KR101686093B1 - 시야각 제어 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 컬러 시야각 특성을 제어할 수 있으며, 구동 방식에 따라 광시야각과 협시야각으로 조절이 가능한 시야각 제어 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 각 서브 화소는, 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동하는 제 1 모드와, 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동하는 제 2 모드 중 하나의 모드로 선택되어 구동되며, 상기 액정 패널이 광시야각 모드로 구동될 때는 전체 서브 화소가 제 1 모드로 구동되고, 협시야각 모드로 구동될 때는 임의의 시간에 상기 서브화소들에 대해 제 1 모드와 제 2 모드는 동일 수로 배치되는 것에 그 특징으로 한다.
시야각, 방위각, 휘도, 액정 표시 장치
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 컬러 시야각 특성을 제어할 수 있으며, 구동 방식에 따라 광시야각과 협시야각으로 조절이 가능한 시야각 제어 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고 이 액정을 사이에 두고 대향하는 전극들을 통해 액정에 전계를 가하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
이러한 액정 표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직전계 인가형 또는 수평전계 인가형 액정 표시장치로 구분될 수 있다.
수직전계 인가형 액정 표시장치는 상부 및 하부 기판 각각에 대향 배치된 화소전극과 공통전극 사이의 수직전계에 의해 액정이 구동되는 TN(Twist Namatic) 모드이다. 이러한 TN 모드의 경우, 수직전계를 형성하는 상부 기판의 공통전극과 하부기판의 화소전극이 모두 투명전극으로 형성되므로 큰 개구율을 확보할 수 있다. 그러나, 수직전계에 의해 액정이 수직 방향으로 구동되므로 측면 방향으로 진행하 는 광에 액정의 움직임이 영향을 주기 때문에 시야각이 90도 정도로 좁아지게 된다.
수평전계 인가형 액정 표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소전극과 공통전극 간의 수평전계에 의해 액정이 구동되는 IPS(In Plane Switching) 모드이다. 이러한 IPS 모드의 경우, 액정을 수평 방향으로 구동시키므로 수직 방향에 대한 움직임이 거의 없기 때문에 측면 방향으로 진행하는 광에 영향을 적게 주어 시야각이 160도 정도로 넓어지게 된다.
종래에, 액정 표시장치의 액정패널에 형성되는 액정 셀들은 일반적으로 스트라이프 타입으로 구성되었다. 그러나, 최근에는 광시야각 모드와 협시야각 모드를 임의로 전환할 수 있도록 하기 위해 하나의 ECB(Electrical Controlled Birefringence) 서브 화소와 3개의 RGB 서브 화소들로 이루어진 쿼드 타입(Quad Type) 셀 구조를 갖는 액정패널이 구비된 액정 표시장치가 개발되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 시야각 제어 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 시야각 제어 액정 표시 장치를 일 화소를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2는 도 1의 ECB 화소와 청색 화소(B-pixel)에 대한 단면도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 쿼드 타입의 액정 셀은 R 서브 화소, G 서브 화소, B 서브 화소 및 ECB 서브 화소를 구비하며, R 및 G 서브 화소가 수평으로 구성되고 ECB 및 B 서브 화소는 R 및 G 서브 화소와 수평으로 구성된다.
서로 수직하게 위치하는 R 및 ECB 서브 화소는 제 1 데이터 라인(DL1)에 공 통으로 접속되고, G 및 B 서브 화소는 제 2 데이터 라인(DL2)(15)에 공통으로 접속된다. 아울러, 서로 수평하게 위치하는 R 및 G 서브 화소는 제 1 게이트 라인(GL1)에 공통으로 접속되고, ECB 서브 화소와 B 서브 화소는 제 2 게이트 라인(GL2)에 공통으로 접속된다.
여기서, 상기 ECB 서브 화소와 B 서브 화소는 상기 제 2 데이터 라인(DL2)(15)에 접속되어 형성된다. 각각 ECB 서브 화소와 B 서브 화소는 다음 구성을 갖는다.
즉, ECB 서브 화소는, 제 1 기판(11) 상에, 제 1 화소 전극(17)과 상기 제 2 기판(21) 상에 공통 전극(22)이 형성되어 제 1, 제 2 기판(11, 21) 사이에 액정층(30)을 수직 전계에 의해 구동 시키는 ECB 모드가 구현된다. 여기서, 상기 제1 화소 전극(17)은 상기 제 2 데이터 라인(15)에 의해 인가된 신호에 의해, 상기 제 2 데이터 라인(15)과 접속된 제 1 화소 전극(17)에 신호가 인가된다.
그리고, 상기 B 서브 화소는, 제 1 기판(11) 상에 서로 교차하여 형성된 제 2 게이트 라인(GL2)과 제 2 데이터 라인(DL2) 사이에 서로 교번하여 형성된 화소 전극(16) 및 공통 전극(14)에 의해 횡전계가 형성된다.
여기서, 상기 제 2 기판(21) 상에는 상기 B 서브 화소와 같이, ECB 서브 화소를 제외한 서브 화소들에 컬러 필터(23)가 형성된다.
