KR100366300B1 - 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 그와 유사한 화상표시 장치의 화상 표시 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광센서를 이용하여 검출된 외부광원의 상태에 따라 반사모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD) 내의 내부광원 및 액정화소의 출력을 조절함으로써 반사 모드 TFT LCD의 컬러 화상 표시를 최적으로 제어하는 제어시스템에 관한 것으로서, 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서, 외부광의 광도를 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리 설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하여 어떠한 외부조명 환경 하에서도 원하는 최적의 컬러 화상 표시가 자동으로 구현될 수 있고 전력 소비 효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 그와 유사한 화상 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING IMAGE DISPLAY IN A THIN FILM TRANSISTOR LIQUID CRYSTALLINE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor Liquid Crystalline Display; TFT LCD)의 표시 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 광센서를 이용하여 검출된 외부광원의 상태에 따라 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 조절함으로써, 사용자에 의해 미리 설정된 모드 및 연산방식에 따라 TFT LCD의 컬러 화상 표시를 제어하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 제어시스템에 관한 것이다.

현재, 전기적 화상 신호의 인가에 의한 액정 배향에 따라 출력되는 광신호로서 화상을 표시하는 액정 표시 장치(LCD)가 디스플레이 장치 산업분야에서 점점 중요한 위치를 차지하고 있다. 특히, 최근에 개발된 박막 트랜지스터(TFT) LCD는 액정 셀(cell)의 전극마다 전계 효과 트랜지스터를 적층시킨 것으로, 종래의 LCD보다 더욱 소형 박형화하면서도 소비 전력은 더 절감할 수 있는 차세대 LCD로 각광받고 있다.

이와 같은 TFT LCD로서 현재 개발되어 상용화되어 있는 것은 투과 모드(transmission mode) TFT LCD이다.

도 1은 이와 같은 투과 모드 TFT LCD의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 광원으로부터 방출된 광의 경로가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 투과 모드 TFT LCD는 광원(30)으로부터 방출된 광이 아래로부터 순차 적층된 도광판(20)과 TFT(10)를 투과하면서 화상을 구현하도록 되어 있다. 그러나, 이와 같은 투과 모드 TFT LCD는 화상을 표시하는데 있어 내부광원(30)만을 이용할 수 있고, 태양과 같은 자연광이나 실내의 조명등과 같은 외부광원을 전혀 이용할 수 없다. 따라서, 투과 모드 TFT LCD의 경우는 내부광원(30)에 전력을 공급하기 위해서는, 예컨대 배터리와 같은 전력 공급 장치에만 전적으로 의존할 수밖에 없기 때문에, 사용 시 전력을 절감할 수 있는 효과적인 방법이 없는 실정이다. 이것은, 특히 현재 상용되고 있는 배터리의 가용시간을 고려해 볼 때, LCD가 장착된 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 캠코더 뷰파인더, 액정TV와 같은 휴대형 장치를 사용하는 사용자에게는 큰 불편을 초래할 수 있음은 물론 장치의 유지비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.

이와 같은 투과 모드 TFT LCD 의 단점을 극복하기 위하여 개발되어 현재 상용화되기 시작한 것이 반사 모드(reflection mode) TFT LCD이다.

도 2는 이와 같은 반사 모드 TFT LCD의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 광원으로부터의 광의 경로가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광원(300)으로부터 방출된 광은 TFT(100)에서 반사되고, 반사된 광은 TFT(100) 위에 배치된 도광판(200)을 투과하면서 화상을 구현하도록 되어 있다.

반사 모드 TFT LCD는 도 1의 투과 모드 TFT LCD와는 달리, 화상을 표시하는데 내부광원(300)과 외부광원(태양광 이나 조명등)을 선택적으로 또는 동시에 이용할 수 있다. 따라서, 반사 모드 TFT LCD는 예컨대 낮이나 환한 실내처럼 주위가 밝은 환경에서는 내부광원의 가동 없이 외부광원만을 이용하고, 밤이나 어두운 실내처럼 주위가 어두운 환경에서는 내부광원을 이용함으로써 컬러 화상 표시가 가능하기 때문에, 외부광원을 이용할 수 없고 오로지 내부광원만을 이용하는 투과 모드 TFT LCD에 비해 전력을 더 효율적으로 이용할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 전술한 반사 모드 TFT LCD는 외부광원을 이용하기는 하나 외부광원의 강도에 따라 내부광원을 융통성 있게 이용하지 못하고, 단순히 사용자의 수동 조작 또는 장비에 내장된 설정 조건에 따라 온/오프(ON/OFF) 기능의 스위치만을 사용하여 장비의 내부광원의 사용여부를 결정하도록 되어 있었다. 따라서, 이와 같은 반사 모드 TFT LCD를 휴대형 장비는 물론이고 데스크톱 컴퓨터와 같은 고정형 장비에 장착하여 사용하는 경우에, 장비 주변의 외부광원 상태에 따라서 조도나 색도가 시시각각 변하는 가변적인 환경 하에서는, 흑백 화상의 경우와는 달리 TFT LCD 표면에 입사되는 외부광의 조도나 색도의 변화에 따라 자연색 재현은 물론 컬러 화상의 표시 변화가 커서 고품질의 컬러 화상 재현을 보장받을 수가 없게 된다.

