JP2008083706A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】液晶表示装置、特にＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶表示装置に関し、第１基板、第１基板上に形成された第１電極、第１基板と対向する第２基板、第２基板上に形成されており、第１電極と対向する第２電極、第１及び第２電極の間に液晶を注入することにより形成された液晶層、第１電極に複数回にかけて電荷を供給することによって液晶の配向を転移させるベンド電圧を印加する複数の電荷供給部を含み、液晶キャパシタにベンド電圧に相応する電荷を反復的に供給して共通電極全体に均一にベンド電圧を印加することによって短時間に液晶配向をベンド配向に転移させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は液晶表示装置、特に、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置のうちの１つであって、画素電極と共通電極など電場生成電極が形成されている２枚の表示板とその間に入っている液晶層を含む。液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成して、これを通じて液晶層の液晶分子の方向を決定して入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

このような液晶表示装置の中で、応答速度及び基準視野角を改善するために多様な方法が提示され、例えば、ＯＣＢ方式の液晶表示装置を挙げることができる。
このようなＯＣＢ方式の液晶表示装置では２つの電場生成電極に電場が印加された時液晶分子が２つの表示板の間の中心面に対して対称でありながら表示板面から中心面に至るまで水平配列から垂直配列に変わるので広い基準視野角を得ることができる。

しかしながら、ＯＣＢ方式の液晶表示装置は他の液晶モードとは異なって安定な状態ではなくて、電圧を全く印加しない状態ではスプレイ配向を有し、これをベンド配向に転移させなければならない。

本発明の課題は、電源供給時の短時間内にスプレイ配向からベンド配向に転移させることができるＯＣＢ液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一実施例による液晶表示装置は第１基板、前記第１基板上に形成された第１電極、前記第１基板と対向する第２基板、前記第２基板上に形成されており、前記第１電極と対向する第２電極、前記第１及び第２電極の間に液晶を注入することにより形成された液晶層、前記第１電極に複数回にかけて電荷を供給することによって前記液晶の配向を転移させるベンド電圧を印加する複数の電荷供給部を含む。

前記液晶の配向転移によって前記液晶の配向がスプレイ配向からベンド配向に変換するように構成できる。
前記電荷供給部は、前記液晶表示装置が映像を表示する前に前記ベンド電圧を前記第１電極に印加するように構成できる。
前記電荷供給部は、前記液晶表示装置が映像を表示する間前記第１電極に共通電圧を印加するように構成できる。

前記電荷供給部は、前記共通電圧と基準節点の間に接続されたキャパシタ、ベンド電圧と前記基準節点の間に接続された第１スイッチング素子、そして前記基準節点と前記第１電極の間に接続された第２スイッチング素子を含む構成とすることができる。
前記第１及び第２スイッチング素子は交互に導通するように構成できる。
前記ベンド電圧は前記共通電圧より高い電圧であってもよい。

前記電荷供給部は、前記共通電圧と前記第１電極の間に接続されている第３スイッチング素子を更に含み、前記第３スイッチング素子は前記第１電極が前記ベンド電圧で充電された後導通するように構成できる。
前記ベンド電圧は時間によって電圧レベルが上昇するように構成できる。
また、本発明の一実施例による液晶表示装置の駆動方法は第１基板、前記第１基板上に形成された第１電極、前記第１基板と対向する第２基板、前記第２基板上に形成されており、前記第１電極と対向する第２電極、そして前記第１及び第２電極の間に液晶を注入することにより形成された液晶層を含む液晶表示装置の駆動方法で、前記第１電極に複数回にかけて電荷を供給することによって前記液晶の配向を転移させるベンド電圧を印加する段階、前記第１電極に共通電圧を印加する段階、そして前記第２電極にデータ電圧を印加して映像を表示する段階を含む。

