KR100943714B1

KR100943714B1 - LCD Display

Info

Publication number: KR100943714B1
Application number: KR1020030012180A
Authority: KR
Inventors: 김형학; 연윤모
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2010-02-23
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: KR20040076900A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 액정 표시 장치에 감광 센서를 별도로 구비하지 않으면서도 외부 밝기에 따라서 백라이트를 온/오프 하여 소비 전력을 감소할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of reducing power consumption by turning on / off a backlight according to external brightness without separately including a photosensitive sensor.

이를 위해 본 발명은 색 필터가 형성되어 있는 상부 기판, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하부 기판, 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진되어 있는 액정, 하부 기판에 빛을 전달하기 위한 백라이트, 하부 기판의 소정 영역에 형성되어 외부 밝기를 감지하기 위한 솔라 셀, 및 백라이트 및 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 구동 회로를 포함하는 것으로서, 솔라 셀을 이용하여 외부 밝기에 따라 액정 표시 장치의 백라이트의 온/오프를 제어함으로써 액정 표시 장치에 사용되는 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.To this end, the present invention provides an upper substrate having a color filter, a lower substrate having a thin film transistor, a liquid crystal filled between the upper substrate and the lower substrate, a backlight for transmitting light to the lower substrate, and a predetermined region of the lower substrate. And a driving circuit for controlling the backlight and the thin film transistor, wherein the solar cell is configured to detect an external brightness and controls the backlight of the liquid crystal display according to the external brightness. It provides an effect that can reduce the power consumption used in the display device.

액정표시장치LCD Display

Description

Liquid Crystal Display {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 셀의 개략적인 구조도이다.2 is a schematic structural diagram of a solar cell according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 에 따른 하부 기판의 배치도이다.3 is a layout view of a lower substrate according to an exemplary embodiment.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 상부 기판 101 : 블랙 메트릭스(Black Matrix)100: upper substrate 101: black matrix

300 : 하부 기판 500 : 솔라 셀(solar cell)300: lower substrate 500: solar cell

700a, 700b : 구동 회로700a, 700b: drive circuit

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.

액정 표시 장치(Liquid crystal display module)는 통신 기기 및 디지털 기기의 사용 확대에 따라 Note PC, PDA, Hand held PC 등의 이동 단말기에서도 표시 기능을 담당하는 장치로 널리 이용되고 있다.Liquid crystal display module (Liquid crystal display module) is widely used as a device that performs the display function in mobile terminals, such as Note PC, PDA, Hand held PC according to the expansion of the use of communication devices and digital devices.

이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하부 기판과 색 필터가 형성되어 있는 상부 기판 사이에 액정이 충진되어 있는 것으로, 외부 빛이나 백라이트에서 전달되는 빛 중 특정한 빛만을 통과시켜 색을 표시하고, 이런 색들을 조합하여 원하는 문자나 도형을 얻을 수 있다.In the liquid crystal display device, a liquid crystal is filled between a lower substrate on which a thin film transistor is formed and an upper substrate on which a color filter is formed. The liquid crystal display device displays a color by passing only a specific light of external light or light transmitted from a backlight. You can combine these colors to get the characters or shapes you want.

이때, 백라이트에서 전달되는 빛을 이용하여 액정 모듈에 빛을 전달하는 경우, 백라이트에서는 일정한 소비 전력이 요구되는데, 백라이트의 소비 전력은 액정 모듈에서의 소비 전력 가운데 많은 부분을 차지하게 된다.In this case, when light is transmitted to the liquid crystal module by using the light transmitted from the backlight, a constant power consumption is required in the backlight, and the power consumption of the backlight occupies a large part of the power consumption in the liquid crystal module.

따라서, 배터리를 전원 공급 수단으로 이용하는 이동성을 갖는 단말기의 경우에는 액정 표시 장치의 소비전력에서 많은 비중을 차지하는 백라이트로 인해 일정부분의 전력을 계속 소모하게 되고, 이러한 전력 소모로 인해 단말기 사용 시간이 단축되는 현상이 발생하게 된다.Therefore, in the case of a mobile terminal using a battery as a power supply means, a portion of the power is continuously consumed due to the backlight which occupies a large portion of the power consumption of the liquid crystal display, and the terminal use time is shortened due to such power consumption. Phenomenon occurs.

