KR20070067497A - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 주시야각이 서로 다른 듀얼 영상 디스플레이가 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 듀얼 영상을 표시하는 메인셀과, 시야각을 제어하는 제어셀을 구비하며, 메인셀이 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시하고, 제어셀은 투과 영역과 차단 영역이 교대로 구성되어 시야각을 제어함으로써, 주시야각이 각각 제1 방향 및 제2 방향인 제1 영상 및 제2 영상을 디스플레이 한다. 이 때 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각은 제어셀의 패턴을 변경하여 조절 할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid Crystal Display Device and Driving Method Thereof}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도.
도 2a 내지 도 2c는 각각 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식, 수직배향 방식 액정표시장치를 설명하기 위한 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도.
도 3b는 메인셀의 어레이부를 설명하기 위한 단위화소의 평면도.
도 4a 및 도 4b는 각각 메인셀 및 제어셀의 상하부에 구성된 편광판과 액정의 초기 배열 방향을 설명하기 위한 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각 제1 전극에 전압이 인가되지 않은 경우와 전압이 인가된 경우를 설명하기 위한 도면.
도 6a 및 도 6b는 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각을 설명하기 위한 도면이며, 각각 제1 영상 및 제2 영상을 영상화소 단위로 교대로 구성한 경우와, 서브화소 단위로 교대로 구성한 경우를 설명하기 위한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉
310: 메인셀 312: 제1 기판
314: 제2 기판 316: 어레이부
318: 컬러필터층 318a: 적색 컬러필터
318b: 녹색 컬러필터 318c: 청색 컬러필터
320: 액정층 324: 블랙 매트릭스
332: 제1 편광판 334: 제2 편광판
336: 제3 편광판 350: 제어셀
352: 제3 기판 354: 제4 기판
356: 제1 전극 358: 제2 전극
360: 액정층 SP1: 제1 서브화소
SP2: 제2 서브화소 SP3: 제3 서브화소
P: 영상화소
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 주시야각이 서로 다른 듀얼 영상 디스플레이가 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 전계형성전극이 형성된 두 기판을 소정간격 이격되게 합착하고, 두 기판 사이에 광학적 이방성과 분극성질을 가지는 액정층이 개재된 형태로 구성된다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 액정분자의 배열에 방향성 을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전계를 가하면 액정분자의 배열 방향을 제어할 수 있다.
따라서 액정에 가해지는 전계의 세기를 제어하여 액정분자의 배열방향에 따른 광투과율을 조절함으로써, 원하는 영상을 디스플레이 하며, 박막 트랜지스터와 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 일반적으로 쓰이고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부를 나타낸 분해 사시도로써, 트위스트 네마틱(Twist nematic) 방식 액정표시장치이다.
도시한 바와 같이, 트위스트 네마틱(Twist nematic) 방식 액정표시장치는 다수의 게이트 및 데이터 배선(GL, DL)이 교차되게 구성되어 화소영역(PA)을 정의하고, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)와 화소전극(112)이 구비되어 있는 제1 기판(110)과, 박막트랜지스터 영역 및 배선 영역에 대응하는 비표시 영역에 구성된 블랙 매트릭스(124)와, 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(126)과, 공통전극(122)이 구비되어 있는 제2 기판(120)과, 제1 및 제2 기판(110, 120) 사이에 개재된 액정층(130)으로 구성된다.
여기서, 화소전극(112) 및 공통전극(122)은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide: ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide: IZO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속 중 선택된 하나로 구성되며, 컬러필터층(126)은 통상 적색, 녹색, 청색 컬러필터(126a, 126b, 126c)로 구성된다.
이러한 액정표시장치는 두 전극(112, 122) 사이의 액정층(130)이 박막트랜지 스터(T)의 턴-온(turn-on) 구동으로 화소전극(112)에 인가된 영상신호에 따라서 배열되고, 액정층(130)의 배열에 따라서 투과되는 빛의 양이 조절되어 원하는 영상을 디스플레이 한다.
