KR20010007256A - 보는 각도를 전환 스위칭할 수 있는 ｌｃｄ - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화소들이 동종으로 여러 영역으로 분할되어 있는 LCD에 관한 것이다. 이 영역들은 액정의 방향에 있어서 구별된다. 상기 개별 영역들은 전기적으로 분리되어 제어될 수 있다. 그 때문에 다른 보는 각도 영역들에서 동시에 다른 화상들이 디스플레이될 수 있다.

Description

보는 각도를 전환 스위칭할 수 있는 ＬＣＤ{LCD with over-changable viewing angle}
본 발명은 독립항의 전제부에 따른 LCD(liquid crystal display)에 관한 것이다.
"광학 패턴닝에 의해 듀얼 도메인 TFT-LCD의 개발(development of a dualdomain TFT-LCD by optical patterning)"의 개시를 통해 (H. Klausmann 등 저, SID Digest of Technical Papers, 1998, Anaheim, USA) 듀얼 도메인 액정 셀(dual domain liquid crystal cell)을 가진 LCD가 공지되어 있다. 이러한 듀얼 도메인 액정 셀에 있어서 개별 화소(individual pixel)는 2개의 영역(zone)으로 분할된다. 이들 영역에서 상기 액정은 다른 방향(different orientation)을 갖는다. 그 때문에 LCD의 보는 각도 영역(viewing angle zone)이 확장된다(broaden).
그에 비하여 독립항의 특징들을 가지는 본 발명 따른 LCD가 가지는 장점으로는 다른 방향을 가지는 화소의 개별 영역들이 전기적으로 별도로 제어될 수(electrically parted controllable) 있다는 것이다. 이 때 이 LCD에 있어서 동종의 화소들은 나란히 배열되어 있다.
화소의 동일 방향 영역은 동일한 보는 각도(same viewing angle)를 갖는다. 이 보는 각도는 액정의 방향 설정 때 단지 적절하게 제한된다. 그러나 이것이 의미하는 바는 본 발명에 따른 LCD의 다른 보는 각도 영역들로부터는, 단지 하나의 액정 방향을 가지는 상기 화소 영역들(pixel zones)을 통해 만들어지는 하나의 화상(a picture)만이 보여진다는 것이다. 본 발명에 따른 배열(arrangement)을 통해 종래 기술과는 반대로 이들 개별 영역은 분리되어 전자적으로(electronically) 제어될 수 있다. 그러므로, 다른 보는 각도 영역에서(in different viewing angle zones) 동시에 다른 화상들(different pictures)을 볼 수 있게 된다.
종속항들에 기술된 조치들(measures)을 통해 독립항에 제공된 LCD의 유리한 다른 구성 및 개선들이 가능해진다.
여러 컬럼 라인(column lines), 여러 로우 라인(row lines)에 의해 또는 전면 패널 전극(front panel electrode)의 배치에 의해 전기 제어를 유도할 수 있으므로, 화소는 원하는 레이아웃(desired layout)에 부합할 수 있게 된다. 또한 사용된 드라이버와 제어 회로에의 매칭이 가능해진다(possible is the matching to the used driver and the control circuit). 이 때 주의 점으로는 로우 드라이버(row driver)가 컬럼 드라이버(column driver)보다 더 선호되는 것이 일반적이라는 점이다.
또한 유리한 점은 2개의 다른 보는 방향(viewing direction)으로부터 동시에 2개의 다른 화상들을 볼 수 있는 가능성에 보완적으로, 다른 디스플레이 가능성(display possibilities)이 존재한다는 것이다. 한 편으로, 그 하나의 보는 방향에 따라 LCD를 어둡게 또는 밝게 스위칭하는(darkly or brightly switch), 즉 어떠한 화상 정보(no picture information)도 디스플레이할 수 없다는 것이 언급되고 있다. 그에 반해 그 하나의 다른 보는 방향으로부터는 화상 정보를 인식될 수 있다. 또한 보는 방향 둘 다에 대해 동일한 화상 정보를 디스플레이 할 수도 있다.
