KR0145648B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

액정 표시장치

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KR0145648B1 KR1019940026896A KR19940026896A KR0145648B1 KR 0145648 B1 KR0145648 B1 KR 0145648B1 KR 1019940026896 A KR1019940026896 A KR 1019940026896A KR 19940026896 A KR19940026896 A KR 19940026896A KR 0145648 B1 KR0145648 B1 KR 0145648B1
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가네꼬 히사시
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Abstract

LCD에 있어서, 전기적인 개략만으로 광시야각화를 도모한다.
화상신호의 감마특성을, 예를들면 2프레임마다 전환하여 액정구동전압으로 함으로써, 광시야각화가 가능하게 된다.

Description

액정 표시장치
제1도는 본 발명에 적용되는 감마변환회로의 일례를 나타내는 회로도
제2도는 제1도의 회로의 감마특성예를 나타내는 도면
제3도는 본 발명의 한 실시예의 블록도
제4도는 본 발명의 한 실시예의 각 화소로의 인가 전압예를 나타내는 도면
제5도는 본 발명의 다른 실시예의 블록도
제6도는 본 발명의 다른 실시예의 블록도
제7도의 (a)는 본 발명에 적용되는 감마변환회로의 다른 예를 나타내는 회로도, (b)는 감마변환 제어신호의 파형예를 나타내는 도면
제8도는 제7도의 회로의 감마특성예를 나타내는 도면
제9도는 액정의 배향상태를 나타내는 도면
제10도는 화소 분할에 의한 종래의 광시야각(廣視野角)을 나타내는 도면
제11도는 배향 분할에 의한 종래의 광시야각 예를 나타내는 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4∼6:차동증폭기 7:출력 버퍼
14:샘플홀드 회로 15,22:감마변환회로
16:데이터 반전회로 18,19,24,25:H 드라이버
17:LCD 파넬 32:A/D 컨버터
34:D/A 컨버터
본 발명은, 액정 표시장치에 관한 것이며, 특히 시야각의 확대를 도모한 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 콤팩트성, 저소비 전력성 등의 특징에 따라서 그 수요는 계속 확대되고 있다. 또, LCD는 기능적으로도 대화면화, 고정세화(高精細化), 다계조화(多階調化)가 진행되고 있으며, 현재의 상황에서는, 대략 10인치 전후의 화면 사이즈에서 30만∼131만 화소의 해상도, 16계조(4096색)의 표시능력이 있는 LCD가 소위 OA용으로서 양산되고 있으며, 64계조 이상의 풀 컬러품이 시작품으로서 보고되고 있다.
그러나, LCD는 시야각이 CRT 등에 비하여 좁으며, 특히 상하의 시야각이 좁은 문제가 있다. 이것은 현재의 OA용에 가장 많이 사용되고 있는 노멀리화이트의 투과형 TN(트위스트 네마틱) 방식의 LCD는, 편광축이 직교하도록 배치된 2매의 편광판에 끼인 액정에 인가하는 전압을 바꿈으로써, 액정의 배향상태를 바꿔 입사측의 편광판에서 직선편광된 빛을 타원편광시키고, 출사측의 편광축 방향의 빛만 투과시킴으로써 휘도를 제어한다.
OA용에서는, 박막 트랜지스터(TFT)측과 컬러필터(CF) 측에서 각각 제9도(a)에 나타내는 바와 같은 방향에서 배향막에 러빙처리를 실시함으로써, 그 방향으로 액정을 배향시키고 있다.
전압을 인가하지 않으면 액정은 횡으로 된 상태로 비틀려서 배향되지만, 전압을 인가하면 액정은 종방향으로 배향하게 된다. 액정분자의 장축 방향과 단축방향에서는 굴절율이 다르기 때문에, 액정이 누운 상태에서는 빛의 전파면에서 굴절률의 이방성(異方性)이 있는 것에 대해서, 선 상태에서는 등방적(等方的)으로 된다. 따라서, 액정 인가전압에서 빛의 편광의 회전이 다르다. 이 편광의 회전량은 액정분자의 굴절율 이방성(장축 방향의 굴절율-단축 방향의 굴절율)과 액정셀의 갭의 적(리타데이션)으로 규정된다.
