KR20110010429A

KR20110010429A - 액정표시장치 및 그의 구동방법

Info

Publication number: KR20110010429A
Application number: KR1020090067993A
Authority: KR
Inventors: 신승환; 김주한
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-01
Also published as: KR101623581B1

Abstract

본 발명은 시야각 제어가 가능한 액정표시장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

이 액정표시장치는 액정표시장치는 화소 전극, 및 절연층을 사이에 두고 상기 화소 전극 상에 핑거 형태로 패턴화되어 상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하는 하부 공통전극을 포함한 하부 기판; 상기 하부 공통전극과 대향되는 상부 공통전극을 포함한 상부 기판; 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치하는 액정층; 및 하부 공통전압을 발생하여 상기 하부 공통전극에 공급하고, 상부 공통전압을 발생하여 상기 상부 공통전극에 공급하되, 시야각 제어를 위한 입력 모드신호에 따라 상기 상부 공통전압의 레벨을 상기 하부 공통전압의 레벨과 동일하게 발생하거나 또는, 다르게 발생하는 공통전압 발생부를 구비하고; 상기 상부 공통전극은 데이터 충전극성에 대한 인버젼 방식에 따라 그 패턴 구조가 달라지는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그의 구동방법{Liquid Crystal Display Device and Driving Method Thereof}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 시야각 제어가 가능한 액정표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 두 장의 기판 사이에 액정층을 협지하고, 기판 면에 형성되어 있는 전극을 통해 액정에 전계를 인가하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.

이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다.

수직 전계 인가형 액정표시장치는 상/하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해 수직 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 상부 기판 및 하부 기판, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서, 및 이 셀 갭 에 채워진 액정층을 구비한다. 하부 기판은 화소 단위를 정의하기 위한 게이트 라인과 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"), 화소 단위로 패터닝된 화소 전극, 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막을 포함한다. 상부 기판은 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통전극, 컬러 구현을 위한 컬러 필터, 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스, 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막을 포함한다.

수평 전계 인가형 액정표시장치는 하부 기판에 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다. 이를 위해,수평 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 하부 기판 및 상부 기판, 두 기판 사이에서 셀 갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서, 및 이 셀 갭에 채워진 액정층을 구비한다. 하부 기판은 화소 단위를 정의하기 위한 게이트 라인과 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부에 형성되는 TFT, 화소 단위마다 패터닝된 화소 전극, 화소 전극과 수평 전계를 형성하는 공통전극, 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막을 포함한다. 상부 기판은 컬러 구현을 위한 컬러 필터, 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스, 및 액정 배향을 위해 도포된 배향막을 포함한다. 이 수평 전계형 액정표시장치는 시야각 방향에서 액정의 복굴절율 변화가 작기 때문에 수직 전계형 액정표시장치에 비해 시야각 면에서 월등이 우세하여 광시야각 구현이 가능하다.

한편, 수평 전계형 액정표시장치의 광시야각 특성은 개인적인 이유로 컴퓨터를 사용한다거나 은행 업무등과 같은 보안적인 업무 등을 수행하는 경우에는 오히려 사생활노출 및 개인정보누출이라는 부작용을 낳기도 한다.

최근, 보안 또는 사생활 보호를 위하여, 대한민국 특허출원 제10-1207-7007754호에 의한 듀얼 패널 구조와, 대한민국 특허출원 제10-1206-0008737호에 의한 쿼드(Quad) 타입 화소 구조가 제안된 바 있다.

하지만, 상기 듀얼 패널 구조는 화상 표시를 담당하는 제1 패널과 시야각 제어를 담당하는 제2 패널을 일체화하여 액정패널을 구성한 것으로, 2 개의 패널을 사용함에 따라 액정표시장치를 경량 및 박형화하기가 어렵고, 제품의 단가가 고가인 단점이 있다. 상기 쿼드(Quad) 타입 화소 구조는 화상을 표시하는 R,G,B 서브화소에 시야각 스위칭 역할을 하는 ECB 서브화소를 추가하여 단위 화소를 구성한 것으로, 상기 듀얼 패널 구조에 비해 경량, 박형 및 저가 구현이 가능하나 쿼드 타입에 맞게 패널을 재설계해야 하는 부담이 따른다.