이 경우, 상기 B 서브 화소에 대해서는 상기 화소 전극(16)과 공통 전극(14)에 의해 액정층(30)을 수평 전계에 의해 구동시키게 된다.
여기서, 상기 화소 전극(16)은 상기 제 2 데이터 라인(15)과 접속되어 신호 를 인가받고, 상기 공통 전극(14)은 도시되지 않은 공통 라인(미도시)을 통해 접속되어 신호를 인가받는다.
여기서, 제 1 기판(11)과 상기 제 1기판(11) 상에 형성된 구성물(12, 14, 15, 16, 17)들을 포함한 박막 트랜지스터 어레이 기판(10)이라 하며, 상기 제 2 기판(21)과, 상기 제 2 기판(21) 상에 형성된 구성물(22, 23)을 포함하여 컬러 필터 어레이 기판(20)이라 한다.
상기 ECB 서브 화소는 광시야각 모드와 협시야각 모드를 조절하기 위하여 사용된다. 다시 말하여, RGB 각각의 서브 화소는 원 영상을 표시하는데 사용되고 ECB 서브 화소는 액정패널의 측면 방향(예를 들어, 정면에서 약 45도 방향)에서 원 영상이 정확히 보이지 않도록 간섭 영상을 표시하기 위하여 사용된다.
구체적으로, 원 영상이 RGB 서브 화소들에 표시되는 동안 간섭 영상 또한 각 ECB 서브 화소에 표시되어, 측면 방향에서 원 영상과 간섭 영상이 이미지가 동시에 표시되도록 한다. 즉, 액정패널의 정면에서는 원 영상만 보이고 간섭 영상이 보이지 않지만, 액정패널의 측면에서 보는 경우 원 영상과 간섭 영상이 오버랩되어 보이게 되므로 협시야각을 구현하게 된다.
하지만, 쿼드 타입의 셀 구조를 갖는 종래의 시야각 제어용 액정패널은 정면에 원 영상만 보이도록 하기 위해 흰색 바탕화면상에 검은색 원 영상을 출력해야하는 등의 문제가 발생한다. 다시 말하여, 액정패널의 정면에서 간섭 영상이 보이지 않고 원 영상만 보이도록 하기 위해서는 고휘도의 바탕화면에 저휘도의 영상을 표시해야만 하는 단조로움이 있다. 만일, 검은색 바탕화면에 흰색의 영상을 출력하 면 액정패널의 정면에서 바라보더라도 원 영상과 간섭 영상이 오버랩되어 보이게 된다.
한편, 원 영상으로 경계부위가 뚜렷하게 구분되는 예를 들어, 흰색 바탕에 검은 글씨 혹은 그에 준하는 영상이 표시되는 경우에 비록 ECB 서브 화소에서 간섭 영상을 표시한다고 해도 영상의 경계부위 휘도가 도드라져 보이는 현상이 발생하여 결국에는 원래의 영상을 시야각에서 구분할 수 있게 됨으로써 협시야각 구현에 어려움이 발생한다.
즉, 상기 ECB 서브 화소에는 컬러 필터(23)가 생략되었기 때문에, 흑백으로 표시되는 협시야각용 영상만 구현 가능한 것으로, 협시야각 이용시 컬러 표시를 원하는 사용자의 요구에 부응하지 못하게 된다.
상기와 같은 종래의 시야각 제어 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 쿼드 타입의 시야각 제어용 액정 표시 장치는, 화소 중 하나의 서브 화소를 ECB 화소로 구비함에 의해 시야각을 제어하였다.
그런데, 이와 같이, 매 화소마다 ECB 서브 화소를 구비하였기 때문에, 오히려 광시야각 표시에서는, 상기 ECB 서브 화소 구비에 의해, 휘도 감소 현상이 나타난다.
그리고, 상기 ECB 서브 화소에는 컬러 필터가 생략되었기 때문에, 흑백으로 표시되는 협시야각용 영상만 구현 가능한 것으로, 협시야각 이용시 컬러 표시를 원하는 사용자의 요구에 부응하지 못하게 된다.
특히, 컬러 화면이 표시되는 상황에서는 시야각 보호 기능을 갖기 어렵다. 즉, 광시야각을 제공하는 서브 화소와, 시야각 제어를 위한 서브 화소가 서로 분리되어 형성되어, 흑백의 그레이만을 표현하는 시야각 제어용 서브 화소를 이용하는 협시야각에서 컬러에 대한 시야각 제어가 불가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 컬러 시야각 특성을 제어할 수 있으며, 구동 방식에 따라 광시야각과 협시야각으로 조절이 가능한 시야각 제어 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 패널을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 각 서브 화소는, 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동하는 제 1 모드와, 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동하는 제 2 모드 중 하나의 모드로 선택되어 구동되며, 상기 액정 패널이 광시야각 모드로 구동될 때는 전체 서브 화소가 제 1 모드로 구동되고, 협시야각 모드로 구동될 때는 임의의 시간에 상기 서브화소들에 대해 제 1 모드와 제 2 모드는 동일 수로 배치되는 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 협시야각 모드로 구동될 때, 상기 제 1 모드와 제 2 모드는 n(1 내지 12)개의 서브 화소별로 전환하여 배치할 수 있다.
