JP6617006B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関するものであって、より詳しくは残像を改善した液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は現在最も広く使用されている表示装置の一つであって、電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層からなり、電極に電圧を印加して電界を形成することによって液晶層の液晶分子を再配列させ、これによって光の透過率を調節して画像を表示する装置である。

液晶表示装置は薄膜トランジスタを含み、薄膜トランジスタを含む液晶表示装置の表示板には互いに交差するゲート線およびデータ線が形成されており、画面を表示する領域に対応する画素は薄膜トランジスタに接続されている。

ゲート線にゲートオン電圧が印加され薄膜トランジスタがターンオンされると、データ線を通じて印加されたデータ電圧が画素に充電される。画素に充電された画素電圧と共通電極に印加された共通電圧の間に形成された電界によって液晶層の配列状態が決定される。データ電圧はフレーム別に極性を異にして印加される。

画素に印加されたデータ電圧はゲート電極とソース電極間の寄生容量（Ｃｇｓ）によってシフトされ画素電圧を形成する。この時、シフトされた電圧をキックバック電圧という。

キックバック電圧はデータ電圧の階調と極性によってその値が変化してフレームごとに画素電圧を異なるようにする。これによって、輝度差によるフリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ）不良が発生し、液晶層が残留直流電圧（ｒｅｓｉｄｕａｌ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ）の影響を受け残像が発生する問題が生ずる。このような残留直流電圧によるＤＣ残像などを解決するために階調別データ電圧を補償印加する非対称ガンマ補正方法などが試みられているが、これとは別個にＡＣ残像も問題になっている。

本発明が解決しようとする技術的課題は、常温および高温でＡＣ残像を改善できる液晶表示装置を提供することにある。

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、複数の画素を含む液晶表示板と、前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第１値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第２値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第３値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、前記液晶表示板の温度が基準温度より低い場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む。

前記第１値は前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第１オフセット値に第１ダミー値を足した値であり、前記第２値は前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第２オフセット値に第２ダミー値を足した値であり、前記第３値は前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第３オフセット値である。

前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧は、前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧より前記第１ダミー値または前記第２ダミー値だけ高くてもよい。

前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きく、前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きくてもよい。

前記第３オフセット値より前記第２オフセット値がさらに大きく、前記第２オフセット値より前記第１オフセット値がさらに大きくてもよい。

前記第１ダミー値と前記第２ダミー値は同一であってもよい。

前記第１ダミー値と前記第２ダミー値は互いに異なってもよい。

前記液晶表示板は、第１基板と、前記第１基板の上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている第１電極と、前記第１電極の上に位置する第１配向膜とを含み、前記第１配向膜はシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）およびシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンの共重合体を含むことができる。

前記液晶表示板は、前記第１基板の上に位置する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する絶縁膜とをさらに含み、前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面形状を有してもよい。

前記複数の枝電極は、前記面形状の第２電極と重畳してもよい。

液晶表示装置の残像を改善できる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路を示す回路図である。 本発明の一実施形態による表示装置の一画素を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 ＤＣ残像とＡＣ残像を定量化する方法を説明するためのグラフである。 液晶表示装置でＤＣ残像とＡＣ残像を定量化したグラフである。 非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。 非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。 非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。 非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。 本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の残像評価過程を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する時、液晶表示装置の温度によって共通電圧を設定する過程を示すグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置で２次常温残像評価結果を共通電圧を変動しない場合と比較して示すグラフである。 本発明の一実施形態による液晶表示装置で高温残像評価結果を示すグラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は様々な形態に実現され、ここで説明する実施形態に限定されない。

また、様々な実施形態において、同一の構成を有する構成要素については同一の符号を使用して代表的に一実施形態で説明し、その他の実施形態では一実施形態と異なる構成のみについて説明する。

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付ける。

明細書全体で、ある部分が他の部分と“接続”されているという時、これは“直接的に接続”されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで“電気的に接続”されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

図面では様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるという時、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。逆に、ある部分が他の部分の“直上”にあるという時には中間に他の部分がないことを意味する。

以下、本発明の実施形態による液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示すブロック図である。

図１に示すように、液晶表示装置は、信号制御部１１００、ゲート駆動部１２００、データ駆動部１３００、階調電圧生成部１４００、液晶表示板（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ）１５００、温度センサ部１６００および共通電圧生成部１７００を含む。

液晶表示板１５００は、複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎ、複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍおよび複数の画素ＰＸを含む。複数の画素ＰＸは、複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎおよび複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍに接続されて大略行列形態に配列される。複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎは、大略行方向に延長され互いにほぼ平行である。複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍは、大略列方向に延長され互いにほぼ平行である。ここでは複数の画素ＰＸに複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎおよび複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍのみが接続されていると示したが、画素ＰＸの構造や駆動方法などによって複数の画素ＰＸには電源線、維持電極線などの多様な信号線が追加的に接続されてもよい。

一方、液晶表示板１５００の後面には、液晶表示板１５００で表示される映像の輝度を調節するバックライト（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ）（図示せず）が設けられてもよい。バックライトは液晶表示板１５００に光を放出する。

信号制御部１１００は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂおよび入力制御信号を受信する。映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂは、複数の画素の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）情報を含んでいる。輝度は、定められた数、例えば、１０２４（＝２^１０）、２５６（＝２^８）または６４（＝２^６）個の階調（ｇｒａｙ）を有している。入力制御信号は、データイネーブル信号ＤＥ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよびメインクロック信号ＭＣＬＫを含む。

信号制御部１１００は、映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、データイネーブル信号ＤＥ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよびメインクロック信号ＭＣＬＫによってゲート制御信号ＣＯＮＴ１、データ制御信号ＣＯＮＴ２および映像データ信号ＤＡＴを生成する。信号制御部１１００は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃによってフレーム単位で映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを区分し、水平同期信号Ｈｓｙｎｃによってゲートライン単位で映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを区分して、映像データ信号ＤＡＴを生成する。この時、信号制御部１１００は、図９で後述するデータ電圧を最適化する方法によって映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを補正して映像データ信号ＤＡＴを生成することができる。

