KR20170136150A - 광 밸브 패널과 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광 밸브 패널은 액정층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 매트릭스 형태로 배치되고, 각각이 광 밸브 데이터라인과 일대일로 대응되는 블록들을 포함한다. 제2 전극은 액정층을 사이에 두고 제1 전극과 대향한다. 블록의 수직 모서리와 광 밸브 데이터라인이 이루는 사잇각은 0°보다 크고, 90°보다 작게 설정된다.
본 발명의 액정표시장치는 표시패널, 백라이트 유닛 및 광 밸브 패널을 포함한다. 표시패널은 입력 영상이 기입되는 픽셀들을 포함한다. 백라이트 유닛은 표시패널에 빛을 조사한다.

Description

광 밸브 패널과 이를 이용한 액정표시장치{LIGHT VALVE PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 입력 영상의 휘도 분포를 바탕으로 표시패널에 입사되는 광량을 조절하는 액정표시장치에 관한 것이다
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display : OLED Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등 각종 평판 표시장치가 개발되고 있다. 액정표시장치는 액정 분자에 인가되는 전계를 데이터 전압에 따라 제어하여 화상을 표시한다. 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치에는 픽셀 마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하 "TFT"라 함)가 형성되어 있다.
액정표시장치는 액정층을 가진 표시패널, 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU), 표시패널의 데이터라인들에 데이터전압을 공급하기 위한 소스 드라이브 집적회로(Integrated Circuit, 이하 "IC"라 함), 표시패널의 게이트라인들(또는 스캔라인들)에 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 공급하기 위한 게이트 드라이브 IC, 및 상기 IC들을 제어하는 제어회로, 백라이트 유닛의 광원을 구동하기 위한 광원 구동회로 등을 구비한다.
표시패널의 액정층에 인가되는 데이터 전압으로 입력 영상의 계조가 표현된다. 액정표시장치는 백라이트로 인하여 어두운 영상의 재현성이 떨어진다. 이는 백라이트 유닛이 입력 영상의 휘도 분포에 관계 없이 표시패널의 화면 전체에 균일한 광량으로 빛을 조사하기 때문이다. 따라서, 액정표시장치의 명암비(contrast ratio)를 개선하는데에 한계가 있다.
본 발명은 표시패널에 입사되는 광량을 입력 영상에 따라 조절하여 명암비를 향상시키도록 한 광 밸브 패널과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 광 밸브 패널은 액정층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 매트릭스 형태로 배치되고, 각각이 광 밸브 데이터라인과 일대일로 대응되는 블록들을 포함한다. 제2 전극은 액정층을 사이에 두고 제1 전극과 대향한다. 블록의 수직 모서리와 광 밸브 데이터라인이 이루는 사잇각은 0°보다 크고, 90°보다 작게 설정된다.
본 발명의 액정표시장치는 표시패널, 백라이트 유닛 및 광 밸브 패널을 포함한다. 표시패널은 입력 영상이 기입되는 픽셀들을 포함한다. 백라이트 유닛은 표시패널에 빛을 조사한다.
본 발명은 광 밸브 패널의 블록 내에서 휘도가 점진적으로 증가 또는 감소하도록 휘도를 그라데이션(gradation)으로 조절함으로써 측면 시야각에서의 휘도와 색 왜곡을 방지하고 휘선 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 광 밸브 패널은 액티브 영역 내에서 광 밸브 데이터라인들이 고르게 분포되어 광 밸브 데이터라인의 배치 유무에 따라 광 투과율의 차이가 발생하는 것을 개선할 수 있다.
이와 동시에 본 발명의 실시 예에 의한 광 밸브 패널은 하부전극에 전압을 인가하는 컨택홀들이 직사각형 형태로 이루어져서 컨택홀들의 경계선이 픽셀들의 경계와 일치할 수 있다. 그 결과 블록 단위로 광 밸브 전압을 결정하기가 용이하고, 컨택홀들의 경계면에서 영상의 패턴이 왜곡되는 것을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시패널, 광 밸브 패널 및 백라이트 유닛의 적층 구조를 보여 주는 단면도이다.
도 3은 표시패널의 금속 배선들과 광 밸브 패널의 금속 배선들이 겹쳐질 때 초래되는 빛의 간섭으로 인하여 보이는 무아레를 보여 주는 도면이다.
도 4는 표시패널과 광 밸브 패널 간의 갭으로 인하여 발생하는 색(color) 왜곡을 보여 주는 도면이다.
도 5는 측면 시야각의 색 왜곡을 개선하기 위하여 광 밸브 패널에서 밝은 블록과 이웃하는 어두운 블록을 점등할 때 보이는 휘선 불량의 예를 보여 주는 도면이다.