또한 적어도 2개의 다른 화상 정보를 볼 수 있는 제한된 보는 각도 영역에서 입체적인 화상 디스플레이(stereoscopic picture display)가 가능하다. 이는 예를 들어 네비게이션 시스템(navigation system)과 관련한 이용을 위한 지도(map)의 3차원 디스플레이(3-dimension display)에서 장점이 된다.
2개의 다른 광원(light sources)을 가지는 적절하게 수정된 2개의 광도파로(optical waveguide)에 의한 백라이팅(back-lighting)이 제공하는 장점은 개별 화소를 별도로 백라이팅할 수 있다는 것이다. 그러므로, 예를 들어 보는 사람(viewer) 각각이 그의 보는 각도 영역을 위한 디스플레이 밝기(display brightness)를 개별적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 하기의 상세한 설명에서 상술된다.
도 1은 수동형 LCD(passive LCD)로 구현된 본 발명에 따른 LCD의 평면도.
도 2는 하나의 화소 각각의 영역을 위해 여러 컬럼 라인을 가지는 액티브-매트릭스-LCD로 구현된 본 발명에 따른 LCD의 평면도.
도 3은 하나의 화소의 각각의 영역을 위해 여러 로우 라인들을 가지는 본 발명에 따른 LCD를 도시한 도면.
도 4는 전면 패널 전극이 분할되어 있는 본 발명에 따른 LCD를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 변형예를 도시한 도면.
도 6은 여러 보는 각도 영역을 분리하여 백라이팅하기 위해 2개의 광도파로와 2개의 광원을 이용하고 있는 LCD를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1; 22, 23; 41; 52 : 컬럼 라인 2, 3; 42, 43; 51 : 로우 라인
4; 20; 40; 50 : 화소 5, 6; 24, 25; 54, 55 : 영역
26, 27 : 제어 트랜지스터 28 : 저장 라인
46, 47 : 트랜지스터 60, 61 : 전면 패널 전극
LCD에서의 액정(liquid crystal)은 예를 들어 방향성 층들(orientation layers)인 부가의 층들(additional layers)이 배치될 수 있는 2개의 유리판(glass plates)들 사이에 위치한다. 유리쪽에서(on a glass side) 모든 긴 액정 분자들(longish liquid crystal molecules)의 종축은 정지 상태에서 유리 표면(glass surface)에 평행하게 정렬되어(align) 있다. 모든 액정 분자들의 종축은 하나의 방향을 가리킨다. 상기 액정 분자들의 종축의 방향은 셀 간격(cell distance)에 의해 변하게 되므로, 이 셀 간격에 의해 상기 분자들은 90°만큼 회전하게 된다. 방향이 다른 영역들을 만드는 방법을 통해, 그 한 영역에서 상기 각도 + 90°만큼 회전이 이루어지고 그 다른 영역에서는 상기 각도 - 90°만큼의 회전이 이루어지도록, 상기 액정의 방향을 정할 수 있다. 또한 셀 간격에 의해 유리 표면에 대한 종축의 각도를 변경할 수 있다. 다른 포토 방향(photo orientation)을 얻기 위해, 그 한 영역에서 상기 액정 분자의 종축이 유리쪽 에서(at a glass side) 유리 표면과 함께 각도 +Θ를 형성하고 다른 영역에서 각도 -Θ를 형성한다. 이 각도는 여기에서는 액정의 틸팅 각도(tilting angle)라 한다. 그의 값은 0°와 30° 사이인 것이 바람직하다. 하기의 실시예에서는 2번째 종류의 액정 방향, 다른 틸팅 각도를 통한 방향 설정만이 설명된다.