前記液晶表示装置は、前記共通電圧と基準節点の間に接続されたキャパシタ、前記ベンド電圧と前記基準節点の間に接続された第１スイッチング素子、そして前記基準節点と前記第１電極の間に接続された第２スイッチング素子を含み、前記電荷供給段階は前記第１スイッチング素子が導通してキャパシタに前記ベンド電圧を供給して電荷を充電する段階、そして前記第２スイッチング素子が導通して充電された電荷を前記第１電極に供給する段階を含むように構成できる。

前記ベンド電圧は、前記共通電圧より高い電圧レベルを有するように構成できる。
前記ベンド電圧は、時間によって電圧レベルが上昇するように構成できる。

本発明によれば、ＯＣＢ液晶表示装置で液晶キャパシタにベンド電圧に相応する電荷を反復的に供給して共通電極全体に均一にベンド電圧を印加することによって短時間に液晶層の配向をベンド配向に転移させることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
図面で複数層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似な部分については同一な図面符号で示すものとする。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。反対にある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。

まず、本発明の一実施例による液晶表示装置について図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置で１つの画素の等価回路図である。
図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置は液晶表示板組立体３００及びこれと接続されたゲート駆動部４００及びデータ駆動部５００、データ駆動部５００に接続された階調電圧生成部８００、電荷供給部７００そしてこれらを制御する信号制御部６００を含む。

液晶表示板組立体３００は、等価回路で見る時複数の信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）とこれに接続されており、ほぼ行列形態で配列された複数の画素（ＰＸ）を含む。反面、図２に示した構造で見る時液晶表示板組立体３００は互いに対向する下部及び上部表示板１００、２００とその間に注入された液晶層３を含む。
信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）はゲート信号（“走査信号”とも言う）を伝達する複数のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）とデータ電圧を伝達する複数のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）を含む。ゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）は互いにほぼ平行になるように行方向（図の左右方向）に延長され、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）は互いにほぼ平行になるように列方向（図の上下方向）に延長される。

各画素（ＰＸ）、例えばｉ番目（ｉ＝１、２、…、ｎ）ゲート線（Ｇ_ｉ）とｊ番目（ｊ＝１、２、…、ｍ）データ線（Ｄ_ｊ）に接続された画素（ＰＸ）は信号線（Ｇ_ｉ、Ｄ_ｊ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）とこれに接続された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を含む。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は必要に応じて省略することができる。

スイッチング素子（Ｑ）は下部表示板１００に設けられた薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、その制御端子はゲート線（Ｇ_ｉ）と接続されており、入力端子はデータ線（Ｄ_ｊ）と接続されており、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）と接続されている。薄膜トランジスタは多結晶シリコンや非晶質シリコンを含む構成とすることができる。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）は、下部表示板１００の画素電極１９１と上部表示板２００の共通電極２７０とを２つの端子とし、この２つの電極１９１、２７０の間の液晶層３が両端子間の誘電体として機能することによって構成される。画素電極１９１はスイッチング素子（Ｑ）と接続されており、共通電極２７０は上部表示板２００の前面に形成されて共通電圧（Ｖｃｏｍ）が印加される。図２の場合とは異なって、共通電極２７０を下部表示板１００に設けることもでき、この時には２つの電極１９１、２７０のうちの少なくとも一方の電極が線状または棒状に形成することが望ましい。

液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の補助的な役割を果たすストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、下部表示板１００に設けられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９１とが絶縁体を間に置いて重畳することによって形成され、この別個の信号線には共通電圧（Ｖｃｏｍ）などの決められた電圧が印加される。このような場合とは異なり、画素電極１９１が絶縁体を媒介として真上の前段ゲート線と重畳することによってストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）を構成することもできる。

一方、色表示を実現するためには、各画素（ＰＸ）が基本色のうちの１つを固有に表示する空間分割方式、各画素（ＰＸ）が時間によって交互に基本色を表示する時間分割方式などにより、これら基本色の空間的、時間的合計で所望の色相が認識されるようにする。基本色の例としては赤色、緑色、青色など三原色を挙げることができる。図２は空間分割の一例として、各画素（ＰＸ）が画素電極１９１に対応する上部表示板２００の領域に基本色のうちの１つを示す色フィルター２３０が形成された場合を示している。図２とは異なって、色フィルター２３０を下部表示板１００の画素電極１９１上または下に形成することもできる。