한편, 상술한 트위스트 네마틱 방식 액정표시장치는 두 기판(110, 120)에 각각 구성된 화소전극 및 공통전극(112, 122)에 의해 형성된 수직전계로 액정을 구동하는 방식이며, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 반면, 초기 평면적으로 상,하 90°로 꼬인 수평적 배열 상태를 갖는 액정에 전압을 인가하면, 90°로 꼬인 액정분자는 전기장의 방향으로 재배열하게 되고, 액정분자의 극값은 대체로 90°가 된다. 따라서 시야각에 따른 C/R(contrast ratio)과 휘도의 변화가 심하게 되어 광시야각 실현이 어려운 단점이 있다.
이러한 단점 개선을 위하여 다양한 개념이 제안되었으며, 대표적인 예로 평행한 전기장을 이용하여 액정을 제어하는 횡전계 방식(In plane switching: IPS)과, 횡전계 방식의 개구율 및 투과율을 개선하기 위하여 제안된 프린지 필드 스위칭 방식(Fringe field switching: FFS)과, 액정분자의 장축 방향을 기판면에 수직으로 배향하는 수직배향 방식(Vertical alignment: VA) 등을 들 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식, 수직배향 방식 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치는 소정간격 이격하여 대향하는 두 기판(210, 220) 사이에 액정층(230)이 개재되어 있으며, 제1 기판(210)상에 화소전극 및 공통전극(212, 222)을 구비하고, 두 전극(212, 222) 사이에 형성되는 횡전계(200)로 액정분자의 배열방향을 제어한다.
이러한 횡전계 방식은 보는 방향에 따라 액정분자의 굴절율의 변화가 작으므로 시야각이 개선되는 반면, 개구율이 감소하고, 휘도 특성이 좋지 않은 단점이 있으며, 이러한 횡전계 방식의 개구율 및 투과율을 개선하기 위하여 프린지 필드 스위칭 방식이 제안되었다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 프린지 필드 스위칭 방식 액정표시장치는 액정층(230)을 사이에 두고 대향하는 제1 기판 및 제2 기판(210, 220)을 구비하며, 제1 기판(210) 상에 플랫(flat) 형태의 공통전극(222)이 화소영역에 대응하여 구성되고, 다수의 막대형상 화소전극(212)이 서로 평행하게 소정간격 이격되어 공통전극(222)과 절연체(214)가 개재된 상태에서 중첩되게 배치된 구조를 가진다. 이러한 구조에 의해 수 Å 간격을 두고 횡전계(200)가 이루어지므로 횡전계(200)가 강력하고, 전극 상부의 액정분자까지 횡전계(200)에 의해 배열하는 것이 가능하여 개구율 및 투과율이 개선된다. 또한 프린지 필드 스위칭 방식 액정표시장치는 공통전극(222)을 플랫 형태로 형성하지 않고 막대 형태로 형성하기도 하며, 이 경우 공통전극(222)과 화소전극(212)의 간격을 매우 가깝게 구성한다.
수직배향 방식은 초기 액정분자를 기판(210, 220)면에 대하여 수직한 방향으로 배향하여 구성하는 방식이며, 도 2c의 도면에서와 같이 각 화소를 여러 도메인으로 나누어 각 도메인의 주시야각 방향을 다르게 하여 시야각 특성을 향상시키는 멀티 도메인 수직배향 방식이 일반적으로 사용된다. 멀티 도메인은 공통전극(222)에 구성된 슬릿(slit) 또는 돌기 등에 의해 변화되는 전기장으로 이루어진다.
한편, 상술한 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식, 수직배향(멀티 도메인) 방식은 광시야각의 개선하여 서로 다른 각도에서 동일한 양질의 영상을 볼 수 있도록 구성되었으며, 이는 여러 각도에 위치한 다수의 사용자가 동일한 영상을 보고자 하는 경우에 아주 효과적이다.
