KR100350531B1 - 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법에 관한 것으로서, 강유전성 액정이 편광수단과 검광수단사이에 들어있고, 빛은 편광수단 쪽으로 들어와서 검광수단 쪽으로 진행하는 강유전성 액정디스플레이에 있어서, 전계가 인가되지 않아서 안정된 상태를 유지하고 있는 제1메모리상태와, 정방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 정방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되고 빛의 투과율이 가장 좋게 되는 제1풀스위칭상태와, 정방향의 전제가 소멸되므로서 안정된 상태를 유지하기 위해 이동된 제2메모리상태와, 역방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 역방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되는 제2풀스위치상태에 상기 강유전성 액정분자가 위치하여, 상기 위치에 따른 빛의 투과율의 차이를 이용하여 4수준의 계조가 구현되어 보다 많은 칼라가 표현가능하게 된다.

Description

강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법

이 발명은 강유전성 액정디스플레이의 계조(gray scale) 표현 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 강유전성 액정 고유의 특성인 두개의 메모리상태와 두개의 전계인가상태를 이용하여 보다 많은 칼라를 표현하기 위해 4개의 계조를 구현하는 강유전성 액정디스플레이의 계조표현 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정분자가 영구 전기 쌍극자 모멘트(permanent electrical dipole moment)를 갖고 있어서 자발 분극(polarization)이 존재하는 액정을 강유전성 액정(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal) 또는 카이랄(chiral) 스멕틱(smectic) C 액정이라 한다.

강유전성 액정은 첨부한 제1도에 도시되어 있듯이, 스멕틱층(1)하나에서 다음으로 방향자(3)가 원추표면에서 회전하고, 스멕틱상(phase)에 비틀림을 주지 않아도 스멕틱 상은 회전하려는 성질을 가지고 있으므로 분자들은 그 축에 수직한 임의의 축을 중심으로 회전하려고 한다.

첨부한 제2도에 도시되어 있듯이, 강유전성 액정디스플레이의 판넬은 유리면 (5,7)사이에 강유전성 액정이 들어있는 구조를 취하는데, 스멕틱층(1)에 위치한 각 액정분자(9)들이 스멕틱층(1)을 따라 나선 운동을 하게 되고, 이러한 나선 구조는 외부에서 전기장을 인가하므로써 풀리게 된다.

만약 분자들이 이 방향을 따라 영구 전기 쌍극자 모멘트를 갖고 있다면 액정은 방향자에 대하여 수직한 방향으로 분극을 갖는다.

강유전성 액정의 스위칭 효과는 2가지의 우수한 성질을 갖는데, 첫째는 lusec(30V인가시)이하라는 고속응답성이고, 둘째는 메모리효과이다.

첨부한 제3도에 도시되어 있듯이, 종래의 강유전성 액정(10)은 편광자(11)와 검광자(13)사이에 위치하고, 빛(12)은 편광자(11)를 통하여 검광자(13) 쪽을 향한다.

만약, 제3도에 도시되어 있는 강유전성 액정(10)에 전계가 인가되지 않으면,첨부한 제4도에 도시되어 있듯이 간유전성 액정분자는 안정된 상태인 메모리상태의 위치(17 또는 19)에 있게 된다.

이 예에서는 설명을 보다 용이하게 하기 위하여, 전계가 인가되지 않았을 때는 강유전성 액정이 메모리상태의 위치(17)에 있고, 이 상태가 오프 상태라고 가정한다.

상기와 같이 오프 상태의 위치(17)에 강유전성 액정분자가 위치해 있을때, 편광자(11)를 통과한 빛이 검광자(13)를 통과하지 못하게 되므로, 강유전성 액정디스플레이는 어두운 상태(dark 또는 black)로 표시되게 된다.