이러한 문제를 해결하기 위해서 필요에 따라 백라이트를 온/오프(on/off)시켜 제어하는 절전 방법을 이용하거나 액정 표시 장치에 백라이트를 사용하지 않고 자연광을 이용하는 반사형 박막 트랜지스터 표시판을 사용한다.In order to solve this problem, a power-saving method of controlling the backlight by turning it on or off as necessary, or a reflective thin film transistor array panel using natural light without using a backlight in a liquid crystal display is used.

이중 백라이트를 온/오프하여 절전하는 방법은 모듈에 외부 밝기를 감지할 수 있는 감광 센서를 별도로 구비하여 감광 센서로 감지되는 외부 밝기에 따라 백라이트를 온/오프 제어하는 것이다.A method of saving power by turning on / off a dual backlight is to include a photosensitive sensor capable of sensing external brightness in a module to control the backlight on / off according to the external brightness detected by the photosensitive sensor.

그러나, 이러한 절전 방법은 액정 모듈에 별도의 감광 센서를 설치하기 위한 과정이 추가되어 액정 모듈 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있으며 감광 센서를 별도로 구비해야하기 때문에 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.However, such a power saving method has a problem in that a process for installing a separate photosensitive sensor is added to the liquid crystal module, which complicates the manufacturing process of the liquid crystal module, and increases the manufacturing cost because the photosensitive sensor must be separately provided.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액정 표시 장치에 감광 센서를 별도로 구비하지 않으면서도 액정 표시장치 제조 공정 중에 사용되는 비정질 실리콘을 이용하여 외부 밝기에 따라서 백라이트를 온/오프 하여 소비 전력을 감소할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide power consumption by turning on / off the backlight according to the external brightness using amorphous silicon used during the manufacturing process of the liquid crystal display without separately providing a photosensitive sensor. It is to provide a liquid crystal display device which can be reduced.

이하, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 액정 표시장치의 일 실시 예는 색 필터가 형성되어 있는 상부 기판, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하부 기판, 상부 기판과 하부 기판 사이에 충진되어 있는 액정, 하부 기판에 빛을 전달하기 위한 백라이트, 하부 기판의 소정 영역에 형성되어 외부 밝기를 감지하기 위한 솔라 셀, 및 백라이트 및 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the liquid crystal display according to the present invention is an upper substrate having a color filter, a lower substrate having a thin film transistor, a liquid crystal filled between the upper substrate and the lower substrate, and for transmitting light to the lower substrate. A backlight, a solar cell formed in a predetermined region of the lower substrate, and a driving circuit for controlling the backlight and the thin film transistor;

또한, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 솔라 셀 하부 기판의 반도체층과 동일한 층에 상기 상부 기판의 블랙 메트릭스와 대응되도록 형성되거나, 하부 기판의 화소 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid crystal display according to the present invention may be formed on the same layer as the semiconductor layer of the lower substrate of the solar cell so as to correspond to the black matrix of the upper substrate or in the pixel region of the lower substrate.

우선, 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조와 동작을 첨부된 도면을 참조하여 일 실시 예로 상세히 설명한다.First, a structure and an operation of a liquid crystal display according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 색 필터가 형성 되어 있는 상부 기판(100), 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 하부 기판(300), 상부 기판(100)과 하부 기판(300) 사이에 충진되어 있는 액정(도시하지 않음), 하부 기판(300)에 빛을 전달하기 위한 백라이트(도시하지 않음), 하부 기판(300)의 소정 영역에 형성되어 외부 밝기를 감지하기 위한 솔라 셀(500), 백라이트 및 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 구동 회로(700a, 700b)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display according to the present invention includes an upper substrate 100 having a color filter, a lower substrate 300 having a thin film transistor, an upper substrate 100, and a lower substrate 300. ) Filled in between the liquid crystal (not shown), a backlight (not shown) for transmitting light to the lower substrate 300, a solar cell formed in a predetermined region of the lower substrate 300 to sense external brightness 500, drive circuits 700a and 700b for controlling the backlight and the thin film transistors.

좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. More specifically described as follows.