제9도(a)의 방향으로 배향시키면, 제9도(b)에 나타내는 바와 같이 액정은 비틀리기 때문에 리타데이션의 이방성이 나타난다. 좌우방향은 비교적 대칭인 배향이기 때문에 시야각도 비교적 넓지만, 상하방향은 액정의 배향의 비대칭성이 현저하기 때문에 시야각이 좁아진다. 상측으로부터 보면 액정은 누운상태로 보이고, 밑으로부터 보면은 액정은 서있는 상태로 보인다. 그 결과 상시야로부터는 흑레벨의 나타남이 현저하게 EHKL고, 하시야로부터는 계조역전이 문제로 된다. 이것은 특히 중간조(中間調)가 많이 사용되는 풀 컬러품에서 커다란 문제로 된다.
이미, 광시야각화를 위한 몇 개의 수법이 제안되어 있다. 우선 하네웰사로부터 제안되어(SID' 89 Digest, pp 148, 1989), 호시덴사(SID' 91 Digest, pp555, 1991, IDRC' 91 Digest, pp 255, 1991)에 의해 실용화된 화소를 분할하여 다른 전압을 인가하는 하프톤그레이스케일법이 있다.
이것은 제10도(a),(b)에 나타내는 바와 같이, 일 화소를 복수의 소(小)화소 도트인 서브픽셀(42∼44)로 분할하고, 또한 소화소 도트 사이에 용량(48,49)을 형성하고 있다. 이것에 의해 소화소 도트에는 용량분할된 다른 전압이 인가된다. 그리고, 부호 41은 TFT이며, 부호 45∼47은 각 서브픽셀(42∼44)의 액정용량이다.
제10도(c)에 나타내는 바와 같이 인가전압이 다르면 시야각 특성이 다르기 때문에, 각 서브픽셀의 다른 시야각 특성이 합성됨으로써 전체의 시야각 특성이 개선된다. 그러나, 이 방법에서는, 화소 도트를 분할하고, 또한 용량을 만들기 위하여 화소를 복수회 작성할 필요가 있으며, TFT 제조공정이 복잡하게 되고 생산성 저하가 문제로 된다.
또 다른 방법으로서, IBM의 Yang(IDRC' 91 Digest, pp68, 1991)등에 의해 제안되고, 그후 후지쓰(SID' 92 Digest, pp798, 1992), NEC(IDRC' 92 Digest, p591, 1992)에 의해 개량 방법이 제안되어 있는 배향 분할방식이 있다.
IBM에서는, 제11도(a)에 나타내는 바와 같이, TFT 기판과 CF 기판과의 양방의 러빙방향을 바꾸는 것으로 배향분할을 행하고 있다. 후지쓰에서는, 고 프리틸트 배향막과 저 프리틸트 배향막을 동일 방향에서 러빙함으로써 배향분할을 행하고 있다(제11도(b)). 또 NEC에서는, TFT 기판측만 고 프리틸드 배향막으로 러빙방향을 바꿈으로써 배향분할을 실현하고 있다(제11도(c)).
IBM 방식에서는, TFT 기판, CF 기판의 양방에서 각각 2회 러빙을 행하기 때문에 공정수가 대폭적으로 증가한다. 후지쓰 방식에서는, 러빙회수는 각각 1회로 끝나지만, 배향막의 패터닝이 필요해지며 공정수는 증대한다. 또 NEC방식도, TFT기판측에서는 러빙처리를 2회 행하기 때문에 역시 제조공정은 번잡해진다. 러빙공정은 매우 어려운 공정이며, 러빙불량은 얼룩으로 나타나기 쉽다. 그와 같은 어려운 공정을 늘리는 것은, 화소 분할법과 동일하게 파넬의 생산성 저하의 원인으로 되어 버린다.
또, 배향 분할된 경계에는 액정 배향의 천이영역에서의 빛의 새나감(디스크리네이션 라인)이 발생하기 때문에, 그 부분을 블랙 매트릭스(CF상의 차광층)로 덮이지 않으면 컨트래스트의 저하가 발생한다. 한편, 블랙 매트릭스로 경계부분을 덮으면 화소의 개구율이 저하하고, 휘도가 낮아지는 것이 문제로 된다. 따라서, 현재의 상태에서는 노멀리 블랙으로 배향 분할을 적용하고 있는 예가 대부분이다.
