JP2009230149A - 階調電圧発生装置及び階調電圧発生方法及びこれを利用した反射−透過型液晶表示装置 - Google Patents

階調電圧発生装置及び階調電圧発生方法及びこれを利用した反射−透過型液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】グレイ電圧発生技術を利用した反射−透過型液晶表示装置。
【解決手段】第１絶縁基板と、前記第１絶縁基板上に形成されている第１配線と、前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１配線と絶縁され交差している第２配線と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されている透明電極と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されて透過窓を有する反射電極と、前記第１配線、前記第２配線、前記透明電極及び前記反射電極と連結されている第１薄膜トランジスターと、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層とを含み、前記液晶層の液晶は第１基板から前記第２基板に向かって、所定の角度にねじれ配向されており、前記所定角度は０°〜５０°である。
【選択図】図２８

Description

本発明は階調電圧発生装置及び階調電圧発生方法及びこれを利用する反射−透過型液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、上部基板、下部基板及び前記上部基板と下部基板との間に介された液晶層からなる。上部基板には共通電極とカラーフィルタなどが形成され、下部基板には薄膜トランジスターと画素電極などが形成されている。画素電極と共通電極間に電圧を印加することにより電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これを通じて光の透過率を調節することにより画像がディスプレーされる。
液晶表示装置はその光源として別途のバックライトを使用するか、または自然光を反射させて利用するかにより、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置に区分される。最近、必要により反射モードまたは透過モードに転換して使用することができる反射−透過型液晶表示装置が開発されている。
従来の反射−透過型液晶表示装置において、反射モードに使用する場合と、透過モードに使用する場合に電気光学的特性が相異するので、いずれか一方が優れている特性を示すと、他方は特性が顕著に低下されるという問題点がある。
即ち、透過モードで最適の透過率とコントラスト比を示すように液晶のセルギャップとねじれ角などを調節すると、反射モードでは反射率とコントラスト比が顕著に低下され表示装置としての機能を発揮できないという問題が発生する。
また、反射モードと透過モードで電圧による電圧−透過率（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ；Ｖ−Ｔ）曲線及び電圧−反射率（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ；Ｖ−Ｒ）に差異があるので環境により輝度特性が異なる。従って、反射モードと透過モードを同一な階調電圧発生回路に駆動すると、映像のディスプレー品質が低下されることができる。
本発明の目的は、反射モードと透過モードでの印加電圧による輝度特性の差異を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換する階調電圧発生方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、反射モードと透過モードでの印加電圧による輝度特性の差異を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換する階調電圧発生装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、反射モードと透過モードによって相異する階調電圧を印加するための階調電圧発生装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透過モードと反射モードでの印加電圧による輝度特性の差異を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換する階調電圧発生装置を有する液晶表示装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、反射モードと透過モードによって相異する階調電圧を印加するための階調電圧発生装置を有する液晶表示装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透過モードと反射モードで優れている特性を示す反透過型液晶表示装置を提供することにある
上述した目的を達成するための一参考例による反透過型液晶表示装置の階調電圧発生方法は、透過モード階調データの入力を受ける段階と、透過モード有効階調電圧範囲に対する透過モード階調データの対応関係を利用して反射モード有効階調電圧範囲に対応する真正反射モード階調データを算出する段階と、前記真正反射モード階調データのうちの整数部分を抽出して第１反射モード階調データを算出する段階と、Ｎ個のフレームを周期にして前記第１反射モード階調データと前記第１反射モード階調データに所定の整数値を加えた値を所定の比率に配列して第２反射モード階調データを算出する段階と、前記第２反射モード階調データに前記透過モードの階調数と前記反射モード階調数の差異分に相当する所定の擬似階調データを埋め込むことにより第３反射モード階調データを算出する段階と、透過モードである場合に前記透過モード階調データを利用して透過モード階調電圧を生成する段階と、反射モードである場合に前記第３反射モード階調データを利用して反射モード階調電圧を生成する段階とを含む。
上述した目的を達成するための一参考例による反透過型液晶表示装置の階調電圧発生装置は、透過モード階調データの入力を受けて透過モード有効階調電圧範囲に対する透過モード階調データの対応関係を利用して反射モード有効階調電圧範囲に対応する真正反射モード階調データを算出し、前記真正反射モード階調データのうちの整数部分を抽出して第１反射モード階調データを算出し、前記真正反射モード階調データのうちの少数点以下部分に相応する制御データを算出する第１反射モード階調データ算出部と、一つのフレームを周期に出力されるフレーム同期信号の入力を受けて毎フレームをカウントしてＮ個のフレームに対するフレームカウント値を提供するフレームカウント部と、前記Ｎ個のフレームを周期にして前記第１反射モード階調データと前記第１反射モード階調データに所定の整数値を加えた値を所定の比率に配列して第２反射モード階調データを算出する第２反射モード階調データ算出部と、前記第２反射モード階調データに透過モード階調数と反射モード階調数の差異ほど所定の擬似階調値により埋められて第３反射モード階調データを算出する第３反射モード階調データ算出部と、透過モードまたは反射モードであるか否かを判断してモード決定信号を提供するモード判断部と、前記判断の結果、透過モードである場合に前記透過モード階調データを提供し、反射モードである場合に前記第３反射モード階調データを提供する階調データ選択部とを含む。
上述した目的を達成するための一参考例による反透過型液晶表示装置に階調電圧を印加するための階調電圧発生装置は、画素に階調電圧を印加するデータ駆動部、前記画素のスイッチング素子を制御するゲート駆動部及び反射モードでターンオフされ、透過モードでターンオンされる光源部を含む。階調電圧発生装置は、前記光源部のターンオンまたはターンオフに同期され前記光源部がターンオンされる場合に透過モード階調データを出力し、前記光源部がターンオフされる場合に反射モード階調データを出力する制御部と、前記透過モード階調データ及び前記反射モード階調データの入力を受けてガンマ基準電圧を生成して前記データ駆動部に出力するガンマ基準電圧発生部と、共通電圧を生成して前記画素に連結された共通電圧印加ラインに前記共通電圧を出力する共通電圧発生部とを含む。
また、上述した目的を達成するための一参考例による反透過型液晶表示装置に階調電圧を印加するための階調電圧発生装置は、画素に階調電圧を印加するデータ駆動部、前記画素のスイッチング素子を制御するゲート駆動部及び反射モードでターンオフされ、透過モードでターンオンされる光源部を含む。階調電圧発生部は、前記光源部のターンオンまたはターンオフに同期され前記光源部がターンオンされる場合に透過モード選択信号を出力し、前記光源部がターンオフされる場合に反射モード選択信号を出力する制御部と、前記透過モード選択信号及び前記反射モード選択信号を受信して前記透過モード及び反射モードに相応するガンマ基準電圧を生成して前記データ駆動部に出力するガンマ基準電圧発生部と、前記透過モード選択信号及び前記反射モード選択信号を受信して前記透過モード及び反射モードに相応する共通電圧を生成して前記画素に連結された共通電圧印加ラインに前記共通電圧を生成して前記画素に連結された共通電圧印加ラインに前記共通電圧を出力する共通電圧発生部を含む。