반면에, 다른 각도에 위치한 각 사용자가 서로 다른 영상을 보고자 하는 경우, 가령 차의 중앙에 설치된 디스플레이 장치로부터 운전자는 길안내 서비스를 필요로 하고, 동승자는 영화나 TV 방송 등을 필요로 하는 경우에 상이한 요구에 부응하기 위해 개별적인 디스플레이 장치를 구비함으로써 해결할 수 있지만, 이는 공간 및 비용이 증대되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 주시야각이 서로 다른 듀얼 영상을 동시에 디스플레이 할 수 있는 액정표시장치를 제안하고자 한다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 교차 구성되어 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 배선과, 상기 각 화소마다 구비된 박막트랜지스터 및 화소전극을 포함하는 제1 기판과, 블랙 매트릭스 및 컬러필터층을 포함하는 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되는 메인셀과; 다수의 제1 전극이 일정간격 이격되어 구성되어 있는 제3 기판 과, 제2 전극이 구성되어 있는 제4 기판과, 상기 제3 기판 및 제4 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되며, 상기 메인셀 상부에 구성되는 제어셀을 포함한다.
이 때, 상기 메인셀 하부에 구성되는 제1 편광판과, 상기 메인셀과 제어셀 사이에 구성되는 제2 편광판과, 상기 제어셀 상부에 구성되는 제3 편광판을 더 포함한다.
상기 제1 편광판과 제2 편광판의 투과축 방향은 서로 직교하며, 상기 제2 편광판과 상기 제3 편광판의 투과축 방향은 서로 평행하다.
상기 제어셀의 액정의 초기 배열 방향은 양쪽 기판면에 대해 90° 비틀어져 있으며, 상기 제2 및 제3 편광판의 투과축 방향과 45°각도로 구성된다.
상기 메인셀은 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식, 수직전계 방식 등의 광시야각 특성이 우수한 방식 중 하나로 구성되며, 액정의 초기 배열 방향은 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식일 경우에는 양쪽 기판면에 대해 상하 방향이고, 수직전계 방식일 경우에는 수직 방향으로 되어 있다.
상기 메인셀은 상기 제1 기판 또는 제2 기판에 구성되는 공통전극을 더 포함한다.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide)와 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide) 등의 투명도전성 금속으로 구성된다.
상기 제2 전극은 상기 제4 기판의 전면에 걸쳐서 플랫 형태로 구성되거나, 상기 제1 전극의 형태에 대응하여 구성된다.
상기 메인셀은 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시한다.
동시에 상기 제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 경우에 상기 제1 영상 및 제2 영상 데이터를 서브화소 단위로 교대 구성하거나, 적색, 녹색, 청색 컬러필터가 순차 대응되는 제1, 제2, 제3 서브화소의 그룹으로 정의되는 영상화소 단위로 교대로 구성한다.
상기 제어셀은 상기 제1 전극에 선택적 또는 일률적으로 전압이 인가되어, 전압이 인가된 상기 제1 전극 영역은 투과 영역이 되고, 전압이 인가되지 않은 상기 제1 전극 영역은 차단 영역이 되며, 두 영역이 교대로 구성된다.
상기 투과 영역 및 차단 영역은 각각 일정한 폭으로 구성된다.
상기 투과 영역 및 차단 영역의 패턴에 따라서 상기 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각이 조절된다.
상기 컬러필터층은 상기 제1, 제2, 제3 컬러필터 순으로 순차적으로 구성되건, 상기 제1, 제1, 제2, 제2, 제3, 제3 컬러필터 순으로 순차적으로 구성된다.
상기 제1 전극의 수와 크기는 사용 목적 및 특성에 따라서 다양하게 구성 가능하다.
상기와 같은 목적을 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법은 상기 메인셀이 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 구현하는 단계와; 상기 제어셀의 제1 전극에 선택적 또는 일률적으로 전압을 인가하여, 전압이 인가된 상기 제1 전극 영역에 대응하는 투과 영역과, 상기 투과 영역을 제외한 영역에 대응하는 차단 영역이 교대로 구성되도록 구동하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 제1 영상 및 제2 영상은 각 영상의 데이터를 서브화소 단위로 교대로 구성하거나, 다수의 서브화소 그룹으로 정의되는 영상화소 단위로 교대로 구성하여 표시한다.
상기 투과 영역과 차단 영역은 각각 일정한 간격을 갖도록 구동한다.
상기 투과 영역의 폭은 상기 차단 영역의 폭과 같거나 큰 값을 갖도록 구동한다.