이상 설명한 바와 같이, 종래기술에서는, LCD의 광시야각화를 위해서 TFT 공정, 액정 파넬공정이 통상의 것에 비하여 복잡해지며, 결과적으로 생산성의 저하, 나아가서는 코스트의 증대를 초래한다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 제조공정을 복잡화하는 일 없이 전기적으로 시야각의 확대를 도모한 액정 표시장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 의한 액정 표시장치는, 입력 화상신호를 입력함으로써 서로 다른 복수의 감마특성을 갖는 감마 변환수단과, 상기 감마특성을 갖는 상기 화상신호의 n 프레임마다(n은 자연수) 전환 제어하는 수단을 포함하고, 상기 감마 변환수단의 출력에 따라서 액정구동이 되도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 적용되는 감마변환회로의 일예를 나타내는 회로도이며, 아나로그식 감마회로로서 감마특성을, 외부로부터의 감마특성전환신호(3)(VSW)에 따라서 변환 자유자재로 한 것이다.
기본적으로는 3개의 이득이 다른 차동증폭기(4,5,6)와, 출력 버퍼(7)로 이루어지며, 이들 3개의 차동증폭기가 공통의 부하저항 R9에 접속되어 있다. 각 차동증폭기의 한쪽은 입력에는 표시신호(1)(VIN)가 입력되고, 제1차동증폭기(4)의 한쪽의 입력에는, 입력 표시신호의 최저 레벨에 대응한 일정의 전압 VRL가 입력되고, 제3의 차동증폭기(6)의 한쪽의 입력에는 표시신호의 최고 레벨에 대응한 일정전압 VRH가 입력되며 제2차동증폭기(5)의 한쪽의 입력단자에는, 표시신호의 중간 레벨에 대응한 일정전압 VRM이 입력된다.
또한, 제2차동증폭기(5)는 2개의 이득이 다른 차동증폭기를 포함하고, 전환신호(3)(VSW)로 이 두 개의 차동증폭기를 전환할 수 있도록 되어 있다.
각 차동증폭기(4∼6)는, 부하저항 R9으로 흐르는 전류를 입력레벨에 따라서 바꿈으로써 입력신호를 증폭한다. 예를들면 차동증폭기(4)의 이득은 거의 부하저항 R9과 이미터 저항의 합(R1+R2)과의 비로 나타낸다.
따라서, 이미터 저항이 R1∼R8의 값을 적당히 설계함으로써 임의의 이득 특성을 얻을 수 있다.
제2차동증폭기(5)내의 2개의 차동증폭기는 트랜지스터 Q7과 트랜지스터 Q8의 선택으로 전환할 수 있다. 전환 신호(3)(VSW)가 기준신호 VRSW보다 크면 트랜지스터 Q7이 ON 상태로 되고, 트랜지스터 Q3, Q6로 구성되는 차동증폭기가 선택되고, 전환신호(3)가 기준신호 보다 낮은 경우에는 트랜지스터 Q8이 ON상태로 되고, 트랜지스터 Q4, Q5로 구성되는 차동증폭기를 선택할 수가 있다.
각 차동증폭의 이득(저항 R3∼R6), 정전류원 I2의 전류치, 공통 부하저항 R9의 한끝이 접속되어 있는 일정전위 VGC에 대해서, 출력(2)(VOUT)의 특성이 원하는 감마 변환특성으로 되도록 설계된다. 그 결과, 제2도에 나타내는 바와 같은 2개의 감마 변환특성 γ1, γ2를 얻을 수 있다. 이때 감마특성은 다른 시야각이 최적 시야로 되도록 설정한다.
예를들면, 수직시야에서는 감마치=2.2에서 최적 계조특성이 얻어지지만, 상시야 10도에서는 감마값=3.4, 하시야 10도에서는 감마=1.4 정도에서 최적 계조특성을 얻을 수 있기 때문에, 그들을 변조함으로써 상하 10도 정도 최적 계조특성역이 넓어지는 것이 기대된다.