구동 회로(700a, 700b)는 액정 표시 장치를 구동시키기 위한 전반적인 동작 제어를 수행하며 액정 표시 장치를 통해 표시하고자 하는 비디오 신호와 수직 및 수평 동기 신호를 생성하는 호스트 제어 회로(700a), 호스트 제어 회로(700a)로부터 전송되는 제어 신호에 따라 전원 회로를 동작 제어함으로써 백라이트 전원을 온/오프 제어하는 디스플레이 제어 회로(700b)를 포함한다.The driver circuits 700a and 700b perform overall operation control for driving the liquid crystal display, and host control circuit 700a and host control circuit which generate vertical and horizontal synchronization signals and video signals to be displayed through the liquid crystal display. And a display control circuit 700b that controls the backlight power on / off by operating the power circuit in accordance with a control signal transmitted from 700a.

또한, 구동회로(700a, 700b)는 호스트 제어부(700a)로부터 전송되는 수직 및 수평 동기 신호에 따라 액정 표시 장치를 구동시키기 위한 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 제어 회로(도시하지 않음), 타이밍 제어 회로로부터 공급되는 주사 신호를 게이트 선에 인가하는 게이트 드라이버(도시하지 않음), 타이밍 제어 회로로부터 공급되는 화상 신호를 데이터 선에 인가하는 소스 드라이버(도시하지 않음), 액정 표시 장치를 구동시키기 위한 전압을 인가하기 위한 전원 회로(도시하지 않음)를 포함한다.In addition, the driving circuits 700a and 700b include timing control circuits (not shown) and timing control circuits that generate timing signals for driving the liquid crystal display device in accordance with the vertical and horizontal synchronization signals transmitted from the host control unit 700a. A gate driver (not shown) for applying the supplied scan signal to the gate line, a source driver (not shown) for applying the image signal supplied from the timing control circuit to the data line, and a voltage for driving the liquid crystal display device And a power supply circuit (not shown).

호스트 제어 회로(700a)는 솔라 셀(500)로부터 출력되는 흡수된 광 에너지에 상응하는 출력 전압을 통해 외부 밝기를 감지하여 감지되는 외부 빛의 양에 따라 디스플레이 제어 회로(700b)를 통해 전원 회로에 제어 신호를 전달하여 백라이트를 온/오프 제어한다.The host control circuit 700a senses the external brightness through an output voltage corresponding to the absorbed light energy output from the solar cell 500 and supplies the power to the power supply circuit through the display control circuit 700b according to the amount of external light detected. The control signal is transmitted to control the backlight on / off.

백 라이트는 소정의 광원을 통해 밝기가 균일한 평면광을 만들어 하부 기판(300) 전체에 고르게 빛을 전달하는 역할을 하는 것으로, 광원을 하부기판(300) 아래에 위치시켜 전면에 직접 빛을 비추는 직하방식이나 광원을 하부기판(300)의 일측 면 또는 양측 면에 위치시켜 반사 및 확산을 통해 빛을 비추는 에지(edge) 방식을 통해 빛을 전달한다.The backlight serves to uniformly transmit light through the predetermined light source to uniformly transmit the light to the entire lower substrate 300. The backlight is positioned below the lower substrate 300 to directly shine the light on the front surface. The direct light source or the light source is positioned on one side or both sides of the lower substrate 300 to transmit light through an edge method of illuminating light through reflection and diffusion.

상부 기판(100)은 투명한 절연 기판(도시하지 않음) 위에 화소 영역을 정의하면서 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix;101)가 형성되어 있고, 화소 영역 위에 적, 녹, 청색 색필터(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 그리고 색필터 위에는 공통 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. The upper substrate 100 has a black matrix 101 formed on the transparent insulating substrate (not shown) to prevent light leakage and defines red, green, and blue color filters (not shown) on the pixel region. Not formed) is formed. A common electrode (not shown) is formed on the color filter.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 셀(500) 구조를 나타낸 것이다.2 illustrates a structure of a solar cell 500 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 솔라 셀(500)은 N 형 반도체와 P 형 반도체로 이루어진 p-n 접합 구조로 구성을 가지며 외부에서 빛이 태양전지에 입사 되었을 때 p-형 반도체의 전도대(conduction band) 전자(electron)는 입사된 광 에너지에 의해 가전자대(valence band)로 여기된다. As shown in FIG. 2, the solar cell 500 has a pn junction structure composed of an N-type semiconductor and a P-type semiconductor, and a conduction band of the p-type semiconductor when light is incident on the solar cell from the outside. Electrons are excited in a valence band by the incident light energy.