더욱이, 내부광원을 외부광원의 상태에 따라 주/보조 광원으로 이용할 수 있는 상태에서도, 일반 디지털 소자에 비해 전력 소모가 많은 내부광원만을 이용하게 되어 휴대형 장비의 경쟁력에 중요한 변수로 작용하는 배터리 가용기간을 단축하게 되어, 반사 모드 TFT LCD의 휴대형 장비에의 적용에 커다란 장애요소로 작용하고 있다.

따라서, TFT LCD에서 컬러 화상을 표시하는데 있어서 내부광원을 더 효율적으로 이용하여 컬러 화상의 광도와 색도, 콘트라스트 등을 외부광의 상태에 따라 최적으로 표시할 수 있고 소모되는 전력을 절감할 수 있는 컬러 화상 제어 시스템이 요구된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 TFT LCD의 단점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 외부환경 변화에 따른 외부입사광의 광도와 색도의 변화에 능동적으로 대처하여, TFT LCD의 컬러 특성을 일정하게 유지시키면서, 자연색을 안정적으로 재현하고, 전력 소모를 줄이는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서, 외부광의 광도를 적색광, 녹색광,청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하는 것을 특징으로 하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 상기 제어 수단에 접속된 타이머를 더 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 타이머에 의해 검출된 시간에 따라 상기 설정된 표시 모드를 판단하여 상기 내부광원의 광도 및 액정 화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 조정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 상기 제어수단에서의 연산처리과정은, 외부광의 색깔에 따른 광도의 검출결과에 따라 여러 가지 단계로 나뉘어지는 "판단 결과 모드"를 산출하는 단계와, 초기에 설정되어 있는 표시모드와 상기 판단결과 모드를 비교하여 판단하는 단계와, 상기 비교하여 판단하는 단계에서 나온 판단 결과에 따라 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 미리 설정된 값이나 제어에 필요한 연산식에 따라 연산을 수행한 결과값으로 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 내부광원구동 주파수는 상기 액정화소의 구동 주파수 또는 그 이상의 주파수와 동조하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 상기 박막트랜지스터는 폴리실리콘 결정이나 아몰퍼스 결정 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 상기 제어수단은 외부광의 밝기 변화가 순간적인 점멸 또는 고주파 점멸 상태일 때 화면의 밝기가 부자연스럽게 연동점멸하는 것을 방지하기 위한 지연회로와 그에 따른 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템은, 상기 광센서부는 반사모드 티에프티 엘시디 표면에 조사되는 외부광 중에서 특정한 각도의 입체각 내의 입사광이나 특정한 편광상태의 입사광 만을 선택적으로 감지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 내부광원으로부터의 광의 경로가 도시된 일반적인 투과 모드 TFT LCD의 개략적 모형도,

도 2는 내부광원과 외부광원으로부터의 광의 경로가 도시된 일반적인 반사 모드 TFT LCD의 개략적 모형도,

도 3은 본 발명에 따라, 반사 모드 TFT LCD 장치에서 외부광원의 광을 검출하는 광센서로부터의 광 강도에 따른 내부광원 및 액정화소 제어를 설명하기 위한 개략적 모형도,

도 4는 도 3에서의 내부광원의 제어를 위한 구체적 회로 블록도,

도 5는 도 4에 도시된 TFT LCD 컨트롤러에서의 연산처리 과정을 설명하기 위한 제어 흐름도.

