KR0167072B1 - 액정 장치 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 제1전압 신호는 클리어 펄스, 클리어 펄스의 극성의 반대 극성의 기록 펄스 및 기록 펄스의 극성의 반대 극성의 보정 펄스를 포함하는 제1전압 신호가 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가되고, (b) 제1전압 신호의 대응 펄스에 각각 반대되는 극성의 클리어 펄스, 기록 펄스 및 보정 펄스를 포함하는 제2전압 신호가 그 다음 주사선 상의 관련 픽셀에 인가되며, (c) 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가된 보정 펄스가 그 다음의 주사선 상의 관련 픽셀에 대한 계조 데이타에 기초하여 결정되고, 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가된 기록 펄스가 선택된 주사선 상의 픽셀에 대한 계조 데이타 및 상기 결정된 보정 펄스에 기초하여 결정되는 구동 방법에 의해 향상된 온도 보정 및 플리커링 억제를 행하면서 계조 디스플레이를 행하기 위해 구동시 픽셀 매트릭스를 갖는 액정 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

액정 장치 구동 방법

제1a도 및 제1b도는 종래의 영역 변조 방식에서 고려된 투과 광량과 스위칭 펄스 전압 사이의 관계를 설명한 그래프.

제2a도 내지 제2d도는 인가된 펄스 전압에 의존하는 다양한 투과율 레벨을 도시한 픽셀을 설명하는 도면.

제3도는 온도 분포에 기인한 임계값 특성에서의 편차를 설명하기 위한 그래프.

제4도는 종래의 4-펄스 방법에서 주어진 다양한 투과율 레벨을 도시한 픽셀을 설명하는 도면.

제5도는 4-펄스 방법을 설명하기 위한 타임 챠트.

제6도는 본 발명에 응용할 수 있는 액정 셀의 개략적인 부분 단면도.

제7a도 내지 제7d도는 픽셀 시프트 방법을 설명하기 위한 도면.

제8a도와 제8b도 및 제9a도와 제9b도는 픽셀 시프트 방법을 설명하기 위한 다른 도면.

제10도는 관찰된 자기 구역 벽의 불안정성을 설명하는 도면.

제11도는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동 신호의 셋트를 도시한 파형도.

제12a도 및 제12b도는 본 발명의 기능을 설명하기 위한 파형을 도시한 도면.

제13도는 반전 임계값 변화를 설명하기 위한 그래프.

제14도는 제13도에 도시된 그래프에 대응하는 임계값 변화를 설명하기 위한 표준화된 크기를 갖고 있는 그래프.

제15도 내지 제17도는 본 발명에 따른 연속 펄스에 의한 계조 데이타 시프트를 설명하기 위한 개략적인 도면.

제18도는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 블럭도.

제19도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 블럭도.

제20도는 제19도에 도시된 장치의 구동을 제어하기 위한 타임 챠트.

제21도는 이후에 나타나는 본 발명의 예 1의 결과를 도시한 그래프.

제22도는 예 2에서 사용된 액정 장치의 단면도.

제23도는 예 2에서 얻어진 디스플레이 상태를 설명하는 도면.

제24도는 예 3에서 채택된 조건을 설명하는 도면.

제25도는 본 발명의 한 실시예에서 사용된 구동 신호의 셋트를 도시한 파형도.

제26a도 및 제26b도는 제25에 도시된 파형으로 데이타 신호를 구성하는 방법을 설명하는 도면.

제27a도는 투과율과 변조 파라미터 사이의 관계를 도시한 도면이고, 제27b도는 제25도에 도시된 파형에 포함된 전압 신호를 설명하는 도면.

제28도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 장치의 구조를 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 화상데이타 소스 22 : A/D 변환기

22 : 제어기 24 : 데이타 신호 발생기 회로

26 : 데이타측 시프트 레지스터 27 : 디코더

28 : 아날로그 스위치 32 : 액정 패널

101 : 액정 디스플레이 장치 102 : 그래픽 제어기

103 : 디스플레이 패널 104 : 주사측 구동회로

111 : 구동 제어 회로

본 발명은 투사기용 광 밸브 및 비디오 카메라 레코더용 뷰 파인더(view finder) 등을 포함하는 컴퓨터 단말기, 텔레비젼 수상기, 워드 프로세서 및 타이프라이터용 디스플레이 장치로서 적절히 사용되는 액정 장치에 관한 것으로, 특히 강유전성 액정(이후 FLC로 약칭함)을 사용하는 액정 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

클라크 및 라저월(Clark and Largerwall)은 예를 들면, 1980년 6월 1일자, 응용 물리학 잡지, 제36권, 제11호, 899-901 페이지; 일본 공개 공보 특허 출원 제56-107216; 미합중국 특허 제4,367,924호 및 제4,563,095호에서 표면 안정화된 강유전성 액정을 사용하는 쌍안정 FLC 장치를 설명하였다. 이러한 쌍안정 강유전성 액정 장치는 벌크 상태의 키랄 스메틱 C 상(chiral smectic C phase: SmC^*) 또는 키랄 스메틱 H 상(chiral smectic H phase: SmH)으로 액정 입자에 내재되어 있는 헬리컬 구조의 형성을 억제하고, 한 방향에서 다수의 액정 입자를 각각 포함하는 수직(스메틱) 입자층을 정렬하기에 충분하게 적은 간격으로 배치된 한 쌍의 기판들 사이에 액정을 배치시킴으로써 실현되었다.

또한, 미합중국 특허 제4,639,089호; 제4,655,561; 및 제4,681,404호와 같이, 이러한 강유전성 액정(FLC)을 사용하는 디스플레이 장치로서, 각각 투명 전극을 갖고 있고, 정렬 처리되는 한 쌍의 투명 기판은 투명 전극이 블랭크 셀을 형성하기 위해 내부 측면성에 배치되도록 약 1-3μm의 셀 갭으로 서로 대향되게 배치된, 후 강유전성 액정으로 채워지는 것이 공지되어 있다.

강유전성 액정을 사용하는 상기 형태의 액정 디스플레이 장치는 2가지 장점을 갖고 있다. 첫번째 장점은 강유전성 액정이 자연 분극과 외부 자계 사이의 커플링 힘이 스위칭을 위해 이용될 수 있도록 자연 분극을 갖고 있다는 점이다. 두번째 장점은 강유전성 액정 입자의 긴 축 방향은 스위칭이 외부 전계의 극성에 의해 달성되도록 1대 1관계로 자연 분극의 방향에 대응한다는 점이다. 특히, 키랄 스메틱 상에서 강유전성 액정은 쌍안정성, 예를 틀면 제1 및 제2 광 안정 상태가 인가된 전압의 극성에 의존하고, 전계가 없을 때에 최종 상태를 유지하는 성질을 나타낸다. 또한, 강유전성 액정은 인가된 전계의 변화에 대한 빠른 반응을 나타낸다. 따라서, 이러한 장치는 예를 들면, 고속 및 메모리형 디스플레이 장치의 분야에 광범위하게 사용될 것으로 기대된다.

강유전성 액정은 일반적으로 키랄 스메틱 액정(SmC^*또는 SmH^*)을 포함하고, 그 입자의 긴 축은 액정의 벌크 상태로 나선을 형성한다. 키랄 스메틱 액정이 상술된 바와 같은 약 1-3μm의 작은 갭을 갖고 있는 셀 내부에 배치되면, 액정 입자의 긴 축의 나선은 감겨지지 않게 된다[엔, 에이. 클라크(N. A. Clark) 등, MCLC(1983), 제94권, 213-234 페이지 참조].

이와 같은 강유전성 액정 장치에 의해 구성된 디스플레이 패널을 갖고 있는 액정 디스플레이 장치는 대용량의 픽셀을 갖고 있는 화상을 형성하기 위해 칸베(Kanbe)등에 허여된 미합중국 특허 제4,655,561호에 기술된 바와 같은 멀티플렉싱 구동 장치에 의해 구동될 수 있다. 액정 디스플레이 장치는 예를 들면, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 마이크로 프린터 및 텔레비젼 셋트에 적합한 디스플레이 패널을 구성하기 위해 이용될 수 있다.

강유전성 액정은 액정의 2개의 안정한 상태가 광 투과 상태 및 광 차단 상태로서 사용될 수 있지만, 다중값 디스플레이, 예를 들면 하프톤 디스플레이를 달성하기 위해 사용될 수 있는 2진(명-암; bright-dark) 디스플레이 장치에 주로 사용되었다,. 하프톤 디스플레이 방법에 있어서, 픽셀 내부의 쌍안정 상태들(광 투과 상태와 광 차단 상태) 사이의 영역 비율은 중간 광 투과 상태를 실현하기 위해 제어된다. 이제, 이러한 형태의 계조 디스플레이 방법[이후 영역 변조(ariel modulation) 방법으로 기술됨]이 상세하게 설명될 것이다.

제1도는 강유전성 액정 셀을 통하여 투과된 광량(I)와 스위칭 펄스 전압(V)사이의 관계를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 특히, 제1a도는 완전한 광 차단(암)상태로 초기에 배치된 픽셀이 제1b도에 도시된 바와 같은 1개의 극성과 다양한 전압(V)의 단일 펄스로 공급될 때에 픽셀에 의해 주어진 투과된 광량(I) 대 전압(V)을 도시한 것이다. 펄스 전압(V)이 임계 전압이하일 때(V_th: VV_th), 투과된 광량은 변하지 않고, 제2b도에 도시된 바와 같은 픽셀 상태는 펄스 전압의 인가 전에 제2a도에 도시된 바와 같은 상태와 다르지 않다. 펄스 전압(V)가 임계 전압을 초과할 때(V_th: VV_thV_sat), 픽셀의 한 부분은 다른 안정한 상태로 스위치되어 전체로서 중간 투과 광량을 나타내는 제2c도에 도시된 바와 같은 픽셀 상태로 시프트된다. 펄스 전압(V)가 또한 포화값을 초과하여 증가되면(V_sat: V_satV), 전체 픽셀은 투과된 광량이 일정한 값(예를 들면, 포화된 값)에 도달하도록 제2d도에 도시된 바와 같은 광 투과 상태로 스위치된다. 즉, 영역 변조 방법에 따르면, 픽셀에 인가된 펄스 전압(V)는 펄스 전압에 대응하는 하프톤을 디스플레이하기 위해 V_thVV_sat의 범위 내에서 제어된다.

그러나, 실제로 제1도에 도시된 전압(V)-투과 광량(I)의 관계는 셀 두께와 온도에 의존한다. 따라서, 디스플레이 패널이 원하지 않은 셀 두께 분포 또는 온도 분포가 수반되면, 디스플레이 패널에 일정한 전압을 갖고 있는 펄스 전압에 응답하여 다른 계조 레벨을 디스플레이할 수 있다.

제3도는 제1도에 도시된 바와 유사한 펄스 전압(V)과 투과 광량(I) 사이의 관계를 도시하고 있지만, 고온에서의 관계를 나타내는 곡선(H)와 저온에서의 관계를 나타내는 곡선(L)을 포함하는 2개의 곡선을 도시한 그래프인 상기 현상을 설명하기 위한 그래프이다. 큰 디스플레이 크기를 갖고 있는 디스플레이 패널에서, 패널에 온도 분포가 수반된다는 것은 통상적인 것이다. 그러나, 이러한 경우에, 일정한 하프톤 레벨이 일정한 구동 전압(V_ap)의 인가에 의해 디스플레이되는 것으로 고려되면, 최종 하프톤 레벨은 동일한 패널 내부에서 제3도에 도시된 바와 같은 범위(I₁내지 I₂) 내에서 변동되어, 균일한 계조 디스플레이 상태를 제공하지 못하게 된다.