이 감마 변환을 액정 표시장치에 적용한 본 발명의 한 실시예를 제3도에 나타낸다. 각 R(적), G(녹), B(청) 입력 영상신호인 아나로그 신호는, 샘플홀드 회로(14)에 의해 2개의 병렬신호로 변환된다. 각 병렬신호는 제3도에서 나타낸 감마변환회로(15)에 입력된다. 감마변환 전환신호(12)(VSW)는 연속하는 감마변환회로(15)에 대해서 각각 역상으로 입력된다. 따라서 연속하는 샘플링 신호(연속화소신호)는 다른 감마특성 γ1, γ2으로 변환된다.
그들의 감마 변환된 신호는, 액정 대항(對抗) 전극전압에 대한 반전회로(16)를 거쳐서 LCD 파넬(17)의 상하의 아나로그식의 H 드라이버(18,19)에 공급된다. 그때, 예를들면 동일의 화소에 대응하는 RGB 신호는 동일의 감마특성에 대응한 감마 변환을 행한다. 감마특성 전환신호 VSW는 1수평 주사기간마다 전환하고, 또한 2 수직 주사기간(2프레임)마다 위상을 역전시킨다.
한편, 반전회로(16)에 의해 신호는 상하 H 드라이버(18,19)에서 역상으로 되고, 1수평주사기간마다 반전하도록 제어하는 것으로써 제4도에 나타내는 형태로 화소 도트에 신호를 입력할 수가 있다. 도면중의 사선부는 감마치=γ1에 대응하는 신호가 입력되는 화소 도트를 나타내며, 사선이 없는 부분은 감마치=γ2에 대응하는 신호가 입력되는 화소 도트를 나타낸다. 또 화소 도트내의 +/-의 부호는 인가신호의 극성을 나타낸다.
제4도에 나타내는 바와 같이, 연속하는 2개의 프레임에 대응하는 동일 화소(RGB의 3화소 도트로 구성)에 대해서는, 동일의 감마특성에 대응한 신호전압이면서 극성이 반전된 신호가 인가된다. 후속의 2프레임에서는, 앞의 2프레임과는 다른 감마 특성에 대응하는 신호전압이면서 극성이 반전된 신호를 인가하고 있다.
이렇게 함으로써, RGB의 색 밸런스를 유지하고, 연속하여 다른 감마특성에 대응한 전압을 인가하면 음양의 신호의 언바란스에 의해 발생하는 잔류 DC전압에 의한 액정, 배향막의 고정분극에 기인하는 화면의 잔류현상(sticking)을 억제할 수가 있다.
그리고, 본 예에서는 n=2 프레임마다 감마특성을 전환하고 있지만, 1프레임마다라도, 또 3 프레임마다라도 좋지만, n이 너무 많아지면 플리커의 원인으로 되기 때문에, n=1∼4가 최적으로 된다.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 LCD의 블록도이며, 감마변환회로(22)로서 복수의 메모리를 이용하여 감마변환을 하는 경우의 예이다. 감마변환회로(22)내의 감마변환에 이용되는 메모리(ROM)를 2세트 갖고, 제3도의 실시예와 동일하게 동일 화소내의 화소도트에는 동일의 감마 변환 테이블(ROM)을 이용하여 변환하고, 그 인접한 화소내의 화소도트에 대해서는 다른 감마변환 테이블(ROM)을 이용하여 감마변환을 행한다.
각 화소도트는 예를들면 2프레임마다 감마변환 테이블을 바꿈으로써, 제4도에 나타내는 바와 같은 형태로 화소신호를 공급할 수 있다.
여기에서, 제5도는 디지털 RGB 신호를 받아 감마변환회로(22)내에서 감마변환을 행하고, LCD 파넬(17)의 상하이 디지털 H 드라이버(24,25)에 신호를 공급하는 경우이지만, 제6도는 아나로그 RGB 신호(11)를 받아서 AD 컨버터(32)에 의해 한번 디지털 신호로 변환하고, 감마변환회로(22)에 의해 감마변환을 행하고, 또한 DA 컨버터(34)에 의해 다시 디지털 신호를 아나로그 신호로 변환하고, LCD 파넬(17)의 상하 아날로그식의 H 드라이버(18,19)로 신호를 공급하는 예를 나타내는 것이다.