도 6은 표시패널의 픽셀 데이터 변조 방법과 광 밸브 패널의 블록 휘도 제어 방법을 보여 주는 도면들이다.
도 7은 도 6에서 (C)의 제어 방법으로 표시패널의 데이터와 휘도를 제어할 때 측면 시야각에서 픽셀의 휘도를 보여 주는 도면이다.
도 8은 광 밸브 패널을 나타내는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 제1 실시 예에 의한 광 밸브 패널의 블록 분할 방법을 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12는 비교 예에 의한 광 밸브 패널의 블록 분할 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널의 블록 분할 방법을 나타내는 도면이다.
도 14는 광 밸브 데이터라인의 사잇각을 결정하는 방법을 나타내는 모식도이다.
도 15 내지 도 17은 더미 라인의 실시 예들을 나타내는 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 픽셀 어레이가 형성된 표시패널(PNL1), 표시패널(PNL1)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(BLU), 표시패널(PNL1)과 백라이트 유닛(BLN) 사이에 배치된 광 밸브 패널(PNL2), 제1 패널 구동 회로(100, 20, 30, 100), 제2 패널 구동 회로(110, 50), 백라이트 구동 회로(40)를 포함한다.
표시패널(PNL1)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 제1 상부기판(100) 및 제1 하부기판(110)을 포함한다.
제1 상부기판(100)에는 블랙 매트릭스(Black matrix, BM)와 컬러 필터(Color filter, CF)를 포함한 컬러 필터 어레이가 형성된다.
제1 하부기판(110)에는 데이터라인들(DL), 게이트라인들(GL), 공통 전극(12), TFT에 접속된 픽셀 전극(11), 및 픽셀 전극(11)에 접속된 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다. TFT들은 서브 픽셀 마다 하나씩 형성되어 픽셀 전극(11)에 연결된다. TFT들은 비정질 실리콘(amorphose Si, a-Si) TFT, LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT, 산화물 TFT(Oxide TFT) 등으로 구현될 수 있다. TFT들은 서브 픽셀들의 화소 전극에 1:1로 연결된다. 공통 전극(12)과 픽셀 전극(11)은 절연막을 사이에 두고 분리된다.
표시패널(PNL1)의 액정 모드는 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 적용될 수 있다.
표시패널(PNL1)의 상판과 하판 각각에는 편광 필름(13, 14)이 접착되고, 액정의 선경사각(pretilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 상판과 하판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서(spacer)가 형성될 수 있다.
광 밸브 패널(PNL2)은 표시패널(PNL1)과 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치된다. 광 밸브 패널(PNL2)은 제2 상부기판(200)과 제2 하부기판(210)에 인가되는 전압차에 따라 액정 분자들을 구동하여 표시패널(PNL1)에 조사되는 광량을 조절한다. 광 밸브 패널(PNL2)은 전기적으로 제어되는 액정 분자들을 이용하여 입력 영상에 동기하여 광량을 조절하는 액정 셔터(shutter)이다.
광 밸브 패널(PNL2)의 액정은 TN 모드로 구동될 수 있다. TN 모드에서 액정셀(liquid crystal cell)의 휘도는 노말리 화이트(Normally White)의 투과율 대 전압 커브(transmittance-voltage curve, T-V curve)를 따라 조절된다. 노말리 화이트의 T-V 커브는 전압이 낮을수록 투과율이 높아져 액정셀의 휘도가 높아지고, 전압이 높을수록 투과율이 낮아져 액정셀의 휘도가 낮아진다. 광 밸브 패널(PNL2)의 구조 및 동작에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
표시패널(PNL1)과 광 밸브 패널(PNL2)은 접착제(23) 예를 들어, OCA(Optical Clear Adhesive)로 접착될 수 있다.
제1 패널 구동 회로(100, 20, 30)는 입력 영상의 데이터를 픽셀들에 기입한다. 제1 패널 구동 회로(100, 20, 30)는 제1 타이밍 콘트롤러(100), 제1 데이터 구동부(20) 및 게이트 구동부(30)를 포함한다. 제1 패널 구동 회로(100, 20, 30, 100)는 하나의 IC로 집적될 수 있다.
제1 타이밍 콘트롤러(100)는 호스트 시스템(200)으로부터 수신된 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 데이터 구동부(20)로 전송한다. 제1 타이밍 콘트롤러(100)는 입력 영상 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 호스트 시스템(200)으로부터 수신한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭(CLK) 등을 포함한다. 제1 타이밍 콘트롤러(100)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 함께 수신되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 바탕으로 데이터 구동부(20)와 게이트 구동부(30)의 동작 타이밍을 제어한다. 제1 타이밍 콘트롤러(100)는 픽셀 어레이의 극성을 제어하기 위한 극성제어신호를 제1 데이터 구동부(20)의 소스 드라이브 IC들 각각에 전송할 수 있다.