상술된 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자들의 연구 개발 그룹은 이미 일본국 공개 특허 출원 제4-218022호에 기술된 바와 같은 구동 방법(이후 4 펄스 방법으로 기술됨)을 제안하였다. 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같은 4 펄스 방법에서, 패널에서 공통 주사선 상의 상호 다른 임계값을 갖고 있는 모든 픽셀은 제4d도에 도시된 바와 같은 연속적으로 동일한 투과량을 나타내기 위해 다수의 펄스[제4도에서의 펄스 A 내지 D에 대응함]가 공급된다. 제5도에서, T₁, T₂및 T₃은 각각 펄스 B, C 및 D와 동기하여 셋트된 선택 주기를 디스플레이한 것이다. 또한, 제4도에 도시된 Q₀, Q₀', Q₁, Q₂및 Q₃은 블랙(0 %)을 나타내는 Q₀및 화이트(100 %)을 나타내는 Q₀'를 포함하여, 픽셀의 계조 레벨을 나타낸다. 제4도에서의 각각의 픽셀은 셀 두께 증가에 의해 나타나는 바와 같은 좌측에서 우측으로 증가하는 픽셀 내부의 임계 분포로 제공된다.

본 발명자들의 연구 및 개발 그룹은 또한 4-펄스 방법에서 보다 더 짧은 기록 시간을 필요로 하는 구동 방법(액정 디스플레이 장치라는 명칭으로 1991년 12월 2일자로 출원된 미합중국 출원 번호 제984,694호에 기술된 바와 같은 픽셀 시프트 방법)을 제안하였다. 픽셀 시프트 방법에서, 다수의 주사선은 다수의 주사선을 주사하는 전계 세기 분포를 제공하기 위해 선택용 다른 주사 신호와 함께 동시에 공급됨으로써, 계조 디스플레이를 달성한다. 이러한 방법에 따르면, 온도 변화에 기인한 임계값의 변화는 다수의 주사선상의 기록 영역을 시프팅함으로써 흡수될 수 있다. 유사한 개념은 또한 일본국 공개 공보 제63-29733호에 기술되어 있다.

이제, 픽셀 시프트 방법의 개요가 아래에 상세히 설명될 것이다.

적절히 사용된 액정 셀(패널)은 1개의 픽셀 내부에 임계 분포를 갖게 될 수 있다. 이러한 액정 셀은 예를 들면, 제6도에 도시된 바와 같이 단면 구조를 가질 수 있다. 제6도에 도시된 셀은 데이타선을 구성하는 투명 스트라이프 전극(51) 및 정렬 박막(54)를 갖고 있고, 톱니형 횡단면을 제공하는, 예를 들면 절연 수지의 리플형 박막, 주사선을 구성하는 투명 스트라이프 전극(51) 및 정렬 박막(54)를 갖고 있는 한 쌍의 유리 기판(53) 사이에 배치된 FLC 층(55)을 갖고 있다. 액정 셀에서, 전극들 사이의 FLC층(55)는 FLC의 스위칭 임계값이 또한 분포되도록 1개의 픽셀 내부의 두께에서 경사도를 갖고 있다. 이러한 픽셀에 증가된 전압이 공급될 때, 픽셀은 두께가 작은 부분으로부터 두께가 큰 부분으로 점진적으로 스위치된다.

스위칭 동작은 제7a도를 참조하여 설명된다. 제7a도를 참조할 때, 패널은 온도가 T₁, T₂, 및 T₃인 부분을 갖고 있는 것으로 고려된다. FLC의 스위칭 임계 전압은 더 높은 온도에서 낮아지게 된다. 제7a도는 인가된 전압과 T₁, T₂또는 T₃의 온도에서의 최종 투과율 사이의 관계를 각각 나타내는 3개의 곡선을 도시한 것이다.

부수적으로, 임계 변화는 온도 변화보다는 층 두께의 변동과 같은 요인에 의해 발생될 수 있지만, 본 발명의 한 실시예는 설명의 편의를 위해 온도 변화에 의해 발생된 임계 변화에 관련하여 설명될 것이다.

제7a도로부터 알 수 있는 바와 같이, 온도(T₁)에서의 픽셀에 전압(Vi)가 공급될 때, X %의 투과율이 픽셀에 존재하게 된다. 그러나, 픽셀의 온도가 T₂또는 T₃으로 증가되면, 동일한 전압(Vi)이 공급된 픽셀은 100%의 투과율을 나타내게 되어, 일반적인 계조 디스플레이를 수행할 수 없게 된다. 제7c도는 기록 후의 픽셀의 반전 상태를 도시한 것이다. 그러한 조건 하에서, 기록된 계조 데이타는 온도 변화에 기인하여 손실되어, 패널은 디스플레이 장치의 제한된 사용에만 응용할 수 있게 된다.

이와 대조적으로, 제7d도에 도시된 바와 같은 2개의 주사선(S1 및 S2) 상의 1개의 픽셀용 디스플레이 데이타에 의한 온도 변화에 대해 안정한 계조 디스플레이를 달성하는 것이 가능하게 된다.

구동 방식이 아래에 상세히 설명될 것이다.

(1) 각각의 픽셀 내부에 연속적인 임계 분포를 갖고 있는 제6도에 도시된 바와 같은 강유전성 액정 셀이 제공된다. 또한, 미합중국 특허 제4,815,823호에서 본 출원인의 연구 및 개발 그룹에 의해 제안된 바와 같은 각각의 픽셀 내부에 전위 경사도(potential gradient)를 제공하는 셀 구조 또는 캐패시턴스 경사도(capacitance gradient)를 갖고 있는 셀 구조를 사용하는 것이 가능하다. 어쨌든, 각각의 셀 내부에 연속적인 임계 분포를 제공함으로써, 1개의 픽셀 내부의 혼합물에서 밝은 상태에 대응하는 자기 구역(domain) 및 어두운 상태에 대응하는 자기 구역을 형성하는 것이 가능하게 되어, 계조 디스플레이는 자기 구역들 사이의 영역 비율을 제어함으로써 가능하게 된다.

이러한 방법은 단계적인 투과율 변조(예를 들면, 16 레벨)에 응용될 수 있지만, 연속적인 투광율 변조는 아날로그 계조 디스플레이에 필요하다.

(2) 2개의 주사선은 동시에 선택된다. 동작은 제8도를 참조하여 설명된다. 제8a도는 2개의 주사선 상의 결합된 픽셀에 대한 전체 투과율과 인가된 전압 특성을 도시한 것이다. 제8a도에서, 0 내지 100 %의 투과율은 주사선(2) 상의 픽셀(B)에 의해 디스플레이되도록 할당되고, 100 내지 100 %의 투과율은 주사선(1) 상의 픽셀 A에 의해 디스플레이되도록 할당된다. 특히, 1개의 픽셀이 1개의 주사선으로 구성되는 경우, 200 %의 투과율은 2개의 픽셀 A 및 B가 전체적으로 2개의 주사선을 동시에 주사함으로써 투명한 상태로 될 때에 디스플레이된다. 여기서, 2개의 주사선은1개의 계조 데이타를 디스플레이하기 위해 선택되지만, 1개의 픽셀의 영역을 갖고 있는 영역은 1개의 계조 데이타를 디스플레이하기 위해 할당된다. 이러한 것은 제8b도를 참조하여 설명된다.

온도 T₁에서, 입력된 계조 데이타는 인가된 전압 V₀에서 0 %에 대응하는 영역 및 인가된 전압 V₁₀₀에서 100 %에 대응하는 영역에 기록된다. 제8b도에 도시된 바와 같이, 온도 T₁에서, 범위(픽셀 영역)은 전체적으로 주사선(2: 제8b도에서 빗금친 영역으로 디스플레이됨) 상에 있게 된다. 그러나, 온도가 T₁에서 T₂로 상승하게 될 때, 액정의 임계 전압은 대응하게 낮아지게 되고, 동일한 크기의 전압은 온도 T₁에서 보다 픽셀 내의 더 큰 영역에서 반전을 발생시킨다.

편차를 정정하기 위해, 온도 T₂에서의 픽셀 영역은 주사선[1 및 2: 제8b도에 도시된 온도 T₂에서 음영 부분] 상에 뻗어지도록 설정된다.

온도에 의존하는 2개의 주사선 상에 계조 디스플레이용 픽셀 영역을 시프트시킴으로써, T₁내지 T₂의 온도 영역에서 일반적인 계조 디스플레이를 존속시키는 것이 가능하다.

(3) 다른 주사 신호는 동시에 선택된 2개의 주사선에 공급된다. 상기 (2)에서 설명된 바와 같이, 동시에 2개의 주사선을 선택함으로써 온도 범위에 따른 액정 반전의 임계값에서의 변화를 보상하기 위해, 다른 주사 신호를 2개의 선택된 주사선에 공급하는 것이 필요하다. 이러한 점은 제7도를 참조하여 설명된다.

주사선(1 및 2)에 공급된 주사 신호는 주사선(2) 상의 픽셀(B)의 임계값 및 주사선(1) 상의 픽셀 A의 임계값이 연속적으로 변화되도록 설정된다. 제7b도를 차조할 때, 온도 T₁에서의 투과율과 전압 곡선은 100 %까지의 투과율이 주사선(2) 상의 영역에 디스플레이되고, 200 % 이상 및 200 %까지의 투과율이 주사선(1) 상의 영역에 디스플레이되는 것을 나타낸다. 연속적이고, 픽셀 B에서 픽셀 A로 뻗어나가는 동일한 기울기를 갖게 되도록 투과율 곡선을 설정시키는 것이 필요하다.

결과적으로, 주사선(1) 상의 픽셀 A 및 주사선 (2) 상의 픽셀 B가 제9도에 도시한 바와 같은 동일한 셀 형태를 갖도록 셋트되더라도, 픽셀 A 및 픽셀 B가 연속 임계 특성 (제7도의 우측의 셀)을 갖고 있는 경우의 것과 실질적으로 유사하게 디스플레이를 실행하는 것이 가능하게 된다.

상술한 공지된 픽셀 시프트 방법에서 N번째 주사선상의 픽셀들 및 선행하고 인접하는 N-1번째 주사선상의 다른 선택 신호들을 동시에 수신함으로서 기록되어, N번째 주사선 상의 데이타는 온도 변화 등에 의한 관련 픽셀들내의 임계값 변화에 대응하는 N-1번째 주사선에 시프트되므로써, 온도 변화등에 의한 임계값 변화가 정정된다.

그러나, 이러한 구동 방식에서, 주사선들은 연속적으로 그리고 선 순차적으로 선택되도록 되어, 이 방식은 물리적으로 인접한 주사선들이 비연속적으로 선택되는 비월 주사 방식과는 호환성이 없다.

한편, FLC 장치에 있어서, 1 픽쳐-기록 시간(1 프레임 주사 주기)는 1 라인 주사 시간이 100μsec이고 1픽쳐가 1028개의 주사선들로 구성된다고 가정된 경우에 102.8msec가 된다. 이것은 9.73MHz 즉 1초당 화상 기록의 9.73회의 구동 주파수에 대응한다.