信号制御部１１００は、映像データ信号ＤＡＴおよびデータ制御信号ＣＯＮＴ２をデータ駆動部１３００に提供する。データ制御信号ＣＯＮＴ２はデータ駆動部１３００の動作を制御する信号であって、映像データ信号ＤＡＴの伝送開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨ、データ線Ｄ１〜Ｄｍにデータ信号の出力を指示するロード信号ＬＯＡＤおよ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に対する映像データ信号ＤＡＴの電圧極性を反転させる反転信号ＲＶＳをさらに含むことができる。

信号制御部１１００は、ゲート制御信号ＣＯＮＴ１をゲート駆動部１２００に提供する。ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲート駆動部１２００での走査開始信号ＳＴＶおよびゲートオン電圧の出力を制御する少なくとも一つのクロック信号を含む。ゲート制御信号ＣＯＮＴ１は、ゲートオン電圧の持続時間を限定する出力イネーブル信号ＯＥをさらに含むことができる。

信号制御部１１００は残像駆動を確認し、残像駆動が確認されると温度制御信号ＣＯＮＴ３を生成することができる。残像駆動は、液晶表示装置の画面全体または一定領域に同一の映像が一定時間以上表示されることを意味する。信号制御部１１００は受信される映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを一定時間保存し比較して残像駆動有無を確認することができる。信号制御部１１００は温度制御信号ＣＯＮＴ３を温度センサ部１６００に提供する。信号制御部１１００の残像駆動を確認し温度制御信号ＣＯＮＴ３を生成する機能は省略されてもよい。

ゲート駆動部１２００は、液晶表示板１５００のゲート線Ｓ１〜Ｓｎに接続されているスイッチング素子（図２のＱ参照）をターンオン（ｔｕｒｎ ｏｎ）させるゲートオン電圧とターンオフ（ｔｕｒｎ ｏｆｆ）させるゲートオフ電圧の組み合わせからなるゲート信号を複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎに印加する。

データ駆動部１３００は液晶表示板１５００のデータ線Ｄ１〜Ｄｍに接続され、階調電圧生成部１４００からの階調電圧を選択する。データ駆動部１３００は選択した階調電圧をデータ電圧としてデータ線Ｄ１〜Ｄｍに印加する。階調電圧生成部１４００は全ての階調に対する電圧を提供せず、定められた数の基準階調電圧のみを提供することができる。この時、データ駆動部１３００は基準階調電圧を分圧して全体階調に対する階調電圧を生成し、この中でデータ電圧を選択することができる。

画素ＰＸに印加されたデータ電圧と共通電圧Ｖｃｏｍの差は、液晶キャパシタ（図２のＣｌｃ参照）の充電電圧、即ち、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異にし、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偏光子によって光の透過率変化として示され、これによって画素ＰＸは映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂの階調が示す輝度を表示する。

１水平周期を単位にして複数のゲート線Ｓ１〜Ｓｎに順次にゲートオン電圧のゲート信号を印加し、ゲートオン電圧のゲート信号に対応して複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｍにデータ電圧を印加することによって、全ての画素ＰＸにデータ電圧が印加され１フレームの映像が表示される。１水平周期は‘１Ｈ'とも言い、水平同期信号Ｈｓｙｎｃおよびデータイネーブル信号ＤＥの一周期と同一である。

１フレームが終わると次のフレームが始まり各画素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１３００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の特性により一データ線に印加されるデータ電圧の極性が周期的に変わるか（行反転、ドット反転）、一画素行に印加されるデータ電圧の極性が互いに異なってもよい（列反転、ドット反転）。データ電圧は極性によって正極性データ電圧および負極性データ電圧に区分される。同一の階調に対する正極性データ電圧が負極性データ電圧より高い。

温度センサ部１６００は、液晶表示板１５００の温度を測定し、測定された温度を共通電圧生成部１７００に提供する。温度センサ部１６００は、温度制御信号ＣＯＮＴ３によって液晶表示板１５００の温度を測定することができる。

共通電圧生成部１７００は、液晶表示板１５００に提供される共通電圧Ｖｃｏｍを生成する。共通電圧生成部１７００は、温度センサ部１６００で測定された温度が基準温度より低い場合に第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍを生成して液晶表示板１５００に提供することができる。そして、共通電圧生成部１７００は、温度センサ部１６００で測定された温度が基準温度以上である場合に第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍを生成して液晶表示板１５００に提供することができる。第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍは後述の図９の非対称ガンマ補正で最高階調（ホワイト階調）に対する最適共通電圧であってもよく、第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍは中間階調または最低階調（ブラック階調）に対する最適共通電圧であってもよい。中間階調は最大階調レベルと最小階調レベルの間の階調レベルを含む。第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍは最高階調に対する最適共通電圧からダミー値だけ高い電圧に設定されてもよい。

液晶表示板１５００の温度が基準温度より低い場合は常温を意味し、基準温度以上である場合は高温を意味する。基準温度は大略４０℃に定めることができる。しかし、これは限定でなく、常温と高温を分ける基準温度は多様に定めることができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、図９で後述する非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程により映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを補正し映像データ信号ＤＡＴを生成することによって１次常温残像および高温残像を減少させることができる。そして、共通電圧生成部１７００が液晶表示板１５００の温度によって第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍおよび第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍを選択的に生成して液晶表示板１５００に提供することによって２次常温残像を減少させることができる。これについては図１０乃至１５で後述する。

前述の信号制御部１１００、ゲート駆動部１２００、データ駆動部１３００、階調電圧生成部１４００、温度センサ部１６００および共通電圧生成部１７００のそれぞれは、少なくとも一つの集積回路チップの形態に液晶表示板１５００の上に直接装着されるか、フレキシブルプリント配線板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）（図示せず）の上に装着されるか、ＴＣＰ（ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）の形態に液晶表示板１５００に付着されるか、別途のプリント配線基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄｄ）（図示せず）の上に装着されてもよい。または、信号制御部１１００、ゲート駆動部１２００、データ駆動部１３００、階調電圧生成部１４００、温度センサ部１６００および共通電圧生成部１７００は信号線Ｓ１〜Ｓｎ、Ｄ１〜Ｄｍと共に液晶表示板１５００に集積されてもよい。

