KR100506958B1 - 액정디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 디스플레이 장치(1)(특히, 낮은 임계 전압을 가짐)에는 화소들이 구동되는 주파수를 적응시킴으로써 디스플레이 장치의 특성 전압들의 온도 의존을 보상하기 위한 수단(9, 13, 20, 21)이 제공된다. 특히 일단 (최고의 동작 온도에서 통상 발생하는) 최고의 발생 구동 주파수에 대해 전압들이 결정되면, 그 후 사용될 전압들은 적응될 필요가 없다.

Description

액정 디스플레이 장치
본 발명은, 전극들이 제공되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 평행이고 전극들이 제공되는 제 2 기판과, 상기 2개의 기판들 사이에 포지티브(positive) 유전 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 트위스트 네마틱(twisted nematic) 액정 재료를 포함하고, 동시에, 상기 기판들에 수직으로 보면, 상기 전극들의 오버랩 부분들이 화소들을 규정하는 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상기 디스플레이 장치에는 상기 전극들에 전압들을 인가하기 위한 구동 수단들이 더 제공된다.
이러한 유형의 디스플레이 장치들은 일반적으로 알려져 사용되고 있고, 예를 들면, 컴퓨터 장치 및 측정 장치와 카 라디오들 및 전화 장치의 문자 숫자식(alphanumerical) 디스플레이 장치들용의 디스플레이 스크린들에서 사용된다.
이와 같은 디스플레이 장치들의 사용은, 임계 전압 및 포화 전압과 같은 액정의 특성인 값들이 온도에 의존하기 때문에, 변화하는 주위 온도에서 문제들을 발생할 수 있다. 광범위한 온도 범위에서 이러한 디스플레이 장치들을 사용할 수 있도록 하기 위해, 미국 특허 제 4,298,866 호에 개시된 바와 같이, 구동 전압들이 온도에 따라 일반적으로 적응된다. 그러나, 이것은 구동 전압들이 매우 큰 전압 범위로부터 선택되는 것을 의미하며, 그것은 구동 전자 장치에 대해 높은 전원 전압을 필요로 한다. 특히, 일반적으로 배터리로 전원이 공급되는(battery-powered) 측정 장치 및 전화 장치와 같은 휴대용 장치에서는, 상기 높은 전원 전압이 문제들을 발생할 수 있다.
이 문제는 낮은 임계 전압 및 낮은 동작 전압을 갖는 액정 재료를 선택함으로써 부분적으로 해결될 수 있다. 이러한 낮은 임계 전압들(및 이에 따른, 디스플레이 소자의 다른 특성 전압들)은, 높은 다중율(multiplex ratio)이 다중 구동 모드에서 구현될 수 있는 추가적인 이점을 갖는다.
단점은 임계 전압이 액정 분자들
Figure pct00001
에 평행한 액정 재료의 유전 상수와 관련된다는 것이다. 임계 전압이 감소할 때,
Figure pct00002
은 증가한다.
상기 유전 상수는 주파수 의존적이고, 이것은 실제로, 주어진 임계 주파수 이상에서, 상기 유전 상수는 완화(relaxation)에 의해 감소하며, 따라서 액정 재료의 임계 전압이 상기 임계 주파수 이상으로 효과적으로 증가한다. 따라서, 원하는 낮은 임계 전압을 실현할 수 있도록, 구동 주파수가 가능한 한 낮게 선택된다. 한편, 화소는 플리커(flicker)를 방지하도록 충분히 높은 주파수에서 구동되어야 한다(반복 시간은 액정 재료의 응답 시간보다 수 배(약 5의 인자) 작아야 한다).
도 1은 구동부의 개략도와 함께, 디스플레이 장치 부분의 개략적인 단면도.
도 2는 V50값에서 온도와 주파수와의 의존 관계를 도시한 도면.
도 3 내지 도 5는 복수의 구동 펄스를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 도 1의 구동부의 부분을 현실화한 도면.
본 발명의 목적은 하나 이상의 전술한 문제들을 실질적으로 방지하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 특히, 광범위한 온도 범위에 의해 높은 다중 각도(160°와 360°사이의 트위스트 각도들)를 갖는 STN 효과에 기초한, 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 위해, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치는, 구동 수단에는 디스플레이 장치의 온도에 따라, 화소들이 구동되는 주파수를 제어하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 특히 온도의 감소에 따라 임계 전압( 및, 이에 따라, 디스플레이 소자들의 다른 특성 전압들)이 주파수와 함께 크게 증가하고, 반면에 매우 낮은 구동 주파수들은 이들 저온들에서 사용될 수 있다는 인식에 기초한다. 이는 특히 낮은 임계 전압(Vth < 2볼트, 특히, Vth < 1.8볼트)을 갖는 상기 액정 재료들에 적용된다. 관련된 주파수 제어는, 모든 범위의 온도에 대해 작용해야만 하는 것이 아니고, 예를 들면, 20℃ 미만의 온도 범위로 제한될 수 있다.