제1 데이터 구동부(20)의 출력 채널들은 픽셀 어레이의 데이터 라인들(DL)에 연결된다. 제1 데이터 구동부(20)는 제1 타이밍 콘트롤러(100)로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 수신한다. 제1 데이터 구동부(20)은 제1 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 출력한다. 제1 데이터 구동부(20)의 출력 전압은 데이터 라인들(DL)에 공급된다. 제1 데이터 구동부(20)는 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 픽셀들에 공급될 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
게이트 구동부(30)는 제1 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 게이트 라인들(GL)에 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부(30)로부터 출력된 게이트 펄스는 데이터 라인들(DL)에 공급되는 데이터 전압에 동기된다.
제2 패널 구동 회로(110, 50)는 입력 영상에 동기하여 광 밸브 패널(PNL2)을 투과하는 광량을 조절함으로써 표시패널(PNL1)에서 재현된 영상의 명암비를 향상시킨다. 제2 패널 구동 회로(110, 50)는 제2 타이밍 콘트롤러(110)와 제2 데이터 구동부(50)를 포함한다. 제2 패널 구동 회로(110, 50)는 하나의 IC로 집적될 수 있다.
제2 타이밍 콘트롤러(110)는 입력 영상의 데이터를 제2 데이터 구동부(50)로 전송한다. 제2 타이밍 콘트롤러(110)는 입력 영상 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 호스트 시스템(200)으로부터 수신한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭(CLK) 등을 포함한다. 제2 타이밍 콘트롤러(110)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 함께 수신되는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 바탕으로 데이터 구동부(50)의 동작 타이밍을 제어한다.
제2 데이터 구동부(50)는 제2 타이밍 콘트롤러(110)로부터 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 입력 받는다. 제2 데이터 구동부(50)는 제2 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 데이터전압을 출력한다. 제2 데이터 구동부(50)는의 출력 전압은 데이터 라인들(LVL)에 공급된다. 제2 데이터 구동부(50)는 제2 타이밍 콘트롤러(100)의 제어 하에 픽셀들에 공급될 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
제1 및 제2 패널 구동회로는 다양한 형태로 집적될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 타이밍 콘트롤러(100, 110)는 하나의 IC로 집적될 수 있다. 제1 및 제2 패널 구동회로는 하나의 IC 집적 회로로 집적될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛은 광원(LS), 도광판(LGP), 광학 시트(OPT) 등을 포함한다. 광원(LS)은 LED(Light Emitting Diode)와 같은 점광원으로 구현될 수 있다. 광원들(LS)은 백라이트 구동부(40)로부터 공급되는 구동 전압에 따라 그 휘도가 독립적으로 조절된다. 광학 시트는 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산 시트를 포함하여 도광판(LGP)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 표시패널(PNL)의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다.
호스트 시스템(200)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 액정표시장치는 도시하지 않은 전원부를 더 포함한다. 전원부는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 이용하여 표시패널(PNL1)과 광 밸브 패널(PNL2)의 구동에 필요한 전압들을 발생한다. 이 전압들은 고전위 전원전압(VDD), 로직 전원전압(VCC), 감마기준전압, 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL), 공통전압(Vcom) 등을 포함한다. 고전위 전원전압(VDD)은 표시패널(PNL1)과 의 픽셀에 충전될 최대 데이터 전압이다. 로직 전원전압(VCC)은 제1 및 제2 패널 구동 회로의 IC 전원 전압이다. 게이트 하이전압(VGH)은 픽셀 어레이의 TFT들의 문턱 전압 이상으로 설정된 게이트 펄스의 하이 논리 전압이고, 게이트 로우전압(VGL)은 픽셀 어레이의 TFT들의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된 게이트 펄스의 로우 논리 전압이다. 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)은 게이트 구동부(30)에 공급된다. 게이트 펄스는 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙한다. 공통 전압(Vcom)은 액정셀들(Clc)의 공통전극(12)에 공급된다. 전원부는 고전위 전원전압(VDD)을 분압하여 감마기준전압을 발생한다. 감마기준전압은 데이터 구동부(20) 내의 분압 회로에서 분압되어 계조에 따라 정극성/부극성 감마보상전압으로 나뉘어 진다.
광 밸브 패널(PNL2)은 픽셀 어레이에 표시되는 입력 영상의 데이터에 동기되어 픽셀들 각각에 조사되는 광량을 정밀하게 제어하여 표시패널(PNL1)에서 재현되는 영상의 명암비를 극대화한다. 이를 도 3을 결부하여 설명하기로 한다.