液晶表示板組立体３００には少なくとも一偏光子（図示せず）が設けられている。
以下、このような液晶表示板組立体３００の詳細構造について図３及び図４を参照して詳細に説明する。
図３は本発明の一実施例による液晶表示板組立体の配置図であり、図４は図３の液晶表示板組立体をＩＶ−ＩＶ線に沿って切って示した断面図である。

図３及び図４に示すように本発明の一実施例による液晶表示板組立体は前述したように、下部表示板１００と上部表示板２００及びその間に注入された液晶層３を含む。
まず、下部表示板１００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどで構成された絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達して主に図の横方向に延長されている。各ゲート線１２１は、下に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のために幅が拡大された端部（図示せず）を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に取り付けられる可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着することができ、基板１１０上に直接装着することもでき、また基板１１０に集積することも可能である。ゲート駆動回路を基板１１０上に集積する場合には、ゲート線１２１を延長してこれと直接接続することが可能である。

維持電極線１３１は所定の電圧が印加されるものであって、ゲート線１２１とほぼ平行に延長された幹線と、この幹線から分岐する複数対の維持電極（１３３ａ、１３３ｂ）を含む。維持電極線１３１はそれぞれ隣接する２つのゲート線１２１の間に位置しており、幹線は２つのゲート線１２のうちの下側に近い位置に形成される。維持電極（１３３ａ、１３３ｂ）はそれぞれ幹線と接続された固定端とその反対側の自由端を有している。維持電極線１３１は、図示したものに限定されるものではなく、その形状及び配置は多様に変形することができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などで形成することができる。しかしながら、これらは物理的性質が他の２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。このうちの一方の導電膜は、信号遅延や電圧降下を軽減することができるように、比抵抗が低い金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成できる。また、他方の導電膜は異なる物質、特にＩＴＯ（酸化インジウム錫）及びＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタンなどで形成することができる。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜を挙げることができる。しかしながら、ゲート線１２１及び維持電極線１３１は例示したものに限定されるものではなく、その他にも多様な金属または導電体で形成することができる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は基板１１０面に対して傾いており、その傾斜角は約３０゜〜約８０゜であることが好ましい。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１上には窒化珪素（ＳｉＮ_ｘ）または酸化珪素（ＳｉＯ_ｘ）などで作られたゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンは略称ａ−Ｓｉとして使う）または多結晶シリコンなどで形成された複数の島型半導体１５４が形成されている。半導体１５４はゲート電極１２４上に位置する。

半導体１５４上には複数の島型抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５は、燐などのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ^＋水素化非晶質珪素などの物質、またはシリサイドで形成することができる。抵抗性接触部材１６３、１６５は対を構成して半導体１５４上に配置されている。
半導体１５４と抵抗性接触部材１６３、１６５の側面は基板１１０面に対して傾いており、その傾斜角は３０゜〜８０゜程度とすることが好ましい。

抵抗性接触部材１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５が形成されている。
データ線１７１は、データ信号を伝達して主に図の縦方向に延長されてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１はまた、維持電極線１３１と交差して隣接した維持電極（１３３ａ、１３３ｂ）集合の間に延長されている。各データ線１７１はまた、維持電極線１３１の幹線と交差する。各データ線１７１はゲート電極１２４に向かってのびた複数のソース電極１７３と、他の層または外部駆動回路との接続のために幅が拡大された端部（図示せず）を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は、基板１１０上に取り付けられた可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着することができ、基板１１０上に直接装着することもでき、また基板１１０に集積することも可能である。データ駆動回路を基板１１０上に集積する場合、データ線１７１を延長してこれと直接接続することができる。

ドレーン電極１７５はデータ線１７１と分離されており、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。
１つのゲート電極１２４、１つのソース電極１７３及び１つのドレーン電極１７５は半導体１５４と一緒に１つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（Ｑ）を形成し、薄膜トランジスタ（Ｑ）のチャンネルはソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の半導体１５４に形成される。