디스플레이 픽쳐의 휘도 불규칙성이 규칙적인 이동에 의해 발생된다면, 그 상태는 사람의 눈에는 화상에서의 플리커링으로서 보일 수 있다. 이러한 플리커링을 제거하기 위해 약 40MHz로 구동 주파수를 올리거나 또는 비월 주사[씨닝 아웃(thinning out) 또는 점프 주사] 방식을 채택하는 것이 필요하다.

구동 주파수를 40MHz까지 올리기 위해, 상술한 구동하는 1208개의 주사선의 경우 한 선의 주사 시간을 24μsec로 설정할 필요가 있다. 이것은 (A) 액정패널에 따라 인가된 전압의 전송 지연이 존재하는 경우(B) 펄스폭 변조에 의해 계조 신호가 형성되는 경우에는 달성하기 어렵다. 그리하여, 이것은 보다 큰 면적과 고 해상도를 갖는 디스플레이 패널에 적용하기 힘들다.

두드러지게 향상된 구동 주파수를 공급함으로써 플리커링을 방지하기 위해, JP-A 4-105285(1993년 3월 31일 출원된 미국특허 출원 번호 제 041,420호에 대응함)에 공개된 바와 같이 본 출원인의 연구 및 개발그룹에 의해 소위 더미 주사 신호의 인가 방법이 제안되어 있다. 그러나, 상기 방법은 필연적으로 콘트라스트가 감소되는 문제가 수반된다.

플리커링을 방지하기 위해 몇 가지 비월 주사 방식이 존재한다. 그 가운데, 미약한 규칙(a weak regularity)으로 비월을 수행하는 방법을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 예를 들어, 먼저 제1 주사선을 선택하여 제1 수직 주사시 8 선을 비월함으로써 다음 주사를 행하며, 제2 주사선 대신에 제5 주사선을 선택하여 제2 수직 주사시 8개선을 비월함으로써 다음 주사를 행하며, 먼저 제2 주사선을 선택하여 8개선을 비월함으로써 다음 주사를 행하는 것과 같은 방법으로 행해진다. 이것은 소위 무작위하게 비월하는 주사 방법이지만, 연속하는 선으로 순차적인 주사를 반드시 필요로 하는 상술한 픽셀 이동 방법과는 호환성이 없다.

상기에서는 본 발명의 한 특징에 따라 해결되어야 할 문제에 대해 설명하였다.

또한 액정 디스플레이 장치는 이하의 설명과 같은 다른 문제가 수반된다.

FLC 장치의 액정 디스플레이층은 비-나선형 구조와, 따라서 대향 전극간의 단락 회로를 방지하기 위한 절연층과 임의의 방향으로 강유전 액정 분자를 정렬시키기 위한 정렬층을 제공하기 위해 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 대향하는 전극 사이에 공간을 갖도록 약 1-3μm의 극히 작은 두께를 갖는다.

상기 층들은 통상적으로 전기적인 절연 재료로 구성된다. 다른 한편, FLC의 경우, 상기 액정층 자체가 자연 발생하는 분극을 가지기 때문에 액정층내에 내부 전계가 발생되며, 상기 액정층을 샌드위치시켜 내부 전계를 소거하기 위해 양전하 및 음전하가 발생된다. 자연 발생 분극으로 인해 전계에 역으로 작용하는 내부 전계의 발생은 대부분 액정층, 정렬막 및 절연막내의 이온 물질이 이동하므로써 발생된다. 이와같은 이온 물질은 일반적으로 소정의 유동성을 가지며, 소정의 전계하에서 액정층과 같은 매체를 통해 소정 거리로 이동시키기 위한 소정의 시간을 필요로 한다.

FLC 분자는 업 상태(자연 발생 분극이 상부 기판으로부터 하부 기판으로 향해지는)와 다운상태(자연 발생 분극이 하부기판으로 부터 상부 기판으로 향해지는)로 분극될 수 있다. 균일하게 업상태로 분극화되어 있는 액정 분자가 전계를 인가함으로써 다운 상태로 전환되는 경우, 업 상태의 내부 전계를 소거하기 위한 액정층을 샌드위치하기 위해 존재하는 역전계(또는 전하)가 동시에 제거되지 않고 소정 기간동안 잔류한다. 역전계의 크기는 자연 발생 분극의 크기와 절연층(정렬층을 포함) 용량에 따라 다를 수 있다. 잔류하는 전계는 시간이 지남에 따라 사라지게 되며, 그 후 다운 상태인 자연 발생 분극으로 인한 내부 전계와 상기 내부 전계를 제거하기 위한 역전계가 형성된다. 그러나, 역전계가 사라지기까지의 기간동안, 상기 액정 분자는 극히 불안정한 상태이지만, 다운 상태인 동안 잔류하는 역전계로 인해 업 상태로 복귀되는 경향이 있다. 특히, 자기 구역 벽에 가까운 즉, 다운 상태와 업 상태간의 경계에서 다운 상태로 반전된 액정 분자는 업 상태로 복귀되는 경향이 있는 상태이다. 따라서, 만약 잔류하는 전계가 사라지기 전에 동일한 극성을 갖는 전압을 업 상태로 전환하기 위한 역전압으로서 액정 분자에 인가된다면, 상기 전압이 소정의 역전압 이하일 때 상기 액정 분자는 업 상태로 복귀될 수 있다.

전압을 인가함으로서 생기는 FLC의 반전은 일반적으로 (펄스폭)×(전압)A = 상수(여기서 A는 실험적으로 얻어진 값으로 1A3의 범위이다). 따라서, 심지어 전압이 극히 낮은(1-2볼트) 경우, 장 시간동안 액정층에 전압이 인가될 때 다운으로 부터 업 상태로 재반전이 일어날 수 있다.

역전계가 존재한다는 것은 임계 분포를 갖는 픽셀이 제공되며 픽셀에 다수의 자기 구역 벽이 존재하는 경우에 특히 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 상술한 픽셀 이동 방법과 같이 구동 시스템에 이미 자기 구역 벽을 갖는 픽셀(즉, 첫번째로 기록 후의 픽셀)에 기록하는 경우에 문제가 될 수 있는데, 여기서 온도 변화로 인한 임계 변화는 복수의 펄스를 인가함으로써 정정된다.

이와 같은 구동 방법에서, 온도 변화는 첫번째 기록에 중복하여 기록되는 픽셀이 두번째 기록에서 다시-기록되는 원리에 따라 보상된다. 이러한 과정은 필연적으로 픽셀에 복수의 자기 구역 벽이 공존할 것을 필요로 한다.

온도를 보상하기 위해서는, 첫번째 기로 상태에 의한 영향을 받지 않고 두번째 기록을 실행할 필요가 있다. 이것은 제10a도 및 제10b도와 관련하여 설명되어 있다. 제10도의 (a)와 제10도의 (b)는 상기 조건을 만족시키는 상태를 나타낸다. 소거후 (a)와 (b)의 픽셀은 첫번째 기록에서 다른 데이타로 기록된 다음, 두번째 기록된다. 이 경우, 만약 (a)와 (b)의 픽셀이 똑같은 온도 변화를 받게 되면, 동일한 블랙 자기 구역 영역이 두번째 기록에서 기록되어야만 된다. 제10도의 (a)와 제10도의 (b)에서, A=B의 조건이 만족된다. 다른 한편, (c)와 (d)의 픽셀의 경우, (c)에서의 픽셀은 두 번째 기록의 결과로 흑색 자기 구역 C로 기록되며 또한 첫번째 기록에 형성된 자기 구역 벽이 C'로 이동되게 된다. 이와 유사하게, (d)에서의 픽셀은 두번째 기록의 결과로 D가 형성되지 않을 뿐만이 아니라 첫번째 기록에 형성된 자기 구역 벽이 D' 및 D와 D' 간의 연결부로 이동되지 않는다. 픽셀(c)와 (d)에서의 이와 같은 현상은 심지어 재-반전되지 않을 불안정한 액정 분자가 재-반전될 수 있도록 자기역 벽 근처의 액정 분자가 재-반전되기 쉬운 불안정한 상태인 동안 반전 전압을 인가함으로써 초래될 수 있다.

만약 이와 같이 자기 구역 벽이 C'와 D'로 이동하고 자기 구역의 연결이 발생하면, 첫번째 및 두번째 기록의 바람직한 부가성(즉, 두번째 기록의 요구 조건이 첫번째 기록 상태의 영향을 받지 않음)이 충족되지 않음으로써, 온도가 정확하게 보상되지 않는다. 또한 이와 같이 자기 구역 벽의 이동이나 또는 자기 구역 벽간의 연결은 첫번째 기록의 양(즉, 첫번째 기록시의 전계 밀도)에 의존하며, 이것은 자기 구역 벽이 그 사이에 작은 공간이 설정될 필요가 있을 때 일반적으로 요구되는 부가성을 만족시키기가 힘들다.

예를 들어, 폴리이미드 전구체 액체(Hitachi kasei K.K.로 부터 입수할 수 있는 LQ-1802)로 300Å 두께의 정렬막(54), 이하에 나타나는 예에서 사용된 것과 동일한 액정 재료층(55)과 상기 정렬막(54) 아래에 Ta₂O₅로 된 2000 Å 두께의 절연층(도시되어 있지 않음)을 형성함으로써 제6도에 도시된 것과 같은 구조를 갖는 셀이 준비되는 경우, 자기 구역 벽의 공간이 20-30μm으로 줄어들때 정확한 부가성이 충족되지 않는다.

상술한 바와 같이, FLC 장치의 경우, 반전된 액정 분자가 안정화될 때까지 내부 전계에 대응하는 역전계 때문에 소정의 시간이 필요하다. 따라서, 복수의 펄스를 인가하여 디스플레이하는 경우, 픽셀에 보다 오랫동안 기록을 하거나 또는 소정의 지나칠 정도롤 기록을 실행할 필요가 있다. 특히, 복수의 자기구역 벽을 형성함으로써 단계적으로 디스플레이하는 경우, 자기 구역 벽 사이에 접속부가 형성되는 경향이 있기 때문에, 보다 높은 정도의 온도 보상이 방지된다. 이것은 본 발명의 다른 특징으로서 해결될 문제이다.