그리고, 상기 오프 상태인 간유전성 액정에 전계가 인가되면, 강유전성 액정분자는 메모리상태의 위치(17)로부터 풀스위칭(full switching)상태의 위치(21)로 이동하였다가, 상기 인가된 전계가 오프되면 메모리상태의 위치(19)로 이동하여 안정상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 온 상태의 위치(19)예 강유전성 액정분자가 위치해 있을때, 편광자(11)를 통과한 빛이 검광자(13)를 통과하게 되므로, 강유전성 액정디스플레이는 밝은 상태(light 또는 white)로 표시되게 된다.

그리고 상기 온 상태를 오프 상태로 바꾸기 위해서는 상기에서 인가된 전계와 반대 방향으로 전계를 인가하면, 강유전성 액정분자는 온 상태의 위치(19)로부터 풀스위칭상태의 위치(15)로 이동하였다가, 상기 인가된 전계가 오프되면 오프 상태의 위치(17)로 이동하여 안정상태를 유지하게 된다.

상기한 메모리상태의 위치(17, 19)사이의 각은 소멸각(extinctionangle)(23)이라고 하고, 풀스위칭상태의 위치(15, 21)사이의 각은 원추각(cone angle)(25)이라고 한다.

온-오프 상태로 변환될 때, 강유전성 액정분자는 반드시 풀스위칭상태의 위치(15, 21)로 이동되었다가 전계가 오프되면 다시 메모리상태의 위치(17, 19)로 돌아가게 되는데, 이 때 풀스위칭상태의 위치(15, 21)에 있는 강유전성 액정분자가 메모리상태의 위치(17, 19)로 돌아가지 못하도록 작은 크기의 전계를 인가하므로써 빛이 통과하는 투과율(transmittance)을 높일 수가 있게 된다.

상기와 같이 어두운 상태와 밟은 상태의 두가지 상태로 표시되는 강유전성 액정디스플레이에서 R(red), G(green), B(blue) 세가지 색의 칼러 필터를 사용하므로서 8가지 색의 구현이 가능하게 된다.

그러나 상기한 종래의 기술은 어두운 상태와 밝은 상태의 두가지 상태밖에 표시되지 않아 계조 구현이 불가능하기 때문에 보다 많은 칼라를 표현할 수가 없다는 문제점이 있다.

따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 강유전성 액정물질을 선택하고, 강유전성 액정물질 고유의 특성인 두개의 메모리상태와 두개의 풀스위칭상태의 투과율 차이를 이용하여 보다 많은 칼라를 표현하기 위해 4개의 계조를 구현하는 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은,

강유전성 액정이 편광수단과 검광수단사이에 들어있고, 빛은 편광수단쪽으로들어와서 검광수단 쪽으로 진행하는 강유전성 액정디스플레이에 있어서,

전계가 인가되지 않아서 안정된 상태를 유지하고 있는 제1메모리상태와,

정방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 정방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되고 빛의 투과율이 가장 좋게 되는 제1풀스위칭상태와,

정방향의 전계가 소멸되므로서 안정된 상태를 유지하기 위해 이동된 제2메모리상태와,

역방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 역방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되는 제2풀스위치상태에 상기 강유전성 액정분자가 위치하여, 상기 위치에 따른 빛의 투과율의 차이를 이용하여 4가지의 계조를 구현하는 것을 특징으로 한다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 강유전성 액정분자가 위치가능한 곳을 나타낸 도면이다.

제5도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 강유전성 액정분자가 위치가능한 곳의 구성은, 전계가 인가되지 않아서 안정된 상태를 유지하고 있는 제1메모리상태의 위치(40)와; 정방향의 전계가 인가되어 상기 제1메모리상태의 위치(40)로부터 이동된 후, 계속 작은 정방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되고 빛의 투과율이 가장 좋게 되는 제1풀스위칭상태의 위치(60)와; 상기 인가된 정방향의 전계가 소멸되므로서 안정된 상태를 유지하기 위해 상기 제1풀스위칭상태의 위치(60)로부터 이동된 제2메모리상태의 위치(50)와; 역방향의 전계가 인가되어 상기 제2메모리상태의 위치(50)로부터 이동된 후, 계속 작은 역방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되는 제2풀스위치상태의 위치 (30)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정디스플레이 계조 표현의 작용은 다음과 같다.