データ線１７１及びドレーン電極１７５はモリブデン、クロム、タンタル及びチタンなど耐火性金属またはこれらの合金で形成されることが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多重膜構造とすることができる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜を挙げることができる。しかしながら、データ線１７１及びドレーン電極１７５は、例示したものに限定されるものではなく、その他にも多様な金属または導電体で形成することができる。

データ線１７１及びドレーン電極１７５また、その側面が基板１１０面に対して３０゜〜８０゜程度の傾斜角で傾いていることが好ましい。
抵抗性接触部材１６３、１６５は、その下の半導体１５４とその上のデータ線１７１及びドレーン電極１７５の間にだけ存在してこれらの間の接触抵抗を低くする。
データ線１７１、ドレーン電極１７５及び露出された半導体１５４部分上には保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、無機絶縁物または有機絶縁物などで形成することができ、表面を平坦にすることが好ましい。無機絶縁物の例としては窒化シリコンと酸化シリコンを挙げることができる。有機絶縁物は、感光性を有する材料で構成することができ、その誘電定数は約４．０以下であることが好ましい。しかしながら、保護膜１８０は、有機膜の優れた絶縁特性を生かしながらも、露出した半導体１５４部分を損傷しないように下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造とすることができる。

保護膜１８０には、データ線１７１の端部（図示せず）を各々露出する複数の接触孔（図示せず）とドレーン電極１７５を各々露出する複数の接触孔１８５が形成されており、保護膜１８０とゲート絶縁膜１４０にはゲート線１２１の端部（図示せず）を露出する複数の接触孔（図示せず）が形成されている。
保護膜１８０上には、複数の画素電極１９１及び複数の接触補助部材（図示せず）が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で形成することができる。

画素電極１９１は、接触孔１８５を通じてドレーン電極１７５と物理的・電気的に接続されており、ドレーン電極１７５からデータ信号が印加される。データ信号が印加された画素電極１９１は、共通電圧が印加される他の表示板２００の共通電極２７０と一緒に電場を生成することによって、２つの電極１９１、２７０の間の液晶層３の液晶分子３１の方向を決定する。このように決定された液晶分子３１の方向によって、液晶層３を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９１と共通電極２７０は液晶キャパシタを構成して薄膜トランジスタが遮断した後にも印加された電圧を維持する。

画素電極１９１は、維持電極（１３３ａ、１３３ｂ）を始めとした維持電極線１３１と重畳する。画素電極１９１及びこれと電気的に接続されたドレーン電極１７５が維持電極線１３１と重畳して、液晶キャパシタの電圧維持能力を強化するストレージキャパシタを構成する。
接触補助部材（図示せず）は、各々接触孔（図示せず）を通じてゲート線１２１の端部（図示せず）及びデータ線１７１の端部（図示せず）と接続される。接触補助部材（図示せず）は、ゲート線１２１の端部（図示せず）及びデータ線１７１の端部（図示せず）と外部装置との接着性を補完してこれらを保護する。

次に、上部表示板２００について説明する。
透明なガラスまたはプラスチックなどで構成された絶縁基板２１０上にブラックマトリックス２２０が形成されている。ブラックマトリックス２２０は、データ線１７１に対応する線状部分（図示せず）と薄膜トランジスタに対応する面型部分（図示せず）を含み、画素電極１９１の間の光漏れを防ぐ。

基板２１０上にはまた、複数の色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０は、そのほとんどの部分がブラックマトリックス２２０に囲まれた領域内に存在し、画素電極１９１列に沿って縦方向に長く延長された構成とすることができる。各色フィルター２３０は赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの１つを表示するように構成できる。

色フィルター２３０及びブラックマトリックス２２０上にはオーバーコートを形成することができる。オーバーコートは有機絶縁物で形成することができ、色フィルター２３０が露出することを防止し平坦面を提供することができる。このオーバーコートは省略することができる。
色フィルター２３０とブラックマトリックス２２０上には、共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０はＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電体などで形成することができる。