図２は本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路を示す回路図である。

図２に示すように、液晶表示板１５００に含まれる一つの画素ＰＸについて説明する。ｉ番目ゲート線Ｓｉ、およびｊ番目データ線Ｄｊに接続された画素ＰＸを例として挙げて説明する（１＜ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｍ）。画素ＰＸは、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およびストレージキャパシタＣｓｔを含む。

スイッチング素子Ｑは、下部表示板１００に備えられている薄膜トランジスタなどの三端子素子である。スイッチング素子Ｑは、ゲート線Ｓ１〜Ｓｎに接続されているゲート端子、データ線Ｄ１〜Ｄｍに接続されている入力端子、液晶キャパシタＣｌｃおよびストレージキャパシタＣｓｔに接続される出力端子を含む。薄膜トランジスタは非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む。

一方、薄膜トランジスタは、半導体層が酸化物半導体からなる酸化物薄膜トランジスタ（Ｏｘｉｄｅ ＴＦＴ）であってもよい。

酸化物半導体は、チタニウム（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、錫（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を基本とする酸化物、これらの複合酸化物である酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ４）、インジウム−亜鉛酸化物（Ｚｎ−Ｉｎ−Ｏ）、亜鉛−錫酸化物（Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ）インジウム−ガリウム酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ）、インジウム−錫酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）、インジウム−ジルコニウム酸化物（Ｉｎ−Ｚｒ−Ｏ）、インジウム−ジルコニウム−亜鉛酸化物（Ｉｎ−Ｚｒ−Ｚｎ−Ｏ）、インジウム−ジルコニウム−錫酸化物（Ｉｎ−Ｚｒ−Ｓｎ−Ｏ）、インジウム−ジルコニウム−ガリウム酸化物（Ｉｎ−Ｚｒ−Ｇａ−Ｏ）、インジウム−アルミニウム酸化物（Ｉｎ−Ａｌ−Ｏ）、インジウム−亜鉛−アルミニウム酸化物（Ｉｎ−Ｚｎ−Ａｌ−Ｏ）、インジウム−錫−アルミニウム酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｏ）、インジウム−アルミニウム−ガリウム酸化物（Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｏ）、インジウム−タンタル酸化物（Ｉｎ−Ｔａ−Ｏ）、インジウム−タンタル−亜鉛酸化物（Ｉｎ−Ｔａ−Ｚｎ−Ｏ）、インジウム−タンタル−錫酸化物（Ｉｎ−Ｔａ−Ｓｎ−Ｏ）、インジウム−タンタル−ガリウム酸化物（Ｉｎ−Ｔａ−Ｇａ−Ｏ）、インジウム−ゲルマニウム酸化物（Ｉｎ−Ｇｅ−Ｏ）、インジウム−ゲルマニウム−亜鉛酸化物（Ｉｎ−Ｇｅ−Ｚｎ−Ｏ）、インジウム−ゲルマニウム−錫酸化物（Ｉｎ−Ｇｅ−Ｓｎ−Ｏ）、インジウム−ゲルマニウム−ガリウム酸化物（Ｉｎ−Ｇｅ−Ｇａ−Ｏ）、チタニウム−インジウム−亜鉛酸化物（Ｔｉ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）、ハフニウム−インジウム−亜鉛酸化物（Ｈｆ−Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）のうちのいずれか一つを含むことができる。

半導体層は、不純物がドーピングされないチャンネル領域と、チャンネル領域の両側に不純物がドーピングされて形成されたソース領域およびドレイン領域を含む。ここで、このような不純物は薄膜トランジスタの種類によって変わり、Ｎ型不純物またはＰ型不純物が可能である。

半導体層が酸化物半導体からなる場合には、高温に露出されるなどの外部環境にぜい弱な酸化物半導体を保護するために別途の保護層が追加されてもよい。

液晶キャパシタＣｌｃは下部表示板１００の画素電極１９１と共通電極２７０を二つの端子とし、画素電極１９１と共通電極２７０の間の液晶層３は誘電体として機能する。液晶層３は誘電率異方性（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有する。画素電極１９０と共通電極２７０間の電圧差によって画素電圧が形成される。

画素電極１９１はスイッチング素子Ｑに接続される。共通電極２７０は共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。共通電極２７０は上部表示板２００の前面に配置されていてもよい。図２に示したものとは異なり、共通電極２７０は下部表示板１００に配置されていてもよく、この時には画素電極１９１と共通電極２７０のうちの少なくとも一つが線状または棒状に形成されてもよい。

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に備えられた別個の信号線（図示せず）と画素電極１９１が絶縁体を挟んで重畳されて形成され、この別個の信号線には共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧が印加される。

上部表示板２００にカラーフィルタ（図示せず）が形成されてもよい。またはカラーフィルタは下部表示板１００の画素電極１９１の上または下に形成されてもよい。各画素ＰＸが基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示し基本色の空間的合計で所望の色相が認識されるようにすることができる。各画素ＰＸが時間によって交互に基本色を表示し基本色の時間的合計で所望の色相が認識されるようにすることができる。基本色の例としては赤色、緑色、青色などの三原色が挙げられる。

図３は本発明の一実施形態による表示装置の一画素を示す平面図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。

図３および図４に示すように、本実施形態による液晶表示装置は互いに対向する下部表示板１００および上部表示板２００とその間に注入されている液晶層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からなる第１基板１１０の上にゲート線１２１を含むゲート導電体が形成されている。

ゲート線１２１はゲート電極１２４および他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）を含む。ゲート線１２１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）およびチタニウム（Ｔｉ）などから形成されてもよい。しかし、ゲート線１２１は物理的性質の異なる少なくとも二つの導電膜を含む多重膜構造を有してもよい。