상기 투과 영역 및 차단 영역의 패턴과 상기 제어셀의 셀 갭에 의해 상기 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각이 조절된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 3b는 메인셀의 어레이부를 설명하기 위한 단위화소의 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 크게 제1 영상 및 제2 영상을 동시에 표시하는 메인셀(310)과, 시야각을 제어하여 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각을 조절하는 제어셀(350)로 구분된다.
메인셀(310)은 소정간격 이격되어 합착된 제1 기판 및 제2 기판(312, 314)과, 두 기판(312, 314) 사이에 개재된 액정층(320)으로 구성되며, 제1 기판(312)에는 화소를 구동하기 위한 어레이부(316)가 구성된다.
제1 기판(312)에 구성되는 어레이부(316)를 도 3b에 도시된 단위화소의 평면도를 참조하여 간략히 설명하면, 교차되는 방향으로 구성된 게이트 및 데이터 배선(GL, DL)에 의해 화소영역(PA)이 정의되고, 게이트 배선(GL)과 일정간격 이격되게 공통배선(380)이 구성되어 있으며, 게이트 및 데이터 배선(GL, DL)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구성된다. 또한, 각 화소영역(PA)마다 데이터 배선(DL)과 평행한 방향으로 공통배선(380)에서 분기된 다수의 공통전극(382)이 구성되고, 박막트랜지스터(T)와 연결되는 인출배선(370)에서 분기된 다수의 화소전극(372)이 공통전극(380)간 이격구간에 공통전극(382)과 서로 엇갈리게 구성된다. 이 때, 화소전극(372)과 공통전극(382)은 꺽인 형태로 구성되기도 하며, 화소전극(372)과 공통전극(382)의 이격구간은 횡전계가 형성되어 액정을 구동하는 영역으로, 실질적인 개구영역에 해당된다.
제2 기판(314)에는 비표시 영역에 구성되어 투과되는 빛을 차단하는 블랙 매트릭스(324)와, 제1, 제2, 제3 컬러필터(318a, 318b, 318c)를 구비하고 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층(318)이 구성되어 있으며, 제1 내지 제3 컬러필터(318a, 318b, 318c)는 통상 적색, 녹색, 청색 컬러필터(R,G,B)로 구성되고, 각 컬러필터는 단위화소에 대응된다. 이 때, 제1 내지 제3 컬러필터(318a, 318b, 318c)는 순차적으로 배열되거나, 제1 내지 제3 컬러필터(318a, 318b, 318c)가 각각 둘씩 순차적으로 배열된다. 다시 말해서 제1, 제2, 제3 컬러필터(318a, 318b, 318c) 순으로 순차적으로 배열되거나, 제1, 제1, 제2, 제2, 제3, 제3 컬러필터(318a, 318a, 318b, 318b, 318c, 318c) 순으로 순차적으로 배열되며, 컬러필터층(318)은 투명부(혹은 백색부)를 더 포함하여 구성되기도 한다.
이러한 메인셀(310)에서 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시할 경우에는 두 영상의 데이터를 일방향으로 교대로 구성하여 표시하며, 좀 더 상세하게는 제1 영상 및 제2 영상의 데이터를 서브화소(SP) 단위로 교대로 구성하여 표시하거나, 영 상화소(P) 단위로 교대로 구성하여 두 영상을 동시에 표시한다. 여기서 영상화소(P)는 제1 내지 제3 서브화소(SP1, SP2, SP3) 그룹으로 정의된다.
한편, 상술한 구성은 횡전계 방식의 메인셀(310)일 경우이며, 메인셀(310)의 구성에 있어서 상술한 횡전계 방식 이외에 프린지 필드 스위칭 방식, 수직배향 방식(정확히는 멀티 도메인 수직배향 방식) 등의 광시야각 특성이 우수한 방식 중에서 선택된 하나로 구성 할 수 있다.
제어셀(350)은 소정간격 이격되어 합착된 제3 기판 및 제4 기판(352, 354)과 두 기판(352, 354) 사이에 충진된 액정층(360)으로 구성되며, 메인셀(310)의 상부에 구성된다. 제3 기판(352)에는 다수의 제1 전극(356)이 일정간격 이격하여 구성되어 있고, 도시하진 않았지만 다수의 제1 전극(356)에 선택적으로 전압을 인가하기 위한 배선이 구성되어 있으며, 제4 기판(354)에는 기판의 전면에 걸쳐서 플랫 형태의 제2 전극(358)이 구성되어 있다.