표시패널(PNL1)과 광 밸브 패널(PNL2) 각각에는 배선들이 형성되는데, 이러한 배선들이 투명하지 않고 반사율이 높은 금속 배선으로 형성될 수 있다. 금속 배선은 수직 방향의 데이터 라인들과, 수평 방향의 게이트 라인 및 공통 라인(Vcom line)을 포함한다. 공통 라인은 픽셀들의 공통 전극에 연결되어 공통 전압(Vcom)을 공통 전극에 공급한다. 반사율이 높은 금속 배선들은 외부 광을 반사시켜 명암비를 떨어 뜨리므로 그 금속 배선들과 TFT는 블랙 매트릭스 패턴에 의해 가려진다. 이 경우에, 표시패널(PNL1)의 배선들과 광 밸브 패널(PNL2)의 배선들이 겹쳐질 때 도 3과 같이 미스 얼라인(mis-align)되면 빛의 간섭으로 인하여 수직 및 수평 방향의 무아레(Moire) 현상이 발생한다. 이러한 무아레 현상을 감소시키기 위하여 표시패널(PNL1)과 광 밸브 패널(PNL2) 사이에 빛을 확산시키는 확산 시트(diffuser sheet)를 배치할 수 있다. 본 발명은 광 밸브 패널(PNL2)에서 수평 배선을 제거하고, 상하판 전극들과 배선을 투명 전극 물질로 형성함으로써 확산 시트 추가 없이 무아레 현상을 최소화한다.
사용자가 액정표시장치를 정면 시야각에서 바라볼 때 원하는 휘도로 영상을 감상할 수 있지만, 그 액정표시장치를 측면 시야각에서 바라 보면 휘도와 색이 달라질 수 있다. 정면 시야각은 도 4의 중앙 도면과 같이 사용자가 표시패널(PNL1)의 표시면에 대하여 90° 각도에서 바라 볼 때의 각도이다. 측면 시야각은 표시패널(PNL1)의 표시면을 좌측 또는 우측으로 치우친 각도에서 바라볼 때의 시야각이다. 도 4의 예에서 좌측 도면은 좌측 45°시야각이고, 우측 도면은 우측 좌측 45°시야각이다. 특히, 표시패널(PNL1)과 광 밸브 패널(PNL2) 사이에는 소정의 갭(ΔG)이 존재할 수 밖에 없기 때문에 광 밸브 패널(PNL2)을 적용한 액정표시장치는 측면 시야각에서 컬러 왜곡이 더 잘 보일 수 있다. 도 4의 예는 광 밸브 패널(PNL2)에서 백색으로 표시된 픽셀들의 아래의 블록에서만 광이 투과되고 그 이외의 다른 블록들에서 광이 차단된다. 이 경우에, 측면 시야각에서 액정표시장치를 바라 보면 일부 컬러의 휘도가 낮어져 색 왜곡이 보이게 된다. 측면 시야각의 휘도를 개선하기 위하여, 도 5와 같은 방법으로 광 밸브 패널(PNL2)의 휘도를 조절하는 방법을 고려할 수 있다. 도 5는 종래 기술이 아니라는 것에 주의하여야 한다.
도 5는 측면 시야각의 색 왜곡을 개선하기 위하여 광 밸브 패널(PNL2)에서 밝은 블록과 이웃하는 어두운 블록을 점등할 때 보이는 휘선 불량의 예를 보여 주는 도면이다. 밝은 블록은 표시패널(PNL1)에서 밝은 픽셀(이하, "ON 픽셀"이라 함) 아래에 배치되어 그 ON 픽셀에 빛을 조사하는 광 밸브 패널(PNL2)의 블록(이하, "ON 블록"이라 함)을 의미한다. 밝은 픽셀은 화이트 계조와 같은 고계조 데이터가 기입되는 픽셀이다. 표시패널(PNL1)에서 ON 픽셀과 이웃하는 어두운 픽셀(이하, "OFF 픽셀"이라 함) 아래에 배치되는 광 밸브 패널의 블록(이하, "OFF 블록"이라 함)을 의미한다. 어두운 픽셀은 ON 픽셀 보다 낮은 계조 예컨대, 블랙 계조와 같은 저계조 데이터가 기입되는 픽셀이다. 도 5와 같이 ON 블록에 이웃한 OFF 블록들의 휘도를 높이면 측면 시야각에서 RGB 각각의 휘도를 원하는 휘도로 보이게 할 수 있기 때문에 측면 시야각에서 색 왜곡을 개선할 수 있다. OFF 블록들의 휘도를 높이면 OFF 픽셀들의 휘도가 상승하여 정면 시야각에서 OFF 픽셀들의 휘도가 상승할 수 있다. 이러한 정면 시야각에서의 화질 저하를 보상하기 위하여, ON 픽셀에 이웃하는 OFF 픽셀의 데이터 값을 낮추는 변조 방법을 이용하여 OFF 픽셀의 휘도를 낮출 수 있다. 그런데 이 방법은 데이터가 기입된 OFF 픽셀과 원 데이터(Original data)가 기입되는 OFF 픽셀 사이의 경계 부분이 밝게 보이는 휘선 현상이 발생될 수 있다.