ゲート線１２１の上には窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０は物理的性質の異なる少なくとも二つの絶縁層を含む多層膜構造を有してもよい。

ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどから形成された半導体層１５４が位置する。半導体層１５４は、酸化物半導体を含むことができる。

半導体層１５４の上には抵抗性接触部材１６３、１６５が形成されている。抵抗性接触部材１６３、１６５は、リン（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）などのｎ型不純物が高濃度でドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質から形成されるかシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）から形成されてもよい。抵抗性接触部材１６３、１６５は対をなして半導体層１５４の上に配置されてもよい。半導体層１５４が酸化物半導体である場合、抵抗性接触部材１６３、１６５は省略可能である。

抵抗性接触部材１６３、１６５およびゲート絶縁膜１４０の上にはソース電極１７３を含むデータ線１７１とドレイン電極１７５を含むデータ導電体が形成されている。

データ線１７１は他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部（図示せず）を含む。データ線１７１はデータ信号を伝達し、主に縦方向に伸びてゲート線１２１と交差する。

この時、データ線１７１は液晶表示装置の最大透過率を得るために曲げられた形状を有する第１屈曲部を有してもよく、屈曲部は画素領域の中間領域で互いに接してＶ字形態になってもよい。画素領域の中間領域には第１屈曲部と所定の角度をなすように曲げられた第２屈曲部をさらに含むことができる。

ソース電極１７３はデータ線１７１の一部であり、データ線１７１と同一線上に配置される。ドレイン電極１７５はソース電極１７３と平行に伸びるように形成されている。したがって、ドレイン電極１７５はデータ線１７１の一部と平行である。

ゲート電極１２４、ソース電極１７３およびドレイン電極１７５は半導体層１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタのチャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）はソース電極１７３とドレイン電極１７５の間の半導体層１５４部分に形成される。

本発明の実施形態による液晶表示装置は、データ線１７１と同一線上に位置するソース電極１７３と、データ線１７１と平行に伸びているドレイン電極１７５を含むことによって、データ導電体が占める面積を広げなくても薄膜トランジスタの幅を広げることができるようになり、これにより液晶表示装置の開口率が増加できる。

データ線１７１とドレイン電極１７５はモリブデン、クロム、タンタルおよびチタニウムなど耐火性金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌ）またはこれらの合金から形成されるのが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含む多層膜構造を有してもよい。多層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）上部膜の二層膜、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）上部膜の三層膜が挙げられる。

データ導電体１７１、１７３、１７５、ゲート絶縁膜１４０、そして半導体層１５４の露出された部分の上には第１保護膜１８０ａが配置されている。第１保護膜１８０ａは有機絶縁物質または無機絶縁物質などから形成されてもよい。

第１保護膜１８０ａの上には第２保護膜１８０ｂが形成されている。第２保護膜１８０ｂは有機絶縁物から形成されてもよい。

第２保護膜１８０ｂはカラーフィルタであってもよい。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、第２保護膜１８０ｂは基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表示することができ、基本色の例としては赤色、緑色、青色など三原色または黄色（ｙｅｌｌｏｗ）、青緑色（ｃｙａｎ）、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）などが挙げられる。図示してはいないが、カラーフィルタは基本色以外に基本色の混合色または白色（ｗｈｉｔｅ）を表示するカラーフィルタをさらに含むことができる。第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合には後述の上部表示板２００でカラーフィルタ２３０は省略されてもよい。

第２保護膜１８０ｂの上には共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２７０が位置する。共通電極２７０は面型（ｐｌａｎａｒ ｓｈａｐｅ）であって第１基板１１０の前面の上に一つの板で形成されていてもよく、ドレイン電極１７５周辺に対応する領域に配置されている開口部１３８を有する。即ち、共通電極２７０は板形態の平面形態を有してもよい。

隣接の画素に位置する共通電極２７０は互いに接続され、表示領域外部から供給される一定の大きさの共通電圧の伝達を受けることができる。

共通電極２７０の上には絶縁膜１８０ｃが位置する。絶縁膜１８０ｃは有機絶縁物質または無機絶縁物質などから形成することができる。

絶縁膜１８０ｃの上には画素電極１９１が位置する。画素電極１９１はデータ線１７１の屈曲部とほぼ平行な屈曲辺（ｃｕｒｖｅｄ ｅｄｇｅ）を含む。画素電極１９１は複数の切開部９１を有し、隣接の切開部９１の間に位置する複数の枝電極１９２を含む。

画素電極１９１は第１電場生成電極または第１電極であり、共通電極２７０は第２電場生成電極または第２電極である。画素電極１９１と共通電極２７０は水平電界を形成することができる。

第１保護膜１８０ａ、第２保護膜１８０ｂ、そして絶縁膜１８０ｃにはドレイン電極１７５を露出する接触孔１８５が形成されている。画素電極１９１は接触孔１８５を通じてドレイン電極１７５と物理的電気的に接続され、ドレイン電極１７５から電圧の印加を受ける。

画素電極１９１と絶縁膜１８０ｃの上には第１配向膜（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌａｙｅｒ）１１が形成されている。第１配向膜１１は光反応物質を含む。

本実施形態で、第１配向膜１１はシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）およびシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンの共重合体を含む。このように、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）およびシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンが重合して形成された液晶光配向剤は、化学式１で示されるシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）、化学式２で示されるシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）を重合反応して形成することができる。

ここで、化学式２において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４はそれぞれ水素または有機化合物であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一つは水素ではない。

本実施形態で、ジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）は、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２，５−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、４，４−ジアミノビフェニル、３，３−ジメチル−４，４−ジアミノビフェニル、３，３−ジメトキシ−４，４−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ジアミノジフェニルプロパン、ビス（３，５−ジエチル−４−アミノフェニル）メタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノン、ジアミノナフタレン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、９，１０−ビス（４−アミノフェニル）アントラセン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパンなどの芳香族ジアミン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタンなどの脂環式ジアミンおよびテトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンなどであってもよいが、これに特に限定されるのではない。

