KR100524389B1 - 유기 이엘 백라이트를 이용한 티에프티 엘시디 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 이엘(EL) 소자를 백라이트로 이용하여 칼라필터를 제거한 유기 이엘(EL) 백라이트를 이용한 티에프티 엘시디(TFT-LCD)에 관한 것이다.

본 발명은 아이티오(ITO) 전극 및 티에프티(TFT) 어레이가 구현된 하측 유리기판과, 아이티오(ITO) 전극이 구현된 상측 유리기판, 및 상기 하측 유리기판과 상기 상측 유리기판 사이에 위치하는 액정으로 이루어진 R, G, B 액정셀들이 하나의 화소를 이루고, 이 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 엘시디 패널;과 상기 엘시디 패널의 R, G, B 액정셀에 대응하여 R,G,B 색을 발광할 수 있는 R, G, B 유기이엘셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 이루어진 유기이엘 백라이트를 구비하여 상기 엘시디 패널에 칼라필터가 제거되어 휘도가 개선된 것이다.

따라서 본 발명의 LCD는 칼라필터가 필요없어 보다 간단한 구조로 엘시디를 제조할 수 있음과 아울러 그만큼 투과율이 향상되어 고휘도의 엘시디를 구현할 수 있다. 특히, 유기이엘소자를 적층형으로 구현할 경우에는 엘시디의 해상도를 3배가량 높일 수 있고, 엘시디와 백라이트를 동기시켜 구동할 경우에는 소비되는 전력을 절감할 수 있는 잇점이 있다.

Description

유기 이엘 백라이트를 이용한 티에프티 엘시디{ TFT-LCD Using Organic Electro-Luminescence Backlight Unit }

본 발명은 박막 필름 트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하 'TFT-LCD'라 약칭함)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 이엘(EL) 소자를 백라이트로 이용하여 칼라필터를 제거한 유기 이엘(EL) 백라이트를 이용한 티에프티 엘시디(TFT-LCD)에 관한 것이다.

일반적으로, LCD는 디스플레이 장치의 하나로써 같은 용도로 쓰이는 음극선관(Cathode Ray Tube:이하 'CRT'라 약칭함)과는 달리 자체 발광을 하지 못하는 표시소자이기 때문에 화면 전체를 균일한 밝기로 유지시킬 수 있는 발광장치가 필요하다. LCD는 발광방식에 따라 반사형과, 투과형, 및 이 두가지를 조합한 방식으로 구분되는데, 투과형에서 사용되는 발광장치를 백라이트 유닛(Backlight Unit)이라 하고, 광원의 위치에 따라 직하방식(Top-Down method)과 옆면 조명방식(Edge illumination system)으로 구분된다.

통상의 액정표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 디스플레이 모듈(10)과 비디오 처리계통(11~13), 전원계통(17~18)으로 구분할 수 있고, 디스플레이 모듈(10)은 다시 액정 패널(16)과 구동부(14,15), 및 백라이트(19)로 구분할 수 있다.

도 1을 참조하면, CPU를 포함하는 영상신호를 처리하기 위한 비디오 램 보드(11)에는 디스플레이를 위한 영상 데이터가 저장되어 있고, 타이밍 제어부(12)는 비디오 램 보드(11)로부터 영상신호(R,G,B)와 동기신호(SYNC)를 입력받아 디스플레이 모듈(10)을 구동하기 위한 각종 타이밍신호를 발생한다. 디스플레이를 위한 비디오 데이터(R,G,B)는 라인 메모리(13)에 저장된 후 데이터 구동부(15)로 전달되고, 타이밍 제어부(12)의 구동신호는 스캔 구동부(14)로 전달된다. 여기서, 데이터 구동부(15)는 데이터 드라이버 혹은 소스 드라이버라고도 하고, 스캔 구동부(14)는 게이트 드라이버라고도 한다.