도 1에는 X-Y-매트릭스(matrix)의 형태로 구성된 LCD가 도시되어 있다. 이 디스플레이(display)는 컬럼 라인(column line)(1)과 로우 라인(row line)(2, 3)에 의해 제어되며, 이 경우 이들은 서로 직교하고 있다. 상기 컬럼 라인 및 로우 라인들은 다른 유리 기판(glass substrate) 위에 위치하며, 이 경우 이 기판들 사이에 도시되지 않은 액정이 위치한다. 스크린(screen)의 어드레싱(addressing)은 수동적인, 즉 각각의 화소에는 액티브 스위치(active switch)가 (예를 들어 박막 트랜지스터(thin film transistor)) 없다. 그 대신에 상기 정보(the information)는 컬럼 라인에서 그리고 로우 라인에서의 적절한 신호를 통해 로우 순차적으로(row-sequentially) 스크린에 기입된다. 개별 화소는 하나의 컬럼 라인(1)과 2개의 로우 라인(2, 3)의 교차부분으로 형성된다. 선택된 화소에 대해 중요한 라인들만이 표시되어 있다. 로우 및 컬럼 전극 소재(row- and column electrode material)로서 투명한 주석-인듐-산화물(ITO)이 이용된다. 도 1에서 선택된 화소(4)가 이해를 위해 파선으로 표시되어 있다. 이것은 2개의 영역들(5, 6)로 분리되어 있다. 하기의 실시예에서처럼 각각 동일한 크기의 여러 영역들이 선택될 수 있다. 그 한 영역에서(5)에서 예를 들어 액정의 포토 방향(photo orientation of the liquid crystal)을 통해 또는 다른, 비교가능한 방법(through the other comparable method)을 통해 액정 구조(liquid structure)는 각도 +Θ만큼 기울어져 있다. 그와 반대로 그 다른 영역(6)에서는 그 액정 구조가 각도 -Θ만큼 기울어져 있다. 상기 양 영역들 각각에 로우 라인(2또는 3)이 할당되어 있으며, 이 경우 상기 로우 라인들은 액정의 동일한 기울기를 이용해(with same tilting of the liquid crystal) 이웃하는 모든 반쪽 화소들을 커버하고 있다. 왜냐하면 액정의 틸팅을 다르게 함으로써 보는 각도가 바뀔 수 있기 때문에, 액정의 각도 +Θ와 각도 -Θ에 속하는 보는 각도 영역은 다른 로우 라인들에 의해 별도로 제어될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 LCD의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 LCD는 여기에서 액티브-매트릭스(active-matrix)로서 실현되어 있다. 그 중 하나의 화소(20)가 선택되어 있다. 그 제어는 로우 라인(21)에 의해 그리고 컬럼 라인(22, 23)에 의해 이루어진다. 상기 화소(20)는 2개의 영역(24, 25)으로 분리되며, 이 경우 이들은 각각 자신의 제어 트랜지스터(control transistor)(26 또는 27)를 가지고 있다. 이들은 공동의 저장 라인(common storage line)(28)에 의해 분할된다. 상측 영역(24)에서 상기 액정 구조는 각도 +Θ만큼 기울어져 있으며, 하측 영역(25)에서는 각도 -Θ만큼 기울어져 있다. 로우 클록(row clock)(X) 동안 화소의 위쪽에서 경계를 이루는 영역(31)과 영역(24)이 동시에 제어될 수 있다. 그 다음의 로우 클록(X+1) 동안에는 상기 영역(25)과 화소의 하측에서 경계를 이루는 영역(31)이 동시에 제어될 수 있다. 그 때문에 하측의 모든 화소 영역들(25, 31)을 위한 컬럼 정보(column information)는 상측 화소 영역(pixel zones)(24, 32 등)을 위한 정보에 비해, 이 정보가 종종 디스플레이에 기록되는 한도에서, 하나의 로우 클록만큼 이동되어야 한다. 이 때 상측 및 하측 화소 영역을 위한 화상 정보는 구별된다. 별도의 저장 라인(28)은 저장 기능 외에도 블랙-매트릭스(black-matrix)로서 상기 영역들 사이에 작용한다. 수적(數的)으로 두배의 컬럼 라인들을 통한 약간의 어퍼쳐 상실(aperture loss)은 더욱 강한(stronger) 백라이팅을 통해 보상될 수 있다. 특히 충분한 전류원(current source)이 언제라도 이용될 수 있는 차량-분야의 응용에서, 상기 백라이팅의 더 높은 파워 소비(power consumption)는 문제가 되지 않는다.