上述した目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に形成されている第１配線と、前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１配線と絶縁され交差している第２配線と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されている透明電極と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されて透過窓を有する反射電極と、
前記第１配線、前記第２配線、前記透明電極及び前記反射電極と連結されている第１薄膜トランジスターと、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層を含み、前記液晶層の液晶は第１基板から前記第２基板に向かって、所定の角度にねじれ配向されており、前記所定角度は０°〜５０°である。
また、上述した目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に形成されている第１配線と、前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１配線と絶縁され交差している第２配線と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されている透明電極と、前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されて透過窓を有する反射電極と、 前記第１配線、前記第２配線、前記透明電極及び前記反射電極と連結されている第１薄膜トランジスターと、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層を含み、前記液晶層の液晶は長軸が第１基板及び前記第２基板に対して垂直に配向され、前記液晶層にはセルギャップ／ピッチ（ｄ／ｐ）が０〜０．１５になるようにキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤が添加されている。
ここで、前記液晶層の△ｎｄは０．１５〜０．３５であることができ、前記第１基板と前記第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２ λ／４位相差フィルムをさらに含み、λ／２位相差フィルムをさらに含むことができる。また、前記第１及び第２ λ／４位相差フィルムは逆分散位相差フィルムである。
また、前記液晶表示装置は第１基板外側に配置されているバックライト、外部の画像信号と制御信号を受けて階調電圧を生成し、反射モードと透過モードにおいて相異する階調電圧を生成する階調電圧生成部、バックライトを点滅し同時に階調電圧生成部を反射モードと透過モードとの間で切り換えるスイッチをさらに含むことができ、階調電圧発生部は反射モードと透過モードで相異する基準ガンマ抵抗を使用することができる。また、階調電圧発生部は透過モードの階調データのビット数を低くする変換を通じて反射モードの階調データに使用し、ＦＲＣを適用することができる。
このような反射-透過型光学フィルムとこれを利用した反射-透過型液晶表示装置によると、適切なねじれ角、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有するように液晶層を構成することにより、反射モードと透過モード全てで優れている特性を提供することができる。
また、本発明による階調電圧発生装置及び方法では反透過型液晶表示装置の反射モードと透過モードを自動的に判断して反射モードまたは透過モード各々に最適化された共通電圧またはガンマ基準電圧を印加することにより、透過モードだけでなく、反射モードでも優れている特性を提供することができる。
また、反射モードまたは透過モードに対して同一な共通電圧または同一なガンマ基準電圧を印加する場合にも透過モードのＶ−Ｔ曲線と相異する特性を有する反射モードのＶ−Ｒ曲線の輝度特性を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換することにより、透過モードだけでなく、反射モードでも優れている特性を提供することができる。
また、本発明による階調電圧発生装置及び方法を反射モードまたは透過モード各々に相異する共通電圧またはガンマ基準電圧を本発明による適切なねじれ角、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有する液晶層からなった反透過型液晶表示パネルに提供することにより、透過モード及び反射モードでさらに優れているディスプレー特性を提供することができる。
また、反射モードまたは透過モードに対して同一な共通電圧または同一なガンマ基準電圧を印加する場合にも透過モードのＶ−Ｔ曲線と相異する特性を有する反射モードのＶ−Ｒ曲線の輝度特性を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換して本発明による適切なねじれ角、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有する液晶層からなった反透過型液晶表示パネルに提供することにより、透過モード及び反射モードでさらに優れているディスプレー特性を提供することができる。
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。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるとする時、これは他の部分“すぐ上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、どんな部分が他の部分“すぐ上に”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。
本発明によると、反透過型液晶表示装置は適切なねじれ角、及びキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有するように液晶層を構成することにより、反射モードと透過モード全てで優れている特性を有する。
また、本発明によると、階調電圧発生装置及び方法では反透過型液晶表示装置の反射モードと透過モードを自動的に判断して反射モードまたは透過モード各々に最適化された共通電圧またはガンマ基準電圧を印加することにより、透過モードだけでなく、反射モードでも優れている特性を提供することができる。
また、反射モードまたは透過モードに対して同一な共通電圧または同一なガンマ基準電圧を印加する場合にも透過モードのＶ−Ｔ曲線と相異する特性を有する反射モードのＶ−Ｒ曲線の輝度特性を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換することにより、透過モードだけでなく、反射モードでも優れている特性を提供することができる。
また、本発明によると、階調電圧発生装置及び方法では反射モードまたは透過モード各々相異する共通電圧またはガンマ基準電圧を本発明による適切なねじれ角、及びキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有する液晶層からなった反透過型液晶表示パネルに提供することにより、反射モード及び透過モードでさらに優れている特性を提供することができる。
また、反射モードまたは透過モードに対して同一な共通電圧または同一なガンマ基準電圧を印加する場合にも透過モードのＶ−Ｔ曲線と相異する特性を有する反射モードのＶ−Ｒ曲線の輝度特性を反映して透過モード階調データを反射モード階調データに変換して、本発明による適切なねじれ角、及びキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤及びセルギャップを有する液晶層からなった反透過型液晶表示パネルに提供することにより、反射モード及び透過モードでさらに優れている特性を提供することができる。
本発明の第１実施形態による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第１実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスター基板の配置図である。 図２のIII−III′線に対する断面図である。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第１実施形態によるＴＮモードでの液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態による液晶表示装置の断面図である。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。 ＶＡモードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示したグラフである。 ＥＣＢモードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示したグラフである。 透過モードと反射モードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示したグラフである。 本発明の第３実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の第４実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 図２７の制御部の一構成例を示したブロック図である。 図２８の第１反射モード階調データ算出部を利用して算出される第１反射モード階調データの一例を示すテーブルである。 図２８の第２反射モード階調データ算出部の一構成例を示すブロック図である。 図３０のマルチプレクサの制御入力値による出力値を示すテーブルである。 図３１の出力値をフレーム別に示す概念図である。 図２８の階調データ選択部の一構成例を示すブロック図である。 図２７の制御部の他の構成例を示すブロック図である。 図３４の第１反射モード階調データ貯蔵部に貯蔵された第１反射モード階調データ値の一例を示すテーブルである。 本発明の第５実施形態による階調データを算出する過程を示す順序図である。 図３６の第１反射モード階調データを算出する過程を示す順序図である。