表示板１００、２００の内側面には同一の方向にラビングされている水平配向膜１１、２１が塗布されている。
表示板１００、２００の外側側面には、偏光子１２、２２が設けられているが、２個の偏光子１２、２２の透過軸は直交しており、このうちの１つの透過軸はゲート線１２１に対して平行であることが好ましい。反射型液晶表示装置の場合には２個の偏光子１２、２２のうちの１個を省略することができる。

偏光子１２、２２と表示板１００、２００の間には補償フィルム１３、２３が設けられており、この補償フィルム１３、２３としてはＣプレート補償フィルムまたは二軸性補償フィルムなどを使用することができる。
液晶層３は、誘電率異方性が正のネマチック液晶を含み、初期においてスプレイ配向されており、ベンド電圧によって図４のようにベンド配向に転換され、この状態で表示のための駆動が行われる。一般に、ＯＣＢ液晶表示装置はノーマリーホワイト、つまり、電圧を印加しない状態でホワイトを表示する。

図１に示すように、階調電圧生成部８００は、画素（ＰＸ）の透過率と関連した全体階調電圧または限定された個数の階調電圧（以下、“基準階調電圧”という）を生成する。（基準）階調電圧は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正の値を有するものと負の値を有するものを含むことができる。
ゲート駆動部４００は、液晶表示板組立体３００のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）と接続されてゲートオン電圧（Ｖｏｎ）とゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせから成るゲート信号をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加する。

データ駆動部５００は、液晶表示板組立体３００のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）と接続されており、階調電圧生成部８００からの階調電圧を選択してこれをデータ電圧としてデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。これに対し、階調電圧生成部８００が階調電圧を全て提供せずに、限定された個数の基準階調電圧だけを提供する場合、データ駆動部５００が基準階調電圧を分圧して所望のデータ電圧を生成するように構成できる。

電荷供給部７００は、下部表示板１００の周縁領域に位置する複数の電荷供給回路７１０を含む。このような電荷供給部７００は下部表示板１００の接続点（図示せず）を通じて上部表示板２００の共通電極２７０に共通電圧またはベンド電圧を印加する。
それぞれの電荷供給回路７１０については詳細に後述する。
信号制御部６００はゲート駆動部４００、データ駆動部５００及び電荷供給部７００などを制御する。

このような駆動装置４００、５００、６００、７００、８００は、それぞれ少なくとも１つの集積回路チップの形態で液晶表示板組立体３００上に直接装着することができ、可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されてＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）の形態で液晶表示板組立体３００に取り付けることもでき、別途の印刷回路基板（図示せず）上に装着することもできる。これとは異なって、これら駆動装置４００、５００、６００、７００、８００が信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）及び薄膜トランジスタスイッチング素子（Ｑ）などと一緒に液晶表示板組立体３００に集積することも可能である。また、駆動装置４００、５００、６００、７００、８００は全てを単一チップに集積することができ、また、これらのうちの少なくとも１つまたは複数を前述した単一チップの外側に配置した回路構成とするもでき、各装置を構成する回路素子のうちの１または複数を前述の単一チップの外側に配置した回路構成とすることもできる。

以下、図５及び図６を参照して電荷供給部７００を用いた液晶層３の配向転移を調べる。
図５はベンド電圧を印加する前の液晶の配向状態を示した図面であり、図６はベンド電圧を印加した後の液晶の配向状態を示した図面である。
図５に示すように、ベンド電圧を印加しない状態で、２つの配向膜１１、２１近傍の液晶分子３１はラビング方向に向かって一端が立ち上がった形態の先傾斜角を有して水平配向されている。従って、液晶分子３１の配列は基板１１０、２１０面と平行で２つの配向膜１１、２１の表面からほぼ同じ距離にある面（以下、“中心面”という）を中心に対称を構成するようになる。このような配向をスプレイ配向という。