그리고, 영상 데이터에 따라 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정해진다.
혹은 상기 협시야각 모드로 구동될 때, 상기 각 서브 화소들에서, 각 프레임별로 상기 제 1 모드와 제 2 모드로 반전될 수 있다.
또한, 상기 각 서브 화소들은, 제 1 기판 상에 화소 영역을 정의하는 제 1 데이터 라인, 제 2 데이터 라인으로 이루어진 데이터 라인 쌍과 게이트 라인;과, 상기 데이터 라인 쌍 중 제 2 데이터 라인과 상기 게이트 라인과의 교차부에 형성된 제 1 박막 트랜지스터;와, 상기 데이터 라인 쌍 중 제 1 데이터 라인과 상기 게이트 라인과의 교차부에 형성된 제 2 박막 트랜지스터;와, 상기 화소 영역에 형성되며 상기 제 1 박막 트랜지스터와 연결된 제 1 화소 전극;과, 상기 제 2 박막 트 랜지스터와 연결된 제 2 화소 전극;과, 상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 상기 화소 영역들에 대응되어 형성된 컬러 필터층;과, 상기 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 형성된 공통 전극; 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 모드는 상기 제 1 화소 전극에 제 1 화소 전압을 인가하고, 상기 제 2 화소 전극에는 상기 화소 전압과 차를 갖는 제 2 화소 전압을 인가하고, 상기 공통 전극에는 상기 제 1 화소 전압과 제 2 화소 전압과의 중간 값을 인가한다. 이 때, 액정은 제 1 화소 전압과 제 2 화소 전압간의 차이로써 구동된다.
상기 제 2 모드는, 상기 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극에 각각 같거나 0.5V 이하의 차를 갖는 제 1, 제 2 화소 전압을 인가하고, 상기 공통 전극에 상기 제 1, 제 2 화소 전압과 차이를 갖는 공통 전압을 인가한다.
이 때, 상기 제 1 화소 전압과 제 2 화소 전압에 대해 같거나 0.5V 이하에서 큰 것이 바람직하다.
또한, 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 패널을 갖고, 상기 각 서브 화소는, 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동하는 제 1 모드와, 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동하는 제 2 모드 중 하나의 모드로 선택될 수 있는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 액정 패널이 광시야각 모드일 때는 전체 서브 화소가 제 1 모드로 구동되고, 상기 액정 패널이 협시야각 모드로 구동될 때는 임 의의 시간에 상기 서브화소들에 대해 제 1 모드와 제 2 모드는 동일 수로 배치할 수 있다.
한편, 그레이(gray)별 영상 데이터에 따라 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정하고, 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정하는 것을 바람직하다.
경우에 따라 모든 그레이에 대해 동일한 상수를 정할 수 없을 때에는, 2~6군의 그레이별로 구분하여, 각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정하고, 각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
각 서브 화소들을 전압 인가 조건에 따라 광시야각 구동 모드와 협시야각 구동 모드로 구현할 수 있게 되어, 컬러 화면에 대해서도 협시야각 모드를 구현할 수 있다. 즉, 컬러 필터를 갖도록 각 서브 화소들을 구성하고, 이들 서브 화소들의 제 1 화소 전극과 제 1, 공통 전극에 인가하는 전압 조건만의 변경에 의해 광시야각 모드와 협시야각 모드로의 변경이 가능하다.
협시야각 모드는 임의의 시간에 제 1 모드와 제 2 모드를 갖는 서브 화소들의 수를 동일하게 배치하고, 일정 영상에 대한 좌우의 특정 각도(예를 들처, 40~45 도)에서 제 1 모드의 그레이 상태의 휘도와 제 2 모드에서의 그레이 상태의 휘도의 합을 일정하게 하면, 측면에서 전체화면은 일정한 그레이 상태로 표시되어 측면에서 화면의 인지가 어렵게 되기 때문에 협시야각 모드가 구현될 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치 및 이의 구동 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치를 나타낸 일 화소를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 4는 도 3의 일 서브 화소 내 양 박막 트랜지스터를 가로지르는 방향에서의 단면도이다.
도 3 및 도 4와 같이, 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는, R, G, B 색상을 표시하는 각 서브화소가 서브화소 내에 구성된 전극들에 인가되는 전압에 따라 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동(제 1 모드)할 수 있거나 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동(제 2 모드)할 수 있는 것에 특징이 있다.
즉, 전압 조건에 따라 해당 화소가 표시 상태를 달리하는 제 1 모드와 제 2 모드 중 하나로 선택되어 구동되는 것이다.
이와 같이 제 1 모드와 제 2 모드의 선택이 가능하도록 하기 위해 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 각 서브 화소는 다음과 같은 구성을 갖는다.