이 때, 제1 전극 및 제2 전극(356, 358)은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide: ITO)와 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide: IZO) 등의 투명 도전성 금속 중 선택된 하나로 구성되며, 제1 전극(356)의 개수 및 크기는 사용 목적 및 특성에 따라서 다양하게 변경하여 구성할 수 있다. 또한, 제2 전극(358)을 기판의 전면에 걸쳐서 플랫 형태로 구성된 단일 전극으로 구성하지 않고, 제1 전극(356)과 대응하여 다수의 제2 전극(358)으로 구성할 수도 있다.
앞서 상술한 구성은 트위스트 네마틱 방식의 제어셀(350)일 경우이며, 제어셀(350)의 구성에 있어 상술한 트위스트 네마틱 방식 이외에 수직전계가 가능한 ECB(Electrically controlled birefringence) 방식으로도 구성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1, 제2, 제3 편광판(332, 334, 336)을 더 포함하며, 제1 편광판(332)은 메인셀(310) 하부에 구성되고, 제2 편광판(334)은 메인셀(310)과 제어셀(350) 사이에 구성되며, 제3 편광판(336)은 제어셀(350) 상부에 구성된다.
도 4a 및 도 4b는 각각 메인셀 및 제어셀의 상하부에 구성된 편광판과 액정의 러빙 방향을 설명하기 위한 도면이며, 메인셀의 상부 편광판과 제어셀의 하부 편광판은 동일 편광판이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 메인셀(310)의 하부에 구성되는 제1 편광판(332)과 메인셀(310)의 상부에 구성되는 제2 편광판(334)의 투과축 방향은 각각 0°와 90°로 서로 직교하며, 메인셀(310)의 액정의 초기 배열 방향은 각각 상하 방향(90°와 180°)이다. 한편, 도시하진 않았지만 메인셀(310)을 수직전계 방식으로 구성할 경우에는 액정의 초기 배열 방향은 수직 방향으로 구성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 제어셀(350)의 하부에 구성되는 제2 편광판(334)과 제어셀(350)의 상부에 구성되는 제3 편광판(336)의 투과축 방향은 90°로 서로 평행하며, 액정의 초기 배열 방향은 각각 45°와 135°로 편광판(334, 336)의 투과축과 45°의 각도를 갖도록 구성되어, 양쪽 기판면에 대해 90° 비틀어진 형태이다. 즉, 제어셀(350)은 트위스트 네마틱 방식 중 노말리 블랙 모드(Normally black mode)로 구성되며, 투과되는 빛을 차단하여 블랙 화면을 표시하는 초기 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 동작은 메인셀(310)이 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시하고, 제어셀(350)에 구성된 다수의 제1 전극(356)에 선택적으로 전압을 인가하여 액정을 구동함으로써, 시야각을 제어하여 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각을 조절하게 된다.
제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 메인셀(310)의 개략적인 동작을 도 3b를 참조하여 설명하면, 게이트 배선(GL)에 순차적으로 박막트랜지스터(T)의 구동신호를 인가하고, 이에 동기하여 제1 영상의 1수평라인분의 영상 데이터와, 제2 영상의 1수평라인분의 영상 데이터를 교대로 구성하여 동시에 데이터 배선(DL)으로 인가한다. 따라서 구동신호에 의해 박막트랜지스터(T)가 턴-온(turn-on) 되어 데이터 배선(DL)의 영상 데이터가 화소전극(372)에 인가되면, 화소전극(372)과 공통전극(382) 사이에 전계가 생성되어 액정분자의 배열 방향을 조절하고, 액정분자의 배열 방향에 따라서 광투과율이 조절됨으로써 제1 영상 및 제2 영상을 동시에 표시한다.