このような状態で液晶層３に電場が印加されれば液晶分子３１がスプレイ配向から他の配向に変化することとなる。
２つ表示板１００、２００の電極（図示せず）に電圧を印加し始めて、２つ表示板１００、２００の面に垂直である電場が液晶層３に生じれば、配向膜１１、２１近傍の液晶分子３１が電場に反応して立ち上がる。ところが２つの配向膜１１、２１表面で液晶分子３１の立ち上がる方向が同一なので、液晶層３の中間部分では液晶分子３１の立ち上がる方向が衝突を起こし大きいストレスが生じ、これによりエネルギー的に安定なねじれ配向に転移される。これを転移スプレイ配向という。

この状態で電場を更に強くすれば、図６に示すように、液晶はベンド配向をするようになる。このような配向転移は、液晶表示板組立体３００全体の液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）で均一に発生する必要がある。
次に、図７及び図８を参照して本発明の一実施例による電荷供給回路の構造について説明する。

図７は本発明の一実施例による電荷供給回路を示した回路図であり、図８は本発明の一実施例による液晶表示装置の動作を示す信号波形図である。
図７に示すように、それぞれの電荷供給回路７１０はキャパシタ（Ｃｂ）及び複数のスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を含む。
スイッチング素子（Ｓ１）は三端子素子であって、第１制御信号（Ｇ１）と接続されている制御端子、共通電圧（Ｖｃｏｍ）と接続されている入力端子及び出力端（ＯＵＴ）と接続されている出力端子を含む。

スイッチング素子（Ｓ２）はまた、三端子素子であって、第２制御信号（Ｇ２）と接続されている制御端子、ベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）と接続されている入力端子及び節点（ｎ１）と接続されている出力端子を含む。
スイッチング素子（Ｓ３）はまた、三端子素子であって、第３制御信号（Ｇ３）と接続されている制御端子、節点（ｎ１）と接続されている入力端子及び出力端（ＯＵＴ）と接続されている出力端子を含む。

キャパシタ（Ｃｂ）は共通電圧（Ｖｃｏｍ）と節点（ｎ１）の間に接続されている。
複数の電荷供給回路７１０の出力端（ＯＵＴ）は下部表示板１００の接続点を通じて上部表示板２００の共通電極２７０と接続されている。
次に、このような液晶表示装置の動作について詳細に説明する。
外部から（図示せず）信号が印加されれば、信号制御部６００は配向制御信号（ＣＯＮＴ３）を電荷供給部７００に出力する。

このような配向制御信号（ＣＯＮＴ３）は第１〜第３制御信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を含む。
まず、ハイレベルの第２制御信号（Ｇ２）が印加されれば、各電荷供給回路７１０のスイッチング素子（Ｓ２）が導通して節点（ｎ１）にベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）を伝達する。ベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）は直流電圧として共通電圧（Ｖｃｏｍ）より高いレベルを有する。

キャパシタ（Ｃｂ）は共通電圧（Ｖｃｏｍ）とベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）の差電圧に相応する電荷を充電する。
次に、ハイレベルの第３制御信号（Ｇ３）が印加され、第２制御信号（Ｇ２）がローレベルに遷移すれば、スイッチング素子（Ｓ２）が遮断してスイッチング素子（Ｓ３）が導通する。

これにより、キャパシタ（Ｃｂ）と液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の間の電圧差によってキャパシタ（Ｃｂ）から液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）側に電流が流れてキャパシタ（Ｃｂ）に充電されていた電荷が出力端（ＯＵＴ）を通じて共通電極２７０に接続された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）に充電される。
このようなスイッチング素子（Ｓ２、Ｓ３）の動作が複数回にかけて繰り返されれば液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）には多くの電荷が充電されて共通電極２７０全体が均一にベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）のようなレベルの電圧を有する。従って、液晶層３はベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）に相応する電場によってベンド配向に転移する。