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態による液晶表示装置の断面図である。
第１実施形態による液晶表示装置は薄膜トランジスター基板１００、薄膜トランジスター基板１００と内側面同士向き合っているカラーフィルタ基板２００、薄膜トランジスター基板１００とカラーフィルタ基板２００との間に注入されている液晶層３、薄膜トランジスター基板１００の外側面に取り付けられている下部補償フィルム１３、１４、カラーフィルタ基板２００の外側面に取り付けられている上部補償フィルム２３、２４、第２の下部補償フィルム１４の外側面に位置する下部偏光板１１、第２の上部補償フィルム２４の外側面に位置する上部偏光板２１及び下部偏光板１１の下に位置するバックライトユニット３５０を含む。
液晶層３の液晶分子は薄膜トランジスター基板１００からカラーフィルタ基板２００に向かって一定なねじれを有するように水平配向されている（ＴＮ ｍｏｄｅ；Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅ）。ここで、液晶のねじれ角は０°〜５０°の値を有し、△ｎｄは０．１５〜０．３５の値を有する。液晶層３は密封材（ｓｅａｌａｎｔ）３１０により薄膜トランジスター基板１００とカラーフィルタ基板２００との間にある。
上部と下部の偏光板２１、１１は偏光軸が互いに直交するように配置されており、補償フィルム１３、１４、２３、２４はλ／４またはλ／２逆分散位相差フィルムやλ／４またはλ／２正分散位相差フィルムを使用することができる。ここで、λ／２フィルムは省略し、上下にλ／４フィルムのみ一枚ずつ取り付けることができる。例えば、逆分散λ／４フィルムのみ使用する場合にはその遅上軸（ｓｌｏｗ ａｘｉｓ）を偏光軸に対し４５°をなすように配置し、偏光板支持体であるＴＡＣフィルム（セルローストリアセテートフィルム）の遅上軸（ｓｌｏｗ ａｘｉｓ）は偏光板の偏光軸に対し９０°をなすように配置する。
薄膜トランジスター基板の各画素には透明電極と反射電極が全て形成され、反射電極には透過窓が形成されて反射モードと透過モード両側に使用可能であり、反射モードに使用する時はバックライトを消し、透過モードに使用する時のみバックライトをつける。バックライトの点滅と共にデータ駆動回路とゲート駆動回路も切り換えて、反射モードと透過モードにおいて階調電圧を異なるようにして印加する。
このように、二つのモードにおいて階調電圧を異なるようにするために、ガンマ曲線の調整を行うための基準抵抗（以下、基準ガンマ抵抗）を二元化して使用したり、デジタルデータ変換方法を使用する。デジタルデータ変換方法としては、透過モードの場合には出力データと同一のビット数に使用し、反射モードの場合には透過モードの階調データを変換してビット数を低くし、フレームレートコントロール（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＦＲＣ）を適用する方法がある。詳細な説明は後述する。
以下、液晶表示装置の薄膜トランジスター基板について詳細に説明する。
図２は本発明の第１実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスター基板の配置図であり、図３は図２のIII−III′線に対する断面図である。
絶縁基板１１０上に低抵抗を有する銀または銀合金またはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなった単一膜またはこれを含む多層膜からなっているゲート配線が形成されている。ゲート配線は横方向に延びているゲートライン１２１、ゲートライン１２１の縁に連結されて外部からのゲート信号の印加を受けてゲートラインに伝達するゲートパッド１２５及びゲートライン１２１に連結されている薄膜トランジスターのゲート電極１２３を含む。続いて、ゲート配線が多層膜である場合には、他の物質と接触特性が優れるパッド用物質を含むことが望ましい。
絶縁基板１１０上には窒化珪素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０がゲート配線１２１、１２３、１２５を覆っている。
ゲート電極１２３のゲート絶縁膜１４０上部には非晶質珪素などの半導体からなった半導体層１５１が形成されており、半導体層１５１の上部にはシリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされている水素化非晶質珪素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）などの物質からなったオーミックコンタクト層１６３、１６５が各々形成されている。
オーミックコンタクト層１６３、１６５及びゲート絶縁膜１４０上にはアルミニウムまたは銀のような低抵抗の導電物質からなった導電膜を含むデータ配線が形成されている。データ配線はゲートライン１２１と交差して画素を定義するデータライン１７１、データライン１７１に連結され抵抗性接触層１６３の上部まで延びられているソース電極１７３、データライン１７１の一側縁に連結されており、外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド１７９、ソース電極１７３と分離されており、ゲート電極１２３に対してソース電極１７３の反対側オーミックコンタクト層１６５上部に形成されているデータ電極１７５を含む。
データ配線及びこれらが覆わない半導体層１５１上部には窒化珪素などの無機絶縁物質やアクリル系物質などの有機絶縁物質からなった保護膜８０１が形成されている。保護膜８０１はＰＥＣＶＤ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法により蒸着されたａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ膜またはａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ膜（低誘電率ＣＶＤ膜）などで形成されることができる。ＰＥＣＶＤ方法により蒸着されたａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ膜とａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ膜は誘電定数が４以下として誘電率が相当に低い。従って、厚さが薄くても寄生容量問題が発生しない。また、他の膜との接着性及びステップカバーレージ（ｓｔｅｐ ｃｏｖｅｒａｇｅ）が優れる。また、無機質ＣＶＤ膜であるので、耐熱性が有機絶縁膜に比べて優れる。共に、ＰＥＣＶＤ方法により蒸着されたａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏとａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ膜（低誘電率ＣＶＤ膜）は蒸着速度やエッチング速度が窒化珪素膜に比べて４〜１０倍速いので、工程時間面でも相当に有利である。
保護膜８０１にはデータ電極１７５及びデータパッド１７９を露出するコンタクトホール１８１、１８３が形成され、ゲート絶縁膜１４０と共にゲートパッド１２５を露出するコンタクトホール１８２が形成されている。
保護膜８０１上部にはコンタクトホール１８１を通じてデータ電極１７５と電気的に連結されており、画素に位置する透明電極９０が形成されている。また、保護膜８０１上にはコンタクトホール１８２、１８３を通じて各々ゲートパッド１２５及びデータパッド１７９と連結されている補助ゲートパッド９５及び補助データパッド９７が形成されている。ここで、透明電極９０と補助ゲートパッド９５及び補助データパッド９７は透明な導電物質であるＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などからなる。
透明電極９０の上部には透明電極９０の一部を露出するコンタクトホール１８４を有する層間絶縁膜８０２が形成されている。ここで、層間絶縁膜８０２は以後の反射膜８０の反射効率を極大化するために、凹凸パターンを有することが望ましい。層間絶縁膜８０２は窒化珪素などの無機絶縁物質やアクリル系物質などの有機絶縁物質またはＰＥＣＶＤ方法により蒸着されたａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ膜またはａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ膜（低誘電率ＣＶＤ膜）からなる。
