PANTALLA DE CRISTAL LIQUIDO Y MÉTODO DE EXCITACIÓN DE LA MISMA
Campo de la Invención Los aparatos y métodos consistentes con la presente invención se refieren a una pantalla de cristal líquido (LCD por sus siglas en inglés) y a un método de excitación de la misma, y más particularmente, a una LCD con una brillantez y velocidad de transmisión del cuadro mejoradas y a un método de excitación de la misma. Antecedentes de la Invención Las LCDs exhiben imágenes aplicando un voltaje a cada pixel sobre un panel de cristal líquido de acuerdo con una señal de la imagen de entrada y ajustando la transmitancia de la luz para cada pixel y son utilizadas en agendas, computadoras de escritorio, LCD-TVs, y terminales de comunicación móvil. Una LCD es una pantalla de panel plano, no emisora, que necesita luz externa para producir imágenes puesto que no emite luz. Por consiguiente, una LCD requiere una unidad de iluminación del fondo que está localizada debajo de un panel de cristal líquido y una unidad excitadora para excitar el panel de cristal líquido. La figura 1 es un diagrama esquemático de una LCD relacionada. Con referencia a la figura 1, la LCD relacionada incluye un panel de cristal líquido 10, una unidad de
Eef.176655 iluminación de fondo 35 que suministra luz al panel de cristal líquido 10, y una unidad excitadora que excita el panel de cristal líquido 10. El panel de cristal líquido 10 incluye xn pixeles de cristal líquido arreglados en una forma de matriz, m líneas de datos Di hasta Dm y n líneas de compuerta Gi hasta G2 arregladas para intersectarse entre sí, y transistores de película delgada (TFTs por sus siglas en inglés) colocados en las posiciones en donde las líneas de datos Di hasta Dm y las líneas de compuerta Gi hasta Gn se intersectan. La unidad excitadora incluye un excitador de datos 15 que suministra las señales de datos a las líneas de datos Di hasta Dm, un excitador de compuerta 20 que suministra señales de exploración a las líneas de compuerta Gi hasta Gn, un controlador de temporización 25 que controla al excitador de datos 15 y al excitador de compuerta 20 utilizando una señal de sincronización, y un inversor 30 que excita la unidad de iluminación del fondo 35. El TFT formado en cada pixel de cristal líquido efectúa una operación de conmutación de acuerdo con una señal de datos suministrada desde una correspondiente de las líneas de datos Di hasta Dm en respuesta a una señal de exploración suministrada desde una correspondiente de las líneas de compuerta Gi hasta Gn. El controlador de temporización 25 utiliza una señal de sincronización vertical/horizontal para generar señales de control para el excitador de compuerta 20 y el excitador de datos 15. El excitador de datos 15 convierte las señales de imagen digital en señales de datos analógicos en respuesta a la señal de control recibida desde el controlador de temporización 25 y suministra las señales de datos analógicos a las líneas de datos Di hasta Dm. El excitador de compuerta 20 suministra secuencialmente impulsos de exploración a las líneas de compuerta Gi hasta Gn en respuesta a la señal de control recibida desde el controlador de temporización 25, y selecciona las líneas horizontales del panel de cristal líquido a las cuales son suministradas las señales de datos. El inversor 30 suministra un voltaje de excitación a la unidad de iluminación del fondo 35. La unidad de iluminación del fondo 35 genera un haz que corresponde al voltaje de excitación y suministra el haz al panel de cristal líquido 10. Los TFTs son el tipo más común de dispositivos de conmutación utilizados en LCDs, y los LCDs que utilizan TFTs como dispositivos de conmutación son referidos como TFT-LCDs . La producción de una imagen a color en una LCD es efectuada por la división espacial en la cual cada pixel representa uno de rojo (R) , verde (G) , y azul (B) , o la división del tiempo en la cual cada pixel representa secuencialmente los colores R, G, y B. Cuando se utiliza el método de división del tiempo, la LCD incluye las fuentes de luz de R, G, y B que son encendidas secuencialmente. Más específicamente, después que todos los pixeles son explorados de acuerdo con la operación de un excitador de compuerta y un excitador de datos, una fuente de luz roja es encendida y luego apagada. Todos los pixeles son explorados nuevamente y luego se enciende una fuente de luz verde. La fuente de luz verde es apagada y todos los pixeles son