본 발명은 측면 시야각에서 휘도와 색 왜곡을 줄이고 휘선 현상을 방지하기 위하여, 광 밸브 패널(PNL2)에서 ON 블록과 이웃하는 OFF 블록에서 휘도가 점진적으로 변하도록 블록 내에서 전압을 분배함으로써 광 밸브 패널(PNL2)의 휘도를 그러데이션(Gradation) 방법으로 조절한다. 또한, 본 발명은 ON 픽셀과 이웃하는 OFF 픽셀의 계조값을 OFF 블록의 그라데이션 휘도 제어 방법과 반대로 제어할 수 있다.
도 6은 표시패널의 픽셀 데이터 변조 방법과 광 밸브 패널의 블록 휘도 제어 방법을 보여 주는 도면들이다. 도 7은 도 6에서 (C)의 제어 방법으로 표시패널의 데이터와 휘도를 제어할 때 측면 시야각에서 픽셀의 휘도를 보여 주는 도면이다.
도 6을 참조하면, D1는 ON 픽셀과 그 아래의 ON 블록 위치를 나타낸다. D2 및 D3는 ON 픽셀과 이웃하는 OFF 픽셀과 그 아래의 OFF 블록 위치를 나타낸다.
도 6의 (A)는 ON 픽셀에만 고계조의 데이터가 기입되고, ON 블록만 높은 휘도로 점등된 예이다. 도 6의 (B)는 측면 시야각을 개선하기 위하여 ON 블록과 이웃하는 OFF 블록의 휘도를 ON 블록만큼 높이고, ON 픽셀과 이웃하는 OFF 픽셀에 기입될 데이터의 계조 값을 낮추는 방법이다.
도 6의 (C)와 도 7은 측면 시야각과 휘선 불량을 개선하기 위하여 ON 블록과 이웃하는 OFF 블록의 휘도를 ON 블록만큼 높이되, ON 블록으로부터 멀어질수록 점진적으로 낮추는 방법이다. 광 밸브 패널(PNL2)의 블록들 각각은 다수의 픽셀들 아래에 배치되어 그 픽셀들에 빛을 조사한다. 따라서, ON 블록과 이웃하는 OFF 블록 내에서 다수의 OFF 픽셀들이 존재하고, 그 픽셀들의 계조값은 도 6의 (C) 및 도 7과 같이 개별로 조절될 수 있다. 픽셀 데이터의 변조 방법은 도 6의 (C)와 같은 그라데이션 방법이 바람직하지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 밸브 패널(PNL2)의 휘도는 도 7의 (C)와 같은 그라데이션 방법을 적용하고, 픽셀 데이터의 변조 방법은 도 7의 (B) 또는 (C)와 같은 방법으로 적용될 수 있다.
도 8은 광 밸브 패널의 단면을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 광 밸브 패널(PNL2)은 제2 상부기판(200) 및 제2 하부기판(210)을 포함한다.
제2 상부기판(200)은 제1 베이스기판(201) 및 제2 전극(203)을 포함한다. 제2 전극(203)은 ITO와 같은 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 상판은 필요에 따라 블랙 매트릭스(BM)를 포함할 수 있다. 이하, 본 명세서에서 제2 전극(203)은 상부전극(203)으로 명칭하기로 한다.
제2 하부기판(210)은 제2 베이스기판(211), 광 밸브 데이터라인(LVDL) 및 제1 전극(215)을 포함한다. 이하, 본 명세서에서 제1 전극(215)은 하부전극(215)으로 명칭하기로 한다.
하부전극(215)은 ITO와 같은 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 하부전극(215)은 광 밸브 패널(PNL2)의 전면에 걸쳐서 배치된다. 광 밸브 데이터라인(LVDL)은 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 전극 물질로 형성된다. 데이터 라인은 무아레(Moire)를 방지하기 위하여 투명 전극으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 데이터 라인은 투명 전극의 저항을 보상하기 위하여 저저항 금속으로 형성될 수도 있다.