따라서, 본 발명의 목적은 패널 설계에 대한 부담없이 경량, 박형 및 저가로 시야각 제어가 가능한 액정표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 화소 전극, 및 절연층을 사이에 두고 상기 화소 전극 상에 핑거 형태로 패턴화되어 상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하는 하부 공통전극을 포함한 하부 기판; 상기 하부 공통전극과 대향되는 상부 공통전극을 포함한 상부 기판; 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치하는 액정층; 및 하부 공통전압을 발생하여 상기 하부 공통전극에 공급하고, 상부 공통전압을 발생하여 상기 상부 공통전극에 공급하되, 시야각 제어를 위한 입력 모드신호에 따라 상기 상부 공통전압의 레벨을 상기 하부 공통전압의 레벨과 동일하게 발생하거나 또는, 다르게 발생하는 공통전압 발생부를 구비하고; 상기 상부 공통전극은 데이터 충전극성에 대한 인버젼 방식에 따라 그 패턴 구조가 달라지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 구동방법은 상부 기판에 별도의 상부 공통전극을 마련하고, 상부 공통전극에 인가되는 상부 공통전 압의 레벨을 하부 공통전압의 레벨과 같게 하거나 또는 다르게 하여 광/협 시야각 스위칭을 구현함으로써, 패널 설계에 대한 부담없이 경량, 박형 및 저가로 시야각 제어를 할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 구동방법은 인버젼 방식에 따라 상부 공통전극의 형성 방식을 다르게 하고, 그에 맞춰 상부 공통전압의 레벨을제어함으로써, 협시야각 구현시 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 차값이 인버젼 방식에 따라 일정 단위로 달라지는 현상을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 구동방법은 시야각 제어용 상부 공통전극을 정전기 방출 수단으로도 이용할 수 있으므로, 기존의 수평 전계 인가형 액정표시장치에 행해지던 별도의 정전기 방지용 전극형성 공정을 생략할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정패널(10), 타이밍 제어부(11), 데이터 구동부(12), 게이트 구동부(13), 및 공통전압 발생부(14)를 구비한다.

액정패널(10)에는 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)이 교차되게 형성되 며, 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 영역에는 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 다수의 액정셀들(Clc)이 배치된다.

액정패널(10)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(DL), 다수의 게이트라인들(GL), TFT들, TFT들 각각에 접속된 액정셀(Clc)의 화소전극들, 화소전극들과 경사지게 대향하는 하부 공통전극, 및 스토리지 커패시터(Cst) 등이 형성된다. TFT는 게이트라인(GL)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인(DL)으로부터의 데이터신호를 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급한다. 이를 위해, TFT의 게이트전극은 게이트라인(GL)에 접속되고, 소스전극은 데이터라인(DL)에 접속되며,드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 하부 공통전극은 절연막을 사이에 두고 화소전극 상에 핑거 형태로 패턴화되어 화소전극과 프린지 전계(Fringe Electric Field)를 형성한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 화소전극에 충전된 데이터신호를 한 프레임동안 일정하게 유지시킨다. 액정셀(Clc)은 그 발광색에 따라 R 액정셀, G 액정셀 및 B 액정셀로 구분된다.

액정패널(10)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 상부 공통전극이 형성된다. 컬러필터는 R 액정셀에 형성되는 적색층, G 액정셀에 형성되는 녹색층, B 액정셀에 형성되는 청색층을 포함한다. 블랙매트릭스는 컬러필터의 착색층들 간 경계 영역에 배치되어 액정셀(Clc)을 구획한다. 상부 공통전극은 판(Plane) 형태로 형성되거나, 1개의 수평 라인 단위로 패턴화되거나, 2개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태로 패턴화되거나, 4개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태로 패턴화된다. 여기서, 수평 라인은 동일 게이트라인(GL)에 접속된 액정셀(Clc)들에 의해 형성되는 화소 라인을 지시한다.