도 3에는 본 발명에 따른 LCD의 다른 구성이 도시되어 있다. 마찬가지로 여기에서도 선택된 화소(40)를 가지는 액티브-매트릭스(active-matrix) LCD가 논의의 대상이 된다. 이 화소의 제어는 컬럼 라인(41)과 로우 라인(42와 43)에 의해 이루어진다. 상기 상측 화소 영역(44)의 제어는 트랜지스터(transistor)(46)에 의해 이루어지고 하측 화소 영역(45)의 제어는 트랜지스터(47)에 의해 이루어진다. 이 때 상기 액정의 방향은 셀마다 다르다. 이는 보는 각도의 다른 영역들에서 다른 화상들을 디스플레이할 수 있도록 보장한다. 이제는 도 2와 반대로 화소마다 하나의 컬럼 라인과 2개의 로우 라인들이 필요하게 된다. 이는 장점이 되는데, 왜냐하면 로우 드라이버가 컬럼 드라이브보다 더 저렴하기 때문이다.
도 4에는 본 발명에 따른 다른 배열이 도시되어 있다. 이 LCD 역시 여기에서 액티브-매트릭스로서 실현되어 있다. 그 중 하나의 화소(50)가 선택되었다. 이것은 로우 라인(51)과 트랜지스터(53)가 있는 컬럼 라인(a column line with the transistor)(52)에 의해 제어된다. 상기 화소 (50)는 상이한 액정 구조를 가지는 2개의 영역으로 분할된다. 영역(54)에 있는 액정은 경사각 +Θ를 가지며, 영역(55)에 있는 액정은 경사각 -Θ를 갖는다. 투명한 전면 패널 전극(55, 56)과 트랜지스터, 로우 라인 및 컬럼 라인으로 이루어진 매트릭스 사이에, 2개의 유리판에 의해 에워싸여 있지만 도시되어 있지는 않은 액정이 위치한다. 이 전면 패널 전극(55와 56)은 손가락(finger) 형상으로 실현되어 있으므로, 이들은 서로 교차하지 않는다. 이들은 전기적으로 분리되어 있다(electrically parted). 상기 전면 패널 전극(60)은 화소의 하측 영역을, 예를 들어 55인 액정의 경사각 -Θ를 가지는 모두를 커버한다. 상기 전면 패널 전극(61)은 화소의 상측 영역, 예를 들어 54인 액정의 경사각 +Θ를 가지는 모두를 커버한다.
2가지 종류의 제어(two types of control)가 제공되어 있다. 첫 번째 종류의 제어에 있어서 양 패널 전극(panel electrode)에는 직사각형 형상의 교류 전압(alternating voltage)이 인가된다. 또한 상기 양 전면 패널 전극들 중 하나인 예를 들어 전면 패널 전극(60)은 화상 중계 주파수(picture repeating frequency)를 가지는, 바람직하게는 두배의(double) 화상 중계 주파수를 가지는 교류 신호(alternating signal)를 얻으므로, 플리커(flicker)를 피할 수 있다. 교류 신호의 이 전압이 선택되도록, 예를 들어 전면 패널 전극(60)에 속하는(belong) 화소 영역들 모두가 블랙으로 스위칭된다(black switch). 두 번째 종류의 제어는 양 전면 패널 전극(60과 61)에 다른 진폭(different amplitude)의 직사각형 교류 전압들을 인가하는 것이다. 이 전압들의 선택은, 작은 진폭에서는 스탠더드-화상 디스플레이(standard-picture display)가 이루어지며 큰 진폭에서는 화소의 대응 영역들이(the corresponding zones of the pixel) 블랙으로 나타나도록, 이루어진다.
상기 양 종류의 제어를 이용해 3가지 동작 모드(operation mode)가 가능하다:
1. 양 로우 전극들(row electrodes)은 병렬로 동작된다. 이 정보는 양쪽에서 잘 판독된다.