이상의 실시예에서는 2종류만의 감마특성에서 프레임 변조를 행하고 있지만, 경우에 따라서는 3종류 이상의 감마특성을 이용함으로써, 보다 광범위하게 시야각특성을 바꿀 수가 있다.
제7도는 본 발명에 이용하는 다른 감마변환회로를 나타내는 도면이며, 제1도와 동등한 부분은 동일한 부호로 나타낸다.
본 예에서는 다른 감마특성으로서 감마값을 바꾸는 것이 아니라, 전압으 레벨시프트를 행하여 감마특성을 변화시키는 경우를 나타내고 있다. 제7도(a)에서는, 제1도에 나타낸 감마변환회로에 있어서, 부하저항 R9의 한 끝에 이어지는 일정 전압 VGC 대신에, 제7도(b)와 같이 1수평기간마다 2개의 전압레벨(VGC1,VGC2)를 서로 공급하도록 하고, 제8도에 나타내는 2개의 화소신호를 발생한다.
제1도의 예에서는, 감마값을 변경하고 있기 때문에, 계조특성의 시야각 의존성을 개선할 수 있지만, 백/흑 휘도의 컨트래스트비를 대폭적으로 향상시키는 것은 어렵지만, 본 예에서와 같이 전압 VGC을 시프트시키고, 예를들면, 0.5V 전후의 전압차를 붙임으로써, 컨트래스트(10)를 유지할 수 있는 시야각을 현재상태의 상하 20도 전후의 것에서부터 40도 전후까지 개선할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 액정 표시장치에 의하면, TFT 제조공정, 파넬 제조공정을 복잡하게 하는 일없이, 다른 감마특성의 신호전압을 각 화소에 프레임마다, 혹은 수 프레임마다 인가하고 표시신호를 시공간 변조시킴으로써 시야각을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
예를들면, 감마값=1.4, 감마값=3.4 정도의 2개의 신호를 변조함으로써 상하 최적개조의 얻어지는 시야각도를 10도 전후 개선하는 것이 가능하다. 또, 감마특성을 0.5V 정도 레벨시프트시킨 신호로 변조시킴으로써 컨트래스트비 시야각을 20도 전후 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용함으로써 저가격이고 고성능의 액정표시장치를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 입력 화상신호를 입력으로 하는 서로 다른 복수의 감마특성을 갖는 감마변환수단과, 상기 감마특성을 상기 화상신호의 n 프레임마다(n은 자연수) 전환 제어하는 수단을 포함하고, 상기 감마 변환수단의 출력에 따라서 액정구동이 되도록 하며, 어떤 연속하는 n 프레임의 대응 화소에는 동일한 감마특성에 대응한 표시신호 전압이면서 서로 극성이 다른 표시신호 전압을 인가 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 입력 화상신호를 입력으로 하는 서로 다른 복수의 감마특성을 갖는 감마변환 수단과, 상기 감마특성을 상기 화상신호의 n 프레임마다(n은 자연수) 전환 제어하는 수단을 포함하고, 상기 감마 변환수단의 출력에 따라서 액정구동이 되도록 하며, 상기 감마변환 수단은, 상기 입력 화상신호를 입력으로 하는 차동 증폭수단과, 상기 차동 증폭수단의 이득을 감마특성전환 제어신호에 따라서 변화시키는 이득제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이득제어수단은, 상기 차동 증폭수단의 부하 임피던스 소자로의 동작공급 전압을 상기 감마특성전환 제어신호에 따라서 변화시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 입력 화상신호를 입력으로 하는 서로 다른 복수의 감마특성을 갖는 감마변환 수단과, 상기 감마특성을 상기 화상신호의 n 프레임마다(n은 자연수) 전환 제어하는 수단을 포함하고, 상기 감마 변환수단의 출력에 따라서 액정구동이 되도록 하며, 상기 감마변환수단은, 상기 입력화상신호에 대해서 각 감마특성을 만족하는 출력신호 정보를 미리 격납한 복수의 기억수단을 가지며, 상기 기억수단의 읽어내기 출력정보를 감마특성전환 제어신호에 따라서 선택하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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