層間絶縁膜８０２の上部にはコンタクトホール１８４を通じて透明電極９０と連結され、透過モード領域（Ｔ）に透過窓８２を有する反射膜８０が形成されている。反射膜８０はアルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金、モリブデンまたはモリブデン合金などのように高い反射率を有する導電膜からなり、透明電極９０と共に画素電極になる。ここで、反射膜８０の透過窓８２は多様な形態に形成されることができ、一つの画素領域に複数で形成されることができる。上記で、層間絶縁膜８０２に凹凸パターンが形成されている場合であっても、透過窓８２部分には凹凸パターンを形成しないことが望ましい。
ここで、画素電極９０、８０は隣接する画素行の薄膜トランジスターにゲート信号を伝達する前段のゲートライン１２１と重畳され維持容量電極となる。場合によっては、維持容量を形成するためにゲート配線と同一な層に維持電極配線を形成することができる。
カラーフィルタ基板２００には色フィルタとブラックマトリックス及び共通電極が形成されている。
以上では液晶のねじれ角は０°〜５０°の値を有するようにし、位相差値のパラメータである△ｎｄは０．１５〜０．３５の値を有するようにする。このようにすることで、透過モードと反射モード全てで十分な透過率と反射率及びコントラスト比を確保することができる。次はこれらを実験資料を通じて確認する。
図４乃至図８は、第１実施形成によるＴＮモードで液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線であり、図９及び図１３は第１実施形態によるＴＮモードで液晶のねじれ角及び△ｎｄによるＶ−Ｒ曲線である。図４乃至図１３は次の［表１］の結果をグラフに示したものである。即ち、図４、図５、図６、図７、図８は各々ねじれ角が０°、３０°、５０°、７０°及び９０°である場合を示し、図９、図１０、図１１、図１２、図１３は各々ねじれ角が０°、３０°、５０°、７０°及び９０°である場合を示す。
［表１］と図４乃至図１３に示すように、ねじれ角を減少させるほど透過モードと反射モード全てでコントラスト比（ＣＲ）は減少するが、透過モードの透過率は非常に増加する。従って、透過率の観点から接近すると、ねじれ角を０°とすることが望ましい。ねじれ角が０°〜５０°の値を有すると、透過率が１３．９％以上で維持され、反射率も１３．１％以上で維持される。
一方、透過モードと反射モード全てで電圧が低くなるほど、透過率と反射率が段々増加し、電圧が所定値以下に下がると、反射率と透過率が再度減少する反転現象が示される。しかし、反転現象が示される電圧が透過モードと反射モードで相異する。従って、階調を表示することができる印加電圧範囲が透過モードと反射モードで相異するので、これを調整する必要がある。このために、本発明ではバックライトの点滅と共に階調電圧発生部も切り換えて反射モードと透過モードにおいて階調電圧を異なるようにして印加する。
Figure 2009230149
 図１４は本発明の第２実施形態による液晶表示装置の断面図である。
本発明の第２実施形態による液晶表示装置は、第１実施形態による液晶表示装置と液晶の配向状態を除外しては、同一な構造を有する。即ち、第２実施形態では液晶分子の長軸が二つの基板１００、２００の表面に対し垂直をなすように配向されている（ＡＶモード：ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｄｅ）。
ここで、液晶層３にはキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤が所定量が添加され、液晶層の厚さ（セルギャップ）（ｄ）の液晶分子のピッチ（ｐ）に対するｄ／ｐが０〜０．１５程度になる。従って、電界印加時に液晶は０°〜５０°のねじれ角を有するように配列される。液晶の△ｎｄは０．１５〜０．３５を有する。
図１５乃至図１８は、本発明の第２実施形態によるＶＡモードでのドープ剤量及び△ｎｄによるＶ−Ｔ曲線を示したグラフであり、図１９乃至図２２は本発明の第２実施形態ＶＡモードでのドープ剤量及びＶ−Ｒ曲線を示したグラフである。図１５乃至図１６は次の［表２］の結果をグラフに示すものである。即ち、図１５、図１６、図１７、図１８は各々ドープ剤量が０、０．０５、０．１５、０．２５である場合を示し、図１９、図２０、図２１及び図２２は各々ドープ剤量が０、０．０５、０．１５、０．２５である場合を示す。
基本的に、ＴＮ−モードに比べてＶＡ−モードの透過モードコントラスト比が非常に優れていることが分かる。従って、ＶＡ−モードを採択すると、ＴＮ−ｍｏｄｅでのねじれ角が０°に近くなるほどコントラスト比が減少する問題を解決することができる。
一方、［表２］と図１５乃至図２２に示すように、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤量を減少させるほど、反射率は極めて微々に下がるが、透過モードの透過率は懸隔に増加する。従って、透過率の観点で見ると、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤量を０とすることが望ましい。
一方、透過モードと反射モード全てで電圧が高くなるほど、透過率と反射率が段々増加し、電圧が所定値以上に上がると、反射率と透過率が再度減少する反転現象が示される。しかし、反転現象が示される電圧が透過モードと反射モードで相異する。従って、階調を表示することができる印加電圧範囲が透過モードと反射モードで相異するので、これを調整する必要がある。このために、本発明ではバックライトの点滅と共に階調電圧生成部も切り替えて反射モードと透過モードにおいて、階調電圧を異なるようにして印加する。この構成を後述の図２６にて示す。
Figure 2009230149
 本発明の二つの実施形態のうち、最もよい結果を示す条件と、従来の技術による最もよい結果を比較すると、次の［表３］のとおりである。
Figure 2009230149
 前記の表から、キラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤を添加しないＶＡモードが最も優れている特性を示すことが分かる。
一方、本発明の実施形態による液晶表示装置では反射モードと透過モードの電圧別輝度曲線が異なるために、透過モードで反射窓により反射される光の影響を排除できないので、その影響を考慮しなければならない。
図２３はＶＡモードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示したグラフであり、図２４はＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示したグラフである。
図２３及び図２４に示すように、透過モードの輝度と反射モードの輝度との比率により、最終透過輝度曲線が決定されるために、透過モードの階調電圧を決定するための階調測定時に一定な外部光標準を決定する必要がある。
図２５は透過モードと反射モードでの印加電圧による透過率曲線と反射率曲線を示すグラフである。Ｘ軸は電圧（Ｖｏｌｔ）を示し、Ｙ軸は反射率（％）または透過率（％）を示す。以下、６４階調を使用する場合、即ち、デジタル階調データとして６ｂｉｔを使用する場合を、例を挙げて説明する。しかし、本発明は１２８階調、即ち、階調データとして８ｂｉｔを使用する場合にも適用でき、６４階調及び１２８階調外の階調を使用する場合にも適用することができる。
図２５に示すように、透過モードで液晶にかかる有効階調電圧範囲（または有効印加電圧範囲）は１．５Ｖ〜４Ｖであり、反射モードで液晶にかかる有効階調電圧範囲は１．５〜３Ｖである。
即ち、透過モードと反射モードで液晶にかかる有効階調電圧範囲が相異することが分かる。各々の有効階調電圧範囲は［表２］に示したように、液晶モード、液晶のねじれ角度（ｔｗｉｓｔ ａｎｇｌｅ）、△ｎｄ及びｄ／ｐ値により異なる。
このように、反射モード及び透過モードで有効階調電圧範囲が相異する場合、透過モードと反射モード両側でディスプレー品質が低下されないようにする階調電圧発生方法及び装置について説明する。
図２６は本発明の第３実施形態による液晶表示装置のブロック図である。
図２６に示すように、液晶表示装置は液晶表示パネル１２００、バックライト（Ｂ／Ｌ）アセンブリ１２１０、データ駆動回路１２２０、ゲート駆動回路１２３０、バックライト（Ｂ／Ｌ）ドライバ１２１４、制御部１２６０、共通電圧発生部１２４０及びガンマ基準電圧発生部１２５０とを含む。
液晶表示パネル１２００は薄膜トランジスター及び画素電極からなったｍ＊ｎ個の画素がマトリックス状に配列されている下部基板（図示せず）、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタと共通電極が形成されている上部基板（図示せず）、前記上部基板と下部基板との間に介された液晶層（図示せず）からなる。
共通電極ライン１２０４を通じて共通電圧発生部１２４０から発生された共通電圧が前記共通電極に印加される。ガンマ基準電圧発生部１２５０から発生された反射モードガンマ基準電圧１２５６はデータ駆動回路１２２０に印加される。