액정패널(10)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 광축이 직교하는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

타이밍 제어부(11)는 외부의 시스템 보드(미도시)로부터 인가되는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 및 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍 신호를 이용하여, 데이터 구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)와, 게이트 구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 발생한다. 또한, 타이밍 제어부(11)는 외부의 시스템 보드로부터 인가되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 액정패널(10)의 해상도에 맞게 재정렬한 후 데이터 구동부(12)에 공급한다.

데이터 구동부(12)는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(11)로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 샘플링하여 래치한 다음 감마기준전압을 참조하여 액정패널(10)에서 계조를 표현할 수 있는 데이터전압으로 변환시켜 데이터라인들(DL)들에 공급한다.

게이트 구동부(13)는 게이트제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스를 순차적으로 발생하여 게이트라인들(GL)에 공급한다. 스캔펄스는 데이터전압이 인가되는 수평 라인을 선택하기 위한 것으로, TFT를 턴 온 시키기 위한 게이트하이전압과 TFT를 턴 오프 시키기 위한 게이트로우전압 사이에서 스윙된다.

공통전압 발생부(14)는 하부 공통전압(VDN)을 발생하여 하부 공통전극에 공급하고, 상부 공통전압(VUP)을 발생하여 상부 공통전극에 공급한다. 공통전압 발생부(14)는 유저인터페이스(미도시)로부터 입력되는 모드신호(MD1,MD2)에 따라 상부 공통전압(VUP)의 레벨을 하부 공통전압(VDN)의 레벨과 동일하게 하거나 또는, 다르게 한다. 다시 말해, 공통전압 발생부(14)는 입력되는 광시야각 모드신호(MD1)에 응답하여 상부 공통전압(VUP)을 하부 공통전압(VDN)과 동일한 레벨로 발생하고, 입력되는 협시야각 모드신호(MD2)에 응답하여 상부 공통전압(VUP)을 하부 공통전압(VDN)과 서로 다른 레벨로 발생한다. 유저인터페이스는 키보드(Keyboard), 마우스(Mouse), 터치패널 및 OSD(On Screen Display)등으로 구현될 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 광시야각 모드(MD1) 및 협시야각 모드(MD2)로 구동할 때의 광투과 상태를 보여준다. 도 2 및 도 3에서, "BM"은 블랙매트릭스를, "CF"는 컬러필터를, "LEcd"는 하부 공통전극(Ecd)에 하부 공통전압(VDN)을 공통으로 인가하는 하부 공통전극 라인을, "PAS"는 절연층을, "DL"은 데이터라인을 각각 나타낸다.

도 2를 참조하면, 액정표시장치가 광시야각 모드(MD1)로 구동할 때, 상부 공통전극(Ecu)에 인가되는 상부 공통전압(VUP)과 하부 공통전극(Ecd)에 인가되는 하부 공통전압(VDN)은 양자 간에 전위차가 발생되지 않도록 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 그 전압 레벨이 서로 동일하다. 이에 따르면, 상부 공통전극(Ecu)과 하부 공통전극(Ecd)이 수직으로 대면하는 제1 영역(A)들에 위치한 액정(LC)들과, 제1 영역(A)들 사이의 제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들이 서로 다르게 구동된다.

제1 영역(A)들에 위치한 액정(LC)들은 상부 공통전극(Ecu)과 하부 공통전극(Ecd) 사이에 전위차가 없기 때문에 수직 전계(Vertical Electric Field)에 의한 영향을 받지 않고, 하부 공통전극(Ecd)과 화소전극(Ep) 사이의 프린지 전계(Fringe Electric Field)에 의한 영향만을 받아 기존 FFS 모드처럼 구동됨으로써, 하부 기판(GLS1)으로부터의 광을 상부 기판(GLS2)으로 투과시킨다.