그리고 백라이트(19)는 전원공급장치(17)의 출력을 인버터(18)를 통해 전달받아 발광하는데, 지금까지의 LCD 백라이트(19)로 사용되는 광원의 종류로는 소형 전구, 무기후막 EL, LED, CCFL, EEFL 등 다양한 종류가 사용되어 왔다. 이중에서 풀 칼라(Full Color)를 구현하기 위한 STN 또는 TFT방식의 LCD용 백라이트로서는 고휘도를 낼 수 있는 CCFL이 가장 널리 사용되고 있고, 최근에는 CCFL의 전극을 외부로 끌어내고 한 개의 인버터로 여러개의 램프를 구동할 수 있는 EEFL이 고휘도용 백라이트로 주로 사용된다.

도 2a는 종래의 티에프티 엘시디(TFT-LCD)의 구조를 도시한 개략도이고, 도 2b는 종래의 티에프티 엘시디(TFT-LCD)의 한 픽셀을 도시한 개략도이다.

도 2a를 참조하면, 액정 패널부는 크게 픽셀전극(25B) 및 박막트랜지스터가 매트릭스형태로 배열되어 있는 하측 유리기판(Bottom Glass: 22B)과, 공통전극(25T) 및 칼라필터(23)층이 형성되어 있는 상측 유리기판(Top Glass: 22T), 그리고 상, 하측 유리기판 사이에 채워지는 액정(26)층으로 구성된다. 즉, 도 2a에 도시된 구조를 보면 가장 아래에 백라이트(19)가 위치하고, 하측(Bottom) 글래스(22B)의 하면에는 편광필름(21B)이 부착되어 있으며, 상면에는 ITO전극(25B) 및 TFT어레이(27)가 구현되어 있다. 그리고 상측(Top) 글래스(22T)의 상면에는 편광필름(21T)이 부착되어 있으며, 하면에는 R, G, B 칼라필터(23)와 블랙매트릭스(24), ITO전극(25T)이 위치하고 있다.

그리고 하나의 화소는 도 2b에 도시된 바와 같이, R G B 칼라필터(23)와 공통전극(25T), 데이터 선(Data Line)과 게이트 선(Gate Line) 등으로 이루어져 있다.

그런데 이와 같은 종래의 LCD 구조는 백라이트(19)에서 나오는 백색광을 LCD 셔터(26)로 광량 제어하여 그 빛을 다시 RGB의 칼라필터(23)를 통과시켜서 풀 칼라를 얻는 구조로 되어 있는데, 여기서 사용되는 칼라필터(23)는 광투과율이 30∼40%정도이므로 그 만큼 상대적으로 밝은 백라이트를 사용해야 하고, 따라서 소비전력도 높아지게 되는 문제점이 있다.

한편, 현재 사용되고 있는 여러 디스플레이 소자들 중에서 천연색 표시 소자로써의 응용면에서 주목받고 있는 하나가 유기 전계발광 표시소자(Organic Electroluminescent Display: 이하, 유기 EL소자라 한다)이다. 이러한 유기 전계발광 표시소자(OELD)는 액정표시장치(LCD)와 같은 수광형태의 소자에 비해 응답속도가 빠르고 자체 발광 형태이므로 휘도가 우수하며, 구조가 간단하여 생산이 용이하고 경량 박형의 장점을 가지고 있어 LCD 백라이트, 휴대용 단말기, 자동항법시스템, 노트북 컴퓨터 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.

도 3은 일반적인 유기 EL소자의 개략적인 구성도로서, 유기EL소자는 최하단의 유리기판(37)과, 유리기판(37) 상면에 형성되는 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide), 폴리아닐린(Polyaniline), 은(Au)과 같이 높은 일함수 금속의 제1 전극(양전극:31), 제1 전극(31)의 상면에 형성되는 유기 박막층(35), 유기 박막층(35) 위에 형성되는 예를 들어 알루미늄(Al)과 같이 낮은 일함수 금속의 제2 전극(음전극: 33), 및 제1 전극(31)과 양(+)으로 접속되고, 제2 전극(33)과는 음(-)으로 접속되는 전원(39)으로 구성된다. 여기서, 유기 박막층(35)은 제1 전극(31)으로부터 주입된 정공(hole)을 발광층(35-2)으로 전달하기 위한 정공 수송층(35-1)과 제2 전극(33)으로부터 주입된 전자를 발광층(35-2)으로 전달하기 위한 전자 수송층(35-3), 및 전자와 정공의 결합에 의해 빛을 발광하기 위한 발광층(35-2)으로 구성된다. 이러한 유기 이엘(EL) 소자를 엘시디의 백라이트로 사용한다면 매우 편리할 것이다.