여기서, 교대로 구성되어 동시에 데이터 배선(DL)으로 인가되는 제1 영상 및 제2 영상의 데이터는 서브화소(SP, 단위화소) 단위로 교대로 구성하거나, 영상화소(P) 단위로 교대로 구성하여 데이터 배선(SL)으로 인가한다. 앞서 언급한 바 있듯이 영상화소(P)는 제1 내지 제3 서브화소(SP1, SP2, SP3) 그룹으로 정의되고, 제1 내지 제3 서브화소(SP1, SP2, SP3)는 적색, 녹색, 청색 컬러필터(R, G, B)에 순차 대응하는 단위화소로 정의 할 수 있으며, 영상화소(P)는 투명부를 더 포함하는 형태(R, G, B, W)로 구성되기도 한다.
따라서 두 영상의 데이터를 서브화소(SP) 단위로 교대로 구성하는 경우에는 홀수 번째 및 짝수 번째 단위화소에 제1 영상 및 제2 영상의 데이터가 각각 입력되고, 영상화소(P) 단위로 교대로 구성하는 경우에는 제1 영상 및 제2 영상의 데이터가 세 단위화소씩(혹은 다수의 화소씩) 교대로 인가된다.
제어셀(350)은 다수의 제1 전극(356)에 선택적으로 전압을 인가하고, 전압의 인가 유무에 따라서 빛을 투과 시키거나 차단하여 시야각을 제어하게 되며, 도 5a 및 도 5b의 도면을 참조하여 제1 전극(356)의 전압 인가 유무에 따른 듀얼 영상 디스플레이 동작을 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 각각 제어셀의 제1 전극에 전압이 인가되지 않은 경우와 전압이 인가된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 제어셀의 제1 전극(도 3a의 356)에 전압이 인가되지 않은 경우에는 제어셀(350)의 하부 및 상부에 구성된 제2 및 제3 편광판(334, 336)의 투과축 방향이 평행하고, 초기 액정의 배열 방향이 45°와 135°로 꼬여있기 때문에 빛이 투과하지 못하게 된다. 따라서 메인셀(310)이 표시하는 영상은 제어셀(350)에서 차단된다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 제어셀의 제1 전극(도 3a의 356)에 전압이 인가되는 경우에는 제2 및 제3 편광판(334, 336)의 투과축 방향이 평행하고, 제1 전극(도 3a의 356)에 전압을 인가함으로 인해 제1 전극(도 3a의 356)과 제2 전극(도 3a의 358)에 전계가 형성되어 액정의 배열 방향이 수직으로 배열됨으로써, 빛을 투과시키게 된다. 따라서 메인셀(310)이 표시하는 영상은 제어셀(350)을 통과한다.
이처럼, 제어셀의 제1 전극(도 3a의 356)에 전압을 인가하면 빛을 투과 시키 고, 제1 전극(도 3a의 356)에 전압을 인가하지 않으면 빛을 차단하게 된다. 따라서 제1 전극(도 3a의 356)에 선택적으로 전압을 인가하게 되면, 제어셀(350)에는 전압이 인가된 제1 전극(도 3a의 356) 영역에 대응하는 투과 영역과, 이를 제외한 영역(전압이 인가되지 않은 제1 전극 영역)에 대응하는 차단 영역이 구성된다.
이 때, 연속되는 m개씩의 제1 전극(도 3a의 356)을 사이에 두고, 연속되는 n개씩의 제1 전극(도 3a의 356)에 전압이 인가되며, m과 n은 같은 수이거나 다를 수 있다. 따라서 투과 영역과 차단 영역 각각은 일정한 폭을 갖고 교대로 구성되며, 차단 영역은 제1 방향(또는 제2 방향)에서 제2 영상(또는 제1 영상)을 차단하기에 충분한 영역이 되도록 구성한다.
또한, 제1 및 제2 방향에서 제2 및 제1 영상을 차단하는 영역은 셀 갭에 의해 일정 두께를 갖는 차단영역의 대각선 폭이 되므로, 차단영역의 폭을 투과 영역의 폭보다 작거나 같게 구성한다.