この時、現在共通電極２７０の電圧であるＶｃｏｍ_ｒｅａｌがベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）と近くなることによって（Ｃｂ、Ｃｌｃ）両キャパシタの電流ピークは次第に低くなって、これによりキャパシタ（Ｃｂ）で液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）に伝達される電荷量が減る。従って、スイッチング素子（Ｓ２、Ｓ３）のオン／オフが繰り返されるによってベンド電圧（Ｖｂｅｎｄ）のレベルを上昇させることによって（Ｃｂ、Ｃｌｃ）両キャパシタの間の移動電荷量を増やすことができて、短時間のうちに液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）を均一に充電することができる。

一方、スイッチング素子（Ｓ２、Ｓ３）が導通／遮断を繰り返す間スイッチング素子（Ｓ１）は遮断状態を維持する。
液晶層３が配向転移を終えれば、第１及び第２制御信号（Ｇ１、Ｇ２）がローレベルに遷移して、第３制御信号（Ｇ３）がハイレベルに遷移する。
従って、スイッチング素子（Ｓ２、Ｓ３）が遮断して、スイッチング素子（Ｓ１）が導通して出力端（ＯＵＴ）を通じて共通電極２７０に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。

共通電極２７０に共通電圧（Ｖｃｏｍ）が印加された状態で、信号制御部６００は外部のグラフィック制御器（図示せず）から入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信する。入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は各画素（ＰＸ）の輝度情報を載せており、輝度は決められた個数、例えば１０２４（＝２^１０）、２５６（＝２^８）または６４（＝２^６）個の階調を有している。入力制御信号の例としては垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）と水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

信号制御部６００は入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と入力制御信号に基づいて入力映像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を液晶表示板組立体３００の動作条件に合うように適切に処理してゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部４００に送出して、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）と処理した映像信号（ＤＡＴ）をデータ駆動部５００に送出する。

ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）は走査開始を指示する走査開始信号（ＳＴＶ）とゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の出力周期を制御する少なくとも１つのクロック信号を含む。ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）はまた、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）の持続時間を限定する出力イネーブル信号（ＯＥ）を更に含むように構成できる。
データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は１つの行の画素（ＰＸ）に対するデジタル映像信号（ＤＡＴ）の伝送開始を知らせる水平同期開始信号（ＳＴＨ）と、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）にアナログデータ電圧を印加するロード信号（ＬＯＡＤ）及びデータクロック信号（ＨＣＬＫ）を含む。データ制御信号（ＣＯＮＴ２）は、共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対するアナログデータ電圧の電圧極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を縮めて“データ電圧の極性”という）を反転させる反転信号（ＲＶＳ）を更に含む構成とすることができる。

信号制御部６００からのデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）によって、データ駆動部５００は１つの行の画素（ＰＸ）に対するデジタル映像信号（ＤＡＴ）を受信して、各デジタル映像信号（ＤＡＴ）に対応する階調電圧を選択することによってデジタル映像信号（ＤＡＴ）をアナログデータ電圧に変換した後、これを当該データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。

ゲート駆動部４００は、信号制御部６００からのゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）によってゲートオン電圧（Ｖｏｎ）をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加してこのゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に接続されたスイッチング素子（Ｑ）を導通させる。そうすれば、データ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加されたデータ電圧が導通したスイッチング素子（Ｑ）を通じて当該画素（ＰＸ）に印加される。

画素（ＰＸ）に印加されたデータ電圧と共通電圧（Ｖｃｏｍ）との差は、液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）の充電電圧、つまり、画素電圧として示される。液晶分子は画素電圧の大きさによってその配列を別にして、これにより液晶層３を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は液晶表示板組立体３００に取り付けられた偏光子によって光の透過率変化に示され、これによって画素（ＰＸ）は映像信号（ＤＡＴ）の階調を示す輝度を表示する。

