KR20120002190A - 액정표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는, 제1절연막, 제1절연막 상에 형성된 화소전극들, 화소전극들 상에 형성된 제2절연막 및 제2절연막 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1기판과, 컬러필터 및 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 제2기판과, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 및 액정패널을 구동하는 구동부를 포함하며, 액정층은, 화소전극들 및 공통전극 간에 형성된 전압차에 따른 액정층의 분자 배열 방향과 화소전극들 및 투명전극 간에 형성된 전압차에 따른 상기 액정층의 분자 배열 방향이 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치와 이의 구동방법{Liquid Crystal Display Device and Driving Method of the same}
본 발명의 실시예는 액정표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다. 그 중 고해상도를 구현할 수 있고 소형화뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정 표시장치가 널리 사용되고 있다.
액정표시장치는 트랜지스터, 스토리지 커패시터 및 화소전극 등이 형성된 트랜지스터기판과 컬러필터 및 블랙매트릭스 등이 형성된 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층을 포함한다. 액정표시장치는 화소전극과 트랜지스터기판 또는 컬러필터기판에 형성된 공통전극에 형성되는 전계로 액정층의 배열 방향을 조절하여 백라이트유닛으로부터 입사된 광을 출사하는 방식으로 영상을 표시한다.
최근에는 노트북, PDA, 화상전화, Tablet PC 등과 같이 다양한 휴대용 표시장치에 액정표시장치가 적용되면서 개인의 사생활 보호가 중요한 이슈가 되고 있다. 이에 따라, 액정표시장치가 더욱 다양한 표시장치에 적용되기 위해서는 사용자의 선택에 따라 시야각 모드를 변경할 수 있어야 할 것이다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 개인의 사생활 보호를 효율적으로 실시할 수 있도록 액정패널의 시야각을 광시약모드와 협시야각모드로 선택 조절할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 협시야각 모드로 동작시 액정패널의 시야각을 가변할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예는, 제1절연막, 제1절연막 상에 형성된 화소전극들, 화소전극들 상에 형성된 제2절연막 및 제2절연막 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1기판과, 컬러필터 및 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 제2기판과, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 및 액정패널을 구동하는 구동부를 포함하며, 액정층은, 화소전극들 및 공통전극 간에 형성된 전압차에 따른 액정층의 분자 배열 방향과 화소전극들 및 투명전극 간에 형성된 전압차에 따른 상기 액정층의 분자 배열 방향이 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
화소전극들 및 공통전극 간에 전압차가 형성되면 액정층의 분자는 수평 방향으로 배열되고, 화소전극들 및 투명전극 간에 전압차가 형성되면 액정층의 분자는 수직 방향으로 배열될 수 있다.
화소전극들 및 투명전극 간에 전압차가 형성되면 액정층의 분자는 수직 방향으로 배열되되, 액정층의 분자 중 화소전극들이 미형성된 영역에 위치하는 분자는, 수평 방향으로 배열될 수 있다.
액정패널은, 화소전극들 및 공통전극 간에 전압차가 형성되면 광시야각 모드로 구동되고, 화소전극들 및 투명전극 간에 전압차가 형성되면 협시야각 모드로 구동될 수 있다.
액정패널이 광시야각 모드로 구동되면, 투명전극에는 그라운드전압에 대응되는 전압이 공급되거나 전기적으로 플로팅된 상태일 수 있다.
액정패널이 협시야각 모드로 구동되면, 투명전극에는 공통전극에 공급되는 전압에 대응되는 전압이 공급되고, 투명전극에 공급되는 오프셋 전압값에 따라 시야각이 가변될 수 있다.
화소전극들은, 상호 이격하여 다수로 분할되고, 액정층은 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드로 구동될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 제1절연막, 제1절연막 상에 형성된 화소전극들, 화소전극들 상에 형성된 제2절연막 및 제2절연막 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1기판과, 컬러필터 및 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 제2기판과, 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널을 구동하는 방법에 있어서, 액정층의 분자 배열이 수평 방향으로 배열되도록 화소전극들 및 공통전극 간에 전압차를 형성하여 액정패널을 광시야각 모드로 구동하는 단계와, 액정층의 분자 배열이 수직 방향으로 배열되도록 화소전극들 및 투명전극 간에 전압차를 형성하여 액정패널을 협시야각 모드로 구동하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동방법을 제공한다.