データ駆動回路１２２０は制御部１２６０から出力されたデジタル画像データＲ′．Ｇ′．Ｂ′１２６７により選択されたガンマ基準電圧１２５６を階調電圧にして、データライン（Ｄ１、Ｄ２、．．．．Ｄｍ）１２０２を通じて、Ｒ、Ｇ、Ｂからなった各画素電極に印加する。即ち、データ駆動回路１２２０は発生されたｎ段階−例えば、６４段階または２５６段階−のガンマ基準電圧のうちの一つのガンマ基準電圧をデジタル画像データＲ′．Ｇ′．Ｂ′１２６７により選択してレッド、グリーン、ブルーの各液晶画素に印加することにより、ｎ＊ｎ＊ｎカラーを具現することができる。
ゲート駆動回路１２３０は制御部１２６０からゲート駆動回路制御信号１２６４の入力を受けて、ゲートライン（Ｇ１、Ｇ２．．．Ｇｎ）に液晶表示パネル１２００の薄膜トランジスターのゲートを駆動するためにゲート駆動信号を印加する。
バックライト（Ｂ／Ｌ）ドライバ１２１４はバックライト（Ｂ／Ｌ）１２１２に電源を供給してバックライト１２１２を点燈させる。例えば、反射モードである場合にバックライト１２１２をターンオフさせ、透過モードである場合にバックライト１２１２をターンオンさせる。
制御部１２６０では、外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から画像情報、即ち、Ｒ．Ｇ．Ｂデータ１２０６、垂直同期信号（Ｖｓｙｃｎ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）などの入力を受けてゲート駆動回路１２３０及びデータ駆動回路１２２０を動作させるための各種タイミング信号と画像情報を有するデジタルデータ信号を発生させる。
また、制御部１２６０はバックライトドライバ１２１４からバックライト点燈に同期されたバックライト点燈感知信号１２６６の入力を受けて反射モードであるか透過モードであるかの可否を判断する。即ち、バックライト１２１２がターンオフされる場合に反射モードと判断して反射モードに転換させ、バックライト１２１２がターンオンされる場合に透過モードと判断して透過モードに転換させる。制御部１２６０ではバックライト点燈を感知する方式ではない内部プログラムにより反射モードから透過モードに転換することもできる。
前記判断の結果、モード選択信号１２６８を出力して反射モードまたは透過モードに相応する共通電圧発生部１２４２、１２４４及びガンマ基準電圧発生部１２５２、１２５４を選択する。図面には図示せずが、別途のスイッチを設けて反射モードまたは透過モードに相応する共通電圧発生部１２４２、１２４４及びガンマ基準電圧発生部１２５２、１２５４を選択することができる。
共通電圧発生部１２４０はモード選択信号１２６８の入力を受けて、反射モードである場合には反射モード共通電圧発生器１２４２から反射モード共通電圧１２４６を共通電極ライン１２０４に出力する。また、透過モードである場合には透過モード共通電圧発生器１２４４から透過モード共通電圧１２４６を共通電極ライン１２０４に出力する。
前記共通電圧発生部１２４０は高電圧駆動方式と低電圧駆動方式を全て使用することができる。低電圧駆動方式は階調電圧の最大値と最小値を基準にして共通電圧を反転させながら、階調電圧を印加する方式であり、高電圧駆動方式は固定された直流値の共通電圧を基準にして階調電圧を印加する方式である。液晶が直流電圧の印加を受ける場合に劣化される特性があるので、各画素には共通電圧を基準にして１水平周期毎に反転されるポジティブ階調電圧とネガティブ階調電圧が印加されることができる。
ガンマ基準電圧発生部１２５０はモード選択信号１２６８の入力を受け、反射モードである場合には反射モードガンマ基準電圧発生部１２５２から反射モードガンマ基準電圧１２５６をデータ駆動回路１２２０に出力する。また、透過モードである場合には透過モードガンマ基準電圧発生部１２５４から透過モードガンマ基準電圧１２５６をデータ駆動回路１２２０に出力する。例えば、ガンマ基準電圧発生部１２５０は直列抵抗を通じた基準電圧を分割してガンマ基準電圧を生成することができる。
前記共通電圧発生部１２４０またはガンマ基準電圧発生部１２５０のうちのいずれか一つは透過モードまたは反射モードで同一な共通電圧またはガンマ基準電圧を発生することができる。即ち、共通電圧発生部１２４０は反射モード共通電圧発生器１２４２と透過モード共通電圧発生器部１２４４からなり、ガンマ基準電圧発生部１２５０は反射モードと透過モードに関係なしに、一つのガンマ基準電圧発生部からなることができる。また、共通電圧発生部１２４０は反射モードと透過モードに関係なしに、一つの共通電圧発生部からなり、ガンマ基準電圧発生部１２５０は反射モードガンマ基準電圧発生部１２５２と透過モードガンマ基準電圧発生部１２５４からなることができる。
Ｒ．Ｇ．Ｂデータ各々毎に相異するＶ−Ｔ及びＶ−Ｒ曲線を有する。この場合、前記共通電圧発生部１２４０及びガンマ基準電圧発生部１２５０はＲ．Ｇ．Ｂデータ毎に透過モードまたは反射モードに相応する共通電圧及びガンマ基準電圧を発生することができる。
図２７は本発明の第４実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図２８は図２７の制御部の一構成例を示すブロック部である。図２９は図２８の第１反射モード階調データ算出部を利用して算出される第１反射モード階調データの一例を示すテーブルである。図３０は図２８の第２反射モード階調データ算出部、図３３は図２８の階調データ選択部の一構成例を示すブロック図である。図３１は図３０のマルチプレクサの制御入力値による出力値を示すテーブルであり、図３２は図３１の出力値をフレーム別に示した概念図である。以下、図２６と同一な構成要素に対して同一な参照符号を使用し、その説明は省略する。
図２７に示すように、液晶表示装置は液晶表示パネル１２００、バックライト（Ｂ／Ｌ）アセンブリ１２１０、データ駆動回路１２２０、ゲート駆動回路１２３０、バックライト（Ｂ／Ｌ）ドライバ１２１４、制御部１３６０、共通電圧発生部１３４０及びガンマ基準電圧発生部１３５０とを含む。図２７は透過モード及び反射モードに関係なしに同一な共通電圧とガンマ基準電圧を液晶表示パネル１２００に印加する場合である。
制御部１３６０は外部のグラフィックコントローラ（図示せず）からの色相情報、即ち、Ｒ．Ｇ．Ｂデータ１２０６及び同期信号Ｈｓｙｎｃ及びＶｓｙｎｃ１２０８の入力を受ける。例えば、Ｒ．Ｇ．Ｂデータ１２０６は透過モード階調データであり、Ｒ．Ｇ．Ｂ各々６ｂｉｔのデジタルデータ、即ち、６４階調を有することができる。ただし、Ｒ．Ｇ．Ｂデータ１２０６のデータビット数は必ずこれに限定されずに、８ビット（２５６階調）のデジタルデータまたは他のビット数のデジタルデータを有することができる。例えば、６ビットのデータ駆動回路を使用するノートブックコンピュータ、ＰＤＡのような携帯端末機（ＰＤＡ）に適用する場合には、６ビットのＲ．Ｇ．Ｂデータ１２０６を使用する。
以下、Ｒ．Ｇ．Ｂ各々６４階調である透過モード階調データが入力され、液晶表示パネル１２００のＶ−Ｔ及びＶ−Ｒ曲線が図２５と同一であり、共通電圧発生部１３４０の共通電圧及びガンマ基準電圧発生部１３５０のガンマ基準電圧が透過モードに最適化されている場合について説明する。
制御部１３６０は透過モードと判断される場合に、前記入力された６４階調のＲ．Ｇ．Ｂデータ１２０６を透過モード階調データとしてデータ駆動回路１２２０に出力する。一方、制御部１３６０は反射モードと判断される場合に、前記入力された６４階調のＲ．Ｇ．Ｂデータ１２０６を図２５のＶ−Ｔ及びＶ−Ｒ曲線を利用して真正反射モード階調データに変換する。その後、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを利用して真正反射モード階調データをＮ個のフレームに対して時間的に平均化された疑似階調を埋めたＲ′．Ｇ′．Ｂ′データ１３５２をデータ駆動回路１２２０に出力する。
共通電圧発生部１３４０は共通電極ラインに所定の共通電圧を提供する。共通電圧発生部１３４０は高電圧駆動方式と低電圧駆動方式を全て使用することができる。
ガンマ基準電圧発生部１３５０はガンマ基準電圧を発生させてデータ駆動回路１２２０に提供する。例えば、ガンマ基準電圧発生部１３５０は直列抵抗を通じた基準電圧を分割してガンマ基準電圧を生成することができる。
図２８に示すように、制御部１３６０は第１反射モード階調データ算出部１３１０ａ、フレームカウント部１３３０、第２反射モード階調データ算出部１３２２ａ、第３反射モード階調データ算出部１３２６、反射及び透過モード判断部１３４０及び階調データ選択部１３５０とを含む。制御部１２６０は一般の液晶表示装置駆動回路に含まれるタイミングコントローラ（Ｔｃｏｎ）に対応する。図２８ではタイミングコントローラ（Ｔｃｏｎ）のその他の構成要素は省略して図示した。
第１反射モード階調データ算出部１３１０ａは透過モード階調データを反射モード階調データに変換する場合、変換後の階調間隔が線形的な特性を有する場合に適用することができる。一方、非線形的な特性を有する場合には、後述するルックアップテーブルを使用することができる。
第１反射モード階調データ算出部１３１０ａは外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から各Ｒ．Ｇ．Ｂ別に６ビットのＲ．Ｇ．Ｂデータ１２０６の入力を受け、カラー各々に対して第１反射モード階調データＤ１３１２及び制御データｄ１３１４を出力する。