본 발명의 목적은 온도 변화에 의해 발생된 임계 변화를 보다 정밀하게 보상하도록 계조 디스플레이를 수행할 수 있는 강유전성 액정 장치용 구동 방법, 및 이러한 계조 디스플레이를 가능하게 하는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 제1 특징에 따르면, 각각 상부에 일군의 주사선들 및 일군의 데이타선들이 있는 서로 대향되게 배치된 한 쌍의 전극 플레이트들, 및 주사선들과 데이타선들의 각 교점에 픽셀을 형성하도록 한 쌍의 전극 플레이트 사이에 배치된 강유전성 액정을 포함하는 형태의 액정 소자를 구동하기 위한 방법에 있어서, 선택된 주사선에 규정된 주사 신호를 인가하고 주사 신호와 동기하여 데이타 선들에 규정된 데이타 신호들을 인가하는 단계를 포함하며, (a) 제1 전압 신호는 클리어 펄스, 클리어 펄스의 극성의 반대 극성의 기록 펄스 및 기록 펄스의 극성의 반대 극성의 보정 펄스를 포함하는 제1 전압 신호가 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가되고, (b) 제1 전압 신호의 대응 펄스들에 각각 반대되는 극성의 클리어 펄스, 기록 펄스 및 보정 펄스를 포함하는 제2 전압 신호가 그 다음 주사선 상의 관련 픽셀에 인가되며, (c) 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가된 보정 펄스가 그 다음의 주사선 상의 관련 픽셀에 대한 계조 데이타에 기초하여 결정되고, 선택된 주사선 상의 픽셀에 인가된 기록 펄스가 선택된 주사선 상의 픽셀에 대한 계조 데이타 및 상기 규정된 보정 펄스에 기초하여 결정되며 상기 선택된 주사선 상의 픽셀에 대한 상기 제1 전압 신호의 인가를 완료한후에, 상기 다음에 선택된 주사선 상의 관련 픽셀에 대한 상기 제1 전압 신호의 인가를 개시하는 액정 소자 구동 방법이 제공된다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 각각 상부에 일군의 주사 전극들 및 일군의 데이타 전극들이 있는 서로 대향되게 배치된 한 쌍의 전극 플레이트들, 및 주사 전극들과 데이타 전극들의 각 교점에 픽셀을 형성하도록 한 쌍의 전극 플레이트 사이에 배치된 강유전성 액정층을 포함하는 형태의 액정 소자; 및 요구되는 계조 디스플레이를 수행하기 위해 픽셀 내의 서로 다른 광학 상태들의 영역을 분리하는 자기 구역 벽을 형성하기 위해 각 픽셀에 여러번의 기록을 행하기 위한 주사 신호 인가 수단 및 데이타 신호 인가 수단을 포함하는 구동 수단을 포함하고, 많아야 10⁸ohm.㎝의 체적 저항률을 갖는 막층이 강유전성 액정층과 주사 전극들 및 데이타 전극들 중의 최소한 하나의 전극 사이에 배치되는 액정 장치가 제공된다.

많아야 10⁸ohm.㎝의 체적 저항율을 갖는 상기 막은 액정을 제어 정렬하기 위해 액정쪽에 배치되는 유기성 층과 전극쪽에 배치되는 비유기성 층을 포함하는 적어도 두 개의 층을 바람직하게 포함한다.

전극쪽으로의 자연 발생 분극에 응답하여 발생하는 전하 모멘트를 가속시키는 데에는 전극과 액정층간의 하부 저항막이 효과적인데, 그것은 온도 보상 구동 방법으로 부가성을 증가시키기 위해 픽셀에 복수로 기록하는 동안의 연속하는 기록 사이에서 픽셀에 형성된 자기 구역 벽이 안정화됨으로써 단계적으로 디스플레이하는 동안 디스플레이 레벨의 안정도를 향상시킨다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부하는 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 참조하면 보다 명확해질 것이다.

제11도는 본 발명의 실시예에 따른 구동 신호 파형의 셋트를 도시한다.

S₁-S₄는 상호 인접한 제1 내지 제4 주사선 S₁-S₄에 인가된 주사 선택 신호를 나타내고 I는 데이타 선 I상의 픽셀의 디스플레이 상태를 결정하기 위해 주사선택 신호와 동기하여 데이타선 I에 인가된 데이타 신호의 연속을 나타낸다. 예를 들어, I-S₁에서의 전압은 주사선 S₂와 데이타선 I의 교점에서 픽셀 I-S₂에 인가된다.

주사 선택 신호는 클리어 펄스 A, 제1 선택 펄스 B 및 제2 선택 펄스 C를 포함한다. 클리어 펄스 A는 이에 동기된 신호의 내용에 관계없이 명암 상태들 중의 상태로 주사선 상의 픽셀들을 리셋트하기 위한 펄스이고, 펄스폭 t₁과 피크 높이 Vs0를 갖는다.

제1 선택 펄스(기록 펄스 B)는 이에 동기하여 데이타 선에 인가된 데이타 펄스 Vi₁과 협력하여 리셋트 펄스의 0-100 % 영역을 반전하기 위한 펄스이고, 펄스 폭 t₂및 피크 높이 Vs₁을 갖는다.

제2 선택 펄스 C는 다음 주사선 S₂상의 픽셀에 디스플레이되리라고 예상되는 디스플레이 상태를 기초로 하여 정해진 데이타 펄스 Vi₂에 대응하는 디스플레이 상태와 관련된 주사선 S₁상의 픽셀에서 발생하는 펄스이다. 펄스 C는 주사선 상의 DC성분을 없애기 위한 공지된 보조 신호와는 다르다는 것에 주목하여야 한다. 이런 공지된 보조 신호는 관련된 픽셀의 이미 형성된 디스플레이 상태를 변화시키지 않도록 결정된 펄스 폭과 피크 높이를 갖도록 설정된다.

이와 대조적으로, 본 발명에서 제2 선택 펄스 C는 온도변화 등으로 인한 관련된 주사선 상의 픽셀에서 가능한 임계 변화를 보상하기 위해 다음에 인접한 주사선에서 픽셀을 위한 디스플레이 데이타에 의존하는 관련된 주사선 상의 픽셀의 디스플레이 상태를 변화시키도록 결정된 펄스 폭을 갖도록 설정된다.

펄스 B이후의 소정 주기의 경과 후에 인가되는 제5도에 도시된 펄스 C와 대조적으로, 제2 선택 펄스 C는 제1 선택 펄스 B에 연속적으로 인가되고 그 주기 내에 또한 다른 주사선에 대한 펄스 B가 인가된다. 바꾸어 말하면, 클리어 펄스 A와 선택 펄스 B와 C의 연속은 n번째 주사선에 인가되고 그후 펄스 A, B 및 C의 동일한 연속은 다음적인 n+1번째 주사선에 인가된다.

따라서, n번째 주사선 상의 픽셀 내로의 기록은 임계 변화의 보상을 포함해서 완료된 이후에, 다음 주사선이 선택되어 다음 주사선은 물리적으로 n+1번째 주사선에 인접할 필요는 없으나 n+10번째 주사선 또는 n+100번째 주사선과 같은 임의의 주사선이 될 수 있다.

제11도의 펄스 A, B 및 C를 포함하는 주사 선택 신호는 픽셀 시프트 방법에 따라 저 주파수에서 구동될 수 있는 픽셀에서의 플리커링을 억제하기 위하여 비월주사 방식에 양호하게 채택될 수 있다.

선택적으로, 또한 주사 선택 신호는 부분적인 재기록 방식에 채택될 수 있다. 따라서 주사선의 부분 즉, 모든 주사선 중 m번째 내지 m+1번째 주사선이 플리커링이 없는 높은 질의 디스플레이에 다중 윈도우 디스플레이를 수행하기 위해, 디스플레이된 화상의 부분을 부분적으로 재기록하도록(반복적으로) 선택된다.

위에서 기술된 픽셀 시프트 방법에서, n번째 주사선상의 픽셀을 위한 펄스 C가 인가되기 전에, 다음으로 선택된 주사선에 대한 펄스 A와 펄스 B가 인가되므로, 주사선의 생략이 비월 주사 방식에서 처럼 실행되거나 또는 부분적인 재기록에서 처럼 임의로 접근한다면, 디스플레이된 화상의 동요가 발생된다.

본 발명에 따른 구동 방법은 픽셀 시프트 방법에서 주사선의 임의의 접근의 가능성이 주목된다면임의의 픽셀 시프트 방법이라 할 수 있다.

이제, 제11도에 도시한 신호 파형을 사용한 구동 방법은 앞으로 자세히 기술될 것이다. 제12a도(제11도의 S₂로 도시된 주사 선택 신호와 유사함)에 도시한, 펄스의 연속이 FLC 장치의 픽셀에서 액정층에 인가될 때, 액정의 방향은 전압 펄스 V₀(리셋트 상태)의 인가에 의해 한 상태(다운이라고 함)로 리셋트된다. 그런 후에, 액정은 전압 펄스 V₁의 인가에 의해 다운 상태에서 다른 방향 상태(업이라고 함)로 재반전될 수 있다. 동시에, 픽셀이 임계 분산 즉, 셀 두께 분산을 갖는다면, 점차적인 디스플레이를 수행하는 것이 가능하다.

이제, 임계 분산을 갖지 않는 픽셀이 펄스 V₀의 인가에 의해 리셋트된다고 가정하면, 펄스 V₁의 인가에 의해 업으로 기록되고, 더 나아가 펄스 V₂의 인가의 의해 다운으로 기록된다. 동시에 픽셀을 다운으로 균일하게 배향시키는데 필요한 전압 펄스 V₂의 크기는 전압 펄스 V₁의 크기에 주로 의존한다.

특정한 경우, 이후에 기술된 예1에서 사용된 것과 동일한 액정 소자 셀이 준비되어 약 30Hz(t=40μsec)의 싸이클에서 (한 싸이클 주기 이내에서 평균전압으로서 DC성분이 없는) 제12b도에 도시된 신호의 인가에 의해 리플레시-기록되었다. 제13도는 변화하는 크기를 갖는 펄스 V₁의 인가뒤에 재-반전을 필요로 하는 재-반전 전압 펄스 V₂의 관계를 요약하였다.

제13도에서, 기록 펄스의 전압 V₁은 횡좌표에 표시, 종좌표는 횡좌표에 표시되는 피크 높이를 갖는 펄스 V₁에 다음으로 인가될 때 재-반전을 필요로 하는 펄스 V₂의 피크 높이를 나타낸다. 30℃ 및 40℃에서 얻어진 결과들은 각각 제13도에 도시된다.

제12b도에 도시된 구동 파형이 인가될 때, 액정은 V₀펄스의 인가에 의해 다운 상태로 리셋트되고 V₁펄스의 인가에 의해 업 상태로 재기록된다. 제13도에서 30℃에서의 데이타에 따르면, V₁펄스가 10.08볼트(펄스 폭=40μsec)의 전압 값을 갖는 다면, 배향 상태는 2.0볼트의 전압 값을 갖는 V₂펄스의 인가에 의해 다운 상태로 재-반전될 수 있다. 그러나, V₁펄스가 11볼트의 전압을 갖는다면, V₂펄스는 5볼트의 전압값을 필요로 한다.

이런 방법으로, V₁펄스의 인가에 의해 제-반전을 필요로 하는 전압값은 V₁펄스에 따라 변화되고 제13도에 도시한 바와 같은 소정의 V₁펄스 이상으로 포화되었다. V₁=0.08볼트나 12볼트인 경우 중의 한 경우에서, 픽셀은 V₂펄스가 0볼트일때 전적으로 업으로 기록된다. 따라서, 업상태를 동일하게 형성하는 두개의 펄스가 인가되어 다운을 기록하기 위한 재-반전 펄스가 인가되더라도, 재-반전 펄스의 크기는 재반전을 필요로 하는 재-반전 펄스의 크기가 업 상태를 형성하기 위한 선형 펄스의 크기에 따라 변화한다. 다른 크기를 갖는 두개의 V₁펄스의 인가에 의해 형성된 업 상태는 서로 광학적으로 동일하게 나타나지만 다른 변조 정렬 상태를 가질수 있다. 바꾸어 말하면, V₂펄스에 의해 재-반전을 위한 임계값은 V₂펄스가 인가되는 액정 분자들의 상태에 의존하여 변화한다고 할 수 있다.