액정패널을 광시야각 모드로 구동하는 단계는, 투명전극에 그라운드전압에 대응되는 전압을 공급하거나 전기적으로 플로팅된 상태를 형성하고, 액정패널을 협시야각 모드로 구동하는 단계는, 투명전극에 공통전극에 공급되는 전압에 대응되는 전압을 공급할 수 있다.
액정패널을 협시야각 모드로 구동하는 단계는, 투명전극에 공급되는 오프셋 전압값에 따라 액정패널의 시야각이 가변될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 개인의 사생활 보호를 효율적으로 실시할 수 있도록 컬러필터기판에 형성된 투명전극에 공급할 전압을 제어하여 액정패널의 시야각을 광시약모드와 협시야각모드로 선택 조절할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 협시야각 모드로 동작시 투명전극에 공급할 전압을 조절하여 액정패널의 시야각을 가변할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 액정표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 개략적인 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널을 시야각별로 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 순차적 시야각조절에 대해 설명하기 위한 도면.
도 6은 광시야각 모드와 협시야각 모드에 나타난 액정층의 분자 배열을 보여주는 도면.
도 7은 투명전극에 공급되는 오프셋 전압에 따른 T-V 커브 시뮬레이션 그래프.
도 8은 투명전극과 공통전극 간의 오프셋 전압에 따른 투과율을 정리한 표.
도 9는 도 8에 도시된 표에 대응되는 시야각별 블랙과 화이트의 휘도변화 시뮬레이션 그래프.
도 10 내지 도 16은 시야각별 상세 시뮬레이션 그래프.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 액정표시장치의 개략적인 블록도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 타이밍구동부(11), 데이터구동부(12), 게이트구동부(13), 백라이트유닛(20) 및 표시부(10)를 포함한다.
타이밍구동부(11)는 외부로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK), 데이터신호(RGB)를 공급받는다. 타이밍구동부(11)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 데이터구동부(12)와 게이트구동부(13)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍구동부(11)는 1 수평기간의 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 프레임기간을 판단할 수 있으므로 외부로부터 공급되는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 타이밍구동부(11)에서 생성되는 제어신호들에는 게이트구동부(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터구동부(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)가 포함될 수 있다. 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등이 포함된다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트신호가 발생하는 게이트 드라이브 IC(Integrated Circuit)에 공급된다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 시프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력을 제어한다. 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에는 소스 스타트 펄스(Source, Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등이 포함된다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터구동부(12)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터구동부(12) 내에서 데이터의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터구동부(12)의 출력을 제어한다.
게이트구동부(13)는 타이밍구동부(11)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 표시부(10)에 포함된 서브 픽셀들(SP)의 트랜지스터들이 동작 가능한 게이트 구동전압의 스윙폭으로 신호의 레벨을 시프트시키면서 게이트신호를 순차적으로 생성한다. 게이트구동부(13)에는 게이트라인들(GL)을 통해 생성된 게이트신호를 표시부(10)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 공급한다. 게이트구동부(13)는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 서브 픽셀들(SP)과 동시에 트랜지스터기판 상에 형성된 표시부(10)의 양측에 직접 형성될 수 있다. 이와 달리, 게이트구동부(13)는 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시부(10)의 트랜지스터기판에 부착될 수도 있다.
데이터구동부(12)는 타이밍구동부(11)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍구동부(11)로부터 공급되는 디지털 형태의 데이터신호(RGB)를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 데이터구동부(RGB)는 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환할 때, 디지털 형태의 데이터신호(RGB)를 감마 기준전압으로 변환하여 아날로그 형태의 데이터전압으로 변환한다. 데이터구동부(12)는 데이터라인들(DL)을 통해 변환된 데이터신호를 표시부(10)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 공급한다. 데이터구동부(12)는 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB 공정에 의해 표시부(10)의 트랜지스터기판에 접합되고, 소스 PCB(Printed Circuit Board)에 접속될 수 있다. 이와 달리, 데이터구동부(12)는 COG(Chip On Glass) 공정에 의해 표시부(10)의 트랜지스터기판 상에 부착될 수도 있다.