도 6은 기존의 TFT LCD의 제어를 위한 회로 블록도

도 7은 본 발명에 따라 외부광원의 광을 검출하는 광센서로부터의 광도에 따라 내부광원 및 액정화소를 컨트롤러 또는 외부 CPU로 제어하는 회로의 블록도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11 : TFT LCD 21 ,31 : 중앙연산처리장치(CPU)

2, 12 : 광센서부 22. 32 : 컨트롤러(controller)

3, 13 : 내부광원 23, 33 : 게이트 드라이버

4, 14 : 내부광원 드라이버 24, 34 : 데이터 드라이버

15 : 변환제어부 25, 35 : 전원장치

5-1 : A/D 변환기 26, 36 : 내부광원

5-2 : TFT LCD 컨트롤러 27, 37 : TFT LCD

5-3, 5-4 : D/A 변환기 28, 38 : 광센서부

5-5 : TFT 드라이버 39 : 변환부

6 : 표시 모드 설정부 40 : 내부광원 변환부

이하, 첨부 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 반사 모드 TFT LCD에서, 광센서부에 의해 검출된 외부광원의 광량에 따라. 내부광원을 조정하여 컬러 화상표시를 제어하는 시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사 모드 TFT LCD(11)는 광센서부(12), 내부광원(13), 내부광원 드라이버(14), 및 변환/제어부(15)가 결합 구성되어 있다.

광센서부(12)는 입사된 외부광을 그에 대응하는 전기적 신호로 변환시키기 위한 것으로, 소형 광센서인 포토다이오드, 포토트랜지스터, cds등을 사용하며, 색상별 광도 측정을 위해 적색광(R), 녹색광(G), 및 청색광(B)을 선택적으로 통과시키는 광학 필터들로 구성된다. 또한 상기 광센서부는 가시광에 반응하는 단일 광센서로 구성할 수도 있으며 외부광의 편광상태를 감지할 수 있도록 편광필터를 구비할 수도 있다. 그리고 일정한 입체각 내의 외부광 만을 선택적으로 감지할 수 있는 광센서를 구비할 수도 있다.

상기 광센서부(12)로부터 출력된 전기적 신호는 변환/제어부(15)로 입력된다.

변환/제어부(15)는 광센서부(12)로부터의 전기적 신호의 크기에 따라서 외부광원의 광도 및 색도 등을 판단하여 사용자( 또는 제조자)에 의해 설정된 화상 표시 모드에 따라서 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 제어하는 신호를 출력한다.

변환/제어부(15)로부터 출력된 제어 신호는 내부광원 드라이버(14)와 액정화소 신호구동부(도시안됨)를 통해 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도와 색도, 콘트라스트를 조절하게 된다.

도 4는 도 3에서의 내부광원의 제어를 위한 구체적 회로 블록도의 일례를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 변환/제어부(5)는, 구체적으로, 광센서부(2)의 출력부에 접속되어, 아날로그 신호인 광신호를 컨트롤러에서 처리 가능한 신호인 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(5-1), A/D 변환기(5-1)로부터의 디지털 신호를 연산 처리하여 제어 신호들을 발생시키기 위한 TFT LCD 컨트롤러(5-2), TFT LCD 컨트롤러(5-2)로부터의 디지털 제어 신호를 TFT LCD(1)를 구동할 수 있는 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기(5-3), 이 아날로그 제어 신호에 따라 TFT LCD(1)를 구동하기 위한 TFT 드라이버(5-5), TFT LCD 컨트롤러(5-2)로부터 광센서부(2)에서 검출된 광강도에 대응하는 전기적 신호의 연산처리에 따라 출력된 디지털 제어 신호를 내부광원의 광량을 제어할 수 있는 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기(5-3)를 포함한다.

또한, TFT LCD 컨트롤러(5-2)에는 사용자 또는 제조자가 절전, 표준, 또는 최적과 같은 표시 모드를 선택에 따라 입력할 수 있는 표시 모드 설정부(6)가 연결되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, R(적색광), G(녹색광), B(청색광)를 선택적으로 검출하는 광학 필터로 구성된 광센서부(2)는 외부광원으로부터의 광을 R, G, B의 색깔별로 분리 검출하여, 검출된 광성분의 강도에 대응하는 아날로그 전기적 신호를 발생시킨다. 이 전기적 신호는 TFT LCD 컨트롤러(5-2)에서 처리될 수 있도록 A/D 변환기(5-1)에서 디지털 형태의 전기적 신호로 변환된다. A/D 변환기(5-1)에서 변환된 디지털 신호는 TFT LCD 컨트롤러(5-2)에 입력되어, TFT LCD 컨트롤러(5-2)에 내장된 소정의 제어 프로그램에 따라 연산 처리된다. 이 연산 처리 과정에 대해서는 도 5를 참조로 후술될 것이다.