V₂펄스의 인가에 의한 재-반전 임계 전압이 선행 V₁펄스의 크기에 의존하여 변화하고 소정의 V₁전압 이상으로 포화되는 현상은 다른 오도에서 동일하게 관찰된다(제13도).

V₁펄스와 V₂펄스사이의 관계의 다른 조사에 따르면 다음 사실이 나타난다.

전압 V₁과 V₂가 재-반전 전압 V₂의 포화에서 1을 제공하기 위해서 표준화 된다면, 제14도에 도시된 관계를 얻을 수 있다. 제14도에서 도시된 것은 위에서 언급된 특성이 온도에 거의 의존하지 않음을 보인다. 다시 말하면, 재-반전 전압 V₂대 V₁의 포화에서 V₁과 V₂의 값을 참조하여, V₁이 소정 비율의 변화를 야기시킨다면, V₂또한 대응하는 비율 변화를 야기시킨다. 좀더 구체적으로, V₁이 기준값(즉, V₂의 포화에서 V₁)에 관하여 0.8로 감소한다며, V₂도 마찬가지로 30℃ 또는 40℃인 온도에 관계없이 기준값(즉, V₂의 포화에서의 V₂또는 최대 V₂)에 대하여 약 0.2로 감소한다.

제13도와 제14도에서 도시된 특징으로부터, 제12a도 또는 제12b에서 도시된 바와 같은 구동 전압 파형이 픽셀의 임계 분산을 갖는 FLC 장치내의 액정층에 인가되는 경우에,V₁펄스 인가에 의해서 기록한 후에 V₂펄스의 인가에 의해서 재-반전의 양을 평가하는 것은 가능하다. 픽셀에서의 셀 두께 경사도를 갖는 장치에 의해 얻어진 결과를 보이는 제14도에 따르면, 픽셀이 셀 두계 d1에 기록되고 그 후에 V₁=1(표준화된 값)과 V₂=0.6의 펄스를 공급받을때, 자기 구역 벽들은 1-0.85의 범위에서 d1/d2=0.85의 셀 두께 위치 까지 재반전될 수 있다.

이러한 현상은 제15도에 관련하여 기술된다. 저온 T1에서, 픽셀은 V₁펄스의 인가에 의해 W1%로 기록되고 V₂펄스의 인가에 의해 δW1%만큼 복귀된다. 고온 T₂에서, 픽셀은 V₁펄스의 인가에 의해 W₂%(W₂W₁)로 기록되고, V₂펄스의 인가에 의해 δW₂%만큼 복귀된다. 이때에, δW₁=δW₂이다. 이것은 V₁과 V₂펄스의 연속에 의해 기록된 양(δW₁과 δW₂)의 변화는 온도에 관계없이 일정하다는 것을 의미한다. 따라서, 온도 변화에 의해 발생된 기록 변화 δW₂를 제거하므로서 얻어진 데이타 양δ△는 온도에 의존하지 않는다. 따라서, 기록 양의 변화(위에서 δW₂')가 독립적으로 정정될 수 있다면, 계조 데이타는 펄스 V₁과 V₂의 연속에 의해 기록될 수 있다.

제16도는 V₁과 V₂펄스의 기능을 도시한다. 제16도를 참조하면, 고온 픽셀과 저온 픽셀 모두 V₀펄스의 인가에 의해서 완전히 블랙(black)상태로 리셋되고 그후에 V₁펄스의 인가에 의해 화이트(white)로 기록된다. V₁펄스에 의한 화이트-기록 양은 고온과 저온에서 다르고, 그 차이는 V₂펄스에 의해 정정된다. 더 구체적으로, V₁펄스 다음 V₂펄스의 인가에 의해서, (a) V₁펄스에 의해 형성된 기록 상태는 정정되고, 그리고 (b) 온도에 좌우되는 차이 또는 편차도 정정된다. V₂펄스에 대한 전압값은 먼저 (b) 온도에 좌우되는 편차에서 결정되고, 그 후에 V₂전압 펄스가 다음될 때 V₁전압은 요구되는 기록 양을 얻도록 결정된다.

제14도에 따라, V₁전압 펄스의 크기에 의존하는 결정된 V₂전압 펄스의 인가에 의해 재-반전 양을 아는 것이 가능하게 되어, 요구되는 계조는 재-반전 양을 고려하면서 V₁전압을 결정하는 것에 의해 기록될 수 있다.

위의 구동 원리는 제6도에 도시된 픽셀에서의 셀 두께 경사도(전계 세기 분산)을 갖는 장치에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 일반적으로 픽셀에서 반전 임계 분산을 갖는 장치에도 적용될 수 있다.

위에 기술한 바와 같이, 온도에 의존하는 편차를 제거하면서 V₁과 V₂펄스의 연속을 제거하는 것에 의해 소정의 데이타를 디스플레이하는 것이 가능하다. 이제, V₂펄스의 온도 보상 기능은 제17도에 관련하여 기술될 것이다.

제17도에서, 횡좌표는 투과율 W(%)를 나타낸다. 이 장치는 일정한 펄스폭에서 투과율 W와 전압의 대수값(ln V)사이의 선형 관계를 만족시키도록 제6도에 도시된 것과 같은 픽셀의 단조로운 임계 분산을 갓는다고 가정한다. 그러한 셀 두께 경사도를 설계하는 것은 실제적으로 가능하다.

블랙 리셋트와 화이트 기록의 순차가 이루어진다고 가정되는 주사선(M)상의 픽셀에 기록하는 경우에, 보정 펄스 V₂는 블랙기록의 방향으로 셋트된다. 대응하여, 다음으로 선택된 (N+1)번째 선은 화이트 리셋트, 블랙 기록 그리고 화이트 정정의 순차로 이루어질 수 있다. (N+1)번째 선 상의 데이타는 온도 편차에 대응하는 N번째 선으로 시프트되기 때문에, V₂에 의해 수행되는 데이타는 N번째 선으로 들어가기 위해 자연적으로 블랙 기록 방향으로 향하고 V₁에 의해 N+1번째 선 상에 예상되는 계조의 디스플레이는 기록 블랙의 방향에 있다.

본 발명에서, 온도 보상을 가능하게 하는 온도 범위 T₁-T₂는 온도 변화에 기인하는 FLC의 임계값 변화가 1/x에 달하도록 하는 온도 범위이다. (여기서, x는 픽셀의 임계 비율을 나타냄.) 이것은 T₁에서의 임계 분산의 하한선이 T₂에서의 임계 분산의 상한선과 동일하도록 하는 온도 범위를 의미한다. V₂는 (V₁에 영향 받기 전에) T₂에서의 임계값에 대응하는 0-100%의 계조 디스플레이를 가능하게 하는 전압 범위를 취한다.

제17도에서, 수평선 i는 저온 T₁에서 리셋트된 후에 반전의 임계값을 나타낸다. 따라서, i 이상의 전압이 인가되면, FLC는 그 상태 반전을 일으킨다. 여기서, V₁펄스와 V₂펄스는 제17도에 도시한 바와 같이 그들의 극성이 다르면서 전압이 동일한 부호롤 표시되는 대칭적인 임계값을 갖고 있다.

다음에, 예상되는 계조 데이타를 기초로 하는 V₁과 V₂의 셋팅의 기술될 것이다. V₁이 제13도와 제14도에 관련하여 기술된 V₁에 기인한 반전 임계 변화를 고려하여, V₁₁은 결과의 상태가 V₂₁의 인가에 의해서 0%로 복귀되는 V₁의 값을 나타내는 것으로 가정되고, V₁₂는 V₂₂의 인가 후에 100% 디스플레이를 유지할 수 있는 V₁의 값을 나타내는 것으로 가정되어, V₁은 V₁₁-V₁₂의 전압 범위를 가정할 수 있다. 제17도에서 실선 a-d는 각각 V₁₂, V₁₁, V₂₂및 V₂₁을 나타내고 픽셀에서의 임계 분산에 따른 전계 세기 경사도 때문에 실제적으로 기울기를 갖는다.

제17도에 참조하면, V₁₁이 인가될때, 픽셀은 자기 구역 벽(이하 파평면 Q₁이라 칭함)이 형성되는 Q1(%)의 계조를 갖게 된다. V₁₁의 인가에 의해, 반전 임계값은 i에서 점선 e로 변화된다. 반전 임계값의 변화율은 앞에 기술된 바와 같이 일정하다. 파평면 Q₁에 관하여, 임의의 전압 V₂₁-V₂₂는 위에서 언급된 e를 초과하게 되어, 픽셀은 V₂의 인가에 의해 0% 디스플레이로 복귀된다. 더욱이, V₁₁보다 약간 높은 V_q가 V₁으로서 인가되는 경우에, 픽셀은 Q₁보다 높은 Q₂(%)의 계조를 디스플레이하게 되고 반전 임계값은 점선 f로 변화된다. 선 f에 관하여, V₂₂는 파평면 Q₁이 V₂₂의 인가에 의해 0% 디스플레이로 반전되지만, V₂₁은 부분적으로 f 아래에 있도록 항상 선 아래 있지 않아, 반전은 구 부분적에서 수행될 수 없다. 그 부분은 제17도에 Q₃으로 표시했다. 따라서, 0%의 계조가 디스플레이되는 것으로 기대되는 경우에, V₁₁은 계조 데이타에 기초하여 결정된 V₂가 V₂₁-V₂₂중의 어느 하나일 때에도 V₁로서 인가될 수도 있다. Q₂의 계조가 디스플레이되는 것으로 기대되는 경우에, Vq는 V₂₁에 대한 V₁로서 인가될 수 있고, V₁=Vq이며 0%의 디스플레이 결과가 나타나므로 Vq보다 높은 전압이 V₂₂에 대하여 인가될 수 있다. 100%의 계조를 디스플레이하기 위해, Q₄를 제공하는 V₁의 값은 V₂=V₂₁로 인가되고, Q₅를 제공하는 V₁의 값은 V₂₂로 인가된다. 좀더 구체적으로, Q₅를 제공하는 V₁은 V₁₂이다. 덧붙여서 계조 디스플레이 상한선은 100%이고, Q₄와 Q₅은 실제적으로 100% 디스플레이를 의미하지만, V₁에 의존하는 반전 임계 변화가 존재할 때에 Q₄와 Q₅는 이러한 경우를 커버하기 위해 100%를 초과하여 디스플레이된다. 점선 q와 h는 각각의 임계 변화를 나타낸다.

제17도에서 온도 변화는 액정의 반전 임계값에 대한 인가된 전압 V₁에 V₂의 증가에 대응하는 것으로 가정하고 K축으로 향하는 0% 위치와 100% 위치의 평행 운동에서 동일한 것으로 간주된다. 이것은 제17도에서 [0, 100]영역 대 [-100, 0] 영역의 평행 운동에 대응하는 것이다.