표시부(10)는 박막트랜지스터기판(이하 TFT기판으로 약칭)과 컬러필터기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하며 매트릭스형태로 배치된 서브 픽셀들(SP)을 포함한다. TFT기판에는 데이터라인들(DL), 게이트라인들(GL), TFT들, 스토리지 커패시터들 등이 형성되고, 컬러필터기판에는 블랙매트릭스들, 컬러필터들 등이 형성된다. 하나의 서브 픽셀(SP)은 상호 교차하는 데이터라인(D1)과 게이트라인(G1)에 의해 정의된다. 하나의 서브 픽셀(SP)에는 게이트라인(G1)을 통해 공급된 게이트신호에 의해 구동하는 TFT, 데이터라인(D1)을 통해 공급된 데이터신호를 데이터전압으로 저장하는 스토리지 커패시터(Cst), 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 의해 구동하는 액정셀(Clc)이 포함된다. 액정셀(Clc)은 화소전극(1)에 공급된 데이터전압과 공통전극(2)에 공급된 공통전압(Vcom)에 의해 구동된다. 공통전극(2)은 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 TFT기판 상에 형성된다. 공통전극(2)은 공통전압라인으로부터 공통전압(Vcom)을 공급받는다. 표시부(10)의 TFT기판과 컬러필터기판에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시부(10)는 하부에 위치하는 백라이트유닛(20)으로부터 제공된 빛을 이용하여 영상을 표시하게 된다. 백라이트유닛(20)은 광원이 표시부(10)의 하부에 배치된 직하형(direct type), 광원이 표시부(10)의 일 측면에 배치된 에지형(edge type) 또는 광원이 표시부(10)의 양쪽 측면에 배치된 듀얼형(dual type) 등으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널에 대해 더욱 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 개략적인 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널을 시야각별로 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 순차적 시야각조절에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널은 제1기판(100a)과 제2기판(100b) 사이에 형성된 액정층(150)을 포함한다. 액정층(150)은 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드로 구동되도록 형성된다. 제1기판(100a)과 제2기판(100b) 사이에는 데이터라인들 및 게이트라인들에 연결된 박막트랜지스터들 및 커패시터들이 포함되나 이들의 구조는 생략도시하고, 공통전극(120), 화소전극들(140) 및 투명전극(170)을 도시하여 이들에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 도시된 화소전극들(120), 공통전극(140) 및 투명전극(170)은 하나의 서브 픽셀에 포함되는 전극들이다.
TFT기판인 제1기판(100a)의 일면에는 제1절연막(110)이 형성된다. 제1절연막(110)은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1절연막(110) 상에는 화소전극들(120)이 형성된다. 화소전극들(120)은 박막트랜지스터의 소오스 또는 드레인 전극에 연결되며 소오스 또는 드레인 전극으로부터 데이터전압을 공급받는다. 화소전극들(120)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 재료를 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
화소전극들(120) 상에는 제2절연막(130)이 형성된다. 제2절연막(130)은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제2절연막(130) 상에는 공통전극(140)이 형성된다. 공통전극(140)은 공통전압배선에 연결되며 공통전압배선으로부터 공통전압을 공급받는다. 공통전극(140)은 화소전극들(120)과 달리 상호 이격하여 다수로 분할된다. 공통전극(140)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 재료를 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
컬러필터기판인 제2기판(100b)의 일면에는 컬러필터(160)가 형성된다. 컬러필터(160)는 적색, 녹색 및 청색 필터를 포함하며 이들은 서브 픽셀에 대응되는 영역마다 다른 색을 나타내도록 형성된다.
컬러필터(160) 상에는 투명전극(170)이 형성된다. 투명전극(170)은 공통전압배선에 연결되거나 그라운드전압에 대응되는 전압 또는 전기적으로 플로팅된 상태를 취할 수 있는 배선에 연결된다. 또한 투명전극(170)에는 다양한 오프셋 전압이 공급되는데, 이 오프셋 전압값에 따라 액정층(150)의 분자 배열 방향은 달라진다.
앞서 설명한 액정패널에 포함된 액정층(150)은 화소전극들(120) 및 공통전극(140) 간에 형성된 전압차에 따른 액정층의 분자 배열 방향과 화소전극들(120) 및 투명전극(170) 간에 형성된 전압차에 따른 액정층의 분자 배열 방향이 다르다. 이에 대해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정패널은 화소전극들(120) 및 공통전극(140) 간에 형성된 전압차에 따라 액정층(150)의 분자 배열이 수평 방향으로 배열되는 광시야각 모드(Wide view mode)로 구동한다.