TFT LCD 컨트롤러(5-2)에서는 외부광원의 광도에 대응하는 전기적 신호의 강도와 사용자에 의해 설정된 표시 모드(절전, 표준, 최적)에 따라서 2개의 제어 신호를 발생하게 되는데, 하나는 TFT LCD(1) 자체를 구동하기 위한 것이고, 또 다른 하나는 내부광원을 제어하기 위한 것이다.

TFT LCD(1) 구동 제어 신호는 D/A 변환기(5-3)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 이 신호는 TFT 드라이버(5-5)를 통해 TFT LCD(1)를 구동하게 된다. 이와 동시에 TFT LCD 컨트롤러(5-2)를 통해 출력된 또 다른 제어 신호인 내부광원 제어 신호는 또 다른 D/A 변환기(5-4)를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 이 신호는 내부광원 드라이버(4)를 통해 내부광원을 제어하게 된다. 이 제어 신호들은 TFT LCD 컨트롤러로부터 동시 출력되므로 TFT LCD의 구동은 내부광원의 구동과 연동하여 작동하게 된다.

전술한 본 발명의 구성과 작용에 따라, 광센서부(2)에 의해 검출된 외부광의 광도 및 색깔별 광도와, 사용자 또는 제조자가 설정한 화상 표시 모드를 TFT LCD 컨트롤러(5-2)에서 판단하여, 설정된 표시 모드에 따라서 내부광원의 출력 및 액정화소의 출력을 조정함으로써 TFT LCD(1)의 컬러 화상의 광도, 색도, 콘트라스트를 적절하게 제어하게 된다.

다음에는, TFT LCD 컨트롤러(5-2)에 내장된 소정의 제어 프로그램에 따른 연산 처리 동작에 따라, 전술한 외부광원의 광도와 설정 표시 모드에 따른 내부광원 제어 방법에 대해서 설명한다.

도 5는 도 4에 도시된 TFT LCD 컨트롤러에서의 연산처리 과정을 설명하기 위한 제어 흐름도를 도시한 것이다.

연산처리과정은, 외부광의 색깔에 따른 광도의 검출결과에 따라 여러가지 단계로 나뉘어지는 "판단 결과 모드"를 산출하는 단계와, 초기에 설정되어 있는 표시모드와 상기 판단 결과 모드를 비교하여 판단하는 단계와, 상기 비교하여 판단하는 단계에서 나온 판단 결과에 따라 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 미리 설정된 값이나 제어에 필요한 연산식에 따라 연산을 수행한 결과값으로 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있으며 이를 보다 세분되는 단계로 나누어서 설명하면 다음과 같다.

전원 인가에 의해 TFT LCD(1)가 구동 개시되면(단계 S1), 사용자는 원하는 컬러 화상 표시를 위한 표시 모드, 예컨대 절전, 표준, 최적 모드 중 하나를 필요할 때 입력하게 되는데 추후 재입력이 이루어 질 때까지 입력모드가 유지된다(단계 S2). 또한, TFT LCD(1)가 구동 개시되면, 광센서부(2)의 R, G, B 광학 필터를 통해 RGB값이 A/D 변환에 의한 디지털 신호로서 TFT LCD 컨트롤러(5-2)로 입력된다(단계 S3).

TFT LCD 컨트롤러(5-2)는 디지털 입력 신호에 따라서 외부광의 강도, 즉 RGB값을 검출하여 외부광의 밝기를 판단하여 판단 결과 모드를 산출한다(단계 S4). 판단 결과 모드는 예를 들어서 3가지 경우, 즉 '매우 어두움', '보통', 및 '충분히 밝음'으로 나타난다. 물론 판단 결과 모드를 3가지 이상으로 더 세분하여 미세하게 조정할 수도 있다.

이와 같은 판단을 행하는데 있어 필요한 RGB 파라메터 값들은 다음과 같이정의된다.