이렇게 여기된 전자는 p-형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP: electronhole pair)을 생성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electirc field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다. The excited electrons generate one electron-hole pair (EHP: electron pair) inside the p-type semiconductor, and the electrons in the electron-hole pairs generated in the electron-hole pair (electirc field) exist between the pn junctions. This is transferred to the n-type semiconductor to supply the current to the outside.

이와 같이 공급되는 전류는 소정의 부하저항(501)을 통해 전압 값으로 출력되고, 출력 전압은 호스트 제어 회로로 인가된다.The current supplied in this way is output as a voltage value through a predetermined load resistor 501, and the output voltage is applied to the host control circuit.

이러한 솔라 셀(500)이 형성되는 하부 기판의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.The structure of the lower substrate on which the solar cell 500 is formed will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 기판의 배치도이다.3 is a layout view of a lower substrate according to an exemplary embodiment.

도 3에 도시한 바와 같이, 하부 기판(300)은 투명한 절연 기판(도시하지 않음) 위에 차단층(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 차단층 위에는 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함하는 다결정 규소 패턴(301)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, the lower substrate 300 has a blocking layer (not shown) formed on a transparent insulating substrate (not shown), and a polycrystal including a source region, a drain region, and a channel region on the blocking layer. Silicon pattern 301 is formed.

소스 영역과 드레인 영역은 N형 또는 P형 도전형 불순물이 고농도로 도핑되어 있으며 채널 영역을 사이에 두고 양분 되어 있다. The source region and the drain region are heavily doped with N-type or P-type conductive impurities and bisected with the channel region interposed therebetween.

채널 영역에는 불순물이 도핑되지 않는 영역으로 게이트 전극(302) 아래에 위치한다.The channel region is a region not doped with impurities and is positioned under the gate electrode 302.

그리고 다결정 규소 패턴(301)과 동일한 층에 솔라 셀(500)이 형성되어 있다.The solar cell 500 is formed on the same layer as the polycrystalline silicon pattern 301.

솔라 셀(500)은 블랙 메트릭스(101)뿐만 아니라 화소 영역을 포함한 하부 기판의 모든 영영에 형성할 수 있다.The solar cell 500 may be formed in all areas of the lower substrate including the pixel area as well as the black matrix 101.

그러나, 화소 영역에 형성할 경우 개구율이 감소할 수 있으므로 개구율을 감소시키지 않는 상부 기판(100)의 블랙 매트릭스(101)와 대응하는 하부 기판(300)의 소정 영역에 형성하는 것이 바람직하다. However, since the aperture ratio may be reduced when formed in the pixel region, the aperture ratio may be formed in a predetermined region of the lower substrate 300 corresponding to the black matrix 101 of the upper substrate 100 that does not reduce the aperture ratio.

다결정 규소 패턴(301) 위에는 게이트 절연막(도시하지 않음)이 형성되어 있 다. 게이트 절연막 위에는 일방향으로 길게 게이트선(303)이 형성되어 있다.A gate insulating film (not shown) is formed on the polycrystalline silicon pattern 301. The gate line 303 is formed in one direction on the gate insulating film.

게이트선(303)은 게이트선(303)의 일부분이 확장되어 다결정 규소 패턴(301)과 일부분이 중첩하는 게이트 전극(302)을 포함한다. The gate line 303 includes a gate electrode 302 in which a portion of the gate line 303 extends and overlaps a portion of the polycrystalline silicon pattern 301.

게이트선(303) 및 게이트 전극(302) 위에는 제1 층간 절연막 (도시하지 않음)이 형성되어 있다. 그리고 제1 층간 절연막 및 게이트 절연막에 걸쳐 제1 및 제2 접촉구(304, 305)가 형성되어 있다.A first interlayer insulating film (not shown) is formed on the gate line 303 and the gate electrode 302. First and second contact holes 304 and 305 are formed over the first interlayer insulating film and the gate insulating film.