광시야각 모드 구동의 일례를 설명하면 다음과 같다. 투명전극(170)을 플로팅 상태로 두거나 그라운드전압을 공급한다. 공통전극(120)에 공통전압을 공급한다. 화소전극들(140)에 데이터전압을 공급한다. 그러면, 화소전극들(120) 및 공통전극(140) 간에는 전압차가 발생하게 되고 액정층(150)의 분자는 수평 방향으로 배열된다.
도 4에 도시된 바와 같아, 액정패널은 화소전극들(120) 및 투명전극(170)에 형성된 전압차에 따라 액정층(150)의 분자 배열이 수직 방향으로 배열되는 협시야각 모드(Narrow view mode)로 구동한다.
협시야각 모드 구동의 일례를 설명하면 다음과 같다. 투명전극(170)에 공통전압에 대응되는 전압을 공급한다. 화소전극들(120)에 데이터전압을 공급한다. 공통전극(140)에 공통전압을 공급한다. 그러면, 화소전극들(120) 및 공통전극(140) 간에는 전압차가 발생하게 되고 액정층(150)의 제1분자(150a)는 수평 방향으로 배열된다. 반면 화소전극들(120) 및 투명전극(170) 간에 발생된 전압차에 의해 액정층(150)의 제2분자(150b)는 수직 방향으로 배열된다. 즉, 액정층(150)의 분자 중 화소전극들(120)이 미형성된 영역에 위치하는 제1분자(150a)는 협시야각 모드에서 수평 방향으로 배열된다.
한편, 투명전극(170)에는 다양한 오프셋 전압이 공급됨에 따라 액정층(150)의 제2분자(150b)가 배열되는 방향이 달라지고 이로 인해 액정패널의 시야각은 오프셋 전압값에 대응하여 가변 된다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예는 제1기판(100a)에 형성된 화소전극들(120)과 제2기판(100b)에 형성된 투명전극(170)에 공급되는 전압의 오프셋을 제어하여 액정패널에 표시되는 영상에 대해 순차적인 시야각조절(Viewing angle control; VAC)을 한다.
이와 같이, 액정패널에 대한 순차적 시야각조절이 가능한 이유는 시야각별 블랙(black) 휘도에 대해 시야각이 매우 민감하게 변동하기 때문이다. 즉, 액정패널의 순차적 시야각조절은 블랙 휘도의 변동요인에 의해 발생한다.
예컨대 협시야각 구동시, 블랙 상태에서 액정층(150)의 분자가 수직 배열되는 방향은 초기 러빙 조건에 의해 결정된다. 따라서, 도 5와 같이 러빙 방향(d2)에 수직인 방향(d3)과 수평인 방향(d1)의 광 특성은 상이하게 나타나게 되는 것이다.
이로 인해, 러빙 방향(d2)에 수평 방향(d1)은 블랙 휘도 상승이 미미하게 나타나지만, 러빙 방향(d2)에 수직인 방향(d3)은 블랙 휘도 상승이 크게 나타나게 된다. 따라서, 투명전극(170)에 공급된 전압에 따라 블랙 휘도는 시야각에서 증가하거나 감소하게 된다. 그러므로, 실시예와 같이 제2기판(100b)에 형성된 투명전극(170)의 오프셋 전압을 달리하게 되면 공통전극(140) 과의 전압차로 액정패널(100)의 시야각 조절이 가능하게 된다. 도 5에서 러빙 방향(d2)은 액정패널(100)의 상하 시야각과 동일하다.
이하, 투명전극(170)에 공급된 오프셋 전압에 따른 순차적 시야각조절에 대한 시뮬레이션 결과를 기반으로 설명을 더한다. 단만, 실시예의 투명전극(170)은 컬러필터 기판인 제2기판(100b)에 형성된 것이고 ITO를 이용한 것이므로 명확한 이해를 돕기 위해 "CF ITO"로 기재하였을 뿐, 투명전극(170)의 재료는 ITO에 한정되지 않는다.