第１反射モード階調データ算出部１３１０ａは透過モード有効階調電圧範囲と相異する反射モード有効印加電圧範囲を反映して少数点値を有する真正反射モード階調データを算出する。図２５に示すように、透過モードで液晶にかかる階調電圧が０階調は、１．５Ｖ、６３階調は４Ｖとする時、反射モードでは０Ｖから３．０Ｖまでの階調電圧を使用する。ここで、透過モードでの有効階調電圧範囲は１．５Ｖ〜４Ｖである。または、透過モードでの有効階調電圧範囲は０Ｖ〜４Ｖとすると、反射モードでの有効階調電圧範囲は０Ｖ〜３Ｖである。
例えば、３．０Ｖの時の階調を４７階調とする時、第１反射モード階調データ算出部１３１０ａは０乃至６３階調のＲ．Ｇ．Ｂ別透過モード階調データを０乃至４７階調に対応させて真正反射モード階調データに変換する。
例えば、次の下記式１により透過モード階調データを真正反射モード階調データに変換することができる。
Ｇｎ（Ｒ）＝［（Ｇｎ（Ｔ）×ｘ×Ｎ）＋ｙ］÷Ｎ …式（１）
（ここで、Ｇｎ（Ｒ）は真正反射モード階調データ、Ｇｎ（Ｔ）は透過モード階調データ、ｘは１以下の正の実数、ｙは整数のオフセット値、Ｎは正の整数）
ｘ値は、例えば、透過モードが６４階調を有して反射モードで４８階調を有する場合、４８÷６４、即ち、０．７５値を有することができる。または、ｘ値は反射モード有効印加電圧範囲を透過モード有効印加電圧範囲に分けて算出することができる。ｙ値は透過モード階調を対応される反射モード階調に変換させた場合に、変換された反射モードのガンマ曲線を緩慢にするためのオフセット値である。即ち、ｙ値は反射モード有効印加電圧範囲でのＶ−Ｒ曲線と透過モード有効印加電圧範囲でのＶ−Ｔ曲線との誤差を減少させるための整数値を有する。ｙ値は階調別に互いに異なる値を有すると、誤差をさらに減少することができ好ましい。
図２９は式１により算出された真正反射モード階調データ（Ｇｎ（Ｒ））を示す。
図２９に示すように、０乃至６３階調の透過モード階調データを０乃至４７間の値を有する真正反射モード階調データに変換する場合、整数ではない少数点値を有する真正反射モード階調データが発生する。即ち、表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）以外の階調スケール（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）が発生する。例えば、変換された真正反射モード階調データは１．５、５．２５、５．７５値の小数点以下と同一である０．２５、０．５、０．７５の限定された少数点以下値を有する階調スケールを有する。第１反射モード階調データ算出部１３１２は真正反射モード階調データのうちの整数部分を第１反射モード階調データＤ１３１２に出力し、真正反射モード階調データのうちの少数部分を制御データｄ１３１４に出力する。真正反射モード階調データのうちの少数部分が０であるとｄ＝０である。また、少数部分が０．２５であるとｄ＝１であり、０．５であるとｄ＝２であり、０．７５であるとｄ＝１である。
図２８に示すように、フレームカウント部１３３０は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１２０８の入力を受けてフレーム個数をカウントして所定ビットからなったフレームカウント値（Ｖｃ）を出力する。例えば、フレームカウント値（Ｖｃ）は２ビットからなる。
第２反射モード階調データ算出部１３２２ａは垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１２０８を利用して前記階調スケールを処理する。第２反射モード階調データ算出部１３２２ａは第１反射モード階調データを垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１２０８を利用してＮ個のフレームに対して時間的に平均化させて第２反射モード階調データ１３２４を算出する。例えば、Ｎは４になる。以下に、Ｎが４をの場合について説明する。
具体的に、第２反射モード階調データ算出部１３２２ａは、第１反射モード階調データ算出部１３１０ａから第１反射モード階調データＤ１３１２及び所定のビット数を有する制御データｄ１３１４の入力を受ける。また、フレームカウント部１３３０からはフレームカウント値（Ｖｃ）１３３２の入力を受ける。
例えば、第２反射モード階調データ算出部１３２２ａはマルチプレクサを利用して具現することができる。
図３０に示すように、第２反射モード階調データ算出部１３２２ａは１６＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）からなる。１６＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）は入力端子として第１反射モード階調データＤ１３１２またはＤ＋１値の入力を受ける。ここで、Ｄ＋１とは、第１反射モード階調データに所定の整数値を加えた値であり、第１反射モード階調データＤとＤ＋１とを所定の比率で配列することにより第２反射モード階調データを算出するための値である。また、１６＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）は選択端子で下位ビットＬＳＢとしてフレームカウント値（Ｖｃ）、上位ビットＭＳＢとして制御データｄ１３１４の入力を受ける。その結果、１６＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）は図３１に示したように第２反射モード階調データ１３２４を出力する。例えば、フレームカウント値（Ｖｃ）は２ビット、制御データｄ１３１４は２ビットなどから構成し、階調データのビット数を低減する。
図３２に示すように、４個のフレームに対する第２反射モード階調データ１３２４が示している。ｄ＝０である場合、即ち、真正反射モード階調データが少数点以下値が０である場合には４個のフレーム対してＤ＋１が０回示される。ｄ＝１である場合、即ち、真正反射モード階調データの少数点以下値が０．２５である場合には、４個のフレームに対してＤ＋１が１回示される。例えば、真正反射モード階調データが２．２５である場合、Ｄ値は２、ｄ＝１であり、３回のＤと１回のＤ＋１を４個のフレームに対して時間的に平均すると、２．２５値が得られる。ｄ＝２である場合、即ち、真正反射モード階調データが少数点以下値が０．５である場合には、４個のフレームに対してＤ＋１が２回示される。例えば、真正反射モード階調データが２．５である場合、Ｄ値は２、ｄ＝２であり、２回のＤと２回のＤ＋１を４個のフレームに対して時間的に平均化すると、２．５値が得られる。ｄ＝３である場合、即ち、真正反射モード階調データが少数点以下値が０．７５である場合には、４個のフレームに対してＤ＋１が３回出力される。例えば、真正反射モード階調データが２．７５である場合、Ｄ値は２、ｄ＝３であり、１回のＤと３回のＤ＋１を４個のフレームに対して時間的に平均すると、２．７５値が得られる。その結果、第２反射モード階調データを４個のフレームに対して時間的に平均すると、少数点以下値を有する真正反射モード階調データ値を実質的に復元することができる。
前記のようなＮ個のフレームに対して時間的に平均化させるために、フレームレートコントロール（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＦＲＣ）を使用することができる。
ＦＲＣ方式とは、一つの画素に対して表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）の二進情報を提供する場合、一つの画素に対して表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）以外のデータを表現するために、階調スケール（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）を得るための方法である。即ち、ＦＲＣ方式では複数のフレームを１周期にして、この周期うち、表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）の比率を設定することにより階調スケールを得る。ＦＲＣ方式では、任意の大きさからなるマトリックスのうち、表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）からなるパターン（以下、ＦＲＣパターンと称する）を形成し、ＦＲＣパターンをフレーム毎に転換する。
図２８に示すように、第３反射モード階調データ算出部１３２６は、第２反射モード階調データ１３２４に透過モードの階調数と反射モードの階調数の差異分に相当する所定の擬似階調値を埋め込むことにより第３反射モード階調データ１３２８を算出する。透過モードの階調数が６４個であり、反射モードの階調数が４８個であると、１６個の擬似階調値を前記第２反射モード階調データ１３２４に付加して総６４個の第３反射モード階調データ１３２８を算出する。その結果、第３反射モード階調データ１３２８は透過モード階調データと同一であるビット数及び同一な階調数を有する。
モード判断部１３４０は透過モードまたは反射モードであるか否かを判断してモード決定信号１３４４を提供する。例えば、バックライト（Ｂ／Ｌ）１２１２がターンオンされる場合には透過モードと判断し、バックライト１２１２がターンオフされる場合には反射モードと判断することができる。