Ro, Go, Bo 값은 외부입사광에 의한 각 색상별(파장별) 광도, Ri, Gi, Bi 값은 내부광의 각 파장별 광도, Rp, Gp, Bp 값은 TFT LCD가 최적 모드의 화상 표시를 위해 필요한 각 파장별 광도, Rs, Gs, Bs 값은 TFT LCD가 표준 모드의 화상 표시를 위해 필요한 각 파장별 광도, Rs, Gs, Bs 값은 TFT LCD가 절전 모드의 화상 표시를 위해 필요한 각 파장별 최저 광도를 의미한다.

또한, '매우 어두움'의 조건은 Ro > XRe, Go > XGe, Bo > XBe (X는 1보다 작은 변수), '충분히 밝음'의 조건은 Ro > Rp, Go > Gp, Bo > Bp이고, '보통'의 조건은 '매우 어두움'과 '충분히 밝음' 조건의 사이 영역을 의한다. 이 때, Rp, Gp, Bp, Rs, Gs, Bs, Rs, Gs, Bs 값은 주변의 밝기 상태 또는 주야간에 따라 달라지게 설정되도록 프로그램된다.

단계 S4에서의 판단 결과, '매우 어두움'으로 판단되면, 단계 S2에서 설정된 표시 모드가 어떤 모드인지를 판단한다. (단계 S5). 판단 결과, 절전 모드이면, 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 절전 모드에 필요한 최저 광도(Re, Ge, Be)로 설정하는, 즉 Ri = Re, Gi = Ge, Bi = Be가 되게 하는 내부광원 제어 신호를 발생시킨다(S5-1). 단계 S5에서의 판단 결과, 최적 모드이면, 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 최적 모드에 필요한 광도(Rp, Gp, Bp)로 설정하는, 즉 Ri = Rp, Gi = Gp, Bi = Bp가 되게 하는 내부광원 제어 신호를 발생시킨다(S5-2). 단계 S5에서의 판단 결과, 표준 모드이면, 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 표준 모드에 필요한 광도(Rs, Gs, Bs)로 설정하는, 즉 Ri = Rs, Gi = Gs, Bi = Bs의 연산식을 만족하는내부광원제어 신호를 발생시킨다(S5-3).

단계 S4에서의 판단 결과, '보통'으로 판단되면, 단계 S2에서 설정된 표시 모드가 어떤 모드인지를 판단한다(단계 S6). 판단 결과, 절전 모드이면, 외부광의 광도(Ro, Go, Bo)와 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 합산한 것이 절전 모드에 필요한 최저 광도(Re, Ge, Be)가 되도록, 즉 Ro + Ri = Re, Go +Gi = Ge, Bo +Bi = Be의 연산식을 만족하는 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 연산하여, 그 연산 결과치를 내부광원 제어 신호로서 발생시킨다(S6-1). 단계 S6에서의 판단 결과, 최적 모드이면, 외부광의 광도(Ro, Go, Bo)와 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 합산한 것이 최적 모드에 필요한 광도(Rp, Gp, Bp)가 되도록, 즉 Ro + Ri = Rp, Go +Gi = Gp, Bo +Bi = Bp의 연산식을 만족하는 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 연산하여, 그 연산 결과치를 내부광원 제어 신호로서 발생시킨다(S6-2). 단계 S6에서의 판단 결과, 표준 모드이면, 외부광의 광도(Ro, Go, Bo)와 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 합산한 것이 표준모드에 필요한 광도(Rs, Gs, Bs)가 되도록, 즉 Ro + Ri = Rs, Go +Gi = Gs, Bo +Bi = Bs의 연산식을 만족하는 내부광의 광도(Ri, Gi, Bi)를 연산하여, 그 연산 결과치를 내부광원 제어 신호로서 발생시킨다(S6-3).

단계 S4에서의 판단 결과, '충분히 밝음'으로 판단되면, 내부광원을 오프시키는 제어 신호를 발생시킨다. 이 경우에는 내부광원의 전원은 오프시킨 상태에서 액정 화소별 색광도를 설정모드에 최적화 되도록 화소별 전압을 제어하는 연산을 실행하여 신호를 발생 시킨다 (단계 S7).

전술한 바와 같이, 외부광의 광도와 설정된 표시 모드에 따라서, 제어될 내부광의 광도를 연산하고, 그에 따라 출력된 내부광원 제어 신호는 D/A 변환기(5-3)를 통해 TFT 드라이버(5-5)를 제어하여 TFT LCD(1)를 구동시키면서(단계 S8), D/A 변환기(5-4)를 통해 내부광원 드라이버(4)를 제어하여 내부광원의 광도(Ri, Gi, Bi)를 제어하게 된다(단계 S9).