제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들은 상부 공통전극(Ecu)과 화소전극(Ep) 사이의 수직 전계와, 하부 공통전극(Ecd)과 화소전극(Ep) 사이의 프린지 전계 모두에 영향받는다. 다만, 수직 전계의 세기와 프린지 전계의 세기가 거의 동일하여 서로 상쇄됨으로써, 제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들은 초기 상태를 유지하여 하부 기판(GLS1)으로부터 상부 기판(GLS2) 정면으로의 광 투과를 저지한다. 또한, 제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들이 초기 상태로 유지되기 때문에, 상부 기판(GLS2)의 좌우 측면에서 표시화상 관측시 빛샘이 거의 발생되지 않아 광시야각이 구현된다.

도 3을 참조하면, 액정표시장치가 협시야각 모드(MD2)로 구동할 때, 상부 공통전극(Ecu)에 인가되는 상부 공통전압(VUP)과 하부 공통전극(Ecd)에 인가되는 하부 공통전압(VDN)은 양자 간에 전위차가 발생되도록 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 그 전압 레벨이 서로 다르다. 이에 따르면, 상부 공통전극(Ecu)과 하부 공통전극(Ecd)이 수직으로 대면하는 제1 영역(A)들에 위치한 액정(LC)들과, 제1 영역(A)들 사이의 제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들이 서로 다르게 구동된다.

제1 영역(A)들에 위치한 액정(LC)들은 상부 공통전극(Ecu)과 하부 공통전극(Ecd) 사이의 전위차로 인해, 하부 공통전극(Ecd)과 화소전극(Ep) 사이의 프린지 전계의 영향에 비해 수직 전계의 영향을 더 크게 받는다. 그 결과, 제1 영역(A)들에 위치한 액정(LC)들의 디렉터(Director)가 일으켜 세워짐으로써, 하부 기판(GLS1)으로부터 상부 기판(GLS2) 정면으로의 광 투과가 저지됨과 아울러, 상부 기판(GLS2)의 좌우 측면에서 표시화상 관측시 빛샘이 유발되어 협시야각이 구현된다.

제2 영역(B)들에 위치한 액정(LC)들은 상부 공통전극(Ecu)과 화소전극(Ep) 사이의 수직 전계와, 하부 공통전극(Ecd)과 화소전극(Ep) 사이의 프린지 전계에 영향받아 하부 기판(GLS1)으로부터의 광을 상부 기판(GLS2)으로 투과시킨다.

이렇게, 본 발명은 상부 기판(GLS2)에 상부 공통전극(Ecu)을 마련하고, 상부 공통전극(Ecu)에 인가되는 상부 공통전압(VUP)의 레벨을 하부 공통전압(VDN)의 레벨과 같게 하거나 또는 다르게 하여 광/협 시야각 스위칭을 구현한다. 다만, 이러한 광/협 시야각 스위칭 방식에서는 협시야각 구현시 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 차값이 그 인버젼 방식에 따라 프레임 단위, 라인 단위, 도트 단위 및 수직 2 도트 단위 중 어느 하나로 서로 달라져 전위차의 비대칭이 발생되는 단점이 있으므로, 본 발명에서는 이를 극복하기 위해 인버젼 방식에 따라 상부 공통전극(Ecu)의 형성 방식을 다르게 하고, 그에 맞춰 상부 공통전압(VUP)의 레벨을 제어한다. 한편, 본 발명의 상부 공통전극(Ecu)은 상부 기판(GLS2)에서 발생된 정전기를 배출시키는 기능을 겸할 수 있으므로, 기존의 수평 전계 인가형 액정표시장치에 행해지던 별도의 정전기 방지용 전극형성 공정을 생략할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 광시야각 모드(MD1)에서의 공통전압들(VUP,VDN)의 레벨을 나타내고, 도 5a 내지 도 5c는 협시야각 모드(MD2)에서의 공통전압들(VUP,VDN)의 레벨을 나타낸다.