階調データ選択部１３５０はモード決定信号１３４４の入力を受けて透過モードである場合には透過モード階調データ１２０６をデータ駆動回路１２２０に出力し、反射モードである場合には第３反射モード階調データ１３２８をデータ駆動回路１２２０に出力する。例えば、階調データ選択部１３５０は２＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）で具現することができる。
図３３は図２８の階調データ選択部の一構成例を示すブロック図である。
図３３に示すように、２＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）はモード決定信号１３４４を選択端子に入力され、透過モード階調データ及び第３反射モード階調データ１３２８の入力を受けてモード決定信号１３４４の選択により透過モード階調データ１２０６または第３反射モード階調データ１３２８を出力する。
図３４は図２７の制御部の他の構成例を示したブロック図であり、図３５は図３４の第１反射モード階調データ算出部に貯蔵された第１反射モード階調データ値の一例を示したテーブルである。
図３４に示すように、制御部は第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂ、フレームカウント部１３３０、第２反射モード階調データ算出部１３２２ｂ、第３反射モード階調データ算出部１３２６、反射及び透過モード判断部１３４０及び階調データ選択部１３５０とを含む。図３４の制御部は図２８の制御部と第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂを除外しては同一な回路構成を有する。
第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂは透過モード階調データを反射モード階調データに変換する場合、変換後の階調間隔が非線形的な特性を有する場合に適用することができる。即ち、変換後の階調間隔が非線形的な特性を有する場合、これを予め第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂに貯蔵して置いて、反射モード階調データを算出するに使用する。または、変換後の階調間隔が線形的な場合にも適用することもできる。
第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂは外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から各Ｒ．Ｇ．Ｂ別に６ビットのＲ．Ｇ．Ｂデータ１２０６の入力を受けて算出した真正反射モード階調データ、第１反射モード階調データＤ１３１２及び制御データｄ１３１４を貯蔵する。
第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂはルックアップ（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）と称し、透過モード有効階調電圧範囲と相異する反射モード有効階調電圧範囲を反映して少数点値を有する真正反射モード階調データを算出する。図２５に示すように、透過モードで液晶にかかる階調電圧が０階調は１．５Ｖ、６３階調は４Ｖとする時、反射モードでは０Ｖから３．０Ｖまでの階調電圧のみを使用する。
例えば、３．０Ｖが４７階調とする時、第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂは０乃至６３階調のＲ．Ｇ．Ｂ別透過モード階調データを０乃至４７階調に対応させて変換した真正反射モード階調データが貯蔵される。
例えば、図３５に示したように、変換された真正反射モード階調データ値が第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂに貯蔵される。
図３５に示すように、０乃至６３階調の透過モード階調データを０乃至４７間の値を有する真正反射モード階調データに変換する場合、整数ではない少数点値を有する真正反射モード階調データが発生する。即ち、表示オフ（ＯＦＦ）または表示オン（ＯＮ）以外の階調スケール（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）が発生する。例えば、変換された真正反射モード階調データは１．４３、２．７６、４．３３などのような少数点以下値を有する階調スケールを有する。第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂには、望ましくは非線形的な分布を示す少数点以下値を０．２５、０．５、０．７５の限定された少数点以下値に変換した制御データｄ１３１４が貯蔵される。例えば、少数点以下値が０．４３である場合には０．５に近いので、０．５に変換して制御データｄ１３１４に貯蔵される。また、少数点以下値が０．７６である場合には０．７５に近いので、０．７５に変換して制御データｄ１３１４に貯蔵される。
即ち、第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂは真正反射モード階調データのうちの整数部分を有する第１反射モード階調データＤ１３１２と、真正反射モード階調データのうちの少数部分を有する制御データｄ１３１４を貯蔵する。真正反射モード階調データのうちの少数部分が０であるとｄ＝０であり、小数部分が０．２５であるとｄ＝１である。また、小数部分が０．５であるとｄ＝２であり、小数部分が０．７５であるとｄ＝３である。例えば、真正反射モード階調データが１．４３である場合、Ｄ値は１、ｄ＝２である。また、真正反射モード階調データが２．７６である場合、Ｄ値は２、ｄ＝３である。
図３４に示すように、フレームカウント部１３３０は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ１２０８の入力を受けてフレーム個数をカウントして所定ビットからなったフレームカウント値（Ｖｃ）を出力する。例えば、フレームカウント値（Ｖｃ）は２ビットからなる。
第２反射モード階調データ算出部１３２２ｂは制御データｄ１３１４及びフレームカウント値１３４０を利用して第１反射モード階調データをＮ個のフレームに対して時間的に平均化させて第２反射モード階調データ１３２４を算出する。例えば、Ｎは４になる。以下にＮが４を有する場合について説明する。
具体的に、第２反射モード階調データ算出部１３２２ｂは第１反射モード階調データ貯蔵部１３１０ｂから第１反射モード階調データＤ１３１２及び所定のビット数を有する制御データ１３１４の入力を受けて、フレームカウント部１３３０からはフレームカウント値（Ｖｃ）１３３２の入力を受ける。例えば、第２反射モード階調データ算出部１３２２ｂはマルチプレクサ（ＭＵＸ）を利用して具現することができる。
前記のようなＮ個のフレームに対して時間的に平均化させるために、フレームレートコントロール（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＦＲＣ）を使用することができる。
第３反射モード階調データ算出部１３２６は第２反射モード階調データ１３２４に透過モードの階調数と反射モードの階調数の差異分に相当する所定の擬似階調値を埋め込むことにより第３反射モード階調データ１３２８を算出する。
反射及び透過モード判断部１３４０は透過モードまたは反射モードであるか否かを判断してモード決定信号１３４４を提供する。例えば、バックライト１２１２がターンオンされる場合には透過モードと判断し、バックライト１２１２がターンオフされる場合には反射モードと判断することができる。
階調データ選択部１３５０はモード決定信号１３４４の入力を受けて透過モードである場合には透過モード階調データ１２０６をデータ駆動回路１２２０に出力し、反射モードである場合には第３反射モード階調データ１３２８をデータ駆動回路１２２０に出力する。例えば、階調データ選択部１３５０は２＊１のマルチプレクサ（ＭＵＸ）で具現することができる。
図３６は本発明の第５実施形態による階調データを算出する過程を示す順序図である。
図３６に示すように、まず、透過モード階調データの入力を受けて（段階２２０１）、透過モード有効階調電圧範囲に対する透過モード階調データの対応関係を利用して反射モード有効階調電圧範囲に対応する真正反射モード階調データを算出する（段階２２０３）。その後、真正反射モード階調データ内の整数部分を抽出して第１反射モード階調データＤを算出し（段階２２０５）、真正反射モード階調データ内の少数点以下部分を抽出して制御データｄを算出する（段階２２０７）。制御データｄは、例えば二進数を有するように変換されている。
一つのフレームを周期にして出力されるフレーム同期信号及び制御データを利用してＮ個のフレームを周期にして前記第１反射モード階調データと前記第１反射モード階調データに所定の整数値を加えた値とを所定の比率に配列し、第２反射モード階調データを算出する（段階２２０９）。
第２反射モード階調データに透過モード階調数と反射モード階調数の差異分に相当する所定の擬似階調値を埋め込むことにより第３反射モード階調データを算出する（段階２２１１）。
その後、透過モードまたは反射モードであるか否かを判断し（段階２２１３）、判断の結果、反射モードである場合に第３反射モード階調データを出力し（段階２２１５）、透過モードである場合に透過モード階調データを出力する（段階２２１７）。
図３７は図３６の第１反射モード階調データを算出する過程を示す順序図である。即ち、図３７は例えば、式１のような所定の演算式を利用して第１反射モード階調データを算出する過程を示す。