이상과 같이, 외부광원의 상태에 따라서 내부광원 및 액정화소가 적절히 제어되면, 설정된 표시 모드에 따라서 반사 모드 TFT LCD의 컬러 화상의 표시가 제어될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명과의 비교를 위하여 기존의 일반적인 반사모드 TFT LCD의 제어를 위한 회로 블록도를 도시한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이 CPU(21)는 컨트롤러(22)와 연결되어 화상자료를 연산 제어한다. 게이트 드라이버(23)는 컨트롤러(22)와 연결되어 각화소에 위치한 TFT의 게이트를 순차적으로 구동시켜 컨트롤러(22)에서 처리되어 출력된 화상자료를 각 화소별 전압으로 인가시켜 각 화소별 TFT의 소오스 전압을 구동하는 데이터 드라이버(24)와 동조하여 화상을 재현한다. 전원장치(25)는 TFT LCD와 내부광원의 전원을 공급하는 장치이다. 또한 컨트롤러 및 CPU에 의해 점등되는 광원(26)은 장치의 사용에 따라 TFT LCD가 포함된 기기의 스위치, 예를 들면 키스위치, 폴더 개폐 스위치, 전원 스위치 등과 동기하여 점등하게 된다. 또한 반사모드 TFT LCD는 화상을 재현함에 있어서 내장된 광원에 최적화되어 있으며 외부광은 보조광으로써 사용되며 이 또한 가상설정된 외부광에 최적화되어 있어서 변화되는 외란광에 적절하게 능동적으로 대응할 수가 없다.

도 7은 본 발명에 따라 외부광원의 입사광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하는 광센서부의 신호를 받아들여 색광도에 따라 내부광원 및 액정화소를 컨트롤러 및 CPU로 제어하는 회로의 블록도를 도시한 것이다.

도 7은 기존 장치인 도6과 기본 구성은 같으나 가시광 영역의 입사광의 색상별 광도를 분석하는 광센서부(38)와 이를 제어부에 전달할 수 있는 디지털신호로 바꿔줄 수 있는 변환부(39) 그리고 외부광의 분석결과에 따라 화상이 최적화되도록 여러 단계로 세분화하여 내부광의 밝기를 조절하도록 제어신호를 구동신호로 변환시키는 내부광원 변환부(40)가 추가되어 있는 것이다. 부호 33은 게이트 드라이버, 34는 데이터 드라이버, 35는 전원장치이다. 이때 외부광의 입사에 따라 출력되는 센서의 신호는 컨트롤러(32)와 연결되어 연산처리할 수도 있고 유사한 기능을 가지는 제어회로로 구성되어 있는 CPU(31)와 결합하여 제어할 수도 있다.

상기 변환부(39)는 단순히 광센서의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환시켜줄 뿐만 아니라 사람의 눈으로 감지하지 못하거나 화상신호 처리에 도움이 되지 못할 고주파 성분 또는 펄스성분의 외부광을 제거하는 기능의 지연회로, 적분회로, 주파수대역필터 등을 내장시켜 불필요한 신호에 의한 제어부의 연산 오류를 막아 안정된 화상의 재현에 기여하도록 할 수 있다. 마찬가지로 보다 다양한 형태의 외부광에 대하여 보다 적극적이고 다기능화한 외부광 연산처리를 위해 컨트롤러(32) 또는 CPU(31)에 결합되는 알고리즘에 영상 재현을 위한 신호 연산에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 외부광에 의한 광 입력신호를 신호형태에 따라 무시, 평균화(Averaging), 적분화, 미분화, 대역필터기능 등의 디지털 데이터 프로세싱을도입하여 처리함으로써 외부광과 연동되어 연산된 화상이 부적절하게 변화되어 화상의 떨림, 색상의 민감한 변화 등의 부작용을 방지할 수 있는 기능을 포함할 수 있다.