本実施形態で、第１配向膜１１に含まれる共重合体は、化学式３または化学式４または化学式５で示される繰り返し単位を含むことができる。

化学式３乃至５において、Ｘ５、Ｘ６、Ｘ７、Ｘ８はそれぞれ独立してジアミンで２つのアミノ基（−ＮＨ２）に結合された本体部分であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦはそれぞれ独立してユニット１またはユニット２であり、化学式４および前記化学式５において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４はそれぞれ独立して水素、フッ素または有機化合物であり、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも一つは水素でなくてもよい。

ここで、配向膜を形成する方法を説明する。

画素電極１９１の上にシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）とシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンを重合して形成された光配向剤を塗布する。その後、塗布された光配向剤をベーク（ｂａｋｅ）する。ベークする段階は、プリベーク（ｐｒｅｂａｋｅ）とハードベーク（ｈａｒｄ ｂａｋｅ）の２段階で行うことができる。

その後、光配向剤に偏光された光を照射して第１配向膜１１を形成することができる。この時、照射される光は２４０ナノメートル以上３８０ナノメートル以下の範囲を有する紫外線を使用することができる。好ましくは、２５４ナノメートルの紫外線を使用することができる。配向性を増加させるために第１配向膜１１をもう一度ベーク（ｂａｋｅ）することができる。

以下、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から形成された第２基板２１０の上に遮光部材（ｌｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）２２０が形成されている。遮光部材２２０はブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）ともいい、光漏れを防止する。

第２基板２１０の上には複数のカラーフィルタ２３０が形成されている。下部表示板１００の第２保護膜１８０ｂがカラーフィルタである場合、上部表示板２００のカラーフィルタ２３０は省略されてもよい。また、上部表示板２００の遮光部材２２０も下部表示板１００に形成されてもよい。

カラーフィルタ２３０および遮光部材２２０の上には蓋膜（ｏｖｅｒｃｏａｔ）２５０が形成されている。蓋膜２５０は（有機）絶縁物から形成することができ、カラーフィルタ２３０が露出されることを防止し、平坦面を提供する。蓋膜２５０は省略されてもよい。

蓋膜２５０の上には第２配向膜２１が形成されている。第２配向膜２１は光反応物質を含む。第２配向膜２１は前述の第１配向膜１１と同一の物質および方法で形成することができる。

液晶層３は正の誘電率異方性を有する液晶物質を含むことができる。

液晶層３の液晶分子は、その長軸方向が表示板１００、２００に平行に配列されている。

画素電極１９１はドレイン電極１７５からデータ電圧の印加を受け、共通電極２７０は表示領域外部に配置されている共通電圧印加部から共通電圧Ｖｃｏｍの印加を受ける。

電場生成電極である画素電極１９１と共通電極２７０が電場を生成することにより二つの電場生成電極１９１、２７０の上に位置する液晶層３の液晶分子は電場の方向と平行な方向に回転する。このように決定された液晶分子の回転方向によって液晶層を通過する光の偏光が変わる。

このように、一つの下部表示板１００に二つの電場生成電極１９１、２７０を形成することによって、液晶表示装置の透過率が高まり、広視野角を実現することができる。

図示した実施形態による液晶表示装置によれば、共通電極２７０が面型の平面形態を有し、画素電極１９１が複数の枝電極を有するが、本発明の他の一実施形態による液晶表示装置によれば、画素電極１９１が面型の平面形態を有し、共通電極２７０が複数の枝電極を有してもよい。

本発明は、二つの電場生成電極が第１基板１１０の上に絶縁膜を挟んで重畳し、絶縁膜の下に形成されている第１電場生成電極が面型の平面形態を有し、絶縁膜の上に形成されている第２電場生成電極が複数の枝電極を有する全ての他の場合に適用可能である。

以下、図５および６を参照して液晶表示装置の残像について説明する。

図５はＤＣ残像とＡＣ残像を定量化する方法を説明するためのグラフである。

図５に示すように、液晶表示装置で発生する残像はＤＣ残像とＡＣ残像に分けられる。初期の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ｉｎｉｔに対する輝度変化率曲線Ａと残像直後の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ａｆｔｅｒに対する輝度変化率曲線Ｂを比較してＤＣ残像とＡＣ残像を定量化することができる。

ＤＣ残像は液晶層３に存在するイオン不純物が下部表示板１００または上部表示板２００に吸着されて残留直流電圧（ｒｅｓｉｄｕａｌ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ）を形成することによって発生する残像を意味する。残留直流電圧によって初期の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ｉｎｉｔが残像直後の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ａｆｔｅｒに変動するようになり、これによって輝度が変化するようになる。ＤＣ残像は最適共通電圧の移動による輝度増加量で定量化することができる。

ＡＣ残像は配向膜の焼成変形によって発生する。配向膜の焼成変形によって配向膜の方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｌ ａｎｇｌｅ）が変化し、これによって輝度が変化するようになる。ＡＣ残像は初期の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ｉｎｉｔに対する輝度変化率曲線Ａでの最低輝度値と残像直後の最適共通電圧Ｖｃｏｍ＿ａｆｔｅｒに対する輝度変化率曲線Ｂでの最低輝度値の差で定量化することができる。

図６は、液晶表示装置でＤＣ残像とＡＣ残像を定量化したグラフである。

図６に示すように、図３および４で説明した液晶表示装置のようにＰＬＳ（Ｐｌａｎｅ ｔｏ Ｌｉｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードであり光配向膜を使用した液晶表示装置で初期の共通電圧に対する輝度変化率と残像直後の共通電圧に対する輝度変化率を測定した。即ち、初期にホワイト階調（最高階調）およびブラック階調（最低階調）のデータ電圧を複数の画素に印加してホワイトパターンおよびブラックパターンを含むチェックパターンの映像を表示した状態で共通電圧を調整しながらホワイト階調およびブラック階調に対する輝度変化率を測定した。そして、チェックパターンを１時間表示した後に共通電圧を調整しながらホワイト階調およびブラック階調に対する輝度変化率を測定した。

