구동부(113)가 액정표시장치(110)의 상부에서 하부방향으로 게이트 신호(G1, G2, ... Gn)가 순차적으로 출력되게 되면, 그 개시신호(Vst)에 대응하여 제2 게이트 구동부(123)는 액정표시장치의 하부에서 상부방향으로 게이트 신호(Gn, Gn-1, ... G1)를 순차적으로 출력하게 된다.

따라서, 두 액정패널(110, 120)은 동일방향에서 화상 표시 및 휘도 조절을 수행하게 된다.

그리고, 제1 및 제2 게이트 구동부(113, 123)는 각각 타이밍 제어부(165)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS1, GCS2)에 응답하여 게이트 전압을 전술한 방향으로 출력한다.

상기, 게이트 제어신호(GCS1, GCS2)로는, 상기 개시신호(Vst)이외에도 두 게이트 구동부(113, 123)를 이루는 각 스테이지에 인가되어 하나씩 인에이블 시키는 클록신호 파형의 게이트쉬프트클럭(GSC)과, 게이트 전압(Vg)의 출력을 제어하는 게이트출력인에이블 신호(GOE)등이 있다.

제1 데이터 구동부(115)는 타이밍 제어부(165)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS1)에 대응하여 입력되는 정렬된 디지털 영상데이터(RGB)를 기준전압에 따라 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하고, 데이터배선(DL)을 통해 제1 액정패널(110)로 출력한다.

또한, 제2 데이터 구동부(125)는 타이밍 제어부(165)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS2) 및 그에 실장된 CR 제어부(LVC)로부터 입력되는 휘도제어신호에 대응하여 휘도전압을 생성하고, 데이터배선(DL)을 통해 제2 액정패널(120)로 출력한다.

이러한 제1 및 제2 데이터 구동부(115, 125)는 레지스터, 래치, DAC 및 출력버퍼(미도시)로 구성될 수 있으며, 상기 영상데이터(RGB) 및 휘도제어신호(LVC)를 하나의 수평선 단위로 래치하고 소정의 기준전압을 이용하여 아날로그 파형으로 변환한 후 제1 및 제2 액정패널(110, 120)의 각 화소(PX1, PX2)에 데이터 전압 및 휘도전압으로서 제공하게 된다.

상기 데이터 제어신호(DCS)로는 두 데이터 구동부(115, 125)의 샘플링 시작 타이밍을 결정하는 소스 스타트 펄스(SSP), 데이터 샘플링 동작을 제어하는 클록신호인 소스 쉬프트 클록(SSC) 및, 그의 출력 제어하는 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 등이 있다.

타이밍 제어부(160)는 외부시스템(미도시)으로부터 전송되는 디지털 영상 신호와, 수평 및 수직동기신호 및 데이터 인에이블 신호 등으로 이루어지는 타이밍 신호를 인가받아, 이를 통해 각 게이트 구동부(113, 123) 및 데이터 구동부(115, 125)의 제어신호(GCS1, GCS2, DCS1, DCS2)를 생성하고, 영상신호를 제1 데이터 구동부(115)가 처리할 수 있는 형태로 정렬한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부(165)는 상기 영상신호에 대응하여 각 화소별 계조값에 따른 콘트라스트 비 향상을 위한 최적의 휘도값을 산출하고, 이에 대응하여 휘도 전압을 생성하는 CR 제어부(166)를 내장하고 있다. 이러한 CR 제어부(166)는 각 화소마다 계조에 대응하여 화이트 색의 휘도는 높이고, 블랙 색의 휘도는 낮출 수 있도록 제2 액정패널(120)을 위한 휘도제어신호(LVC)를 생성하게 된다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 화상을 표시하는 제1 액정패널과, 휘도를 제어하는 제2 액정패널을 구비하고, 영상신호에 대응하여 각 화소의 휘도를 개별적으로 제어함으로써, 기존 액정표시장치의 콘트라스트 비를 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 회로기판이 대향하도록 두 액정패널을 합착함으로써, 제조공정이 단순해지는 동시에, 액정패널의 배면방향에서 타이밍 제어부와 용이하게 연결할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 액정표시장치 110 : 제1 액정패널
111 : 어레이기판 112 : 컬러필터기판
115, 125 : 구동IC 116, 126 : 케이블
117, 127 : 회로기판 118, 128 : 하부 편광판
119 : 상부 편광판 120 : 제2 액정패널
121 : 하부기판 122 : 상부기판
130 : 확산판(점착제) 140 : 백라이트 유닛
141 : LED 패키지 142 : LED 기판
144 : 도광판 145 : 광학시트
146 : 반사판 150 : 기구구조물
152 : 가이드 패널 155 : 커버버텀

Claims (7)

1. 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 복수의 제1 화소가 구비된 제1 액정패널;
   상기 표시패널의 배면으로 배치되고, 상기 표시패널 방향으로 빛을 출광하는 백라이트 유닛; 및
   상기 표시패널 및 백라이트 유닛 사이에 배치되고, 상기 영상신호의 휘도에 따라 상기 화상의 휘도를 제어하는 복수의 제2 화소가 구비된 제2 액정패널
   를 포함하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 액정패널은,
   일측에 상기 영상신호에 대응하는 데이터 전압을 공급하는 제1 데이터 구동부가 실장되고,
   상기 제2 액정패널은,
   일측에 상기 영상신호에 대응하는 휘도 전압을 공급하는 제2 데이터 구동부
   가 실장되는 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 액정패널은,
   상기 제1 및 제2 데이터 구동부가 서로 대향하는 방향으로 배치되는 액정표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 데이터 구동부는 각각 플렉서블 필름에 의해 상기 액정패널에 연결되고,
   상기 플렉서블 필름이 배면방향으로 휘어짐에 따라 상기 제1 및 제2 데이터 구동부가 상기 백라이트 유닛의 배면측에 배치되는 타이밍 제어부의 양측에서 연결되는 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 타이밍 제어부는,
   상기 영상정보를 분석하여 각 화소별 계조값에 대응하는 휘도를 산출하고, 상기 휘도에 따른 대응하여 휘도제어신호를 생성하는 CR 제어부
   를 더 포함하는 액정표시장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 액정패널은,
   각각 일측에 상기 화소를 수평선 단위로 도통시키는 제1 및 제2 게이트 구동부와 연결되고,
   상기 제2 게이트 구동부는,
   상기 제1 게이트 구동부의 게이트 전압 인가순서의 역순으로 게이트 전압을 상기 제2 화소에 인가하는 액정표시장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 액정패널은,
   사이에 점착층을 갖는 확산필름 또는 점착제가 개재되는 액정표시장치.

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