광시야각 모드(MD1)에서, 액정패널이 프레임 인버젼, 도트 인버젼, 및 수직 2도트 인버젼 중 어느 한 형태로 구동될 때, 공통전압들(VUP,VDN)은 도 4a와 같이 동일 레벨의 직류 형태로 인가된다. 액정패널이 라인 인버젼 형태로 구동될 때, 공통전압들(VUP,VDN)은 도 4b와 같이 1 수평기간(1H)마다 반전되고 또한, 1 프레임기간을 주기로 반전되는 동일 레벨의 교류 형태로 인가된다.

협시야각 모드(MD2)에서, 액정패널이 프레임 인버젼 형태로 구동될 때, 도 5a와 같이 하부 공통전압(VDN)은 일정한 직류 레벨로 인가되고, 상부 공통전압(VUP)은 직류 레벨로 인가되되, 하부 공통전압(VDN)을 중심으로 1 프레임기간(1F)을 주기로 전위가 반전되도록 인가된다. 액정패널이 라인 인버젼 형태로 구동될 때, 도 5b와 같이 하부 공통전압(VDN)은 1 수평기간(1H)마다 반전되고 또한, 1 프레임기간을 주기로 반전되는 교류 형태로 인가되고, 상부 공통전압(VUP)은 하부 공통전압(VDN)의 상하에서 각각 하부 공통전압(VDN)과 일정 전위차를 갖도록 교류 형태로 인가되며 1 프레임기간을 주기로 전위가 서로 반전되는 제1 상부 공통전압(VUP_O)과 제2 상부 공통전압(VUP_E)을 포함한다. 액정패널이 도트 인버젼 및 수직 2도트 인버젼 중 어느 한 형태로 구동될 때, 도 5c와 같이 하부 공통전압(VDN)은 일정한 직류 레벨로 인가되고, 상부 공통전압(VUP)은 하부 공통전 압(VDN)을 중심으로 반대 전위를 가지며 1 프레임기간(1F)을 주기로 전위가 서로 반전되는 직류 레벨의 제1 상부 공통전압(VUP_O)과 제2 상부 공통전압(VUP_E)을 포함한다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 프레임 인버젼 형태로 구동될 때를 보여준다.

이 프레임 인버젼 구동을 위해 상부 공통전극(Ecu)은 도 6과 같이 판(Plane) 형태를 갖는다.

광시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 동일한 직류 레벨의 상부 공통전압(VUP)을 상부 공통전극(Ecu)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 프레임 단위로 반전시켜 도 7과 같은 프레임 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다.

협시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 다른 직류 레벨의 상부 공통전압(VUP)을 상부 공통전극(Ecu)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 프레임 단위로 반전시켜 도 7과 같은 프레임 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다. 특히, 액정표시장치는 도 8과 같이 일정한 직류 레벨로 인가되는 하부 공통전압(VDN)을 중심에 두고 상부 공통전압(VUP)을 1 프레임기간(1F)을 주기로 반전되도록 인가함으로써 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 전위차를 프레임 단위로 동일하게 하여 전위차의 비대칭 문제를 해결한다. 예컨대, 동일 계조 구현시, 도 8과 같이 기수 프레임에서의 n번째 화소전압(Vp(+))과 상부 공통전압(VUP) 간 전위차(V1)는, 우수 프레임에서의 n번째 화소전압(Vp(-))과 상부 공통전압(VUP) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 라인 인버젼 형태로 구동될 때를 보여준다.

이 라인 인버젼 구동을 위해 상부 공통전극(Ecu)은 도 9와 같이 1개의 수평 라인 단위로 패턴화된다. 다시 말해, 상부 공통전극(Ecu)은 기수번째 수평 라인을 담당하며 제1 상부 공통전압(VUP_O)이 인가되는 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과, 이 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과 전기적으로 분리되고 우수번째 수평 라인을 담당하며 제2 상부 공통전압(VUP_E)이 인가되는 제2 상부 공통전극(Ecu_E)으로 패턴화된다.