디스플레이 장치의 양호한 실시예는, 구동 수단이, 온도가 감소할 때 화소들이 구동되는 주파수를 감소시키고, 온도가 증가할 때 상기 주파수를 증가시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 주파수 적응은 반드시 연속적인 것은 아니고 단계적으로 실행될 수 있다. 이 경우, 구동 수단에는, 예를 들면, 온도 센서에 의해 공급된 온도 값에 따라 주파수를 조절하는 복수의 주파수 분할기들과, 발진기가 제공될 수 있다.
다른 양호한 실시예는, 구동 수단이, 행들이 선택되는 주파수가 감소될 때 행 선택 시간들의 지속 기간을 증가시키고, 행들이 선택되는 주파수가 증가될 때 행 선택 시간들의 지속 기간을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히 RMS 구동 모드에서는, 화소들에 걸린 유효 전압이 하위 데이터(lower data) 및 선택 전압들로 적용될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양상들은 이하 설명하는 실시예들을 참조하여 명백해질 것이다.
도면들은 개략적이며, 축척으로 그려지지 않았다. 또한, 일반적으로 대응 소자들은 동일 참조 번호로 표시된다.
도 1은 본 실시예에서, 선택 전극들(5)과 데이터 전극들(6)이 각각 제공된, 예를 들면, 유리 또는 석영의, 2개의 지지 플레이트들 또는 기판들(3, 4) 사이에 위치하는 트위스트 네마틱 액정 재료(2)를 갖는 액정 셀(1)을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 부분의 개략 단면도이다. 이 경우, 액정 재료(예를 들면, 머크(Merck) 회사의 MLC 3700)는 포지티브 광학 이방성과 포지티브 유전 이방성과 낮은 임계 전압을 가지고 있다. 필요하면, 상기 장치는, 편광 방향들이 예를 들면, 서로 수직으로 교차되는 편광자(도시 안됨)를 포함한다. 상기 장치는 트위스트 각도가 예를 들면 240°인 기판의 내벽들 상에 액정 재료를 지향하는 지향 층들(orientation layers:7, 8)을 더 포함한다. 상기 디스플레이 장치는 수동형이지만, 또한 화상 전극을 구동 전극에 접속하는 능동 스위칭 소자가 제공될 수 있다. 셀은 또한 예를 들면, 신호 라인들(19)을 통해서 점선으로 표시된 구동부(10)의 부분(13)에 접속되는 온도-감지 저항기로 개략적으로 도시한 온도 센서(9)를 포함한다.
인입 정보(11)는 필요하면, 구동부(10)에서 처리되고 데이터 레지스터(12)에 저장되고 데이터 신호 라인들(16)을 통해 데이터 전극들(6)에 제공된다. 본원에서 행들과 열들로 정렬된 화소들은, 행 신호 라인들(15)을 통해 다중 회로(14)에 접속되는 행 전극들(15)을 연속으로 선택함으로써 선택된다. 다중 회로(14)와 데이터 레지스터(12) 사이의 상호 동조(mutual synchronization)는 라인(15)에 의해 확실해진다. 모든 행들 전극들이 선택된 후, 이 선택은 반복되고, 이것은 프레임 주파수에서 달성된다.
도 2는 도 1의 장치에서 25℃와 100Hz값에 대한 온도와 주파수의 함수로서의 V50의 편차의 값을 도시하고 있다. 여기서, V50은, 전송이 최대 전송의 50%일 때의 전압이고, 이 값은 디스플레이 장치의 전송/전압 특성에서 임계 전압 또는 포화 전압과 같은 다른 특성값들에 직접 결합된다. 다중 비율이 1:32이고(즉, 32 선택 라인) 프레임 주파수가 70Hz인 예에서, 화소의 반복 주파수는 32*70Hz = 2240Hz이고, 또는 DC 보상을 갖는 종래의 구동 수단에서는 이 값의 반인 1120Hz이다.
도 2는 25℃와 100Hz값으로부터 5%이상으로 편향되는 V50에서, 영역 30에 근접하는 것을 도시하고 있다. 도 2는 또한 V50이 증가하는 것이 저온에서는 수용하기 어렵다는 것을 도시하고 있다(상기 1120Hz). 저온(특히 -20℃)(즉, V50이 25℃와 100Hz값에서 5％ 이하로 편향됨)에서의 만족스런 동작을 보장하기 위해, 화소의 반복 주파수는 약 150Hz 이하로 되어야 하고, 이는 약 9.4Hz인 프레임 주파수에 해당한다. 플리커(flicker)로 인해, 후자의 값은 실내 온도에서 수용하기 어렵지만 저온에서는 상당히 적합한 값이다. 저온에서, 액정은 화소가 더 서서히 스위치 되도록 더 점성이 있고(viscous), 또한 이 경우에 반복 시간은 액정 재료의 응답 시간보다 더 짧아, 또한 상기 저온에서 플리커가 없다.