서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 제 1 데이터 라인, 제 2 데이터 라인으로 이루어진 데이터 라인 쌍과 게이트 라인과, 현재의 제 2 데이터 라인(D2m)과 상 기 게이트 라인(Gn+1)과의 교차부에 형성된 제 1 박막 트랜지스터(T1)와, 상기 인접한 다음 데이터 라인쌍의 제 1 데이터 라인(D2m+1)과 상기 게이트 라인(Gn+1)과의 교차부에 형성된 제 2 박막 트랜지스터(T2)와, 상기 화소 영역에 형성되며 상기 제 1 박막 트랜지스터(T1)와 연결된 제 1 화소 전극(109)(Vpxl1)과 상기 제 2 박막 트랜지스터(T2)와 연결된 제 2 화소 전극(121)(Vpxl2)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 화소 전극(109)(Vpxl1)은 거의 화소 영역에 대하여 통으로 하나의 패턴으로 형성되어 있고, 상기 제 2 화소 전극(121)(Vpxl2)은 상기 제 1 화소 전극(109) 상에 분기되어 핑거(finger) 형상으로 형성된다.
여기서, 상기 제 1 박막 트랜지스터(T1)는 제 1 기판(100) 상에 제 1 게이트 전극(101)과, 상기 제 1 게이트 전극(101)을 포함한 게이트 절연막(103)과, 상기 게이트 절연막(103) 상에 상기 게이트 전극(101) 상부에 대응하여 제 1 반도체층(105)과, 상기 제 1 반도체층(105)의 양측 상부에 형성된 제 1 소오스 전극(107a) 및 제 1 드레인 전극(107b)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제 1 드레인 전극(107b)과 상기 제 1 화소 전극(109)은 접하여 형성되어 상기 제 1 드레인 전극(107b)을 통해 상기 제 1 화소 전극(109)은 신호를 인가받는다.
그리고, 상기 제 2 박막 트랜지스터(T2)는 기판(100) 상에 제 2 게이트 전극(111)과, 상기 제 2 게이트 전극(111)을 포함한 게이트 절연막(103)과, 상기 게이트 절연막(103) 상에 상기 제 2 게이트 전극(111) 상부에 대응하여 제 2 반도체층(115)과, 상기 제 2 반도체층(115)의 양측 상부에 형성된 제 2 소오스 전 극(117a) 및 제 2 드레인 전극(117b)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제 2 드레인 전극(117b)과 상기 제 2 화소 전극(121)은 그 사이에 보호막(110)을 개재하여 상기 보호막(110) 내에 콘택홀을 구비하여 접속되어 있다. 이에 따라, 상기 제 2 드레인 전극(117b)과 제 2 화소 전극(121)은 접속되어 신호를 인가받는다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 반도체층(105, 115)은 각각 비정질 실리콘층(105a, 115a)과 그 양측에 불순물층(105b, 115b)을 포함하여 이루어진다.
경우에 따라, 상기 제 1, 제 2 반도체층을 양측이 불순물이 도핑된 폴리 실리콘으로 이루어질 수도 있다.
그리고, 상기 통으로 형성된 제 1 화소 전극(109)과 상기 핑거형의 제 2 화소 전극(121)은 그 사이에 보호막(110)이 형성되어 각각이 서로 다른 전압 인가되어, 횡전계가 형성된다.
그리고, 상기 제 1 게이트 전극(101)과 제 2 게이트 전극(111)은 동일한 일 방향의 게이트 라인(Gn+1)에 연결되어 형성된다.
그리고, 상기 제 1 소오스 전극(107a)은 상기 데이터 라인 쌍 중 제 2 데이터 라인에 연결하고, 상기 제 2 소오스 전극(117a)은 상기 데이터 라인쌍 중 제 1 데이터 라인에 연결하여 형성한다.
또한, 상기 제 1 데이터 라인 및 제 2 데이터 라인을 포함하는 데이터 라인 쌍은 화소 영역의 중앙 부위에서 꺽어진 형상을 갖고, 이에 따라 정의되는 화소 영역도 화소 영역의 중앙 부위(세로 방향)에서 꺽어진 형상을 갖기에, 상기 화소 영 역 내에 형성된 제 1 화소 전극(109)과 제 2 화소 전극(121) 역시 중앙에서 꺽어진 형상으로 형성된다.
이 경우, 상기 제 1 기판(100)에 대향되는 제 2 기판(200) 상에는, 상기 게이트 라인과 데이터 라인 쌍 및 제 1, 제 2 박막 트랜지스터(T1, T2)에 대응하여 블랙 매트릭스층(201)과, 적어도 상기 화소 영역에 대응하여 컬러 필터층(202)과, 상기 블랙 매트릭스층(201) 및 컬러 필터층(202)을 포함한 전면에 공통 전극(203)을 형성한다.
그리고, 상기 제 1, 제 2 기판(100, 200) 사이에는 액정층(300)이 형성된다.
이러한 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 살펴본다.
우선, 광시야각 구현 모드(제 1 모드)로 동작하는 경우는 상기 제 1 화소 전극(109)과 제 2 화소 전극(121)의 전압차에 의해 구현되는 수평 전계를 조성하여 이루어진다.