그리고 제1 층간 절연층 위에는 게이트선(303)과 교차하여 화소 영역(PX)을 정의하는 데이터선(306)이 형성되어 있다. 데이터선(306)의 일부분으로 제1 접촉구(304)를 통해 소스 영역과 연결되는 데이터 전극(307), 제2 접촉구(305)를 통해 드레인 영역과 중첩하는 드레인 전극(308)이 형성되어 있다.A data line 306 defining the pixel region PX is formed on the first interlayer insulating layer to intersect the gate line 303. The data electrode 307 connected to the source region through the first contact hole 304 and the drain electrode 308 overlapping the drain region through the second contact hole 305 are formed as part of the data line 306. have.

또한, 화소 영역 내에 위치하며 ITO 등의 투명한 금속으로 형성한 투과 전극(309)이 형성되어 있다.In addition, a transmissive electrode 309 is formed in the pixel region and formed of a transparent metal such as ITO.

데이터 전극(307) 및 드레인 전극(308) 위에는 드레인 전극(308)을 노출하는 제3 접촉구(310) 및 투과 전극(309)을 노출하는 투과창(311)을 포함하는 제2 층간 절연막(도시하지 않음)이 형성되어 있다.On the data electrode 307 and the drain electrode 308, a second interlayer insulating film including a third contact hole 310 exposing the drain electrode 308 and a transmission window 311 exposing the transmission electrode 309. Not formed).

그리고 제2 층간 절연막 위에는 제3 접촉구(310)를 통해 드레인 전극(308)과 연결되는 반사 전극(312)이 형성되어 있다.The reflective electrode 312 connected to the drain electrode 308 is formed on the second interlayer insulating layer through the third contact hole 310.

반사 전극(312)은 반사율이 좋은 알루미늄 등으로 형성하며 반사율을 증가시키기 위해서 엠보싱 형태로 형성하는 것이 바람직하다.The reflective electrode 312 is formed of aluminum having good reflectance, and is preferably formed in an embossed form to increase the reflectance.

본 발명에 따른 솔라셀은 도시한 실시예에 한정되지 않으며 불순물이 도핑된 비정질 규소 및 다결정 규소를 이용하여 형성할 수 있다.The solar cell according to the present invention is not limited to the illustrated embodiment and may be formed using amorphous silicon and polycrystalline silicon doped with impurities.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified and implemented by those skilled in the art without departing from the technical scope of the present invention.

본 발명에 따르면, 솔라 셀을 이용하여 외부 밝기에 따라 액정 표시 장치의 백라이트의 온/오프를 제어함으로써 액정 표시 장치에 사용되는 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 특히 밧데리를 이용할 경우 밧데리의 사용 시간을 늘릴 수 있다.According to the present invention, the power consumption of the liquid crystal display can be reduced by controlling the on / off of the backlight of the liquid crystal display according to the external brightness using the solar cell. In particular, using a battery can extend the battery life.

Claims

An upper substrate on which a color filter is formed,

A lower substrate on which a thin film transistor including a polycrystalline silicon pattern including a source region, a drain region, and a channel region is formed;

A liquid crystal filled between the upper substrate and the lower substrate,

A backlight for transmitting light to the lower substrate,

A solar cell formed on the lower substrate to sense external brightness and formed on the same layer as the polysilicon pattern;

A driving circuit for controlling the backlight and the thin film transistor,

The driving circuit includes a host control circuit and a display control circuit,

The host control circuit outputs a control signal according to a current value corresponding to the external brightness output from the solar cell,

And the display control circuit controls the on / off period of the backlight to be changed by receiving the control signal.

In claim 1,

The upper substrate is

Insulation board,

A black matrix formed on the insulating substrate and defining a pixel area;

Red, green, and blue color filters formed in the pixel region;

Further comprising a common electrode formed on the color filter,

And the solar cell corresponds to the black matrix.

The method of claim 1,

And the solar cell is made of amorphous silicon.

delete

The method of claim 1,

The solar cell is

And a pixel area formed on the lower substrate.

delete