2. 상기 양 로우들 중 하나만이 제어된다. 상기 화상은 한쪽에서만 (우측으로부터만 또는 좌측으로부터만) 파악될 수 있다.
3. 다른 컬럼 신호들은 각각의 전면 패널 전극을 제어할 때 인가된다. 그러므로 2개의 다른 화상들은 분리된 보는 위치(parted viewing position)로부터 파악될 수 있다. 상기 전면 패널 전극에 인가된 교류 전압을 이용해 보는 각도 영역에서의 디스플레이는 각각 이 디스플레이의 라이트/다크 회로(light/dark circuit)에 의해 하나의 화상 디스플레이(picture display)로 넘어간다.
도 5에는 특별한 변형예가 도시되어 있으며, 이 경우 손가락 형상의 전면 패널 전극은 로우 형태(row form)(70, 71)의 전극을 통해 대체되며, 이들은 얇은 도전 커넥션(thin conducting connections)(80, 81), 예를 들어 낮은 저항의 금속층과 연결되어 있다. 도 5에는 전면 패널 전극(70, 71)과 도전 커넥션(80, 81)만이 도시되어 있다. 이런 제어에 있어서 도 4의 배열과 차이점은 없다.
도 6에는 본 발명에 따른 LCD의 다른 구성이 도시되어 있다. 이것은 예를 들어 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp)인 바아 형상(bar-shaped)의 2개의 광원(90과 91)과 리플렉터(reflector)(92와 93)로 이루어진 특별한 종류의 백라이팅(special type of the back-lighting)이다. 상기 광원(90과 91)의 광은 리플렉터(92와 93)에 의해 2개의 광도파로(94와 95)에 커플링되며, 이들 광도파로의 표면은 프리즘 구조(prism structure)를 갖고 있다. 이 프리즘 구조의 구성은 상기 광이 선택된 보는 각도 영역에만 제공되도록 이루어진다. 그러므로 상기 양 광원(90과 91)을 따로 제어함으로써, 각각의 보는 각도 영역에 대해 별도의 밝기 제어가 가능해진다. 차량에서 예를 들어 운전자와 동승자는 밝기를 개별적으로 조정할 수 있다.

Claims (11)

  1. 모든 화소가 적어도 2개의 영역들로 동일한 형태로 분리되고 이들 영역은 그들의 미리 정해진 액정 구조에 있어서 다른 화소를 가지는 LCD에 있어서,
    화소의 개별 영역마다 독자적으로 전기 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 LCD.
  2. 제 1 항에 있어서, 하나의 화소의 여러 영역들이 여러 컬럼 라인들에 의해 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 LCD.
  3. 제 1 항에 있어서, 하나의 화소의 여러 영역들이 여러 로우 라인들에 의해 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 LCD.
  4. 제 1 항에 있어서, 여러 영역들이 투명한 다른 전면 패널 전극들을 통해 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 LCD.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 액정 구조에서의 차이는 액정의 틸팅을 통해 얻어지고, 액정을 위한 틸팅 각도의 값은 바람직하게는 0°와 30°사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 LCD.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 액정 구조에서의 차이는 각각 90°만큼 액정을 반대방향으로 트위스트함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 LCD.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 보는 각도에 따라 동시에 제 1 화상 또는 제 2 화상이 보여지는 것을 특징으로 하는 LCD.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 보는 각도에 따라 하나의 화상이 보이거나 또는 화상 디스플레이(picture display)가 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 LCD.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 화상이 전체 디스플레이 영역에서 보여지는 것을 특징으로 하는 LCD.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 다른 화상들이 보여지는 보는 각도 영역에서 2개의 부분 화상의 조합(combination)을 통해 3차원 화상 디스플레이가 이루어지는 것을 특징으로 하는 LCD.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 다른 광도파로와 적어도 2개의 다른 광원을 가지는 디스플레이에서 백라이팅이 이루어지고, 이 경우 그의 광은 광도파로를 통해 다른 보는 각도 영역으로 가이드되는 것을 특징으로 하는 LCD.
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