본 발명은 티에프티 엘시디(TFT-LCD)에서 광투과율이 낮은 칼라필터를 제거하여 고휘도를 낼 수 있는 유기 이엘(OEL)소자를 백라이트로 이용한 액정표시장치(LCD)를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 아이티오(ITO) 전극 및 티에프티(TFT) 어레이가 구현된 하측 유리기판과, 아이티오(ITO) 전극이 구현된 상측 유리기판, 및 상기 하측 유리기판과 상기 상측 유리기판 사이에 위치하는 액정으로 이루어진 R, G, B 액정셀들이 하나의 화소를 이루고, 이 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 엘시디 패널;과 상기 엘시디 패널의 R, G, B 액정셀에 대응하여 R,G,B 색을 발광할 수 있는 R, G, B 유기 이엘(EL) 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 이루어진 유기 이엘(EL) 백라이트를 구비하여 상기 엘시디(LCD) 패널에 칼라필터가 제거되어 휘도가 개선된 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는 아이티오(ITO) 전극 및 티에프티(TFT) 어레이가 구현된 하측 유리기판과, 아이티오(ITO) 전극이 구현된 상측 유리기판, 및 상기 하측 유리기판과 상기 상측 유리기판 사이에 위치하는 액정으로 이루어진 R, G, B 액정셀들이 통합되어 하나의 화소를 이루고, 이 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 엘시디(LCD) 패널과; 상기 엘시디(LCD) 패널의 화소에 대응하여 R, G, B색을 발광할 수 있는 R, G, B 유기 이엘(EL) 셀들이 적층되어 매트릭스 형태로 배열된 유기 이엘(EL) 백라이트; 및 상기 엘시디(LCD) 패널의 화소에 R데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 R색을 발광하고, G데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 G색을 발광하며, B데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 B색을 발광하도록 상기 엘시디(LCD) 패널과 상기 유기이엘(EL) 백라이트를 동기시키는 동기수단을 포함하여 상기 엘시디(LCD) 패널에서 칼라필터를 제거하고 고해상도가 가능하게 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

제1 실시예

도 4a는 본 발명에 따른 티에프티 엘시디(TFT-LCD)의 구조를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 엘시디(LCD)의 구동 개념을 도시한 개략도이며, 도 4c는 본 발명을 설명하기 위해 도시한 한 픽셀의 예이고, 도 4d는 본 발명에 따라 LCD와 백라이트를 동기시키기 위한 타이밍도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 티에프티 엘시디(TFT-LCD)는 유기 이엘(EL) 소자로 된 백라이트(47)와 그 위에 위치하는 LCD패널(46)로 이루어지고, LCD패널은 ITO전극 및 TFT 어레이(43B)가 구현된 하측 유리기판(42B)과, ITO전극(43T)이 구현된 상측 유리기판(42T), 및 상측 유리기판(42T)과 하측 유리기판(42B) 사이에 위치하는 액정(44)으로 구성된다. 이때, 하측 유리기판(42B)의 하면과 상측 유리기판(42T)의 상면에는 편광필름(41T,41B)이 도포되어 있다.