온도 증가의 경우에, V₂펄스에 의한 기록은 0%측에서 발생한다. 이것은 N번째 선에 대한 V₂가 N+1번째 선에 대한 계조 데이타에 의해 결정되기 때문이다. 그러므로, 임계값은 온도 증가로 인해 낮아지고, 임계 변화에 따라 N+1번째에 대한 계조 데이타는 N번째 선에 기록된다. N번째 선에서, V₂와 V₁은 서로 반대되는 극성을 갖는다. N번째 선과 N+1번째 선상의 기록 방향은 서로 반대이다. 따라서, N번째 선이 화이트 기록되면, V₂에 의한 N+1번째 선에 대한 계조 데이타의 시프트는 블랙-기록으로 수행된다. N번째 선에 대한 계조 데이타는 N+1번째 선에 대한 계조 테이타의 시프트에 대응하는 V₂만큼 N-1번째 선으로 시프트된다. 따라서 계조 데이타는 인접한 선들로 순차적으로 시프트되는 동안 디스플레이된다. 예를 들어, N+1번째 선에 대한 계조 데이타가 50%인 경우에, 픽셀은 T₁에서 V₁으로 블랙 기록에 의해 50% 블랙으로 반전되고, 50%계조 데이타가 온도 증가로 인해 N번째 선으로 시프트될지라도, N번째 선으로 시프트된 계조 데이타는 나머지(화이트 50%)이므로, V₂에 의한 블랙 기록은 N번째 선 상에서 발생되지 않는다. 그러나 같은 50% 시프트의 경우에서, N+1번째 선 상의 계조 데이타가 80% 블랙이라면, 나머지 20% 화이트와 30% 블랙은 N번째 선으로 시프트되어 30% 블랙 기록이 V₂에 의해 수행된다. N+1번째 선상의 계조가 100% 블랙이라면, 50% 블랙 기록은 N번째 선에서 V₂에 의해 수행된다.

위의 요점은 제17도에 관련하여 앞으로 기술될 것이다. 제17도에서, 점선과 짧은 선으로 된 j와 실선 i의 교점은 범위[-100, 0]의 정확히 중점에 있는 횡좌표상의 투사 Q₆을 제공하여, 선 j는 범위[-100, Q₆]내의 반전 임계값을 초과하고, 범위[Q₆, 0]내의 반전 임계값 아래에 있다. 따라서, 전압 V₂j를 갖는 V₂펄스의 경우에서, 온도 변화로 인한 임계값의 변화가 50% 또는 그 이상 재기록을 필요로 하지 않으면 0%측 상의 기록은 발생하지 않는다.

본 발명에 따라 V₁과 V₂펄스의 연속을 인가하므로서 온도 편차와 조합하여 구동을 수행하기 위한 필요 조건은 V₁펄스로 기록된 후에 액정 임계 분산이 픽셀에 인가된 전계 세기 분산보다 가파르다는 것이다.

제17도의 하단부의 스트립에 도시한 것과 같이, 위에 기술된 구동 원리에 따르면, 데이타(빗금친 부분으로 표시됨)는 T₁에서의 N+1번째 선 상에 디스플레이되는 것으로 기대되는 데이타가 T₂에서의 N번째 선 상에 디스플레이 되도록 저온 T₁에서 고온 T₂로 계속적으로 변한다.

본 발명의 구동 방법에 따르면, 전체의 액정 패널이 예를 들어, T₁의 온도일 때, 모든 픽셀은 그들 자신의 주사선의 기대되는 계조 디스플레이를 수행하고, 전체의 액정 패널이 예를 들어, T₂의 온도일 때, 모든 픽셀은 각각 다음 주사선 상에 계조 데이타를 디스플레이한다. 따라서, 후자의 경우에, 디스플레이가 한 선씩 빗나가게 되지만 한 선의 빗나감은 실제적인 액정 패널이 많은 수의 주사선을 포함하기 때문에 실제적으로 무시될 수 있다. 더욱이, T₁측에서 T₁의 반대측으로의 온도 경사도가 패널을 따라 발생되는 경우에, 기대되는 디스플레이는 T₁측에서 실행되지만 계조 데이타의 시프트는 T₂측을 향하여 점차적으로 증가한다. 그러나 위에 기술된 것처럼, 한 선 시프트는 실제적으로 무시할 수 있고 인접한 두 개의 주사선은 같은 온도로 간주될 수 있으므로 실질적으로 이러한 온도 분산에 의해 발생되는 문제는 없다.

제18도는 제11도에 도시한 바와 같은 구동 신호 파형을 액정 패널(32)에 공급하기 위한 구동 회로를 포함하는 액정 장치의 블럭도이다. 제18도를 참조하면, 장치는 주사선 상에 픽셀 화상 데이타 I1과 다음번에 선택된 주사선 상에 픽셀의 화상 데이타 I₂의 셋트를 공급하기 위한 화상 데이타 소스(21)를 포함한다. 이들 데이타는 A/D변환기(22)에 의해서 2진 신호로 변환된다. 2진 신호는 제어기(23)를 통하여 주사측 구동 회로와 데이타측 구동 회로에 공급되는 주사 신호와 데이타 신호로 분할된다. 데이타측 구동 회로는 화상 데이타 I₂로부터 Vj₂(j번째 주사선 상의 픽셀을 위한 V₂)를 결정하기 위한 데이타 신호 발생기(24)와 Vj₂와 I₁으로부터 Vj₁(j번째 주사선 상의 픽셀을 위한 V₁)을 결정하기 위한 데이타 신호 발생 회로를 포함한다. 이들 데이타 신호는 데이타측 시프트 레지스트(26), 디코더(27) 및 아날로그 스위치(28)를 통해서 액정 패널(32)에 공급된다.

주사측 구동 회로는 주사측 시프트 레지스터(29), 디코더(30) 및 아날로그 스위치(31)를 포함하고, 이들 주사 선택 신호가 주사선 어드레스 데이타를 기초하여 액정 패널(32)을 구성하는 주사선에 공급된다.

본 발명에 따른 액정 장치의 다른 적합한 실시예는 제6도에 도시된 것과 같이 전극과 액정층 사이에 막(54)을 포함하는 구조를 갖는 액정 장치를 포함할 수 있다. 이 막은 많아야 10⁸ohm.㎝의 체적 저항율로 특징지워지고 픽셀에서 부분적인 반전을 발생시키기에 적합한 구동 수단을 포함한다. 구동은 양호하게는 위에 설명된 픽셀 시프트 방법, 4-펄스 방법 및 임의의 픽셀 시프트 방법에 의해 실행될 수 있다.

본 발명의 액정 장치에서 사용된 전극과 액정층 사이에 배치된 막은 많아야 10⁸ohm.㎝, 양호하게는 10⁴-10⁷ohm.㎝의 체적 저항율을 갖는 특성이 있다. 막이 10⁴ohm.㎝ 미만의 체적 저항율을 갖는 경우에 픽셀들 사이의 전기적인 연속성의 무시될 수 없으므로 전극과 유사하게 막을 패턴시킬 필요가 있다. 막은 많아야 2000Å, 양호하게는 많아야 1000Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

막은 양호하게는 내부에 SnO₂와 In₂O₃같은 도전 또는 반도전의 미세한 입자를 포함하는 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리실록산(polysiloxane) 같은 공지된 정렬막 재료를 포함할 수 있다. 또는, 막은 하나 이상의 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyanniline) 또는 폴리아세틸렌(polyacetylene) 같은 유기적인 도체의 정렬 막또는, 액정측 상에 폴리이미드(polyimide) 같은 공지된 유기적인 절연 정렬 막 재료를 포함하는 최소한 2개 층; 및 Sn_xOy, In_xOy 또는 이런 것들의 화합물 등의 재료 또는 전극측 상의 무기적인 절연 재료의 무기적인 막층을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다.

막은 많아야 10⁸ohm.㎝, 양호하게는 10⁴-10⁷ohm.㎝의 체적 저항율을 제공하기 위해 적절한 조성, 도펀트의 내용 또는 두께의 비율을 갖는다. 적층 막의 체적 저항율 VR은 다음과 같이 계산될 수 있다.

VR = (VR₁·t₁+ VR₂·t₂+ ...)/(t₁+ t₂+ ...)

여기서 VR₁·R₂...는 성분층들을 구성하는 재료의 체적 저항율을 표시하고 t₁,t₂...은 성분층의 두께를 표시한다.

전극과 액정층 사이에 이런 막을 갖는 양호하게는 양 기판상에 있는 액정 장치는 제19도에 도시된 블럭도에 의해 나타나는 것처럼 액정 장치 내에 디스플레이 패널(103)으로서 포함될 수도 있다.

더욱 구체화하여, 제19도는 본 발명에 따라 액정 장치의 실시예로서의 액정 디스플레이 장치에 대한 제어 시스템의 블럭도이고, 제20도는 화상 데이타의 통신에 대한 타임 챠트이다. 이하에, 장치의 동작이 이들 도면을 참조하여 설명될 것이다.

그래픽 제어기(102)는 주사 전극을 지정하기 위한 주사선 어드레스 데이타 및 어드레스 데이타에 의해 지정된 주사선 상의 픽셀용 화상 데이타 PD0-PD3를 액정 디스플레이 장치(101)의 주사선 구동 회로(104) 및 데이타선 구동 회로(105)로 구성된 디스플레이 구동 회로에 공급한다. 이 실시예에서, 주사선 어드레스 데이타 A0-A15와 디스플레이 데이타 CD0-D1279는 구별되어야 한다. 신호 AH/DL은 구별하는데 사용된다. 높은 레벨 Hi에서의 AH/DL신호는 주사선 어드레스 데이타를 나타내고, 낮은 레벨 L0에서의 AH/DL신호는 디스플레이 데이타를 나타낸다.

주사선 어드레스 데이타는 지정된 주사선을 구동시키는 타이밍과 동기하여 주사 선구동 회로(104)로 출력된 액정 디스플레이 장치(101)내의 구동 제어 회로(111)에서 화상 데이타 PD0-PD3으로부터 구해진다. 주사선 어드레스 데이타는 주사선 구동 회로(104)내의 디코더(106)에 입력되고, 디스플레이 패널(107)안에 지정된 주사 전극은 디코더(106)를 통해 주사 신호 발생 회로(107)에 의해 구동된다. 반면에 디스플레이 데이타는 데이타선 구동 회로(105)내의 시프트 레지스터(108)에 도입되고 전송 클럭 펄스에 기초하는 단위로서 네개의 픽셀만큼 시프트된다. 하나의 수평 주사선 상의 1280개의 픽셀의 시프트가 시프트 레지스터(108)에 의해 완료될 때, 1280개의 픽셀에 대한 디스플레이 데이타는 병렬로 배열된 라인 메모리로 전송되어 하나의 수평 주사 주기 동안 기억되고 데이타 신호 발생 회로(110)부터 각각의 데이타 전극들에 출력된다.

더욱이, 이 실시예에서, 액정 디스플레이 장치(101)에서 디스플레이 패널(103)의 구동과 그패픽 제어기(102)에서의 주사선 어드레스 데이타와 디스플레이 데이타의 발생은 비동기화 방법으로 실행되어, 화상 데이타 전송시 그래픽 제어기(102)와 디스플레이 장치(101)를 동기화하는 것이 필요하다. 동기화는 액정 디스플레이 장치(101) 내의 구동 제어 회로(111)에 의해 각각 하나의 수평 주사 주기 동안에 발생되는 신호 SYNC에 의해 실행된다. 그래픽 제어기(102)는 SYNC 신호가 낮은 레벨에 있고 높은 레벨에서 하나의 주사 신호를 위한 화상 데이타의 전송 후에 화상 데이타 전송이 실행되지 않을 때 화상 데이타가 전송되도록 항상 SYNC 신호를 감시한다. 더욱 구체화하여, 제19도를 참조하면, 낮은 레벨의 SYNC 신호가 그래픽 제어기(102)에 의해 검출될 때, AH/DL신호는 즉시 하나의 수평 주사선을 위한 화상 데이타의 전송을 시작하기 위해 높은 레벨로 전환된다. 그 후에, SYNC 신호는 액정 디스플레이 장치(101)에서 구동 제어 회로(111)에 의해 높은 레벨로 전환된다. 하나의 수평 주사 주기의 경과에 따라 디스플레이 패널(103)내의 기록의 완료 후에 구동 제어 회로(111)는 다음 주사선을 위한 화상 데이타를 수신하도록 낮은 레벨로 SYNC신호를 다시 복귀시킨다.