explorados nuevamente antes de que una fuente de luz azul sea encendida. Por otra parte, de acuerdo con el método de división espacial, los filtros de los colores R, G, y B están colocados en regiones respectivas que corresponden a los electrodos del pixel para obtener los colores respectivos. Por consiguiente, cuando una LCD opera a la misma frecuencia de cuadro, el método de división del tiempo requiere un tiempo más breve durante el cual cada fuente luminosa de color es encendida que el que se toma utilizando el método de división espacial. Mientras tanto, para exhibir una imagen móvil, la velocidad de respuesta y la velocidad operativa de los cristales líquidos debe ser igual a, o mayor que el número de cuadros en las imágenes en movimiento. Además, la frecuencia de cuadro de la LCD debe ser incrementada para obtener una imagen en movimiento precisa, de resolución elevada. Cuando la velocidad de respuesta y la velocidad operativa de los cristales líquidos son bajas, la pantalla puede parecer contraída o difusa a causa de que no existe suficiente tiempo para distribuir los cristales líquidos en un panel de cristal líquido. Además, a causa de que la velocidad de respuesta y la velocidad operativa de. los cristales líquidos puede ser incrementada solamente en un grado limitado, también es difícil incrementar la frecuencia del cuadro. La figura 2 ilustra el arreglo de las líneas de un panel de cristal líquido con respecto al tiempo, que muestra un proceso de alineación de cristales líquidos de acuerdo con los datos suministrados desde un excitador de datos y la luz del color correspondiente que es suministrada con respecto al tiempo. El tiempo durante el cual los cristales líquidos son cambiados desde un estado "apagado" hasta un estado "encendido", de acuerdo con la señal de datos, es llamado el tiempo de elevación (t) y el tiempo durante el cual todos los cristales líquidos son cambiados desde un estado "encendido" hasta un estado "apagado" es llamado el tiempo de descenso. Las designaciones S, U, y T denotan un intervalo de elevación, un intervalo durante el cual los cristales líquidos permanecen en el estado encendido, y un intervalo de descenso, respectivamente. Una unidad de iluminación del fondo suministra luz durante el intervalo U. Este proceso es repetido secuencialmente para los colores R, G, y B. Por ejemplo, cuando el tiempo total tomado para que el panel de cristal líquido exhiba un cuadro de imagen es 16 mseg, los datos son suministrados durante menos de 2 mseg, y todos los TFTs son encendidos durante menos de 8 mseg para alinearse con los cristales líquidos, la luz debe ser suministrada durante menos de 6 mseg. Por consiguiente, cuando la frecuencia del cuadro se reduce, el tiempo durante el cual la luz es suministrada llega a ser más breve, conduciendo así a una degradación significativa de la brillantez. Además, cuando el tamaño de la pantalla de LCD se incrementa, la degradación de la brillantez llega a ser más severa a causa del tiempo tomado para que el panel de cristal líquido se encienda, se incrementa. Breve Descripción de la Invención Las modalidades ejemplares de la presente invención superan las desventajas anteriores y otras desventajas no descritas anteriormente. También, no se requiere que la presente invención supere las desventajas descritas anteriormente, y una modalidad ejemplar de la presente invención puede no superar algunos de los problemas descritos anteriormente . Un aspecto de la presente invención proporciona una pantalla de cristal líquido (LCD) para proporcionar una imagen de alta calidad por el incremento de la frecuencia del cuadro de un panel de cristal líquido mientras que la velocidad de respuesta permanece constante, y un método de excitación de la LCD.
Un aspecto de la presente invención también proporciona una LCD que tiene una brillantez y una velocidad de transmisión del cuadro incrementadas y un método de excitación de la LCD. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una LCD que incluye: un panel de cristal líquido que está dividido en una pluralidad de regiones del panel, cada región del panel es excitada independientemente y tiene líneas de datos y líneas de compuerta; una unidad de iluminación del fondo que está dividida en una pluralidad de regiones de iluminación del fondo que corresponden a la pluralidad de regiones del panel y que irradian la luz a las regiones del panel; y una unidad excitadora que excita las regiones del panel . La unidad excitadora incluye: una pluralidad de excitadores de datos, uno para cada una de las regiones del panel, que suministran señales de datos a las líneas de datos; una pluralidad de excitadores de compuerta, uno para cada una de las regiones del panel, que s.uministran las señales de exploración a las líneas de compuerta; un inversor que proporciona excitación a la unidad de iluminación del fondo; y un controlador de la temporización que controla al inversor y a los excitadores de datos y los excitadores de compuerta que utilizan señales de sincronización vertical y horizontal, respectivamente. Las regiones del panel pueden ser excitadas simultáneamente. La unidad de iluminación del fondo incluye una pluralidad de fuentes de luz de color que emiten luz de diferentes colores y el panel de cristal líquido y la unidad de iluminación del fondo son excitadas secuencialmente para cada color. El panel de cristal líquido puede ser dividido verticalmente con respecto a la línea de datos. Las regiones de iluminación del fondo en la unidad de iluminación del fondo pueden ser excitadas simultáneamente en respuesta a una señal de sincronización vertical recibida desde el controlador de la temporización. Cada una de las regiones de iluminación del fondo está dividida verticalmente con respecto a las líneas de datos en sub-regiones y la luz es suministrada cíclicamente desde las fuentes de luz en una sub-región de las subregiones después de que una exploración es complementada para una región del panel colocada opuesta a la sub-región. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la LCD puede incluir: un panel de cristal líquido dividido verticalmente con respecto a las líneas de datos en la primera y segunda regiones del panel, cada región del panel es excitada independientemente y tiene líneas de datos y líneas de compuerta arregladas en un arreglo bidimensional; una unidad de iluminación del fondo que tiene primera y segunda regiones de iluminación del fondo que están colocadas opuestas a la primera y segunda regiones del panel, respectivamente, y que irradian la luz hasta la primera y segunda regiones del panel; y una unidad excitadora que excita independientemente la primera y segunda regiones del panel . La unidad excitadora incluye: un primer excitador de datos que suministra las señales de datos a las líneas de datos en la primera región del panel; un primer excitador de compuerta que suministra señales de exploración a las líneas de compuerta en la primera región del panel; un segundo excitador de datos que suministra señales de datos a las líneas de datos en la segunda región del panel; y un segundo excitador de compuerta que suministra señales de exploración a las líneas de compuerta en la segunda región del panel; un inversor que excita la primera y segunda regiones de iluminación del fondo; y un controlador de temporización que controla al primer y segundo excitadores de datos y los excitadores de compuerta utilizando las señales de sincronización vertical y horizontal, respectivamente, y controla al inversor en sincronización con el primer y segundo excitadores de datos. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para excitar una LCD que incluye las etapas de: dividir un panel de cristal líquido que tiene líneas de datos y líneas de compuerta en una pluralidad de regiones del panel que pueden ser excitadas independientemente; excitar simultáneamente las regiones del panel; dividir una unidad de iluminación del fondo en una pluralidad de regiones de iluminación del fondo que corresponden a las regiones del panel; e irradiar la luz desde cada una de las regiones de iluminación del fondo después de complementar una exploración de una región del panel correspondiente . La excitación de las regiones del panel incluye: suministrar las señales de datos a las líneas de datos en las regiones del panel utilizando excitadores de datos, uno para cada una de las regiones del panel; suministrar señales de exploración a las líneas de compuerta en las regiones del panel utilizando excitadores de compuerta, uno para cada región del panel; y controlar los excitadores de datos y los excitadores de compuerta utilizando señales de sincronización vertical y horizontal, respectivamente. Breve Descripción de las Figuras Los aspectos anteriores y otros aspectos de la presente invención llegarán a ser más evidentes por la descripción