광시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 동일한 교류 레벨의 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 라인 단위로 반전시켜 도 10과 같은 라인 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다. 여기서, 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)과 하부 공통전압(VDN)은 1 수평기간(1H)마다 반전되고 또한, 1 프레임기간을 주기로 반전되는 교류 형태를 가진다.

협시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 다른 교류 레벨의 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 라인 단위로 반전시켜 도 10과 같은 라인 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다. 특히, 액정표시장치는 도 11과 같이 교류 레벨로 인가되는 하부 공통전압(VDN)의 상하에서 각각 하부 공통전압(VDN)과 일정 전위차를 갖도록 교류 형태로 제1 상부 공통전압(VUP_O)과 제2 상부 공통전압(VUP_E)를 인가하되, 1 프레임기간을 주기로 이들(VUP_O,VUP_E)의 전위가 서로 반전되도록 인가함으로써, 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 전위차를 라인 단위로 동일하게 하여 전위차의 비대칭 문제를 해결한다. 예컨대, 동일 계조 구현시, 도 11과 같이 기수 프레임에서, n번째 화소전압(Vp(+))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+1번째 화소전압(Vp(-))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다. 마찬가지로, 우수 프레임에서, n번째 화소전압(Vp(-))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+1번째 화소전압(Vp(+))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도트 인버젼 형태로 구동될 때를 보여준다.

이 도트 인버젼 구동을 위해 상부 공통전극(Ecu)은 도 12와 같이 2개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태로 패턴화된다. 다시 말해, 상부 공통전극(Ecu)은 지그재그로 형태를 가지며 제1 상부 공통전압(VUP_O)이 인가되는 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과, 이 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과 전기적으로 분리되고 지그재그 형태를 가지며 제2 상부 공통전압(VUP_E)이 인가되는 제2 상부 공통전극(Ecu_E)으로 패턴화된다. 도 12에서, 단위 사각형은 하나의 액정셀에 대응되며, 그 결과 액정셀의 상부 공통전극에는 도트 단위로 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)이 교대로 인가된다.

광시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 동일한 직류 레벨의 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 도트 단위로 반전시켜 도 13과 같은 도트 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다.

협시야각 구현시, 액정표시장치는 직류 레벨의 하부 공통전압(VDN)을 중심으로 반대 전위를 가지며 1 프레임기간(1F)을 주기로 전위가 서로 반전되는 직류 레벨의 제1 상부 공통전압(VUP_O)과 제2 상부 공통전압(VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 도트 단위로 반전시켜 도 13과 같은 도트 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다. 그 결과 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 전위차가 도트 단위로 동일하게 되어 전위차의 비대칭 문제가 해결된다. 예컨대, 동일 계조 구현시, 도 14와 같이 기수 프레임의 특정 수직 라인(Vm)에서, n번째 화소전압(Vp(+))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+1번째 화소전압(Vp(-))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다. 마찬가지로, 우수 프레임의 특정 수직 라인(Vm)에서, n번째 화소전압(Vp(-))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+1번째 화소전압(Vp(+))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수직 2도트 인버젼 형태로 구동될 때를 보여준다.

이 수직 2도트 인버젼 구동을 위해 상부 공통전극(Ecu)은 도 15와 같이 4개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태로 패턴화된다. 다시 말해, 상부 공통전 극(Ecu)은 지그재그로 형태를 가지며 제1 상부 공통전압(VUP_O)이 인가되는 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과, 이 제1 상부 공통전극(Ecu_O)과 전기적으로 분리되고 지그재그 형태를 가지며 제2 상부 공통전압(VUP_E)이 인가되는 제2 상부 공통전극(Ecu_E)으로 패턴화된다. 도 12에서, 단위 사각형은 하나의 액정셀에 대응되며, 그 결과 액정셀의 상부 공통전극에는 수직 2도트 단위로 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)이 교대로 인가된다.