ＤＣ残像およびＡＣ残像を定量化した時、ＡＣ残像による輝度変化率は大略０．９％であり、ＤＣ残像による輝度変化率は大略０．２％であると評価された。

ＰＬＳモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置で発生する残像の主要原因はＤＣ残像よりＡＣ残像であるのが分かる。

データ電圧の階調と極性によってその値が変化してフレームごとに画素電圧を異なるようにするキックバック電圧がＤＣ残像の主要原因である。まず、キックバック電圧について説明する。

数式１はキックバック電圧を示す。

ここで、Ｖｋｂはキックバック電圧、ＣｇｓはＴＦＴのゲート電極とソース電極間の寄生容量、Ｃｌｃは液晶キャパシタ、Ｃｓｔはストレージキャパシタ、Ｖｄはゲート信号のゲートオン電圧とゲートオフ電圧間の電圧差を示す。

液晶キャパシタＣｌｃは数式２のように示すことができる。

ここで、ε_０は真空での液晶の誘電率、εは液晶の誘電率、ｄはセルギャップ、Ａは画素電極層と共通電極層間に重ねられた広さを示す。

液晶キャパシタＣｌｃは液晶の配向状態によってその値が変化する。これは液晶の誘電率異方性によることであって、例えば、ノーマリーブラック（ｎｏｒｍａｌｌｙ ｂｌａｃｋ）モードではブラック状態の液晶誘電率（水平方向誘電率、ε‖）がホワイト状態の液晶誘電率（垂直方向誘電率、ε⊥）に比べて小さい。したがって、液晶キャパシタＣｌｃはホワイト状態がブラック状態より大きく、キックバック電圧Ｖｋｂはホワイト状態がブラック状態より小さくなる。

液晶キャパシタＣｌｃは水平方向誘電率ε‖の影響を受けるブラック状態で垂直方向誘電率ε⊥の影響を受けるホワイト状態より低くなり、ブラック状態でのキックバック電圧Ｖｋｂはホワイト状態より大きくなる。

階調によってキックバック電圧Ｖｋｂが変わるので、正極性データ電圧によって形成される正極性画素電圧と負極性データ電圧によって形成される負極性画素電圧の算術平均値で定義される最適共通電圧が階調によって互いに異なるようになる。一方、実際の共通電圧Ｖｃｏｍは中間階調で実験を通じて求めることができる。キックバック電圧Ｖｋｂによって発生する最適共通電圧と実際の共通電圧Ｖｃｏｍ間の偏差によって正極性データ電圧が印加される時と負極性データ電圧が印加される時の画素電圧が異なるようになりフリッカーと残像が発生するようになる。

したがって、キックバック電圧Ｖｋｂによって変化する階調別最適共通電圧Ｖｃｏｍを補償するために、事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Ｖｋｂを考慮して補償することができる。以下、図７Ａおよび７Ｂを参照して、キックバック電圧を考慮して階調別データ電圧を補償する方法について説明する。

図７Ａおよび７Ｂは、非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。

階調による液晶キャパシタＣｌｃの変化によってノーマリーブラック（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｂｌａｃｋ）モードでキックバック電圧Ｖｋｂはブラック階調で大きく、ホワイト階調で小さい。このようなキックバック電圧Ｖｋｂによって、図７Ａに示したようにホワイト階調Ｗｈｉｔｅ、中間階調Ｇｒａｙおよびブラック階調Ｂｌａｃｋのそれぞれに対する最適共通電圧Ｖｃｏｍｗ、Ｖｃｏｍｇ、Ｖｃｏｍｂは互いに異なるようになる。即ち、階調別最適共通電圧Ｖｃｏｍが互いに異なる。

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Ｖｋｂに合わせてオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）値を適用して補償すると、図７Ｂに示したように階調別最適共通電圧Ｖｃｏｍを同一にすることができる。この時、階調別に補償するオフセット値はブラック階調Ｂｌａｃｋからホワイト階調Ｗｈｉｔｅに行くほど小さくなる。オフセット値は階調別キックバック電圧Ｖｋｂの値に対応する。

このような非対称ガンマ補正方法によって階調別データ電圧を補償するとＤＣ残像が改善される。しかし、ＡＣ残像が依然として問題になることがある。特に、ＰＬＳモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置で発生する残像の主要原因はＤＣ残像よりＡＣ残像であるためである。

図８Ａおよび８Ｂは、非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Ｖｋｂに合わせてオフセット値を適用して補償する時、図８Ａに示したようにブラック階調Ｂｌａｃｋで追加的に第１ダミー値を補償する。この時、ブラック階調Ｂｌａｃｋで補償される値はブラック階調Ｂｌａｃｋのオフセット値と第１ダミー値を足した第１値になる。

図８Ｂに示したように、液晶表示装置に実際に印加される共通電圧はホワイト階調Ｗｈｉｔｅおよび中間階調Ｇｒａｙに対する最適共通電圧Ｖｃｏｍ１である。反面、ブラック階調Ｂｌａｃｋの最適共通電圧Ｖｃｏｍ２は実際の共通電圧より第１ダミー値だけさらに高いことがある。これにより、ブラック領域およびホワイト領域を含むチェックパターンの映像を持続的に表示して残像が発生する時、ブラック階調Ｂｌａｃｋの映像が表示されるブラック領域では残留ＤＣ電圧を蓄積させることができる。このように蓄積されたブラック領域での残留ＤＣ電圧によってブラック階調Ｂｌａｃｋの映像が表示されるブラック領域とホワイト階調Ｗｈｉｔｅの映像が表示されるホワイト領域の境界で発生するＡＣ残像が改善される効果を得ることができる。

図６のグラフを例として挙げれば、ブラック領域で蓄積された残留ＤＣ電圧によってチェックパターンを１時間表示した後のブラック階調に対する輝度変化率曲線●が右側に移動し、０Ｖの共通電圧でブラック階調とホワイト階調間の輝度差が減るようになり、結果的にＡＣ残像を減らす効果が得られる。