한편 내부광원(36)은 소형, 고속, 고효율, 장수명의 초고휘도 LED 및 이와 유사한 광원을 사용한다. 특히 LED의 경우 상기 특성 외에도 백색광을 발생하는 LED, R,G,B 각각의 파장을 방출하는 고휘도 LED를 적용할 수 있다. 특히 이 경우에는 기존의 어떤 광원보다 안정적이고 응답성이 뛰어난 LED의 고주파 구동기능을 이용하여 사람의 눈이 느끼는 주파수의 한계인 30-50Hz이상으로써 LCD 내부 구동주파수와 관련하여 화상 재현에 영향을 주지 않는 고주파로 점멸시키면 점멸간의 켜짐상태의 주기와 꺼짐 상태의 주기비율 만큼 광원에 의한 전기에너지를 절감할 수 있으면서 사람의 눈으로는 느끼지 못하는 기능을 상기 내부광원 변환부(40) 또는 컨트롤러(32), CPU(31) 등에 내장할 수 있다.

지금까지 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하였지만, 이는 본 발명의 본질을 설명한 것이고, 본 발명의 범위는 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 외부광의 광도를 판단하여 내부광원 및 액정화소를 제어하는 것에 대해서 설명되었지만, 타이머를 내장하여 주간, 야간, 아침, 저녁, 특정시간 등의 시각 표시 모드와 결합하여 내부광원 및 액정화소를 제어하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에서의 TFT LCD의 액정은 폴리실리콘 결정이나 아몰퍼스 결정 어느 것에도 적용되는 것이며 이와 유사한 반사모드 화상표시장치에도 적용 가능하다. 또한 본 실시 예에서는 표시모드 설정 및 판단 결과 모드를 3가지로 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니고 더욱 세분화된 단계로 나누어 설정할 수도 있다. 본 발명은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 본질과 범위를 벗어남이 없이 본 발명을 여러 가지로 변형, 수정할 수 있으며, 이와 같은 변형이나 수정은 본 발명의 범위에 속함을 밝혀 둔다.

외부광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부와 내부광원 및 액정화소의 제어를 위한 제어수단을 구비함으로써, 어떠한 외부조명 환경 하에서도 원하는 최적의 컬러 화상 표시가 자동으로 구현될 수 있는 효과가 있다. 또한 기존의 수동 설정식 내부광원의 제어에 비해 동일 조건에서 전력 소비를 크게 줄일 수 있어, 배터리를 전원으로 사용하는 휴대형 장비에 장착되는 액정 디스플레이 소자의 가장 큰 문제점인 전력 소비 효율을 극대화시킴으로써 반사 모드 TFT LCD소자의 이용 효율을 획기적으로 향상시킨다.

Claims (11)

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8. 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서,

   외부광의 광도를 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며,

   상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하고,

   상기 제어 수단에 접속된 타이머를 더 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 타이머에 의해 검출된 시간에 따라 상기 설정된 표시 모드를 판단하여 상기 내부광원을 조정하는 것을 특징으로 하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템.
9. 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서,

   외부광의 광도를 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며,

   상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하고,

   상기 제어수단에서의 연산처리과정은, 외부광의 색깔에 따른 광도의 검출결과에 따라 여러 가지 단계로 나뉘어지는 "판단 결과 모드"를 산출하는 단계와, 초기에 설정되어 있는 표시모드와 상기 판단 결과 모드를 비교하여 판단하는 단계와, 상기 비교하여 판단하는 단계에서 나온 판단 결과에 따라 내부광원의 광도 및 액정화소의 광도, 색도, 콘트라스트를 미리 설정된 값이나 제어에 필요한 연산식에 따라 연산을 수행한 결과값으로 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템.
10. 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서,

    외부광의 광도를 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며,

    상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하고,

    상기 제어 수단은 외부광의 밝기 변화가 순간적인 점멸 또는 고주파 점멸 상태일 때 화면의 밝기가 부자연스럽게 연동 점멸하는 것을 방지하기 위한 지연회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시 제어 시스템.
11. 내부광원과 상기 내부광원 및 액정화소를 제어하는 제어 수단을 이용하여 컬러 화상을 표시하는 반사 모드 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 시스템에 있어서,

    외부광의 광도를 적색광, 녹색광, 청색광으로 나누어 검출하기 위한 광센서부를 포함하며,

    상기 제어 수단은 상기 광센서부로부터 검출된 외부광의 상태와 미리설정된 소정의 표시 모드에 따라서 연산처리과정을 수행하여 상기 내부광원의 광도 및 상기 액정 화소의 출력을 조정하여 화상 표시를 제어하고,

    상기 광센서부는 반사모드 티에프티 엘시디 표면에 조사되는 외부광 중에서 특정한 각도의 입체각 내의 입사광이나 특정한 편광상태의 입사광 만을 선택적으로 감지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 화상표시 제어 시스템.