１水平周期（“１Ｈ”とも称し、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）及びデータイネーブル信号（ＤＥ）の一周期と同一である）を単位にしてこのような過程を繰り返すことによって、全てのゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に対して順にゲートオン電圧（Ｖｏｎ）を印加して全ての画素（ＰＸ）にデータ電圧を印加して１フレームの映像を表示する。
１フレームが終われば、次フレームが始まって各画素（ＰＸ）に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と反対になるようにデータ駆動部５００に印加される反転信号（ＲＶＳ）の状態が制御される（“フレーム反転”）。この時、１フレーム内でも反転信号（ＲＶＳ）の特性によって１つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が変更するように構成でき（例:行反転、点反転）、１つの画素の行に印加されるデータ電圧の極性を互いに異なるようにすることもできる（例:列反転、点反転）。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施するのが可能であり、これもまた本発明の範囲に属することは当然である。

本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の１つの画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の液晶表示板組立体の配置図である。 図３の液晶表示板組立体をＩＶ−ＩＶ線に沿って切って示した断面図である。 ベンド電圧を印加する前の液晶の配向状態を示した図面である。 ベンド電圧を印加した後の液晶の配向状態を示した図面である。 本発明の一実施例による電荷供給部を示した回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の動作を示した信号波形図である。

符号の説明

３ 液晶層
１１、２１ 配向膜
３１ 液晶分子
１００、２００ 表示板
１１０、２１０ 基板
３００ 液晶表示板組立体
７００ 電荷供給部
Ｃｌｃ 液晶キャパシタ

Claims (13)

1. 第１基板と、
   前記第１基板上に形成された第１電極と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第２基板上に形成されており、前記第１電極と対向する第２電極と、
   前記第１及び第２電極の間に液晶を注入することにより形成される液晶層と、
   前記第１電極に複数回にかけて電荷を供給することによって前記液晶の配向を転移させるベンド電圧を印加する複数の電荷供給部と、
   を含む、液晶表示装置。
2. 前記液晶の配向転移によって前記液晶の配向がスプレイ配向からベンド配向に変換する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記電荷供給部は、前記液晶表示装置が映像を表示する前に前記ベンド電圧を前記第１電極に印加する、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記電荷供給部は、前記液晶表示装置が映像を表示する間前記第１電極に共通電圧を印加する、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記電荷供給部は、
   前記共通電圧と基準節点の間に接続されたキャパシタと、
   ベンド電圧と前記基準節点の間に接続された第１スイッチング素子と、
   前記基準節点と前記第１電極の間に接続された第２スイッチング素子と、
   を含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１及び第２スイッチング素子は交互に導通する、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記ベンド電圧は、前記共通電圧より高い電圧である、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記電荷供給部は、前記共通電圧と前記第１電極の間に接続された第３スイッチング素子を更に含み、
   前記第３スイッチング素子は、前記第１電極が前記ベンド電圧で充電された後導通する、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記ベンド電圧は時間が経過するにつれて電圧レベルが上昇する、請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 第１基板、前記第１基板上に形成された第１電極、前記第１基板と対向する第２基板、前記第２基板上に形成されており、前記第１電極と対向する第２電極、そして前記第１及び第２電極の間に液晶を注入することにより形成された液晶層を含む液晶表示装置の駆動方法で、
    前記第１電極に複数回にかけて電荷を供給することによって前記液晶の配向を転移させるベンド電圧を印加する段階と、
    前記第１電極に共通電圧を印加する段階と、
    前記第２電極にデータ電圧を印加して映像を表示する段階と、
    を含む、液晶表示装置の駆動方法。
11. 前記液晶表示装置は、
    前記共通電圧と基準節点の間に接続されたキャパシタと、
    前記ベンド電圧と前記基準節点の間に接続された第１スイッチング素子と、
    前記基準節点と前記第１電極の間に接続された第２スイッチング素子と、
    を含み、前記電荷供給段階は、
    前記第１スイッチング素子が導通してキャパシタに前記ベンド電圧を供給して電荷を充電する段階と、
    前記第２スイッチング素子が導通して充電された電荷を前記第１電極に供給する段階と、
    を含む、請求項１０に記載の液晶表示装置の駆動方法。
12. 前記ベンド電圧は前記共通電圧より高い電圧レベルを有する、請求項１１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
13. 前記ベンド電圧は時間が経過するにつれて電圧レベルが上昇する、請求項１２に記載の液晶表示装置の駆動方法。

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