しかし、中間階調Ｇｒａｙの映像が表示されるグレー領域とホワイト階調Ｗｈｉｔｅの映像が表示されるホワイト領域の境界で発生するＡＣ残像は補償されない弱点がある。

図９Ａおよび９Ｂは、本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Ｖｋｂに合わせてオフセット値を適用して補償する時、図９Ａに示したようにブラック階調Ｂｌａｃｋに追加的に第１ダミー値を補償し、中間階調Ｇｒａｙに追加的に第２ダミー値を補償する。この時、ブラック階調Ｂｌａｃｋで補償される値はブラック階調Ｂｌａｃｋのオフセット値と第１ダミー値を足した第１値になり、中間階調Ｇｒａｙで補償される値は中間階調Ｇｒａｙのオフセット値と第２ダミー値を足した第２値になる。この時、ホワイト階調Ｗｈｉｔｅで補償される第３値はホワイト階調Ｗｈｉｔｅのオフセット値であって、ホワイト階調Ｗｈｉｔｅのキックバック電圧Ｖｋｂのみが反映される。結局、非対称ガンマ補正によってブラック階調のデータ電圧は第１値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧は第２値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧は第３値だけシフトされる。

第１ダミー値と第２ダミー値は−２０ｍＶ乃至−１００ｍＶまたは２０ｍＶ乃至１００ｍＶの範囲を有してもよい。第１ダミー値と第２ダミー値は同一な値になってもよい。しかし、第１ダミー値と第２ダミー値は必ずしも同一である必要はない。

図９Ｂに示したように、液晶表示装置に実際に印加される共通電圧Ｖｃｏｍはホワイト階調Ｗｈｉｔｅに対する最適共通電圧Ｖｃｏｍ１である。反面、ブラック階調Ｂｌａｃｋおよび中間階調Ｇｒａｙの最適共通電圧は実際の共通電圧Ｖｃｏｍ２より第１ダミー値だけさらに高い。これにより、ブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を持続的に表示して残像が発生する時、ブラック階調Ｂｌａｃｋの映像が表示されるブラック領域だけでなく中間階調Ｇｒａｙの映像が表示されるグレー領域でも残留ＤＣ電圧を蓄積させることができる。このように蓄積されたブラック領域およびグレー領域での残留ＤＣ電圧によってブラック領域とホワイト領域の境界だけでなくグレー領域とホワイト領域の境界で発生するＡＣ残像も改善される効果を得ることができる。

このように、非対称ガンマ補正によってデータ電圧を補正する時、ブラック階調Ｂｌａｃｋおよび中間階調Ｇｒａｙに追加的に第１ダミー値および第２ダミー値を追加的に補償することによってブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもＡＣ残像を改善することができる。

一方、液晶表示装置は気温条件によって常温だけでなく高温でも連続的に駆動されることがある。したがって、常温および高温で残像を連続的に評価する必要がある。常温および高温で液晶表示装置の残像を連続的に評価する方法について図１０を参照して説明する。常温は例えば４０℃より低い温度であって大略２０℃であり、高温は例えば４０℃以上であって大略６０℃である。

図１０は本発明の一実施形態による液晶表示装置の残像評価過程を示すフローチャートである。液晶表示装置は図９のようにブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもＡＣ残像を改善できる非対称ガンマ補正方法を用いると仮定する。

図１０に示すように、常温でブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を一定時間表示した後、１次常温残像評価を行う（Ｓ１１０）。１次常温残像評価は常温で一定時間テスト映像が表示された直後に予め定められた中間階調の映像を表示して残像の水準を評価する方式で行われる。残像の水準を０〜５に区分するとき、残像の水準が２以下である時に液晶表示装置の残像スペックを満たすといえる。図９で前述したように、ブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもＡＣ残像が改善されるので、残像スペックが満たされる。即ち、１次常温残像が改善される。

１次常温残像評価直後、高温でブラック領域およびホワイト領域を含むチェックパターンを一定時間表示した後に高温残像評価を行う（Ｓ１２０）。高温残像評価は高温で一定時間チェックパターンが表示された直後に予め定められた中間階調の映像を表示して残像の水準を評価する方式で行われる。高温残像評価でもブラック領域で残留ＤＣ電圧を蓄積させることができ、残像スペックを満たすことができる。即ち、高温残像が改善される。

高温残像評価直後、常温でブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を一定時間表示した後に２次常温残像評価を行う（Ｓ１３０）。２次常温残像評価は１次常温残像評価と同一な方式で行われる。高温残像評価でブラック領域に蓄積される残留ＤＣ電圧が大きいため２次常温残像評価ではそれ以上ブラック領域に残留ＤＣ電圧が蓄積されない。ブラック領域に残留ＤＣ電圧が蓄積されないために図９で前述した非対称ガンマ補正による残像改善効果が得られないようになる。したがって、２次常温残像評価で残像が発生するようになる。即ち、２次常温残像が発生するようになる。

以下、１次常温残像および高温残像だけでなく２次常温残像を改善することができる方法について図１１および図１２を参照して説明する。

図１１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動方法を示すフローチャートである。図１２は、本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する時、液晶表示装置の温度によって共通電圧を設定する過程を示すグラフである。図１２は図９の非対称ガンマ補正方法によってデータ電圧を最適化したものである。

図１１および１２に示すように、信号制御部１１００は図９で説明した非対称ガンマ補正を行う（Ｓ２１０）。信号制御部１１００は非対称ガンマ補正方法によって映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを補正して映像データ信号ＤＡＴを生成し、これによりデータ電圧が補償される。即ち、ブラック階調のデータ電圧は第１値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧は第２値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧は第３値だけシフトされる。第１値はブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第１オフセット値に第１ダミー値を足した値であり、第２値は中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第２オフセット値に第２ダミー値を足した値であり、第３値はホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第３オフセット値である。第１ダミー値と第２ダミー値は同一または互いに異なってもよい。