이를 위해 상기 제 2 기판(200) 상의 공통 전극(203)에는 상기 제 1 화소 전극(109)과 제 2 화소 전극(121) 사이의 값을 갖는 크기의 전압이 인가된다. 일예로 상기 제 1 화소 전극(109)에 인가되는 전압 값과 제 2 화소 전극(121)에 인가되는 전압 값의 중간 값이 인가되는 것이 바람직하다.
액정층(300) 내의 액정 분자가 특정 방향으로 고정되는 경우, 잔상이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 프레임 단위로, 상기 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극에 인가되는 전압을 프레임 단위로 변환하여 인가할 수 있다. 즉, 인버젼을 위해 상기 공통 전압을 기준으로 이보다 큰 정극성과 작은 부극성이 프레임별로 교대하도록 상기 제 1 화소 전압과 제 2 화소 전압의 극성을 주기적으로 바꾸어 인가하도록 한다.
이러한 구동의 경우, 액정층(300) 내의 액정 분자들은 횡전계에 의해 구동되어 광시야각을 구현할 수 있다.
이 경우, 모든 화소 영역에 컬러 필터가 대응되어 형성되므로, 텍스트 화면이 되던, 아니면 화상 화면이 되던 관계없이, 특정 화소를 오프시키는 구성이 아니므로 휘도 저하는 발생하지 않는다. 따라서, 종래 시야각 제어 액정 표시 장치에 비해 휘도가 개선되는 효과를 갖는다.
또한, 협시야각을 위한 구동의 경우, 특히 좌우의 특정 각도에 대해서만 빛이 나오도록 구동하는 경우에는 제 1 화소 전극에 인가하는 화소 전압과 제 2 화소 전극에 인가하는 제 2 화소 전압의 차이가 0 내지 0.5V, 즉, 거의 동일한 전압이거나 0.5V 이하의 차이를 갖도록 하여, 상기 공통 전극에 인가하는 공통 전압은 상기 화소 전압 값보다는 큰 값을 갖도록 하여, 수직 전계가 형성되도록 한다.
여기서는 만일 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극에 인가하는 전압 값의 차이가 있다면, 상기 공통 전극과 먼쪽에 있는 제 1 화소 전극측에 0.5V 이내에서 큰 전압 값을 인가하도록 하는 것이 바람직하다.
이 때, 그레이 표현은 상기 제 1 화소 전극에 인가되는 제 1 화소 전압과 상기 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 차이에 의해 이루어진다.
이러한 협시야각 모드로 구동할 경우에도, 액정을 반전시키기 위해, 프레임별로 화소 전압이 공통 전압보다 크고 작고를 반복하게 인가하는 방식을 사용한다.
이 경우, 협시야각 모드에도 각 서브화소에는 컬러 필터가 구비되어 있어, 텍스트 구현 뿐만 아니라 컬러 표시가 이루어지는 화상에서도 협시야각과 광시야각의 전환이 가능하다 할 것이다.
표 1은 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 모드별 방위각에 따른 영상을 나타낸 관련 표이다.
| 만들고자 하는 이미지 | |||
| 액정 모드 | 제 1 모드 | 제 2 모드 | |
| 정면 |
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| 측면 |
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본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 각 서브 화소는, 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동하는 제 1 모드와, 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동하는 제 2 모드 중 하나의 모드로 선택되어 구동되며, 상기 서브화소들에 대해 제 1 모드와 제 2 모드는 동일 수로 배치된다.
여기서, 상기 제 1 모드와 제 2 모드는 n(1 내지 12)개의 서브 화소별로 전환하여 배치할 수 있다.
여기서, 영상 데이터에 따라 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정해진다.
이 경우, 상기 각 서브 화소들에서, 각 프레임별로 상기 제 1 모드와 제 2 모드로 반전되는 것이 바람직하다.
본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법은, 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치되며, 상기 각 서브 화소는, 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동하는 제 1 모드와, 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동하는 제 2 모드 중 하나의 모드로 선택될 수 있는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 서브화소들에 대해 제 1 모드와 제 2 모드는 동일 수로 배치하여 구동한다.
여기서, 그레이(gray)별 영상 데이터에 따라 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정하고, 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정하는 것이 바람직하다.
즉, 다음 조건을 만족하도록 한다.
IA_mode + IB_mode =constant -> IB_mode=constant-IA_mode
경우에 따라, 모든 그레이에 대해 동일한 상수를 정할 수 없을 때에는, 2~6군의 그레이별로 구분하여, 각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도(IA_mode)와 제 2 모드의 휘도(IB_mode)의 합산 값은 상수(constant)로 정하고, 각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정할 수도 있다. 이는 매 그레이별로 휘도의 합산 값에 따른 상수를 정하기 어려울 경우에 이용하는 것이다. 이 경우에도 마찬가지로, 각 그레이 군에서는 측면 휘도가 비슷하도록 제 2 모드 세기를 정한다.