con detalle de las modalidades ejemplares de los' mismos con referencia a las figuras anexas, en las cuales: La figura 1 ilustra esquemáticamente una pantalla de cristal líquido (LCD) relacionada; la figura 2 ilustra un esquema de excitación para una LCD relacionada; la figura 3 es un diagrama esquemático de una LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; la figura 4A y la figura 4B son diagramas de temporización respectivamente, que muestran el tiempo tomado para formar un cuadro para una LCD relacionada y el tiempo tomado para exhibir un cuadro para la LCD de la figura 3 ; la figura 5 es un diagrama esquemático de una LCD de acuerdo con otra modalidad ejemplar de la presente invención; la figura 6A, la figura 6B y la figura 6C son diagramas para explicar un método de excitación de la LCD de la figura 5 de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención; y la figura 7 es una diagrama de flujo que ilustra un método de excitación de una LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. Descripción Detallada de la Invención Aquí posteriormente, la presente invención será descrita con detalle por la explicación de las modalidades ejemplares de la invención con referencia a las figuras anexas . La figura 3 es una diagrama esquemático de una LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. Con referencia a la figura 3 , la LCD incluye un panel de cristal líquido 100 dividido en una pluralidad de regiones del panel, y una unidad de iluminación del fondo 110 que suministra luz a las regiones del panel . La unidad de iluminación del fondo 110 incluye regiones de iluminación del fondo que corresponden a las regiones del panel. La LCD incluye además un excitador de datos y un excitador de compuerta para cada región del panel. El excitador de datos y el excitador de compuerta suministran respectivamente una señal de datos y una señal de exploración a una región del panel correspondiente. Por ejemplo, el panel de cristal líquido 100 puede incluir primera y segunda regiones del panel 101 y 102 y la unidad de iluminación del fondo 110 incluye primera y segunda regiones 111 y 112 de iluminación del fondo que corresponden a la primera y segunda regiones del panel 101 y 102. La LCD incluye además primero y segundo excitadores de datos 121 y 122 para suministrar las señales de datos a las líneas de datos en la primera y segunda regiones del panel 101 y 102, respectivamente, y primer y segundo excitadores de compuerta 131 y 132 para suministrar señales de exploración a las líneas de compuerta en la primera y segunda regiones del panel 101 y 102, respectivamente. El primer y segundo excitadores de datos 121 y 122 y el primer y segundo excitadores de compuerta 131 y 132 son controlados por un controlador de temporización 140. El controlador de temporización 140 utiliza una señal de sincronización horizontal para controlar el primer y segundo excitadores de datos 121 y 122. El controlador de temporización 140 también utiliza una señal de sincronización vertical para controlar el primer y segundo excitadores de compuerta 131 y 132. La unidad de iluminación del fondo 110 es excitada por un inversor 145 que es controlado por el controlador de la temporización 140. La primera región del panel 101 del panel de cristal líquido 100 incluye mlxnl pixeles de cristal líquido arreglados en una matriz, ml líneas de datos Di hasta Dm? y ni líneas de compuerta Gi hasta Gn? arregladas para intersectarse entre sí, y transistores de película delgada (TFTs) colocados en posiciones en donde las líneas de datos Di hasta Dm? y las líneas de compuerta Gi hasta Gn? se intersectan. La segunda región del panel 102 incluye m2xn2 pixeles de cristal líquido arreglados en una matriz, m2 líneas de datos Di hasta Dm2 y n2 líneas de compuertas Gi hasta Gn2 arregladas para intersectarse entre sí, y transistores de película delgada