광 밸브 데이터라인(LVDL)들은 하부전극(215)에 연결되어 광 밸브 전압을 직접 공급한다. 따라서, 광 밸브 패널(PNL2)에는 TFT나 게이트 라인(또는 스캔 라인)이 필요 없다. 이로 인하여, 본 발명은 무아레 현상과 휘선을 방지할 수 있을 뿐 아니라 광 밸브 패널(PNL2)의 구조를 단순하게 하여 광 밸브 패널의 제조 공정수를 감소시켜 수율을 높이고 광 밸브 패널(PNL2)을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 생략하여 염가의 광 밸브 패널(PNL2)을 구현할 수 있다.
광 밸브 패널(PNL2)의 하판에는 편광 필름(24)이 접착된다. 광 밸브 패널(PNL2)의 하판과 상판 각각에서 액정층과 접하는 면에 배향막이 형성된다. 상판과 하판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서(spacer)가 형성될 수 있다.
도 9는 제1 실시 예에 의한 광 밸브 패널의 블록 분할을 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 광 밸브 패널(PNL2)의 하부전극은 액티브 영역(AA)과 베젤 영역(Bezel)을 포함하고, 액티브 영역(AA)에는 m
Figure pat00001
n개의 블록(BL)들이 배치된다.
광 밸브 데이터라인들(LVDL)은 서로 평행하고, 액티브 영역(AA) 내에서 수직 방향(y축 방향)으로 배치된다. 각각의 광 밸브 데이터라인(LVDL)은 컨택홀(CNT)을 통해서 블록(BL)들에 연결된다. 컨택홀(CNT)을 통해서 하부 전극에 공급되는 광 밸브 전압은 블록(BL)의 영역으로 분배된다. 예컨대 도 10에서와 같이, 제1 컨택홀(CNT)을 통해서 10V의 압이 인가되면, 제1 컨택홀(CNT)과 가까운 제1 내지 제4 픽셀들(P1,P2,P3,P4)에는 10V에 근접한 전압이 인가된다. 제2 컨택홀(CNT)을 통해서 0V의 전압이 인가되면, 제2 컨택홀(CNT)에 가까운 제5 내지 제8 픽셀들(P5,P6,P7,P8)에는 0V에 근접한 전압이 인가된다.
광 밸브 데이터 라인(LVDL)들은 픽셀(P)들의 열 방향(y축방향)과 평행하게 수직으로 배열된다. 또한 각 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들은 직선으로 광 밸브 패널(PNL2)의 상단부와 하단부를 잇도록 배치된다. 그 결과 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들은 광 밸브 패널(PNL2)의 전면에 걸쳐서 고른 분포로 배치된다.
광 밸브 데이터 라인(LVDL)들은 광 밸프 패널(PNL2)의 전면에 걸쳐서 고르게 분포되기 때문에 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 불균일한 분포로 인해서 투과율 차이가 발생하는 것을 개선할 수 있다.
도 9에 도시된 제1 실시 예를 도 11에 도시된 비교 예와 더불어 살펴보면 다음과 같다.
도 11에 도시된 비교 예에서, 동일한 열에 배치된 블록(BL)들 각각에 연결되는 컨택홀(CNT)들은 동일한 수직축(y축)에 위치한다. 예컨대, 첫 번째 열에 배치되는 제1 내지 제5 블록(BL)들에 연결되는 첫 번째 열의 제1 내지 제5 컨택홀들(CNT1~CNT5)은 동일한 수직축에 배치된다. 각각의 컨택홀(CNT)과 일대일로 대응되는 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들은 서로 평행하게 배치된 상태에서 직각으로 꺽여서 각 컨택홀(CNT)과 연결된다. 그 결과 도 11에 도시된 비교 예는 광 밸브 패널(PNL2)에서 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들이 배치된 영역의 밀도가 달라진다. 도 12에서와 같이, 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 수직 부분이 없는 영역(A)은 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 수직 부분이 배치된 영역(B)에 비하여 광 투과율이 높다. 즉, 비교 예에서는 A 영역과 그 이외의 영역 간에는 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 배치 여부에 따라 광 투과율의 차이가 발생한다. 이처럼 광 밸브 패널(PNL2)의 평면 영역에서 광 투과율의 차이가 발생하면, 표시패널(PNL1)에 표시되는 영상에서 휘도 차이가 발생하는 문제점이 발생한다.
이에 대비하여, 도 9에 도시된 본 발명의 광 밸프 패널(PNL2)은 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들이 광 밸브 패널(PNL2)의 평면 영역에서 고르게 배치되기 때문에, 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 배치 유무로 인한 광 투과율의 차이를 개선할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널(PNL2)의 블록 분할을 나타내는 도면이다. 제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널(PNL2)의 단면 구조는 도 8과 동일하다.