도 6a 및 도 6b는 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각을 설명하기 위한 도면이며, 각각 제1 영상 및 제2 영상을 영상화소 단위로 교대로 구성한 경우와, 서브화소 단위로 교대로 구성한 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 제1 전극(356)에 선택적으로 전압을 인가하여 제어셀(350)에 투과 영역(430)과 차단 영역(440)이 일정한 폭을 갖고 교대로 구성되어 시야각을 제어함으로써, 제1 방향(410)에서는 제1 영상은 투과 영역(430)에 대응하고 제2 영상은 차단 영역(440)에 대응하여 제1 방향(410)에서는 제1 영상만이 디스플레이 되며, 제2 방향(420)에서는 제1 영상은 차단 영역(440)에 대 응하고 제2 영상은 투과 영역(430)에 대응하여 제2 방향(420)에서는 제2 영상만이 디스플레이 된다. 즉, 제어셀(350)에 의해 제1 영상은 주시야각이 제1 방향(410)이 되고, 제2 영상은 주시야각이 제2 방향(420)이 되며, 제1 방향 및 제2 방향(410, 420)에서는 하나의 영상만이 디스플레이 된다.
제1 영상 및 제2 영상의 주시야각은 제어셀(350)의 패턴에 의해 제어되며, 상세하게는 투과 영역 및 차단 영역(430, 440)의 폭과 제어셀(350)의 셀 갭 등에 의해 제어된다. 일예로, 제1영상 및 제2 영상의 주시야각은 투과 영역(430)의 폭이 커짐에 따라 측면방향으로 각도가 커지게 되고, 셀 갭이 증가할수록 측면에서 볼 경우의 차단 영역(440) 폭(대각선 폭)이 증가하게 되어 정면방향으로 각도가 작아지게 된다. 또한, 제1 영상 및 제2 영상에 대한 투과 영역(430)의 대응위치가 일방향으로 치우치면 두 영상의 주시야각도 일방향으로 다소 기울게 된다.
여기서 투과 영역 및 차단 영역(430, 440)의 폭은 제1 전극(356)의 크기와, 전압을 인가하는 형태(m과 n의 수)에 따라서 조절 가능하며, 제1 전극(356)의 크기가 작을수록 전압을 인가하는 방식만으로 다양한 주시야각 조절이 가능한 장점을 갖는다.
한편, 도시하진 않았지만 제어셀의 제1 전극(356)을 구성함에 있어서, 상술한 바와 같이 다수의 제1 전극(356)을 형성하고, 다수의 제1 전극(356)에 선택적으로 전압을 인가하여 차단 영역(440)과 투과 영역(430)을 교대로 구성하지 않고, 하나의 영상을 차단하기 위한 차단 영역(430)에 대응되는 구간에만 제1 전극(356)을 형성함으로써, 제어셀(350)의 구조 및 구동회로를 간략화 하여 비용을 절감할 수 있게 된다.
이처럼 차단 영역(430)에 대응되는 구간에만 제1 전극(356)을 구성할 경우에는 다수의 제1 전극(356)에 일률적으로 전압을 인가하여 제1 전극(356) 영역에 대응되는 투과 영역(430)과 제1 전극(356) 영역을 제외한 영역에 대응되는 차단 영역(440)을 구성할 수 있고, 투과 영역(430)과 차단 영역(440)을 교대로 구성함으로써, 제1 영상 및 제2 영상의 시야각을 제한하여 서로 다른 주시야각을 갖는 제1 영상 및 제2 영상을 디스플레이 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1 방향 및 제2 방향의 주시야각을 갖는 제1 영상 및 제2 영상을 디스플레이 할 수 있으며, 제어셀의 패턴 및 셀 갭을 변경함으로써, 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각을 조절할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 메인셀과 시야각을 제어하는 제어셀로 구성하여, 제어셀에 형성되는 투과 영역 및 차단 영역의 패턴에 따라서 시야각을 제어함으로써, 주시야각이 각각 제1 방향과 제2 방향으로 서로 다른 듀얼 영상을 디스플레이 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 듀얼 영상 디스플레이가 가능한 액정표시장치에 있어서,
    교차 구성되어 화소영역을 정의하는 다수의 게이트 및 데이터 배선과, 상기 각 화소마다 구비된 박막트랜지스터 및 화소전극을 포함하는 제1 기판과, 블랙 매트릭스 및 컬러필터층을 포함하는 제2 기판과, 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되는 메인셀과;
    다수의 제1 전극이 일정간격 이격되어 구성되어 있는 제3 기판과, 제2 전극이 구성되어 있는 제4 기판과, 상기 제3 기판 및 제4 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되며, 상기 메인셀 상부에 구성되는 제어셀