[예 1]

제1 실시예로서, 제6도에 도시된 단면 구조를 갖는 액정 셀이 준비되었다. 하부 유리 기판(53)에는 주형 상에 형성된 원형 패턴을 그 위에 UV-경화 수지층을 도포시켜 변형시킴으로써 경화된 아크릴 수지층(52)이 형성되어 톱니 파형 단면을 가졌다.

그후에 이렇게 형성된 UV-경화된 불규칙한 수지층(52)는 스퍼터링에 의해 ITO막의 스트라이프 전극(51)을 갖게 되고 약 300Å 두께 정렬 막(히다찌 가세이 K.K로부터 입수할 수 있는 LQ-1802로 형성됨. 54)으로 코딩하였다.

대향 유리 기판(53)은 평범한 내부 표면 상에 ITO 막의 스트라이프 전극(51)을 갖고 동일한 정렬 막(54)으로 코딩하였다.

두 기관 모두(더욱 정확하게는, 그 위의 정렬 막(54))에 대해 각각 한 방향으로 러빙 처리를 행하고 그들의 러빙 방향이 대략 평행하지만 하부 기관의 러빙 방향은 상부 기판의 러빙 방향에 관하여 시계 방향으로 약 6도의 각을 형성하도록 서로 중첩시켰다. 셀 두께(간격)는 최소 두께 약 1.10μm로부터 최대 두께 약 1.64μm까지로 제어하였다. 더욱이, 하부 스트라이프 전극(51)은 하나의 톱니 간격을 갖는 픽셀 폭을 제공하도록 릿지나 리플을 따라(도면의 두께 방향으로 연장됨) 형성되었다. 그러므로 300μm×200μm의 크기를 각각 갖는 픽셀이 형성되었다.

그후에, 셀은 다음과 같은 상전이 계열과 특성을 나타내는 키랄 스케틱 액정으로 충전되었다.

이렇게 준비된 액정 셀(장치)은 제11도에 도시된 구동 신호의 셋트를 인가하므로써 구동되었다. 각각의 펄스는 t₁= 150μsec, t₂= 40μsec, Vs0 = 7.0볼트, Vs₁= 13.1볼트, Vs₂= 6.9볼트, -3.1볼트≤Vi₁≤3.1볼트, -1.41볼트≤Vi₂≤1.41볼트의 파라미터로 특정지워졌다.

위에 기술된 방법에서 구동된 액정 장치는 제21도 내의 곡선 A로 표시된 디스플레이 특성을 보였는데 여기서 횡좌표는 V₁= Vs₁- Vi₁을 나타내고 종좌표는 상대 투과율(5)을 나타낸다.

한편, 선택 신호 (c)에 대응하는 펄스들 (즉, Vs₂= 0 및 Vi₂= 0)을 생략함과 동시에 제11도에 도시된 구동 파형을 사용하여 동일 소자가 동일 방식으로 구동되었을 때, 장치는 제21도에 곡선 B로 표시되는 디스플레이 특성을 나타내었다. 따라서, 이러한 경우에, 결과적인 투과율은 온도 변화에 다라 현저하게 달라져서, 양호한 경사 특성을 나타내지 못하게 되었다.

이와 대조적으로, 본 발명의 구동 방법에 따라 얻은 곡선 A는 온도 보상에 의해 양호한 경사 특성을 나타냈다. 부수적으로, 연속적으로 인가된 데이타 신호들 사이에 더 긴 간격의 주기(interval period)가 배정될 때 다음 데이타 신호에 의해 영향을 덜 받는 양호한 계조 디스플레이 특성을 얻었고, 특히 Y가 약 20μsec일 때 양호한 결과를 얻었다.

[예 2]

제22도에 도시된 바와 같은 셀 두께 경사를 갖는 액정 셀(장치)는 셀 두께 분포가 1.0 -1.4 μm 범위 내에 있고 단면 구조의 변경이외에 2개의 기판들에 가해진 러빙 방향이 약 10도의 각으로 교차하도록 설정된다는 점을 제외하고는 예 1에서와 동일한 방식으로 얻어졌다. 소자는 제18도에 도시된 것과 같은 회로를 사용하여 제11도에 도시된 일군의 구동 신호를 인가함으로써 구동 되었다.

이 예에 사용된 액정 소자는 제22도에 도시된 각각 폭 A를 갖는 주사선(54)에 의해 형성된 픽셀을 포함하므로, 상술한 바와 같은 완전한 픽셀 시프트를 일으킬 수 없다. 그러나, 휘도 제어가 소자 내에서 수행될 수 있으므로, 온도 보상이 본 발명의 구동 방법에 따라 수행될 수 있다. 제23도는 이 실시예에 형성된 디스플레이 상태를 개략적으로 도시한다.

상술한 예 1 및 예 2 각각에서, 전압 변조에 의해 계조 디스플레이 구동이 수행되었지만, 또한 펄스 폭 변조나 위상 변조에 의해 변조가 수행될 수도 있다.

[예 3]

예 1에서는, Y의 길이가 약 200μsec로 설정되었을 때 최상의 결과가 얻어졌다. 이 예에서는, 데이타 신호에 기초하여 결정된 크로스토크 방지 신호를 인가함으로써 주기 Y를 단축시키려고 시도하였다. 다른 특징들은 예 1에 채택된 것과 동일 하였다.

크로스토크 방지 신호를 생성하기 위해, 제11도에 도시된 파형에 있어서 Vs₂펄스 직후에 인가된 펄스들의 효과가 시간에 따라 검사되었다. 제24도는 분석의 개요를 도시한다.

제24의 (a)에서는 주기 Y 부분의 파형을 제외한 파형을 도시한다. (b)에서는 파형의 어드레스가 도시되어 있다. (c)에는 (a)의 파형이 Vs₂펄스에 다음하여 인가될 때 얻어지는 실험적으로 측정된 유효 계수(effect factor)가 도시되어 있다. (d)에는 (a)의 파형이 포함되는 펄스들의 전압의 예가 도시되어 있다. 이들 값들은 예 1에서와 유사하게 관련 주사선 상의 픽셀에 대한 화상 데이타 및 인접하는 주사선 상의 인접 픽셀에 대한 화상 데이타에 기초하여 결정된다. (c)에는 (c)의 값들로 (d)의 값들을 나눔으로써 얻어진 값이 도시되어 있다. 주기 Y에 인가된 전압이 V_Y1및 V_Y2라고 가정된다면, 그의 효과는 각각 V_Y1/3 및 V_Y2/7로서 나타난다.

어드레스 3 내지 어드레스 10으로부터의 (e)값의 총합은 0.037이 된다. 이 값은 주기 Y 내의 전압을 조정함으로써 0(제로)로 감소된다. 그러므로, V_Y1및 V_Y2의 값들은 다음 조건들을 만족해야만 한다.

(V_Y1/3) + (V_Y2/7) = -0.0037

V_Y1= -V_Y2

상기 식을 풀므로써, V_Y1및 V_Y1가 다음과 같이 얻어진다.

V_Y1= -0.2 볼트

V_Y2= 0.2 볼트

상술한 방식으로 주기 Y 내의 파형을 결정함으로써, 적은 크로스토크를 갖는 양호한 계조 디스플레이를 달성하는 것이 가능하다.

[예 4]

제6도에 도시된 단면 구조를 갖는 액정 셀(장치)은 다음의 방식으로 준비되었다. 하부 유리 기판(53)에는 주형 상에 형성된 원형 패턴을 그 위에 UV-경화 수지층을 도포시켜 변형시킴으로써 경화된 아크릴 수지층(52)이 형성되어 톱니 파형 단면을 가졌다.

그 다음, 이렇게 형성된 UV-경화된 고르지 않은 수지층(52)는 스퍼터링에 의해 ITO 막의 스트라이프(stripe) 전극(51)을 갖추게 되고 그 다음, 막(54)로 코팅되는데, 이 막(54)은 20초 동안 1500 rpm으로 스피너 코팅에 의해 N-메틸피롤리돈(N-nethylpyrrolidone) 및 n-부틸셀로솔브(n-butylcellosolve)의 혼합 용매 중에 각각 0.7 wt.% 및 0.3 wt.% 농도로 폴리아닐린(분자 중량 = 약 200 - 300) 및 (강산으로서) 캄포르-설폰산(camphor-sulfonic acid)의 용액을 첨가한 다음 1시간 동안 200℃로 베이킹함으로써 형성된다.

대향 유리 기판(53)은 편평한 내부표면 상에 ITO의 스트라이프 전극(51)을 갖추고 있으며 상기와 동일한 방법으로 동일한 폴리아닐린 막(54)으로 코팅된다.

편평한 ITO 코팅 유리 기판 상에 상기와 동일한 조건 하에서 동일한 막(54)의 독립된 형성의 결과로서, 막(54)은 약 400Å의 두께 및 약 10⁷ohm.㎝의 체적 저항율을 나타냈다.

2개의 기판에 대해 예 1에서와 동일한 방법으로 러빙 처리가 행해졌다. 또한, 상술한 처리가 행해진 2개의 기판 및 예 1에서와 동일한 액정 물질을 사용함으로써, 각각 300μm × 200μm의 크기를 갖는 픽셀들을 포함하는 액정 장치는 예 1에서는 동일 방법으로 다르게 준비되었다.

제25도는 주사선 S₁, S₂, S₃, ...에 인가된 주사 신호, 데이타 선 I에 인가된 데이타 신호 및 픽셀 S₂-I (즉, 주사선과 데이타 선 I의 교차점의 픽셀)에 인가된 결합된 전압 신호를 포함하는 이 예에 사용되는 일군의 구동 신호 파형을 나타내는 파형도이다.

이 예에서, 픽셀 시프트 방법(pixel shift method)에 따른 계조 구동 방식이 채택되어, 인접하는 2개의 주사선에는 대응하는 위상에서 상호 반전 극성을 갖는 주사 신호가 공급되었다.

제25도를 참조하면, 각각의 펄스들은 |Ve| = 18.0 볼트, |Vs| = 17.0 볼트, |Vi| = 5.0 볼트, T = 40μsec, t1 = 7μsec의 파라미터에 의해 특성화되었다.

테이타 신호 변조는 위상 변조 방식을 따라 수행되었고 데이타 신호 변조의 개략이 제26b도에 예시되어 있다. 제26b도는 괄호 내에 각각 표시되어 있는 상태를 디스플레이하기 위한 I(0%)의 범위 내의 데이타 신호 전압 파형을 도시한다. 각 데이타 신호에 있어서, 펄스 부분 A의 폭은 기록 데이타에 따라 폭δ를 갖는 전압 신호를 제공하도록 가변적으로 변조된다. 부분 A의 변조는 폭δ 및 △T의 여분 폭이 1/γ: (1-1/γ)의 비를 갖도록 설정된다.