도 3 내지 도 5는 1:n 다중을 사용한 수동 디스플레이 장치에 대해 각각 실내 온도(도 3)와 저온(예를 들면, 0℃ 이하)에서의 행 선택 신호들을 각각 도시하고 있다. 행들 1, 2, 3...,n은 펄스폭 tr1과 전압 Vs를 갖는 행 선택 펄스들에 의해 연속으로 선택된다. 따라서, 프레임 시간 tF1은 (25℃와 100Hz에서) n.tr1이 되고, 후속하는 프레임 시간에서, 화소들은 반전 데이터와 행 신호들과 함께 구동된다. 따라서, 화소에서 신호의 주파수는 1/(2.tF1)이 된다. 전술한 바와 같이, 저온에서 저주파수를 사용하는 것이 충분하고, 이 예에서는 1/(2.tF2)이다. 도 3의 것과 동일한 펄스 패턴들이 이 경우의 행 선택 펄스들에 대해 선택될 수 있고, 반면 기간(tF2-tF1) 동안에는 행이 선택되지 않는다. RMS 전압이 구동을 결정하기 때문에, 이 전압은 또한 행 선택 펄스들의 지속 기간에 의해 영향을 받고, 펄스폭 tr2는 행 선택 펄스들에 대해 선택되므로, 프레임 시간 tF2는 약 n.tr2가 된다. 긴 행 선택 시간으로 인해, 선택 전압들은 변화될 필요가 없거나 25℃와 100Hz의 전압에 대해 거의 변화될 필요가 없다. 큰 온도 변동(fluctuation)(예를 들면, 25℃이상)시에, 선택 전압의 작은 적응이 필요할 수 있으며, 이는 임계 전압을 결정하는 다른 값이 또한 온도 의존적(예를 들면, 점성과 탄성을 지닌 상수(visco-elastic constant))일 수 있기 때문이다.
도 6은 구동부(10)의 부분을 개략적으로 도시한 도면이다. 온도 센서(9)에 접속된 신호 라인(19)은 A/D 변환기를 통하거나 또는 직접 주파수 선택 회로 또는 주파수 분할기(20)에 접속된다. 예를 들면, 실제 디스플레이의 외부(또는 그 값이 직접 도입됨)의 어느 곳에서 측정될 수 있는, 측정 온도에 따라, 주 발진기(21)로부터의 주파수는, 다중 회로(14)가, 프레임 시간 tF2에서, 행 전극들(9)에 관련 온도에서의 최적 펄스폭 tr2의 행 선택 펄스들과 함께 행 신호를 공급하는 방식으로 분할된다. 동시에, 데이터 레지스터(12)는, 데이터 신호가 데이터 전극들에 또한 펄스폭 tr2로 (동기식으로) 제공되는 방식으로 라인(18)을 통해 제어된다.
요약하면, 본 발명은, 화소들이 구동되는 주파수를 적응시킴으로써 디스플레이 장치의 특성 전압들의 온도 의존을 보상하기 위한 수단이 제공된 액정 디스플레이 장치(특히, 낮은 임계 전압을 가짐)에 관한 것이다. 특히 일단 (최고의 동작 온도에서 통상 발생하는) 최고의 발생 구동 주파수에 대해 전압들이 결정되면, 그 후 사용될 전압들은 적응될 필요가 없거나 거의 적응될 필요가 없다.
본 발명은 전술한 바와 같은 수동형 또는 능동형 구동 수단을 갖는 디스플레이 장치들에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 어드레싱 주파수(addressing frequency)가 변경될 수 있는, 예를 들면, 플라즈마 어드레싱 또는 광학 어드레싱과 같은 다른 어드레싱 방법들이 선택적으로 가능하다.

Claims (6)

  1. 전극들이 제공되는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 평행이고 전극들이 제공되는 제 2 기판과, 상기 2개의 기판들 사이의 네마틱(nematic) 액정 재료를 포함하고, 동시에, 상기 기판들에 수직으로 보면, 상기 전극들의 오버랩 부분들이 화소들을 규정하는 액정 디스플레이 장치로서, 상기 디스플레이 장치에는 상기 전극들에 전압들을 인가하기 위한 구동 수단들과, 상기 디스플레이 장치의 온도에 따라 화소들이 구동되는 주파수를 제어하는 수단이 더 제공되는, 상기 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 네마틱 액정은 포지티브 유전 이방성(positive dielective anisotropy)을 갖는 트위스트 네마틱 액정 재료이고, 상기 화소들은 RMS 구동되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 온도가 감소할 때 화소들이 구동되는 주파수를 감소시키고, 온도가 증가할 때 상기 주파수를 증가시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화소들은 행(row)들과 열(column)들로 분할되고, 상기 구동 수단에는, 온도가 감소할 때 상기 행들이 선택되는 주파수를 감소시키고, 온도가 증가할 때 상기 주파수를 증가시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소들은 행 및 열 전극들의 오버랩 부분들에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 수단에는, 상기 행들이 선택되는 주파수가 감소될 때 행 선택 시간들의 지속 기간을 증가시키고, 상기 행들이 선택되는 주파수가 증가될 때 행 선택 시간들의 지속 기간을 감소시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 수단에는, 발진기와, 적어도, 온도 센서에 의해 공급된 온도 값에 따라 상기 주파수를 조절하는 주파수 분할기가 제공되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이 장치.
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