(TFTs) colocados en posiciones en donde las líneas de datos Di hasta Dm2 y las líneas de compuerta Gi hasta Gn2 se intersectan. El panel de cristal líquido 100 puede ser dividido verticalmente en una pluralidad de regiones del panel con respecto a las líneas de datos Di hasta Dm?. De acuerdo con la modalidad ejemplar común de la presente invención, el panel de cristal líquido 100 está dividido en las dos regiones del panel 101 y 102. La unidad de iluminación del fondo 110 está dividida en primera y segunda regiones de iluminación del fondo 111 y 112 que corresponden a la primera y segunda regiones del panel 101 y 102 e irradia la luz sobre las regiones del panel 101 y 102 correspondientes. La primera y segunda regiones del panel 101 y 102 pueden ser excitadas simultáneamente por medio de sus excitadores de compuerta y excitadores de datos correspondientes. La primera región del panel 101 es explorada y luego irradiada con la luz emitida desde la primera región del iluminación del fondo 111. Al mismo tiempo, la segunda región del panel 102 es explorada y luego irradiada con la luz emitida desde la segunda región de iluminación, del fondo 112. La primera y segunda regiones del panel 101 y 102 pueden ser exploradas desde arriba hasta abajo o desde el fondo hasta la parte superior. La figura 4A es un diagrama de temporización que muestra el tiempo tomado para exhibir un cuadro cuando un panel de cristal líquido relacionado está constituido de una región sencilla, y la figura 4B es un diagrama de temporización que muestra el tiempo tomado para exhibir un cuadro cuando el panel de cristal líquido es dividido en dos regiones del panel, como se ilustra en la figura 3, con los cristales líquidos que tienen la misma velocidad de respuesta que los cristales líquidos en el panel de cristal líquido relacionado. Como es evidente de las figuras 4A y 4B, la LCD de acuerdo con la modalidad ejemplar común de la presente invención, tiene una velocidad de transmisión del cuadro más elevada que aquella de la LCD convencional. Por consiguiente, de acuerdo con la modalidad ejemplar común de la presente invención, es posible mejorar fácilmente una velocidad de transmisión del cuadro de la LCD, considerando que existe una restricción en el incremento de la velocidad de respuesta de los cristales líquidos. Para incrementar la brillantez así como la velocidad de transmisión del cuadro por el incremento del tiempo durante el cual la luz es suministrada, cada una de la primera y segunda regiones del panel 101 y 102 es dividida adicionalmente en una pluralidad de sub-regiones . Las sub-regiones son regiones virtuales que no necesitan ser excitadas independientemente. Cada una de la primera y segunda regiones 111 y 112 de iluminación del fondo puede ser dividida además en una pluralidad de sub-regiones correspondientes con respecto a las sub-regiones de la primera y segunda regiones 101 y 102del panel. Las sub-regiones de la primera y segunda regiones de iluminación del fondo 111 y 112 pueden ser excitadas independientemente por el inversor 145. La figura 5 es un diagrama esquemático de una LCD de acuerdo con otra modalidad ejemplar de la presente invención. Con referencia a la figura 5, una primera región de iluminación del fondo 111 contiene de la primera a la tercera sub-regiones de iluminación del fondo Illa hasta lile y una segunda región de iluminación del fondo 112 contiene la cuarta a la sexta sub-regiones 112a hasta 112c. Una primera región del panel 101 está dividida en la primera hasta la tercera sub-regiones del panel 101a hasta 101c que corresponden a la primera hasta la tercera sub>-regiones de iluminación del fondo Illa hasta lile. La segunda región del panel 102 está dividida en la cuarta a la sexta sub-regiones del panel 102a hasta 102c que corresponden a la cuarta hasta la sexta sub-regiones de iluminación del fondo 112a hasta 112c. Las figuras 6A-6C son diagramas para explicar un método de excitación de la LCD de la figura 5. Con referencia a la figura 6A, una vez que una exploración de la primera y cuarta sub-regiones 101a y 102a es complementada, las fuentes de iluminación en la primera y cuarta sub-regiones de iluminación del fondo Illa y 112a son encendidas para irradiar la luz sobre la primera y cuarta sub-regiones del panel 101a y 102a mientras que las fuentes de iluminación en las sub-regiones del panel restantes son apagadas. Luego, una vez que una exploración de la segunda y quinta sub-regiones del panel 101b y 102b es complementada, las fuentes de iluminación en la segunda y quinta sub-regiones de iluminación del fondo 111b y 112b son encendidas para irradiar la luz sobre la segunda y quinta sub-regiones del panel 101b y 102b como se ilustra en la figura 6B. En este caso, las fuentes de luz en la primera, segunda, tercera, cuarta y quinta sub-regiones de iluminación del fondo 110a, 110b, Illa y 111b, son encendidas mientras que las fuentes de luz en la tercera y sexta sub-regiones de iluminación del fondo 110c y lile son