이와 같이, 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는, 하나의 서브 픽셀이 모든 방향으로 이미지를 잘 보이게 구동(제 1 모드)할 수 있거나 좌우 측면에서만 잘 보이고 정면에서는 안 보이게 구동(제 2 모드)할 수 있을 때, 제 2 모드의 좌우 방향에서의 휘도를 제 1 모드의 휘도와 연계시킨다.
이와 같이 하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 그레이 전체를 측면(방위각 40도)에서 일정하도록 제 2 모드의 세기를 정한다.
도 5는 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 타이밍 컨트롤러를 나타낸 블럭도이다.
도 5와 같이, 타이밍 컨트롤러(80)는 적어도 하나의 메모리부(91)를 이용하여 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)에 따라 제 2 모드의 서브화소들이 일정한 수준의 휘도를 유지하여 협시야각을 이루도록 ECB 데이터(E)를 생성하고 영상 데이터(RGB)와 함께 ECB 데이터(E)를 데이터 드라이버(미도시)에 공급하는 영상 처리부(81), 외부로부터 입력되는 동기신호들(DCLK, DE, Hsync, Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 데이터 드라이버를 구동하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 생성한 다음 데이터 드라이버에 공급하는 데이터 제어신호 생성부(82), 및 상기 동기신호들(DCLK, DE, Hsync, Vsync) 중 적어도 하나의 신호를 이용하여 게이트 드라이버(미도시)를 구동하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한 다음 게이트 드라이버에 공급하는 게이트 제어신호 생성부(83)를 구비한다.
영상 처리부(81)는 적어도 하나의 메모리부(91)를 구비하여 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)에 대응하는 ECB 데이터(E)를 생성하여 제 2 모드의 서브화소로 공급한다. ECB 데이터(E)는 영상 데이터(RGB)의 계조 값에 각각 대응되도록 미리 설정되어 적어도 하나의 메모리에 저장되어 있다. 메모리부(91)는 적어도 하나의 룩-업 테이블(Look-up Table)로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단위 화소들의 표시 휘도 및 ECB 서브 화소의 표시 휘도를 나타낸 그래프이다.
영상 처리부(81)에 구비된 메모리부(91)의 일부 영역에는 R 데이터의 계조 값에 대응하도록 미리 설정된 R 변환 값(R_Value), G 데이터의 계조 값에 대응하도록 미리 설정된 G 변환 값(G_Value), B 데이터의 계조 값에 대응하도록 미리 설정된 B 변환 값(B_Value)이 각각 저장된다. 여기서, R,G,B 각각의 변환 값(R,G,B_Value)은 R,G,B 데이터의 계조 값에 대응하는 임의의 설정 값이 될 수 있다. 일 예로, R,G,B 각각의 변환 값(R,G,B_Value)은 R,G,B 데이터의 계조 값이 축소된 값이 될 수도 있고, R,G,B 데이터의 계조 값이 그대로 사용될 수도 있다.
그리고, 표 2에 도시된 바와 같이, 메모리부(91)의 또 다른 영역에는 R,G,B 변환 값들의 합산 값(R+G+B Value)에 대응하는 ECB 데이터(E)가 저장된다. 이때, ECB 데이터(E)는 도 6에 도시된 바와 같이, R,G,B 서브 화소(R,G,B)들을 통해 표시되는 휘도(RGB_V1)와 ECB 서브 화소를 통해 표시되는 휘도(ECB_V1)의 합 즉, 각 단위 화소(P)를 통해 표시되는 휘도(DY_V1)가 최대한 일정하게 유지되도록 설정된다. 구체적으로, R,G,B 서브 화소(R,G,B)들을 통해 표시되는 휘도(RGB_V1)가 높을수록 ECB 서브 화소를 통해 표시되는 휘도(ECB_V1)는 낮아지게 설정되고, R,G,B 서브 화소(R,G,B)들을 통해 표시되는 휘도(RGB_V1)가 낮을수록 ECB 서브 화소를 통해 표시되는 휘도(ECB_V1)는 높아지게 설정된다.
좀 더 구체적으로, 영상 처리부(91)는 외부로부터 영상 데이터(RGB)가 입력되면 R 데이터(R)에 대응하는 R 변환 값(R_Value)과, G 데이터(G)에 대응하는 G 변환 값(G_Value), B 데이터(B)에 대응하는 B 변환 값(B_Value)을 각각 추출한다. 그리고, 추출된 각 변환 값(R,G,B_Value)을 합산하여 R,G,B 변환 값(R,G,B_Value)들의 합산 값(R+G+B Value)을 생성한다. 다음으로, 영상 처리부(81)는 메모리부(91)로부터 합산 값(R+G+B Value)에 대응하는 ECB 데이터(E)를 추출하게 된다.