도 8 및 도 13을 참조하면, 광 밸브 데이터 라인(LVDL)은 사선으로 배치된다. 각각의 광 밸브 데이터라인들(LVDL)은 컨택홀(CNT)을 통해서 하부전극(215)의 블록(BL)들과 연결된다. 컨택홀(CNT)들은 행 방향을 따라 일정간격으로 배치되고, 열 방향을 따라 일정간격으로 배치된다. 행 방향으로 컨택홀(CNT)들 간의 간격과 열 방향으로 컨택홀(CNT)들 간의 간격은 서로 다를 수 있다. 행 방향으로 배열되는 컨택홀(CNT)들을 잇는 선분과 열 방향으로 배열되는 컨택홀(CNT)들을 잇는 선분은 직교한다. 그 결과 열 방향으로 배열되는 컨택홀(CNT)들을 잇는 수직 선분은 표시패널(PNL1)에서 픽셀(P)들의 경계선과 평면상에서 일치될 수 있다.
제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널(PNL2)은 제1 실시 예와 마찬가지로 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 액티브 영역(AA) 내에서 고르게 분포된다. 이에 따라, 제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널(PNL2)은 광 밸브 데이터 라인(LVDL)들의 배치 유무로 인한 광 투과율의 차이를 개선할 수 있다.
또한, 제2 실시 예에 의한 광 밸브 패널(PNL2)은 컨택홀(CNT)들을 잇는 선분과 표시패널(PNL1)에서 픽셀(P)들의 경계선이 평면상에서 일치하기 때문에, 광 밸브 데이터전압을 결정하기에 수월하다.
광 밸브 패널(PNL2)의 광 밸브 전압은 픽셀(P)들의 영상데이터를 바탕으로 결정된다. 특히, 광 밸브 전압은 블록(BL) 단위에 포함되는 픽셀(P)들을 기준으로 결정된다.
도 9에 도시된 실시 예에서, 광 밸브 패널(PNL2)의 블록(BL)들은 평행 사변형 형태로 정의되기 때문에, 각 블록(BL)에 포함되는 픽셀(P)들을 결정하기가 쉽지 않다. 그리고, 컨택홀(CNT)을 잇는 수직 선분이 직선인 비교 예를 바탕으로 광 밸브 데이터전압을 결정하면, 컨택홀(CNT)을 잇는 선분들 주변에서 영상이 왜곡되는 문제점이 발생한다.
이에 반해서, 제2 실시 예의 광 밸브 패널(PNL2)은 블록(BL)들이 직사각형 형태로 이루어지고 블록(BL)들의 경계와 픽셀(P)들의 경계가 일치하기 때문에, 광 밸브 데이터전압을 결정하기가 수월하다. 그 결과 블록(BL)들의 경계면에서 영상의 패턴이 왜곡되는 것을 개선할 수 있다.
도 14는 광 밸브 데이터라인(LVDL)들의 사잇각(O)을 결정하는 방법을 나타내는 모식도이다. 본 명세서에서 광 밸브 데이터라인(LVDL)의 사잇각(O)은 광 밸브 데이터라인(LVDL)과 블록(BL)들의 수직축(y)이 이루는 내각으로 정의된다.
액티브 영역(AA)의 측면 가장자리에 배치된 광 밸브 데이터라인(LVDL)들은 베젤 영역(Bezel)에서 사선으로 배치된다. 따라서, 광 밸브 데이터라인(LVDL)의 사잇각(O)이 커지면 베젤 영역이 늘어나는 단점이 있다. 또한, 광 밸브 데이터라인(LVDL)의 사잇각(O)이 지나치게 좁으면 광 밸브 데이터라인(LVDL)들 간의 간격이 일정하지 않게 배치되지 않는 영역이 발생한다.
따라서, 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 액티브 영역(AA)의 상측부와 하측부에 접하는 지점의 수평폭 간격은 하나의 블록(BL)의 수평폭 길이(1)에 해당하도록 설정한다. 그 결과, 베젤(Bezel)의 폭은 블록(BL)의 수평폭 길이(1)로 이루어질 수 있다.
광 밸브 데이터라인(LVDL)의 사잇각(O)은 아래와 같은 [수학식 1]의 조건으로 설정될 수 있다.
[수학식 1]
tanO=ℓ1 / ℓ2
Figure pat00002
n
[수학식 1]에서, ℓ1은 블록(BL)의 수평폭 길이를 지칭하고, ℓ2는 블록(BL)의 수직폭 길이를 지칭하며, n은 블록(BL)의 행의 개수를 지칭한다.
도 15 내지 도 17은 더미 데이터라인(DDL)의 실시 예들을 도시하고 있다.