一方、信号制御部１１００は映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを一定時間保存し、停止映像が持続的に表示されるのが確認されると残像駆動を確認することができる。残像駆動は停止映像が予め定められた時間以上持続的に表示される場合に残像を抑制するための液晶表示装置の駆動を意味する。場合によって、残像駆動を確認する過程は省略されてもよい。

温度センサ部１６００は表示装置の温度ＤＴを測定する（Ｓ２２０）。即ち、温度センサ部１６００は液晶表示板１５００の温度を測定する。測定された温度は共通電圧生成部１７００に伝達される。

共通電圧生成部１７００は表示装置の温度ＤＴが基準温度Ｔｒｅｆより低いかどうかを判断する（Ｓ２３０）。基準温度Ｔｒｅｆは常温と高温を分ける基準となる温度であって、大略４０℃に定めることができる。これは限定ではなく、常温と高温を分ける基準温度Ｔｒｅｆは多様に定めることができる。

表示装置の温度ＤＴが基準温度Ｔｒｅｆより低い場合、共通電圧生成部１７００は第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍを生成する（Ｓ２４０）。第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍは液晶表示板１５００に印加される。即ち、常温で液晶表示板１５００には第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍが印加される。第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍは非対称ガンマ補正でホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧である。

表示装置の温度ＤＴが基準温度Ｔｒｅｆ以上である場合、共通電圧生成部１７００は第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍを生成する（Ｓ２５０）。第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍは液晶表示板１５００に印加される。即ち、高温で液晶表示板１５００には第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍが印加される。第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍは非対称ガンマ補正でブラック階調または中間階調のデータ電圧に対する最適共通電圧である。第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍは第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍより第１ダミー値または第２ダミー値だけ高くてもよい。

このように、常温でホワイト階調Ｗｈｉｔｅに対する最適共通電圧である第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍが実際の共通電圧として液晶表示板１５００に印加され、高温でブラック階調Ｂｌａｃｋまたは中間階調Ｇｒａｙに対する最適共通電圧が実際の共通電圧Ｖｃｏｍとして液晶表示板１５００に印加されることによって１次常温残像および高温残像だけでなく２次常温残像も改善される。

図１０で高温残像評価が行われる時、第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍが液晶表示板１５００に印加されるとブラック領域に残留ＤＣ電圧が蓄積されないようにすることができる。高温残像評価でブラック領域に残留ＤＣ電圧が蓄積されないようにすることによって、２次常温残像評価でブラック領域に残留ＤＣ電圧が蓄積されるようにすることができ、図９で前述した非対称ガンマ補正による残像改善効果を得ることができる。即ち、２次常温残像評価で残像スペックを満たすことができる。

以下、図１３および１４で本発明による非対称ガンマ補正方法を使用しながら図１２のように常温および高温で第１共通電圧１ｓｔ Ｖｃｏｍおよび第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍを用いる液晶表示装置の２次常温残像評価結果および高温残像評価の実験結果について説明する。実験に使用された液晶表示装置はＰＬＳモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置である。ブラック階調および中間階調に対する第１ダミー値および第２ダミー値は＋５５ｍＶにした。

図１３は、本発明の一実施形態による液晶表示装置で２次常温残像評価結果を共通電圧を変動しない場合と比較して示すグラフである。

図１３に示すように、図９の非対称ガンマ補正方法のみを使用し実際の共通電圧を表示装置の温度によって変動せずホワイト階調に対する最適共通電圧Ｖｃｏｍのみを用いるＶｃｏｍ変動未適用の場合には、２次常温残像評価で残像水準が残像スペックである２以上であった。

本発明によって図９の非対称ガンマ補正方法を使用しながら実際の共通電圧を表示装置の温度によって変動するＶｃｏｍ変動適用の場合には、２次常温残像評価で残像水準が残像スペックである２より低かった。即ち、２次常温残像が改善されたのが分かる。

図１４は本発明の一実施形態による液晶表示装置で高温残像評価結果を示すグラフである。

図１４に示すように、本発明による非対称ガンマ補正方法を使用しながら高温で第２共通電圧２ｎｄ Ｖｃｏｍを使用した。高温（６０℃）で一定時間チェックパターンが表示された直後に２２階調および３３階調の映像を表示し残像の水準を評価した。高温残像評価でも残像水準が残像スペックである２以下であり、高温残像も問題にならないのが分かる。

以上、参照した図面と記載された発明の詳細な説明は単に本発明の例示的なものであって、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたものであり意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。したがって、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができる。したがって、本発明の真正の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的な思想によって決められなければならない。

１１００ 信号制御部
１２００ ゲート駆動部
１３００ データ駆動部
１４００ 階調電圧生成部
１５００ 液晶表示板
１６００ 温度センサ部
１７００ 共通電圧生成部

Claims (10)

1. 複数の画素を含む液晶表示板と、
   前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第１値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第２値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第３値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、
   前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、
   前記液晶表示板の温度が基準温度より低い常温である場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である高温である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む液晶表示装置。
2. 前記第１値は前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第１オフセット値に第１ダミー値を足した値であり、前記第２値は前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第２オフセット値に第２ダミー値を足した値であり、前記第３値は前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第３オフセット値である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧は、前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧より前記第１ダミー値または前記第２ダミー値だけ高い請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きく、前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きい請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第３オフセット値より前記第２オフセット値がさらに大きく、前記第２オフセット値より前記第１オフセット値がさらに大きい請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１ダミー値と前記第２ダミー値は同一である請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１ダミー値と前記第２ダミー値は互いに異なる請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記液晶表示板は、
   第１基板と、
   前記第１基板の上に位置する薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに接続されている第１電極と、
   前記第１電極の上に位置する第１配向膜とを含み、
   前記第１配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）およびシクロブタンジアンヒドリド（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ＣＢＤＡ）誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンの共重合体を含む請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶表示板は、
   前記第１基板の上に位置する第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極の間に位置する絶縁膜とをさらに含み、
   前記第１電極は複数の枝電極を含み、前記第２電極は面形状を有する請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記複数の枝電極は、前記面形状の第２電極と重畳する請求項９に記載の液晶表示装置。