유기 이엘(EL) 백라이트(47)는 LCD(46)의 각 화소와 대응하여 R,G,B 셀들이 반복적으로 구현되어 적, 녹, 청색을 발광하고, 이에 따라 LCD 패널(46)에서는 백색광으로부터 해당 색을 구현하기 위한 R,G,B 칼라필터가 제거된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 도 4c에 도시된 바와 같이, LCD의 R, G, B 셀에 대응하여 백라이트로서, R, G, B색을 각각 발광할 수 있는 유기 이엘(EL)소자를 이용하고, 이에 따라 엘시디(LCD) 패널(46)에서 칼라필터를 제거하여 엘시디(LCD) 패널의 구조를 단순화시킴과 아울러 광 투과율을 높여 고휘도를 가능하게 한 것이다.

이러한 TFT 엘시디(LCD)는 도 4b에 도시된 바와 같이, LCD구동부(48)에 의해 TFT-LCD 패널(46)을 구동함과 아울러 백라이트 구동부(49)에 의해 유기 이엘 백라이트(47)를 구동한다. 이때 유기 이엘(EL) 백라이트(47)를 항시 점등시킬 수도 있으나 전력소모를 줄이기 위하여 엘시디(LCD) 구동부(48)와 백라이트 구동부(49)를 서로 동기시킬 필요가 있다. 즉, LCD의 각 화소들은 한꺼번에 온되는 것이 아니라 게이트 드라이버의 스캔에 의해 순차적으로 온되므로, 도 4d에 도시된 바와 같이 게이트 드라이버의 스캔신호에 동기하여 유기 이엘(EL) 백라이트(47)를 구동할 경우에는 항시 점등하는 경우보다 소비전력을 절감할 수 있다.

제 2 실시예

도 5a는 본 발명에 따른 티에프티 엘시디(TFT-LCD)의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 엘시디(LCD)의 구동 개념을 도시한 개략도이며, 도 5c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 한 픽셀의 도면이고, 도 5d는 본 발명의 제2 실시예에 따라 LCD와 백라이트를 동기시키기 위한 타이밍도이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 티에프티 엘시디(TFT-LCD)는 유기 이엘(EL) 소자로 된 백라이트(57)와 그 위에 위치하는 LCD패널(56)로 이루어지고, LCD패널(56)은 ITO전극 및 TFT 어레이(53B)가 구현된 하측 유리기판(52B)과, ITO전극(53T)이 구현된 상측 유리기판(52T), 및 상측 유리기판(52T)과 하측 유리기판(52B) 사이에 위치하는 액정(54)으로 구성된다. 이때, 하측 유리기판(52B)의 하면과 상측 유리기판(52T)의 상면에는 편광필름(51T,51B)이 도포되어 있다.

유기 이엘(EL) 백라이트(57)는 LCD(56)의 각 화소와 대응하여 R,G,B 셀들이 적층되어 제어에 따라 적, 녹, 청색 중 어느 한 색을 발광하고, 이에 따라 LCD 패널(56)에서는 백색광으로부터 해당 색을 구현하기 위한 R,G,B 칼라필터가 제거된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 도 5c에 도시된 바와 같이, LCD(56)에서 하나의 셀이 R,G,B를 모두 표현할 수 있도록 되어 있어 종래의 LCD셀에 비해 약 ⅓ 정도로 크기가 작아질 수 있고, 이에 대응하여 백라이트(57)도 약 ⅓ 크기를 갖으며 R, G, B색을 각각 발광할 수 있는 유기 이엘(EL)소자가 적층된 형태로 되어 있다. 따라서 엘시디(LCD) 패널(56)에서 칼라필터를 제거하여 엘시디(LCD) 패널(56)의 구조를 단순화시킴과 아울러 광 투과율을 높여 고휘도를 가능하게 하고, 특히 종래에 비해 대략 3배 정도의 고해상도를 구현할 수 있어 화질이 개선된 효과를 제공한다.