먼저, 원추각(70) 크기와 소멸각(80) 크기의 차가 큰 강유전성 액정분자에 정방향의 전계를 인가하면, 상기 제1메모리상태의 위치(40)로부터 제1풀스위칭상태의 위치(60)로 이동되어 제1수준의 계조를 구현하게 된다.

상기 제1수준의 계조가 구현되고 있는 제1풀스위칭상태는 작은 정방향의 전계가 계속되므로서 그 상태를 유지하게 된다.

상기 인가된 정방향의 전계가 소멸되면, 액정분자는 제1풀스위칭상태의 위치(60)로부터 제2메모리상태의 위치(50)로 이동되어 안정된 상태를 유지하고, 제2수준의 계조를 구현하게 된다.

상기 제2수준의 계조를 구현하고 있는 액정분자에 역방향의 전계를 인가하면, 상기 제2메모리상태의 위치(50)로부터 제2풀스위칭상태의 위치(30)로 이동되어 제3수준의 계조를 구현하게 된다.

상기 제3수준의 계조가 구현되고 있는 제2풀스위칭상태는 작은 정방향의 전계가 계속되므로서 그 상태를 유지하게 된다.

상기 인가된 역방향의 전계가 소멸되면, 액정분자는 제2풀스위칭상태의 위치(30)로부터 제1메모리상태의 위치(40)로 이동되어 안정된 상태를 유지하고, 제4수준의 계조를 구현하게 된다.

상기와 같이 4수준의 계조로 구현가능한 강유전성 액정디스플레이에서 R, G, B 세가지 색의 칼러 필터를 사용하므로서 64가지 색의 구현이 가능하게 된다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 강유전성 액정물질을 선택하고, 강유전성 액정물질 고유의 특성인 두개의 메모리상태와 두개의 풀스위칭상태의 투과율 차이를 이용하여 4수준의 계조를 구현하므로서 보다 많은 칼라가 표현가능한 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법을 제공할 수 있다.

제1도는 일반적인 강유전성 액정의 구조도이고,

제2도는 일반적인 강유전성 액정디스플레이 판넬의 구성도이고,

제3도는 종래의 강유전성 액정디스플레이의 온-오프 상태도이고,

제4도는 종래의 강유전성 액정분자가 위치가능한 곳을 나타낸 도면이고,

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 강유전성 액정분자가 위치가능한 곳을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 제2풀스위칭상태의 위치 40 : 제1메모리상태의 위치

50 : 제2메모리상태의 위치 60 : 제1풀스위칭상태의 위치

Claims (2)

1. 강유전성 액정이 편광수단과 검광수단사이에 들어있고, 빛은 편광수단 쪽으로 들어와서 검광수단 쪽으로 진행하는 강유전성 액정디스플레이에 있어서,

   전계가 인가되지 않아서 안정된 상태를 유지하고 있는 제1메모리 상태와,

   정방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 정방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되고 빛의 투과율이 가장 좋게 되는 제1풀스위칭 상태와,

   정방향의 전계가 소멸되므로서 안정된 상태를 유지하기 위해 이동된 제2메모리상태와,

   역방향의 전계가 인가되어 이동된 후, 계속 작은 역방향의 전계가 인가되어 그 상태가 유지되는 제2풀스위치상태에 상기 강유전성 액정분자가 위치하여, 상기 위치에 따른 빛의 투과율의 차이를 이용하여 4수준의 계조를 구현하는 것을 특징으로 하는 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 강유전성 액정은,

   원추각 크기와 소멸각 크기의 차가 큰 것을 특징으로 하는 강유전성 액정디스플레이의 계조 표현 방법.