    을 포함하는 액정표시장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인셀 하부에 구성되는 제1 편광판과, 상기 메인셀과 제어셀 사이에 구성되는 제2 편광판과, 상기 제어셀 상부에 구성되는 제3 편광판을 더 포함하는 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 편광판과 제2 편광판의 투과축 방향은 서로 직교하며, 상기 제2 편광판과 상기 제3 편광판의 투과축 방향은 서로 평행한 액정표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어셀의 액정의 초기 배열 방향은 양쪽 기판면에 대해 90° 비틀어져 있으며, 상기 제2 및 제3 편광판의 투과축 방향과 45°각도로 구성되는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 메인셀은 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식, 수직전계 방식 등의 광시야각 특성이 우수한 방식 중 하나로 구성되며, 액정의 초기 배열 방향은 횡전계 방식, 프린지 필드 스위칭 방식일 경우에는 양쪽 기판면에 대해 상하 방향이고, 수직전계 방식일 경우에는 수직 방향으로 되어 있는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메인셀은 상기 제1 기판 또는 제2 기판에 구성되는 공통전극을 더 포함하는 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 인듐 틴 옥사이드(Indium tin oxide)와 인듐 징크 옥사이드(Indium zinc oxide) 등의 투명도전성 금속으로 구성되는 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제4 기판의 전면에 걸쳐서 플랫 형태로 구성되거나, 상기 제1 전극의 형태에 대응하여 구성되는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 메인셀은 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 액정표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    동시에 상기 제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 경우에 상기 제1 영상 및 제2 영상 데이터를 서브화소 단위로 교대 구성하거나, 적색, 녹색, 청색 컬러필터가 순차 대응되는 제1, 제2, 제3 서브화소의 그룹으로 정의되는 영상화소 단위로 교대로 구성하는 액정표시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제어셀은 상기 제1 전극에 선택적 또는 일률적으로 전압이 인가되어, 전압이 인가된 상기 제1 전극 영역은 투과 영역이 되고, 전압이 인가되지 않은 상기 제1 전극 영역은 차단 영역이 되며, 두 영역이 교대로 구성되는 액정표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 투과 영역 및 차단 영역은 각각 일정한 폭으로 구성되는 액정표시장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 투과 영역 및 차단 영역의 패턴에 따라서 상기 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각이 조절되는 액정표시장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 상기 제1, 제2, 제3 컬러필터 순으로 순차적으로 구성되 거나, 상기 제1, 제1, 제2, 제2, 제3, 제3 컬러필터 순으로 순차적으로 구성되는 액정표시장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 수와 크기는 사용 목적 및 특성에 따라서 다양하게 구성 가능한 액정표시장치.
  16. 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 메인셀과, 하부의 다수의 제1 전극과 상부의 제2 전극과 두 전극 사이에 구성되는 액정층을 구비하는 제어셀을 포함하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 메인셀이 동시에 제1 영상 및 제2 영상을 구현하는 단계와;
    상기 제어셀의 제1 전극에 선택적 또는 일률적으로 전압을 인가하여, 전압이 인가된 상기 제1 전극 영역에 대응하는 투과 영역과, 상기 투과 영역을 제외한 영역에 대응하는 차단 영역이 교대로 구성되도록 구동하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 영상 및 제2 영상은 각 영상의 데이터를 서브화소 단위로 교대로 구성하거나, 다수의 서브화소 그룹으로 정의되는 영상화소 단위로 교대로 구성하여 표시하는 액정표시장치의 구동방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 투과 영역과 차단 영역은 각각 일정한 간격을 갖도록 구동하는 액정표시장치의 구동방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 투과 영역의 폭은 상기 차단 영역의 폭과 같거나 큰 값을 갖도록 구동하는 액정표시장치의 구동방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 투과 영역 및 차단 영역의 패턴과 상기 제어셀의 셀갭에 의해 상기 제1 영상 및 제2 영상의 주시야각이 조절되는 액정표시장치의 구동방법.
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