광시야각 구현시, 액정표시장치는 하부 공통전압(VDN)과 동일한 직류 레벨의 제1 및 제2 상부 공통전압(VUP_O,VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 수직 2도트 단위로 반전시켜 도 16과 같은 수직 2도트 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다.

협시야각 구현시, 액정표시장치는 직류 레벨의 하부 공통전압(VDN)을 중심으로 반대 전위를 가지며 1 프레임기간(1F)을 주기로 전위가 서로 반전되는 직류 레벨의 제1 상부 공통전압(VUP_O)과 제2 상부 공통전압(VUP_E)을 각각 제1 및 제2 상부 공통전극(Ecu_O,Ecu_E)에 인가하고, 데이터전압(Vdata)의 극성을 수직 2도트 단위로 반전시켜 도 16과 같은 수직 2도트 인버젼 방식으로 충전 극성을 제어한다. 그 결과 동일 계조에서 화소전압-상부 공통전압 간 전위차가 수직 2도트 단위로 동일하게 되어 전위차의 비대칭 문제가 해결된다. 예컨대, 동일 계조 구현시, 도 17과 같이 기수 프레임의 특정 수직 라인(Vm)에서, n번째 화소전압(Vp(+))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+2번째 화소전압(Vp(-))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다. 마찬가지로, 우수 프레임 의 특정 수직 라인(Vm)에서, n번째 화소전압(Vp(-))과 제1 상부 공통전압(VUP_O) 간 전위차(V1)는, n+2번째 화소전압(Vp(+))과 제2 상부 공통전압(VUP_E) 간 전위차(V2)와 실질적으로 동일하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그의 구동방법은 상부 기판에 별도의 상부 공통전극을 마련하고, 상부 공통전극에 인가되는 상부 공통전압의 레벨을 하부 공통전압의 레벨과 같게 하거나 또는 다르게 하여 광/협 시야각 스위칭을 구현함으로써, 패널 설계에 대한 부담없이 경량, 박형 및 저가로 시야각 제어를 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도.

도 2는 광시야각 모드로 구동할 때의 광투과 상태를 보여주는 도면.

도 3은 협시야각 모드로 구동할 때의 광투과 상태를 보여주는 도면.

도 4a 및 도 4b는 광시야각 모드로 구동할 때의 상부 공통전압과 하부 공통전압의 파형도.

도 5a 내지 도 5c는 협시야각 모드로 구동할 때의 상부 공통전압과 하부 공통전압의 파형도.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 프레임 인버젼 형태로 구동될 때를 보여주는 도면들.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 라인 인버젼 형태로 구동될 때를 보여주는 도면들.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도트 인버젼 형태로 구동될 때를 보여주는 도면들.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수직 2도트 인버젼 형태로 구동될 때를 보여주는 도면들.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 액정패널 11 : 타이밍 제어부

12 : 게이트 구동부 13 : 게이트 구동부

14 : 공통전압 발생부

Claims

화소 전극, 및 절연층을 사이에 두고 상기 화소 전극 상에 핑거 형태로 패턴화되어 상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하는 하부 공통전극을 포함한 하부 기판;

상기 하부 공통전극과 대향되는 상부 공통전극을 포함한 상부 기판;

상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치하는 액정층; 및

하부 공통전압을 발생하여 상기 하부 공통전극에 공급하고, 상부 공통전압을 발생하여 상기 상부 공통전극에 공급하되, 시야각 제어를 위한 입력 모드신호에 따라 상기 상부 공통전압의 레벨을 상기 하부 공통전압의 레벨과 동일하게 발생하거나 또는, 다르게 발생하는 공통전압 발생부를 구비하고;

상기 상부 공통전극은 데이터 충전극성에 대한 인버젼 방식에 따라 그 패턴 구조가 달라지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 공통전압은,

광시야각 구동에 대응하여 상기 하부 공통전압과 동일한 레벨로 발생되고;

협시야각 구동에 대응하여 상기 하부 공통전압과 다른 레벨로 발생되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 공통전극은 프레임 인버젼 방식에 대응하여 판(Plane) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 상부 공통전압은,