제25도에 도시된 제1 기록 시의 주사 신호 A 및 제2 기록 시의 주사 신호 B가 공급되어진 픽셀에서 반전의 임계 값이 연속적으로 되도록 비가 설정된다. 폭 δ는 주사 신호 A의 선택 주기 △T이다. 이 조건은 또한 임계값이 연속적으로 되도록 하기 위해 주어진다. 여기서, γ는 제16a도에 도시된 바와 같이, 투과율 T를 종좌표로, 변조 파라미터 λ를 횡좌표로 갖는 좌표계 상에 도시된 곡선 상의 기울기 ∂T/∂λ를 나타낸다.

이제, 변조 파라미터 λ에 대해 설명하기로 한다. 제27도는 투과율 T와 변조 파라미터 λ사이의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다. 제26b도에 도시한 것과 같은 변조 방식을 사용한 경우에, 횡축은 그래프의 평행 이동에 의한 액정의 임계값에 있어서의 변화를 나타내기 위해 대수 스케일로서 표현된다. 제25도에 도시된 구동 방식에 있어서, 주사 신호 내의 주사 선택 펄스 A에 대응하는 픽셀에 인가된 전압은 V₁= Vth = 14V [제27b도의 (b-1)에 도시된 바와 같음]의 장방형 전압으로부터 V₂=Vsat =20V [제27b도의 (b-3)에 도시됨]의 장방형 전압의 범위 내에서 변한다.

그 다음, 변조 파라미터 λ가 (가변) 전압에 의해 가중된(예를 들어 곱해진) 주기(펄스 폭)로 정의되면, 투과율 T와 선형이며 온도 변화에 따라 평행으로 시프트되는 lnλ 사이의 관계를 얻는 것이 가능하다.

전압(피크 값)에 따른 가중의 예를 기초하여 설명하기로 한다. (V₁를 갖는 2 부분이 존재한다면 총합적으로) t₁의 펄스 길이에서의 피크값 V₁을 나타태는 부분을 갖는 펄스 및 펄스 길이 t₂에서의 피크값 V₂를 갖는 부분이 다음과 같이 주어진 변조 파라미터를 갖도록 결정된다:

λ = (V₂/V₁)·t₁+ t₂

제27b도의 경우에, t₁+ t₂= 40μsec, V₁= 14V 및 V₂= 20V이다.

λ가 제25도 및 제26도의 조건 하에서 이러한 방법으로 결정된다면, 선택 전압 파형은 10V - 32μsec의 부분 및 22V - 8μsec의 부분을 가는 L형 파형으로부터 22V - 40μsec의 100% 부분을 갖는 장방형 파형까지의 범위 내에서 변화된다.

상술한 범위는 계조 디스플레이에 사용되고 10V - 40μsec의 펄스가 0%의 디스플레이에 사용된다. 후자는 제26b도에 데이타 신호 I(-0%)에 의해 주어지는 전압 파형에 대응한다.

상술한 바와 같이 액정과 전극 사이의 저 저항율 막층을 배치함으로써, 픽셀에 대해 여러번 기록을 하는 동안 픽셀 내의 벽의 안정성을 증가시키는 것이 가능하였고, 또한 온도 보상에 있어서 증가된 등급의 가산성(additivity)을 제공하는 것이 가능하였다.

또한, 제10도의 (c) 및 (d)를 참조하여 기술된 바와 같이 자기 구역 벽의 불규칙적인 이동 및 자기 구역 벽의 용융이나 접속은 자기 구역 벽들 사이의 간격이 10 - 20μm로 감소될 때까지 방지되었다. 이와 비교하여 종래 소자에 있어서는 상기 간격은 20-30 ㎛였다. 또한, 신뢰성 있게 디스플레이되는 계조 레벨의 수는 약 8 내지 13으로 감소될 수 있으며, 따라서, 현저하게 개선된 디스플레이 특성을 제공한다.

[예 5]

제28도에 개략적으로 도시된 바와 같은 단면의 픽셀 구조를 갖는 액정 셀이 준비되었다. 셀은 유리 기판(41a), 고르지 않은 ITO 막(32a), SnO₂층(43a) 및 폴리 아닐린층(44a)를 포함하는 고르지 않은 기판 구조물; 유리 기판(41a), ITO 막(42b), SnO₂층(43b) 및 폴리아닐린층(44b)를 포함하는 고른 기판 구조물; 및 기판 사이에 배치된 FLC층(45)를 포함하고 있다.

ITO 막(42a)는 한 측면에서 다른 측면으로 측방으로 2μm, 3μm, 5μm의 서로 다른 피치로 떨어져 있는 드로잉(drawing)의 두께 방향으로 연장하는 약 2μm 폭의 스트라이프 돌출물을 갖추고 있다.

SnO₂막(43a 및 43b)은 조건 하에서 Ar/O₂(100/70) 혼합물 환경에서 6Å/sec의 비율로 이온 도금에 의해 900Å 두께로 형성되어, 형성된 SnO₂막은 약 10⁵ohm.㎝의 체적 저항율을 나타내었다. 또한 이러한 SnO₂막은 예를 들면, 10⁶- 10⁷ohm.㎝의 체적 저항율로 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.

이렇게 형성된 SnO₂막(43a 및 43b)는 예 4에서와 동일한 방식으로 각각 약 100Å의 두께로 폴리아닐린층(44a 및 44b)으로 각각 코팅되었다. SnO₂막 폴리아닐린 막을 포함하는 형성된 적층막은 1.5 × 10⁷ohm.㎝의 체적 저항율을 나타내었다.

고르지 않은 기판 상의 결과적인 폴리아닐린층(44a)는 고르지 않은 ITO 막(42a)에 대응하는 높이의 약 2000Å의 스트라이프 돌출물을 갖추고 있고 스트라이프 돌출물 방향으로 러빙되었다. 다른 고른 기판 상의 폴리아닐린 층(44b)도 한 방향으로 러빙되었다. 2개의 기판 사이에는 고른 기판 상의 러빙 방향이 고르지 않은 기판에서 바라볼 때 고르지 않은 기판의 러빙 방향에 대해 시계 방향으로 10도의 각으로 형성되도록 (1.4μm 직경의) SiO₂스페이서 비즈(beads)가 분산 상태로 서로에 대해 도포되어 있다.

형성된 블랭크 셀은 액정 셀을 형성하기 위해 예 1에서와 동일한 액정 물질로 채워졌다.

이렇게 형성된 액정 셀은 자기 구역 반전이 작은 간격 (2μm)으로 형성된 피치의 측면부터 개시되고 픽셀의 다른 측면을 향해 전파되는 계조 표시 특성을 나타내는 것으로 발견되었다. 펄스 폭 △T = 40μsec 에서, 반전은 V = 18V에서 부분적으로 개시되고 22V에서 100%의 반전이 일어나서, 1.22의 임계 분산비를 나타내었다.

상술한 바와 같은 정렬층 아래에 전도성 주층(SnO₂층)을 형성함으로써, 자기 구역의 안정성이 개선되었다. 소자에 제25도에 도시된 파형의 인가에 의해 매트릭스 구동이 행해지면, (직경이 2μm 이하인) 작은 자기 구역의 사라짐이 억제되고 픽셀에 여러번의 기록이 행해지는 경우에도 자기 구역의 안정성이 증가되어서, 개선된 디스플레이 특성을 제공하였다.

상술한 바와 같이, 온도에 따른 편차를 보정할 수 있고 또한 비월 주사 구동을 할 수 있는 계조 디스플레이 시스템은 클리어 펄스 후에 특정의 순차적인 펄스를 인가함으로써 제공된다. 결과적으로, 깜박거림 및 대비 불규칙성이 감소된 양호한 계조 디스플레이를 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 저 저항율 막층이 액정층과 전극 사이에 배치되어 있는 액정 소자를 사용하는 본 발명에 따른 액정 장치에 있어서, 픽셀 내에서의 부분적인 반전에 의해 형성된 자기 구역 벽에 인접한 액정 분자의 안정성이 개선됨으로써, 온도 보상을 수행하면서 더 정확하고 안정한 계조 디스플레이를 실현한다.

Claims (4)

1. 일군의 주사선 및 일군의 데이타선 각각이 상부에 형성되어 있는 서로 대향되게 배치된 한 쌍의 전극 플레이트와, 상기 주사선과 데이타선의 각 교점에서 픽셀이 형성되도록 상기 한 쌍의 전극 플레이트 사이에 배치된 강유전성 액정을 포함하는 형태의 액정 장치를 구동하기 위한 방법에 있어서, N-번째 선택된 주사선에 대한 선택 주기에서는, 상기 N번째 선택된 주사선 및 규정된 데이타선의 교점에서의 제1 픽셀에 대해 상기 제1 픽셀을 가장 밝거나 가장 어두운 상태로 리셋트시키기 위한 제1 극성의 제1 클리어 펄스와, 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성의 제1 기록 펄스와, 상기 제1 극성의 제1 보정 펄스를 차례로 인가하는 단계와, N+1-번째 선택된 주사선에 대한 선택 주기에서는, 상기 N+1-번째 선택된 주사선 및 상기 규정된 데이타선의 교점에서의 제2 픽셀에 대해 상기 제2 픽셀을 가장 어둡거나 가장 밝은 상태로 리셋트시키기 위한 상기 제2 극성의 제2 클리어 펄스와, 상기 제1 극성의 제2 기록 펄스와, 상기 제2 극성의 제2 보정 펄스를 차례로 인가하는 단계를 포함하고, (a) 상기 제1 기록 펄스는 상기 N-번째 선택된 주사선 상의 상기 제1 픽셀에 표시될 계조 데이타(gradation data)에 대응하게 설정되고, (b) 상기 제1 보정 펄스는 상기 N+1-번째 선택된 주사선 상의 상기 제2 픽셀에 표시될 계조 데이타에 대응하게 설정되고, (c) 상기 제2 기록 펄스는 상기 N+1-번째 선택된 주사선 상의 상기 제2 픽셀에 표시될 계조 데이타에 대응하게 설정되고, (d) 상기 제2 보정 펄스는 N+2-번째 선택된 주사선과 상기 규정된 데이타선의 교점에서의 제3 픽셀에 표시될 계조 데이타에 대응하게 설정되고, (e) 상기 N-번째 및 상기 N+1-번째 선택된 주사선에 대한 상기 선택 주기는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 장치 구동 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 N-번째 및 N+1-번째 선택된 주사선은 물리적으로 서로 인접하지 않고, 상기 N-번째 선택된 주사선 사이에는 나중에 선택되는 주사선이 존재하는 것을 특징으로 하는 액정 장치 구동 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 클리어 펄스, 상기 제1 기록 펄스 및 상기 제1 보정 펄스는 연속적으로 인가되고, 상기 제2 클리어 펄스, 상기 제2 기록 펄스 및 상기 제2 보정 펄스는 연속적으로 인가되고, 상기 제2클리어 펄스는 상기 제1 보정 펄스 직후에 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 장치 구동 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 N-번째 및 N+1-번째 선택된 주사선 상의 상기 픽셀은 상기 액정의 어두운 영역과 밝은 영역의 혼합을 포함하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치 구동 방법.