도 6은 광시야각 모드와 협시야각 모드에 나타난 액정층의 분자 배열을 보여주는 도면이고, 도 7은 투명전극에 공급되는 오프셋 전압에 따른 T-V 커브 시뮬레이션 그래프이며, 도 8은 투명전극과 공통전극 간의 오프셋 전압에 따른 투과율을 정리한 표이고, 도 9는 도 8에 도시된 표에 대응되는 시야각별 블랙과 화이트의 휘도변화 시뮬레이션 그래프이며, 도 10 내지 도 16은 시야각별 상세 시뮬레이션 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널은 광시야각 모드(a)와 협시야각 모드(b)로의 모드 변경이 가능하다. 도 6의 광시야각 모드(a)를 참고하면, 투명전극(CF ITO)에 공급된 오프셋 전압값이 1.5V일 때 액정층의 분자는 수평으로 배열됨을 알 수 있다. 이와 달리 도 6의 협시야각 모드(b)를 참고하면, 투명전극(CF ITO)에 공급된 오프셋 전압값이 2.5V일 때 액정층의 분자는 수직으로 배열됨을 알 수 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 공통전극에 7.5 ~ 20.5의 전압을 공급하였고 투명전극(CF ITO)에 그라운드(ground) ~ 10V의 전압을 공급하였다. 그 결과, 투명전극(CF ITO)에 그라운드전압(ground)을 공급하였을 때에는 액정패널이 광시야각 모드(a)로 구동하게 됨을 확인할 수 있었고, 투명전극(CF ITO)에 9V ~ 10V의 전압을 공급하였을 때에는 액정패널이 협시야각 모드(b)로 구동하게 됨을 확인할 수 있었다.
또한, 도 7 내지 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 투명전극(CF ITO)의 오프셋 전압이 9V, 9.2V, 9.4V, 9.6V, 9.8V 및 10V 순으로 점차 증가할수록 액정패널의 시야각이 점차 줄어듦을 확인할 수 있었다. 도 8의 표를 참조하면, 공통전압이 13.5V의 전압일 때 가장 좋은 시뮬레이션 결과가 도출되었음을 알 수 있다.
상기 시뮬레이션 결과에 따르면, 투명전극(CF ITO)에 공급되는 전압과 공통전극에 공급되는 공통전압 간의 적정한 오프셋 전압차를 갖도록 투명전극(CF ITO)을 제어할 경우 액정패널의 시야각은 순차적으로 또는 원하는 데로 조절할 수 있게 됨이 검증된다.
이는, 도 7 내지 도 9의 설명에 대응되는 상세 시뮬레이션 그래프를 나타내는 도 10 내지 도 16을 참조하면 더욱 명확해질 것이다. 도 10 내지 도 16에서 (1) 및 (2)는 상하 시야각을 의미하고 (3) 및 (4)는 좌우 시야각을 의미한다. 그리고, 도 10은 투명전극(CF ITO)에 그라운드전압(ground)이 공급되었을 때의 시야각을 나타내고, 도 11 내지 도 16은 투명전극(CF ITO)에 9V, 9.2V, 9.4V, 9.6V, 9.8V 및 10V의 전압이 공급되었을 때의 시야각을 나타낸다. 참고로, 도 10 내지 도 16의 그래프에서 중심점부터 외곽까지는 0', 20', 40', 60', 80'이고, 우측의 색차표를 참조하여 시야각에 따른 휘도를 확인한다.
도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 광시야각 모드로 구동하는 단계(도 3)와 협시야각 모드로 구동하는 단계(도 4)를 포함한다.
광시야각 모드(a)로 구동하는 단계(도 3)는 액정층(150)의 분자 배열이 수평 방향으로 배열되도록 화소전극들(120) 및 공통전극(140)에 전압차를 형성한다.
액정패널을 광시야각 모드(a)로 구동하는 단계는 투명전극(170)에 그라운드전압(ground)에 대응되는 전압을 공급하거나 전기적으로 플로팅된 상태를 형성하고 일반적인 구동방법에 따라 화소전극들(120) 및 공통전극(140)에 전압차를 형성한다.
협시야각 모드(b)로 구동하는 단계(도 4)는 액정층(150b)의 분자 배열이 수직 방향으로 배열되도록 화소전극들(120) 및 투명전극(170)에 전압차를 형성하되, 공통전압에 대한 오프셋 전압값을 다양하게 설정하여 시야각을 조절한다.
액정패널을 협시야각 모드(b)로 구동하는 단계는 투명전극(170)에 공통전극(Vcom)에 공급되는 전압에 대한 오프셋 전압값을 공급하고 일반적인 구동방법에 따라 화소전극들(120) 및 공통전극(140)에 전압차를 형성한다.