상기 광시야각 구동에 대응하여 상기 하부 공통전압과 동일한 직류 레벨로 발생되고;

상기 협시야각 구동에 대응하여 상기 하부 공통전압과 다른 직류 레벨로 발생되되, 일정한 직류 레벨의 상기 하부 공통전압을 사이에 두고 1 프레임기간을 주기로 그 전위가 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 공통전극은 라인 인버젼 방식에 대응하여 기수번째 수평 라인을 담당하는 제1 상부 공통전극과, 이 제1 상부 공통전극과 전기적으로 분리되며 우수번째 수평 라인을 담당하는 제2 상부 공통전극으로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,

상기 상부 공통전압은,

상기 제1 상부 공통전극에 인가되는 제1 상부 공통전압과, 상기 제2 상부 공통전극에 인가되는 제2 상부 공통전압으로 구분되고;

상기 광시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 상기 하부 공통전압과 동일한 교류 레벨로 발생되고;

상기 협시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 교류 레벨로 발생되는 하부 공통전압의 상하에서 각각, 상기 하부 공통전압과 일정 전위차를 갖도록 교류 형태로 발생되되, 1 프레임기간을 주기로 상기 제1 및 제2 상부 공통전압의 전위는 서로 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 공통전극은 도트 인버젼 방식에 대응하여 2개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태를 갖는 제1 상부 공통전극과, 이 제1 상부 공통전극과 전기적으로 분리되며 2개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태를 갖는 제2 상부 공통전극으로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 7 항에 있어서,

상기 상부 공통전압은,

상기 제1 상부 공통전극에 인가되는 제1 상부 공통전압과, 상기 제2 상부 공통전극에 인가되는 제2 상부 공통전압으로 구분되고;

상기 광시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 상기 하부 공통전압과 동일한 직류 레벨로 발생되고;

상기 협시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 직류 레벨의 상기 하부 공통전압을 중심으로 서로 반대 전위의 직류 레벨로 발생되되, 1 프레임기간을 주기로 상기 제1 및 제2 상부 공통전압의 전위는 서로 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 공통전극은 수직 2도트 인버젼 방식에 대응하여 4개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태를 갖는 제1 상부 공통전극과, 이 제1 상부 공통전극과 전기적으로 분리되며 4개의 수평 라인 단위 내에서 지그재그 형태를 갖는 제2 상부 공통전극으로 패턴화되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,

상기 상부 공통전압은,

상기 제1 상부 공통전극에 인가되는 제1 상부 공통전압과, 상기 제2 상부 공통전극에 인가되는 제2 상부 공통전압으로 구분되고;

상기 광시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 상기 하부 공통전압과 동일한 직류 레벨로 발생되고;

상기 협시야각 구동에 대응하여 상기 제1 및 제2 상부 공통전압은 직류 레벨의 상기 하부 공통전압을 중심으로 서로 반대 전위의 직류 레벨로 발생되되, 1 프 레임기간을 주기로 상기 제1 및 제2 상부 공통전압의 전위는 서로 반전되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
화소 전극, 및 절연층을 사이에 두고 상기 화소 전극 상에 핑거 형태로 패턴화되어 상기 화소 전극과 프린지 전계를 형성하는 하부 공통전극을 포함한 하부 기판을 마련하는 단계;

상기 하부 공통전극과 대향되는 상부 공통전극을 포함하며, 데이터 충전극성에 대한 인버젼 방식에 따라 그 패턴 구조가 달라지는 상부 기판을 마련하는 단계; 및

하부 공통전압을 발생하여 상기 하부 공통전극에 공급하고, 상부 공통전압을 발생하여 상기 상부 공통전극에 공급하되, 시야각 제어를 위한 입력 모드신호에 따라 상기 상부 공통전압의 레벨을 상기 하부 공통전압의 레벨과 동일하게 발생하거나 또는, 다르게 발생하여 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 위치하는 액정층의 광 투과율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.