액티브 영역(AA)의 모서리에 근처에서는 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 배치되지 않는 더미 영역(DA)이 존재할 수 있다. 더미 영역(DA)은 액티브 영역(AA)에 포함되는 영상 표시 영역이며, 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 배치되지 않는 영역을 일컫는다. 더미 영역(DA)에서는 광 투과율이 높기 때문에 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 배치된 영역과 휘도 차이가 발생할 수 있다.
이를 개선하기 위해서, 더미 영역(DA)에는 도 15 내지 도 17에서와 같은 더미 데이터라인(DDL)이 배치된다.
도 15를 참조하면, 다수의 더미 데이터라인(DDL)은 광 밸브 데이터라인(LVDL)과 동일한 폭을 갖는다. 더미 데이터라인(DDL)은 하부전극(215)과 전기적으로 접속되지 않는다. 더미 데이터라인(DDL)은 액티브 영역(AA)의 전면에 걸쳐서 광 투과율이 고르게 분포되도록 한다.
또는 도 16에서와 같이, 더미 데이터라인(DDL)은 액티브 영역(AA) 내에서 광 밸브 데이터라인(LVDL)이 배치되지 않는 모서리 영역을 가릴 수 있도록 큰 폭으로 배치될 수 있다.
도 17은 광 밸브 데이터라인(LVDL)의 폭을 다르게 하여 액티브 영역(AA)의 모서리 영역을 가린 실시 예를 나타내고 있다. 도 16에 도시된 마지막 광 밸브 데이터라인(LVDL)은 액티브 영역(AA)에서 더미 영역을 가리도록 패터닝된다. 이러한 더미라인(DDL)은 광 밸브 데이터라인(LVDL)들의 배치 유무에 따라 투과율이 차이날 수 있는 것을 개선할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 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.
PNL1: 표시패널 PNL2: 광 밸브 패널
BLU: 백라이트 유닛 100: 제1 타이밍 콘트롤러
110: 제2 타이밍 콘트롤러 20: 제1 데이터 구동부
30: 게이트 구동부 50: 제2 데이터 구동부
CNT: 컨택홀 LVDL: 광 밸브 데이터라인

Claims (10)

  1. 액정층;
    매트릭스 형태로 배치되고, 각각이 광 밸브 데이터라인과 일대일로 대응되는 블록들을 포함하는 제1 전극; 및
    상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 블록들의 수직 모서리와 상기 광 밸브 데이터라인이 이루는 사잇각은 0°보다 크고, 90°보다 작은 광 밸브 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 블록들이 배치되는 액티브 영역 및 상기 블록들의 측면에 위치하여 사선 형태의 상기 광 밸브 데이터라인 일부가 배치되는 베젤영역을 포함하고,
    상기 베젤의 폭은 상기 블록의 수평폭과 동일한 광 밸브 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 밸브 데이터라인은 컨택홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되고,
    상기 컨택홀들은 상기 블록들의 수직 모서리와 평행하게 배치되는 광 밸브 패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 사잇각(O)의 탄젠트 값(tan O)은 상기 액티브 영역의 수직폭에 대비한 상기 블록의 수평폭을 갖는 광 밸브 패널.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극은
    상기 액티브 영역 내에서 상기 광 밸브 데이터라인이 배치되지 않는 더미 영역에 배치되는 더미 라인을 더 포함하는 광 밸브 패널.
  6. 입력 영상이 기입되는 픽셀들이 배치되는 표시패널;
    상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛; 및
    상기 표시패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되어 입력 영상에 따라 상기 백라이트 유닛으로부터의 광량을 조절하는 광 밸브 패널을 포함하고,
    상기 광 밸브 패널은
    액정층;
    매트릭스 형태로 배치되고, 각각이 광 밸브 데이터라인과 일대일로 대응되는 블록들을 포함하는 제1 전극; 및
    상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하되, 상기 블록의 수직 모서리와 상기 광 밸브 데이터라인이 이루는 사잇각은 0°보다 크고, 90°보다 작은 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 블록들이 배치되는 액티브 영역 및 상기 블록들의 측면에 위치하여 사선 형태의 상기 광 밸브 데이터라인 일부가 배치되는 베젤영역을 포함하고,
    상기 베젤의 폭은 상기 블록의 수평폭과 동일한 액정표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 밸브 데이터라인은 컨택홀을 통해 상기 제1 전극과 연결되고,
    상기 컨택홀들은 상기 블록들의 수직 모서리와 평행하게 배치되는 광 밸브 패널.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 사잇각(O)의 탄젠트 값(tan O)은 상기 베젤의 수직폭에 대비한 상기 베젤의 수평폭을 갖는 액정표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전극은
    상기 액티브 영역 내에서 상기 광 밸브 데이터라인이 배치되지 않는 더미 영역에 배치되는 더미 라인을 더 포함하는 액정표시장치.
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