apagadas. Con referencia a la figura 6C, después que una exploración de la tercera y sexta subregiones del panel 101c y 102c es complementada, las fuentes de luz en la tercera y sexta sub-regiones de iluminación del fondo del panel lile y 112c son encendidas para irradiar la luz sobre la tercera y sexta sub-regiones del panel 101c y 102c. Luego, se introducen nuevos datos de imagen para la luz de otro color y las fuentes de luz en la totalidad de las sub-regiones de iluminación del fondo Illa hasta 112c son apagadas antes que la primera y tercera sub-regiones del panel 101a y 102a sean exploradas de acuerdo con los nuevos datos de la imagen. El proceso anterior es repetido cíclicamente, por lo cual incrementa el tiempo de suministro de la luz y la brillantez de una LCD. La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un método de excitación de una LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención. Con referencia a la figura 7, en la operación S10, un panel de cristal líquido que tiene líneas de datos y lineas de compuerta está colocado verticalmente con respecto a las líneas de datos en una pluralidad de regiones del panel que tienen substancialmente la misma área y la misma forma y que pueden ser excitadas independientemente. En la operación S20, la pluralidad de regiones del panel son excitadas simultáneamente utilizando un excitador de datos y un excitador de compuerta para cada región del panel. En la operación S30, una unidad de iluminación del fondo para suministrar la luz al panel de cristal líquido está dividida en una pluralidad de regiones de iluminación del fondo que corresponden a la pluralidad de regiones del panel . La pluralidad de regiones de iluminación del fondo pueden ser excitadas de manera simultánea o independiente. En la operación S40, después de complementar una exploración de cada región del panel, una región de iluminación del fondo correspondiente irradia luz a cada región del panel. La luz suministrada a cada región del panel pasa a través de cada pixel de un panel de cristal líquido con una transmitancia controlada para producir una imagen. Este proceso es efectuado secuencialmente para cada color de la misma manera. Por ejemplo, las imágenes para la luz de color R, G, y B son producidas secuencialmente y luego combinadas en una imagen de un solo color. Una LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención, tiene una velocidad de transmisión del cuadro incrementada de un panel de cristal líquido mientras que la velocidad de respuesta permanece constante repartiendo un panel de cristal líquido en regiones del panel que puedan ser excitadas independientemente y excitando simultáneamente las regiones del panel, por lo cual se producen imágenes móviles de alta resolución e imágenes de pantalla grande. El número de regiones del panel puede ser seleccionado adecuadamente considerando la velocidad de respuesta de un panel de cristal líquido y una velocidad de transmisión del cuadro deseada. Además, el tiempo de suministro de la luz puede ser incrementado repartiendo cada una de una pluralidad de subregiones de iluminación del fondo en sub-regiones de iluminación del fondo más pequeñas, y excitando cíclicamente las sub-regiones de iluminación del fondo. Cada una de las sub-regiones de iluminación del fondo es encendida y apagada independientemente e irradia luz a una región del panel correspondiente después de complementar una exploración de la región del panel. Repartiendo cada región de iluminación del fondo en sub-regiones más pequeñas e incrementando el tiempo de suministro de la luz, la brillantez así como la velocidad de transmisión del cuadro pueden ser mejoradas. Un método de excitación de la LCD de acuerdo con una modalidad ejemplar de la presente invención puede incrementar una velocidad de transmisión del cuadro para una velocidad de respuesta restringida de un ' panel de cristal líquido repartiendo el panel de cristal líquido y una unidad de iluminación del fondo en una pluralidad de regiones, y simultáneamente excitar la misma. Aunque la presente invención ha sido mostrada y descrita particularmente con referencia a las modalidades ejemplares de la misma, se entenderá por aquellos con experiencia ordinaria en el arte que pueden hacer varios cambios en la forma y detalles en la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención como se define por las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.