이후, 영상 처리부(81)는 외부로부터의 동기신호 예를 들어, 도트클럭(DCLK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수직 및 수평 동기신호(Vsync, Hsync) 중 적어도 하나를 이용하여, 외부로부터 매 수평 기간단위로 공급되는 영상 데이터(RGB)와 추출된 ECB 데이터(E)를 액정패널의 크기 및 해상도 등에 알맞게 정렬한다. 그리고, 정렬된 영상 데이터(RGBE)를 매 수평기간 단위로 데이터 드라이버에 순차적으로 공급한다. 이에 따라, 도 6과 같이 각 단위 화소(P)를 통해 표시되는 휘도(DY_V1)는 일정한 수준을 유지하게 되어 액정패널의 양 측면에서 화면 식별이 어려운 협시야각 모드를 구현하게 된다.
한편, 데이터 제어신호 생성부(82)는 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 데이터 제어신호(DCS) 예를 들어, 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 및 폴 신호(POL)를 생성하고, 이를 데이터 드라이버에 공급한다. 이러한, 데이터 제어신호(DCS)는 데이터 드라이버의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호이다. 여기서, 폴 신호(POL)는 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)으로 공급되는 영상신호의 극성을 변환하기 위한 신호이다.
게이트 제어신호 생성부(83)는 상기의 동기신호들(DCLK,DE,Hsync,Vsync) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트 제어신호(GCS) 예를 들어, 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 및 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)를 생성하고, 이를 게이트 드라이버(6)에 공급한다. 이러한, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트 드라이버(6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동장치는 적어도 하나의 메모리부(91)를 이용하여, 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)에 따라 단위 화소(P)들의 표시 휘도가 동일한 수준을 유지하도록 설정된 ECB 데이터(E)를 추출한다. 그리고, ECB 데이터(E)를 시야각 제어 신호(Vpxl_2)로 변환 사용함으로써 협시야각을 구현하게 된다.
한편, 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치에 있어서는, 각 서브화소가 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B) 중 하나로 선택적으로 구동되는 것으로, 그 중 하나의 모드만 반복적으로 있을 경우 플리커가 우려되므로, 이들 제1 모드와 제2 모드를 적절히 변환하여 배치하도록 한다. 특히, 전체 액정 패널의 서브 화소들 중 그 배치 수는 각 프레임별로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 것으로, 라인 반전과 유사하게 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B)를 라인별로 배치시키고, 다음 프레임에서 각 서브화소에서 이들을 반전시켜 배치한 것이다.
특정 시간에 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B) 수가 같도록 하기 위해, 한줄의 가로 방향으로는 전부 같은 제 1 모드(A)이면 다음 줄은 전부 제 2 모드(B)로 구동하도록 한다.
경우에 따라 세로 방향에서 모드가 일치하도록 하는 칼럼 반전 방식과 유사하게 배치시킬 수도 있을 것이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 것으로, 도트 반전과 유사하게 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B)를 도트별로 다르게 배치시키고, 사선 방향에서 동일한 모드가 대응되도록 하여 배치하고, 다음 프레임에서 각 서브화소에서 이들을 반전시켜 배치한 것이다.
제 2 실시예의 경우가 플리커 방지에 보다 우수하다 할 수 있다.
이 경우, 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B)는 도시된 바와 같이, 서브 픽셀별로 전환하여 배치시킬 수도 있지만, 혹은 1~4개의 화소 단위, 혹은 RGB 개별 서브 픽셀 단위로 바꾸어 인가할 수도 있다.
즉, 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치는, 각 서브 화소들을 전압 인가 조건에 따라 광시야각 구동 모드와 협시야각 구동 모드로 구현할 수 있게 되어, 컬러 화면에 대해서도 협시야각 모드를 구현할 수 있다. 즉, 컬러 필터를 갖도록 각 서브 화소들을 구성하고, 이들 서브 화소들의 제 1, 제 2 화소 전극과 제 1, 공통 전극에 인가하는 전압 조건만의 변경에 의해 광시야각 모드와 협시야각 모드로의 변경이 가능하다.