액정패널을 협시야각 모드(b)로 구동하는 단계에서 화소전극들(120) 및 투명전극(170)에 전압차가 형성되면 액정층의 제2분자(150b)는 수직 방향으로 배열되되, 액정층(150)의 분자 중 화소전극들(120)이 미형성된 영역에 위치하는 액정층(150)의 제1분자(150a)는 수평 방향으로 배열된다. 이때, 액정패널의 시야각은 도 7 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이 오프셋 전압값에 따라 다양하게 가변된다.
이상 본 발명의 실시예는 개인의 사생활 보호를 효율적으로 실시할 수 있도록 컬러필터기판에 형성된 투명전극에 공급할 전압을 제어하여 액정패널의 시야각을 광시약모드와 협시야각모드로 선택 조절할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 협시야각 모드로 동작시 투명전극에 공급할 전압을 조절하여 액정패널의 시야각을 가변할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11: 타이밍구동부 12: 데이터구동부
13: 게이트구동부 10: 표시부
100a: 제1기판 100b: 제2기판
120: 화소전극들 140: 공통전극
150: 액정층 160: 컬러필터
170, CF ITO: 투명전극

Claims (10)

  1. 제1절연막, 상기 제1절연막 상에 형성된 화소전극들, 상기 화소전극들 상에 형성된 제2절연막 및 상기 제2절연막 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1기판과, 컬러필터 및 상기 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널; 및
    상기 액정패널을 구동하는 구동부를 포함하며,
    상기 액정층은,
    상기 화소전극들 및 상기 공통전극 간에 형성된 전압차에 따른 상기 액정층의 분자 배열 방향과 상기 화소전극들 및 상기 투명전극 간에 형성된 전압차에 따른 상기 액정층의 분자 배열 방향이 다른 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극들 및 상기 공통전극 간에 전압차가 형성되면 상기 액정층의 분자는 수평 방향으로 배열되고,
    상기 화소전극들 및 상기 투명전극 간에 전압차가 형성되면 상기 액정층의 분자는 수직 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화소전극들 및 상기 투명전극 간에 전압차가 형성되면 상기 액정층의 분자는 수직 방향으로 배열되되,
    상기 액정층의 분자 중 상기 화소전극들이 미형성된 영역에 위치하는 분자는,
    수평 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정패널은,
    상기 화소전극들 및 상기 공통전극 간에 전압차가 형성되면 광시야각 모드로 구동되고,
    상기 화소전극들 및 상기 투명전극 간에 전압차가 형성되면 협시야각 모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액정패널이 상기 광시야각 모드로 구동되면,
    상기 투명전극에는 그라운드전압에 대응되는 전압이 공급되거나 전기적으로 플로팅된 상태인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 액정패널이 상기 협시야각 모드로 구동되면,
    상기 투명전극에는 상기 공통전극에 공급되는 전압에 대응되는 전압이 공급되고,
    상기 투명전극에 공급되는 오프셋 전압값에 따라 시야각이 가변되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소전극들은,
    상호 이격하여 다수로 분할되고,
    상기 액정층은 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제1절연막, 상기 제1절연막 상에 형성된 화소전극들, 상기 화소전극들 상에 형성된 제2절연막 및 상기 제2절연막 상에 형성된 공통전극을 포함하는 제1기판과, 컬러필터 및 상기 컬러필터 상에 형성된 투명전극을 포함하는 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정패널을 구동하는 방법에 있어서,
    상기 액정층의 분자 배열이 수평 방향으로 배열되도록 상기 화소전극들 및 상기 공통전극 간에 전압차를 형성하여 상기 액정패널을 광시야각 모드로 구동하는 단계와,
    상기 액정층의 분자 배열이 수직 방향으로 배열되도록 상기 화소전극들 및 상기 투명전극 간에 전압차를 형성하여 상기 액정패널을 협시야각 모드로 구동하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액정패널을 상기 광시야각 모드로 구동하는 단계는,
    상기 투명전극에 그라운드전압에 대응되는 전압을 공급하거나 전기적으로 플로팅된 상태를 형성하고,
    상기 액정패널을 상기 협시야각 모드로 구동하는 단계는,
    상기 투명전극에 상기 공통전극에 공급되는 전압에 대응되는 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 액정패널을 상기 협시야각 모드로 구동하는 단계는,
    상기 투명전극에 공급되는 오프셋 전압값에 따라 상기 액정패널의 시야각이 가변되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 구동방법.
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