이러한 TFT 엘시디(LCD)는 도 5b에 도시된 바와 같이, LCD구동부(58)에 의해 TFT-LCD패널(56)을 구동함과 아울러 백라이트 구동부(59)에 의해 유기 이엘(EL) 백라이트(57)를 구동한다. 이때 유기 이엘(EL) 백라이트(57)는 엘시디 구동부(58)와 백라이트 구동부(59)를 서로 동기시킬 필요가 있다. 즉, 제 2 실시예에서는 하나의 LCD 화소에 대해 R,G,B로 순차적으로 구동할 필요가 있으므로 도 5d에 도시된 바와 같이, 데이터 선(Data)에 R데이터가 인가될 때 유기 EL소자의 R색 셀을 온하고, G데이터가 인가될 때에 G색 셀을 온하며, B데이터가 인가될 때 B색 셀을 온한다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에서는 칼라필터를 삭제한 상태로 RGB 셀을 통합하여 하나의 셀로 만들고, LCD의 한 도트 피치내에서 해당되는 셀의 크기와 일치하는 유기 이엘(EL) 백라이트를 RGB 적층 형태로 구성하여 LCD의 뒷면에 부착시킨 후, 유기 이엘(EL) 백라이트가 R 또는 G 또는 B의 빛을 발할 때, LCD의 구동을 동기시켜 전체적으로 풀 칼라를 구현한다.

이러한 제2 실시예의 구조는 LCD 전체의 개구율을 향상시켜 보다 밝게 만들 수 있고, 디스플레이의 해상도를 기존보다 3배 가량 높일 수 있으며, 백라이트를 LCD와 동기화시켜 구동하므로 소비전력을 줄일 수 있는 잇점이 있다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 엘시디(LCD)의 백라이트로서 R,G,B 칼라를 발광할 수 있는 유기 이엘(EL) 소자를 사용함으로써 백색광으로부터 해당 색을 구현하기 위한 칼라필터가 필요없어 보다 간단한 구조로 엘시디(LCD)를 제조할 수 있음과 아울러 칼라필터를 사용하지 않으므로 그 만큼 투과율이 향상되어 고휘도의 엘시디(LCD)를 구현할 수 있다. 특히, 유기 이엘(EL)소자를 적층형으로 구현할 경우에는 엘시디(LCD)의 해상도를 3배가량 높일 수 있고, 엘시디(LCD)와 백라이트를 동기시켜 구동할 경우에는 소비되는 전력을 절감할 수 있는 잇점이 있다.

도 1은 일반적인 디스플레이 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,

도 2a,2b는 종래의 티에프티 엘시디(TFT-LCD)의 구조를 도시한 개략도,

도 3은 일반적인 유기 이엘(EL)의 구조를 도시한 개략도,

도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 티에프티 엘시디의 구조를 도시한 도면,

도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 티에프티 엘시디의 다른 예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41T,41B,51T,51B: 편광필름 42T,42B,52T,52B; 글래스

43T,43B,53T,53B: ITO전극 44,54: 액정

47,57: 유기EL 백라이트 48,58: LCD구동부

49,59: 백라이트 구동부

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 아이티오(ITO) 전극 및 티에프티(TFT) 어레이가 구현된 하측 유리기판과, 아이티오(ITO) 전극이 구현된 상측 유리기판, 및 상기 하측 유리기판과 상기 상측 유리기판 사이에 위치하는 액정으로 이루어진 R, G, B 액정셀들이 통합되어 하나의 화소를 이루고, 이 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 엘시디 패널과;

   상기 엘시디 패널의 화소에 대응하여 R, G, B색을 발광할 수 있는 R, G, B 유기 이엘 셀들이 적층되어 매트릭스 형태로 배열된 유기 이엘 백라이트; 및

   상기 엘시디 패널의 화소에 R데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 R색을 발광하고, G데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 G색을 발광하며, B데이터가 인가되면 상기 백라이트의 R, G, B 적층셀이 B색을 발광하도록 상기 엘시디 패널과 상기 유기이엘 백라이트를 동기시키는 동기수단을 포함하여

   상기 엘시디 패널에서 칼라필터를 제거하고 고해상도가 가능하게 된 것을 특징으로 하는 유기 이엘 백라이트를 이용한 엘시디.