협시야각 모드는 임의의 시간에 제 1 모드(A)와 제 2 모드(B)를 갖는 서브 화소들의 수를 동일하게 배치하고, 일정 영상에 대한 좌우의 특정 각도(예를 들처, 40~45도)에서 제 1 모드의 그레이 상태의 휘도와 제 2 모드에서의 그레이 상태의 휘도의 합을 일정하게 하면, 측면에서 전체화면은 일정한 그레이 상태로 표시되어 측면에서 화면의 인지가 어렵게 되기 때문에 협시야각 모드가 구현될 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 종래의 시야각 제어 액정 표시 장치를 일 화소를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 ECB 화소와 청색 화소(B-pixel)에 대한 단면도
도 3은 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치를 나타낸 일 화소를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 도 3의 일 서브 화소 내 양 박막 트랜지스터를 가로지르는 방향에서의 단면도
도 5는 본 발명의 시야각 제어 액정 표시 장치의 타이밍 컨트롤러를 나타낸 블럭도
도 6은 본 발명의 일예에 따른 단위 서브 화소들의 표시 휘도 및 ECB 서브 화소의 표시 휘도를 나타낸 그래프
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 도면
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법을 나타낸 도면
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
80: 타이밍 컨트롤러 81: 영상 처리부
82: 데이터 제어신호 생성부 83: 게이트 제어신호 생성부
100: 제 1 기판 109: 제 1 화소 전극
121: 제 2 화소 전극 200: 제 2 기판
201: 블랙 매트릭스층 202: 컬러 필터
203: 공통 전극
Claims (13)
- 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 패널을 갖는 시야각 제어 액정 표시 장치에 있어서,상기 각 서브 화소는,제 1 기판 상에 제 1 데이터 라인, 제 2 데이터 라인으로 이루어진 데이터 라인 쌍과, 이에 교차하는 게이트 라인;상기 데이터 라인 쌍 중 제 2 데이터 라인과 상기 게이트 라인과의 교차부에 형성된 제 1 박막 트랜지스터;상기 데이터 라인 쌍 중 제 1 데이터 라인과 상기 게이트 라인과의 교차부에 형성된 제 2 박막 트랜지스터;상기 각 데이터 라인 쌍과 상기 게이트 라인 사이에 정의된 각 서브 화소에 형성되며 상기 제 1 박막 트랜지스터와 연결된 제 1 화소 전극;상기 제 2 박막 트랜지스터와 연결되며, 상기 각 서브 화소에 상기 제 1 화소 전극과 다른 층에 상기 제 1 화소 전극과 중첩되며 복수개로 분기된 제 2 화소 전극;상기 제 1 기판의 상기 각 서브 화소에 대응되어 상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 형성된 컬러 필터층;상기 컬러 필터층을 포함한 상기 제 2 기판 상에 형성된 공통 전극; 및상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 포함하며,상기 각 서브 화소는, 상기 제 1, 제 2 화소 전극간의 차전압 인가로 횡전계로 구동되는 제 1 모드와, 상기 제 1, 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극간의 차전압 인가로 수직 전계로 구동되는 제 2 모드 중 하나로 선택 구동되는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,협시야각 모드로 구동될 때, 상기 제 1 모드와 제 2 모드는 n(1 내지 12)개의 서브 화소별로 전환하여 배치하며,임의의 시간에 상기 서브 화소들에 대해 상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드는 동일 수로 배치되는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 협시야각 모드에서, 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정해지는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 협시야각 모드로 구동될 때, 상기 각 서브 화소들에서, 각 프레임별로 상기 제 1 모드와 제 2 모드로 반전되는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 액정 패널이 광시야각 모드로 구동될 때 전체 서브 화소가 제 1 모드로 구동되는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 제 1 모드는 상기 제 1 화소 전극에 제 1 화소 전압을 인가하고, 상기 제 2 화소 전극에는 상기 제 1 화소 전압과 차를 갖는 제 2 화소 전압을 인가하고, 상기 공통 전극에는 상기 제 1 화소 전압과 제 2 화소 전압과의 중간 값을 인가하는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 모드는, 상기 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극에 각각 같거나 0.5V 이하의 차를 갖는 제 1, 제 2 화소 전압을 인가하고, 상기 공통 전극에 상기 제 1, 제 2 화소 전압과 차이를 갖는 공통 전압을 인가하는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 제 7항에 있어서,상기 공통 전극에 상기 제 1, 제 2 화소 전압보다 큰 전압을 인가하는 시야각 제어 액정 표시 장치.
- 적색, 녹색, 청색 서브 화소를 일 화소로 하여, 이들 화소들이 매트릭스상으로 배치된 액정 패널을 갖고, 상기 각 서브 화소는, 제 1 기판 상에 제 1 박막 트랜지스터와 연결되는 하나의 제 1 화소 전극과, 상기 제 1 화소 전극과 중첩되며 복수개로 분기되어 제 2 박막 트랜지스터와 연결된 제 2 화소 전극 및 상기 제 1 기판과 대향된 제 2 기판 상에 공통 전극을 포함하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,상기 액정 패널이 광시야각 모드일 때는 전체 서브 화소, 상기 제 1, 제 2 화소 전극간의 횡전계로 구동되는 제 1 모드로 구동되고,상기 액정 패널이 협시야각 모드로 구동될 때는 임의의 시간에 상기 서브화소들에 대해 상기 제 1, 제 2 화소 전극간의 횡전계로 구동되는 제 1 모드와, 상기 제 1, 제 2 화소 전극과 공통 전극간의 수직 전계로 구동되는 제 2 모드를 동일 수로 배치하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 제 1 모드와 제 2 모드는 n(1 내지 12)개의 서브 화소별로 전환하여 배치하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법.
- 제 9항에 있어서,그레이(gray)별 영상 데이터에 따라 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정하고,그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법.
- 제 9항에 있어서,2~6군의 그레이별로 구분하여, 각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도와 제 2 모드의 휘도의 합산 값은 상수(constant)로 정하고,각 군의 그레이별 상기 제 1 모드의 휘도에 대응되는 상기 제 2 모드의 휘도를 정하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법.
- 제 9항에 있어서,상기 각 서브 화소들에서, 각 프레임별로 상기 제 1 모드와 제 2 모드로 반전하여 구동하는 시야각 제어 액정 표시 장치의 구동 방법.
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