図３７に示すように、まず、透過モード階調電圧範囲と反射モード階調電圧範囲間の比率（ｘ）を算出する（段階２３０１）。透過モード階調データで前記比率（ｘ）及び時間的に平均しようとするフレームの個数（Ｎ）を掛けて（段階２３０３）、その結果に階調別にオフセット値（ｙ）を加える（段階２３０５）。前記オフセット値（ｙ）を加えた値をフレームの個数Ｎに分けて第１反射モード階調データを算出し（段階２３０７）、図２２の段階２２０９に戻る。
本発明による階調電圧発生装置、階調電圧発生方法及びこれを利用した反透過型液晶表示装置は２インチ以下の画面を有する移動端末機に適用されることができる。また、ノートブックコンピュータ、ＰＤＡのような携帯端末機（ＰＤＡ）にも適用することができる。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
１１ 下部偏光板
２１ 上部偏光板
１３、１４ 下部補償フィルム
２３、２４ 上部補償フィルム
１００ 薄膜トランジスター基板
２００ カラーフィルタ基板
１３００ 制御部
１３１０ａ 第１反射モード階調データ算出部
１３１０ｂ 第１反射モード階調データ貯蔵部
１３２２ 第２反射モード階調データ算出部
１３２６ 第３反射モード階調データ算出部
１３３０ フレームカウント部
１３４０ 共通電圧発生部
１３５０ ガンマ基準電圧発生部

Claims (14)

  1. 第１絶縁基板、
    前記第１絶縁基板上に形成されている第１配線と、
    前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１配線と絶縁され交差している第２配線と、
    前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されている透明電極と、
    前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されて透過窓を有する反射電極と、
    前記第１配線、前記第２配線、前記透明電極及び前記反射電極と連結されている第１薄膜トランジスターと、
    前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、
    前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、
    前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層を含み、
    前記液晶層の液晶は第１基板から前記第２基板に向かって、所定の角度にねじれ配向されており、前記所定角度は０°〜５０°である、液晶表示装置。
  2. 前記液晶層の△ｎｄは０．１５〜０．３５である、請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 第１絶縁基板、
    前記第１絶縁基板上に形成されている第１配線と、
    前記第１絶縁基板上に形成され、前記第１配線と絶縁され交差している第２配線と、
    前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されている透明電極と、
    前記第１配線と前記第２配線が交差して定義する画素領域毎に形成されて透過窓を有する反射電極と、
    前記第１配線、前記第２配線、前記透明電極及び前記反射電極と連結されている第１薄膜トランジスターと、
    前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板と、
    前記第２絶縁基板上に形成されている共通電極と、
    前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層を含み、
    前記液晶層の液晶は長軸が第１基板及び前記第２基板に対して垂直に配向され、前記液晶層にはセルギャップ／ピッチ（ｄ／ｐ）が０〜０．１５になるようにキラル（Ｃｈｉｒａｌ）ドープ剤が添加されている、液晶表示装置。
  4. 前記液晶層の△ｎｄは０．１５〜０．３５である、請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 前記第１基板と前記第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２（λ／４）位相差フィルムをさらに含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 前記第１基板と前記第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２（λ／２）位相差フィルムをさらに含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第１及び第２（λ／４）位相差フィルムは逆分散位相差フィルムである、請求項５に記載の液晶表示装置。
  8. 前記第１基板外側に配置され反射モードでターンオフされ、透過モードでターンオンされるバックライトと、
    画素に階調電圧を印加するデータ駆動部と、
    外部の画像信号と制御信号を受けて階調電圧を生成し、前記反射モードでは反射モード階調電圧を発生させ、前記透過モードでは透過モード階調電圧を発生させる階調電圧発生部をさらに含む、請求項４に記載の液晶表示装置。
  9. 前記階調電圧発生部は、
    前記光源部のターンオンまたはターンオフに同期され前記光源部がターンオンされる場合に透過モード階調データを出力し、前記光源部がターンオフされる場合に反射モード階調データを出力する制御手段と、
    前記透過モード階調データ及び前記反射モード階調データを受信して前記透過モード及び反射モードに相応するガンマ基準電圧を生成して前記データ駆動部に出力するガンマ基準電圧発生手段と、
    前記透過モード階調データ及び前記反射モード階調データを受信して前記透過モード及び反射モードに相応する共通電圧を生成して前記画素に連結された共通電圧印加ラインに前記共通電圧を出力する共通電圧発生手段を含む、請求項８に記載の液晶表示装置。
  10. 前記階調電圧発生部は前記反射モードで前記透過モードと異なるガンマ基準抵抗を使用する、請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 前記階調電圧発生部は、
    前記バックライトのターンオンまたはターンオフに同期され前記バックライトがターンオンされる場合に透過モードに相応する階調データを出力し、前記バックライトがターンオフされる場合に反射モーに相応する階調データを出力する制御部と、
    前記透過モードに相応する階調データ及び前記反射モードに相応する階調データの入力を受けてガンマ基準電圧を生成して前記データ駆動部に出力するガンマ基準電圧発生部と、
    共通電圧を生成して前記画素に連結された共通電圧印加ラインに前記共通電圧を出力する共通電圧発生部を含む、請求項８に記載の液晶表示装置。
  12. 前記制御部は、
    透過モードに相応する階調データの入力を受けて透過モード有効階調電圧範囲に対する透過モードの階調データの対応関係を利用して反射モード有効階調電圧範囲に対応する真正反射モード階調データを算出し、前記真正反射モード階調データのうちの整数部分である第１反射モード階調データを算出し、前記真正反射モード階調データのうちの少数点以下部分に相応する制御データを算出する第１反射モード階調データ算出部と、
    一つのフレームを周期に出力されるフレーム同期信号の入力を受けて毎フレームをカウントしてＮ個のフレームに対するフレームカウント値を提供するフレームカウント部と、
    前記Ｎ個のフレームを周期にして第１反射モード階調データと前記第１反射モード階調データに所定の整数値を加えた値を所定比率に配列して第２反射モード階調データを算出する第２反射モード階調データ算出部と、
    前記第２反射モード階調データに透過モード階調数と反射モード階調数の差異分に相当する所定の擬似階調値を埋め込むことにより第３反射モード階調データを算出する第３反射モード階調データ算出部と、
    透過モードまたは反射モードであるか否かを判断してモード決定信号を提供するモード判断部と、
    前記判断の結果、透過モードである場合に前記透過モードに相応する階調データを提供し、反射モードである場合に前記第３反射モード階調データを前記反射モードに相応する階調データとして提供する階調データ選択部を含む、請求項１０に記載の液晶表示装置。
  13. 前記真正反射モード階調データは［（Ｇｎ（Ｔ）×ｘ×Ｎ）＋ｙ］÷Ｎ（ここで、Ｇｎ（Ｔ）は透過モード階調データ、ｘは１以下の正の実数、ｙは整数値）により算出される、請求項１２に記載の液晶表示装置。
  14. 前記階調電圧発生部は前記透過モードの階調データをビット数を低くする変換を通じて第１反射モード階調データを算出し、フレームレートコントロール方式を適用して前記第２反射モード階調データを前記Ｎ個のフレームに対して時間的に平均化させた値がＮ個のフレームに対して前記真正反射モード階調データを時間的に平均化させた値と同一であるようにする、請求項８に記載の液晶表示装置。
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