KR100560285B1 - 액정소자의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

한 쌍의 전극 및 이 전극사이에 배치된 액정을 포함하는 액정소자의 구동방법은, 리세트기간동안 액정을 리세트상태로 하기 위해 액정에 리세트전압을 인가 하는 단계와, 리세트기간에 후속하는 기록기간동안 액정을 소망의 계조표시상태로 하기 위해 액정에 데이터전압을 인가하는 단계를 각각 포함하는 전압인가 동작을 순차적으로 행하는 것을 포함한다. 각 리세트전압은, 각 리세트전압 및 후속하는 데이터전압 사이의 규정된 전압차를 형성하도록 설정되므로, 액정에 리세트전압을 인가하기 위한 부가적인 전용의 리세트회로를 사용하지 않고 화상메모리현상을 방지할 수 있다.

Description

액정소자의 구동방법{DRIVING METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 액정소자의 구동방법의 일실시예를 도시하는 시간차트.
도 2는 본 발명의 구동방법을 적용한 액정소자의 일실시예의 등가회로도.
도 3은 본 발명의 구동방법에 사용된 액정의 전압-투과율특성의 일실시예를 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 구동방법을 적용한 액정소자의 다른 실시예의 등가회로도.
도 5(a)는 본 발명의 구동방법에서 이용가능한 백색상태를 계속적으로(연속적으로) 표시하는 구동파형.
도 5(b)는 본 발명의 구동방법에서 이용가능한 흑색상태를 계속적으로(연속적으로) 표시하는 구동파형.
도 6은 구동파형이 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 구동파형을 적용한 전압-투과율특성을 도시하는 그래프.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 액정소자의 구동방법의 다른 실시예를 도시하는 시간차트.
도 9는 본 발명에서 사용된 액정소자의 색도도.
도 10은 종래의 액정소자의 색도도.
도 11은 피일드순차구동방식에 따른 종래의 구동방법의 일실시예를 도시한 시간차트.
도 12는 본 발명의 구동방법에 사용된 액정의 전압-투과율특성의 다른 실시예를 도시한 그래프.
도 13은 본 발명의 구동방법의 다른 실시예를 도시한 시간차트.
도 14는 종래의 구동방법의 다른 실시예를 도시한 시간차트.
도 15는 종래의 구동방법을 적용한 본 발명의 액정소자의 일실시예의 등가회로도.
도 16(a)는 종래의 구동방법에 사용된 백색상태를 계속적으로(연속적으로) 표시하는 구동파형.
도 16(b)는 종래의 구동방법에 사용된 흑색상태를 계속적으로(연속적으로) 표시하는 구동파형.
도 17은 도 16(a) 및 도 16(b)에서 도시된 구동파형이 적용될 때 전압-투과율특성을 도시하는 그래프.
<도면부호에 대한 간단한 설명>
1: 액정 2a: 화소전극
2b: 대향전극 3: 제 1스위칭소자
4: 게이트선 5: 신호선
6: 제 1축적커패시터 7: 제 1버퍼회로
8: 제 2스위칭소자 9: 제 2버퍼회로
10: 공동제어선 11: 대향전극전위
12: 공통전위 13: 제 2축적커패시터
31: 리세트선 P1,P2: 액정소자
본 발명은 평탄패널디스플레이, 투영디스플레이, 프린터등에 사용하기 위한 액정소자의 구동방법에 관한 것이다.
액정을 사용하여 다양한 데이터(정보)를 표시하는 액정(액정소자)의 타입으로서는, 네마틱액정 또는 카이랄스메틱액정을 사용한 것이 공지되어 있다. 카이랄스메틱액정을 사용한 액정소자는 네마틱액정을 사용하는 액정소자보다 고응답속도등의 이점이 있고, 그러므로, 광범위하게 이용될 것이 기대된다.
보다 상세하게는, M. Schadt씨와 W. Helfrich씨에 의해 연구된 문헌「"Applied Physics Letters", Vol. 18, No. 4 (Februry 15, 1971), pp. 127 - 128」에 개시된 트위스티드 네마틱(TN)액정은 종래에 액정소자의 재료로서 널리 사용되었다. TN액정은 박막트랜지스터(TFTs)등의 스위칭소자와 조합해서 액티브 매트릭스형 액정소자(패널)에 사용되었다. 액티브 매트릭스형 액정소자는, 누화의 문제가 없고, 또한 10 - 17인치의 크기(대각선 길이)를 가지는 것에 대해서는 생산기술의 진보로 고생산성으로 제조된다.
그러나, 상기한 TN액정을 사용한 액정소자는 저응답속도 및 좁은 시야각등의 문제가 수반되었다.
이 문제를 해결하기 위해서, 응답속도를 개선하기 위한 광학적 보상밴드 즉, 복굴절(OCB)모드, 및 시야각을 개선하기 위한 인-플레인 스위칭모드와 수직형 정렬모드를 포함하는 다양한 정렬모드가 제안되었지만, 응답속도 및/또는 시야각이 만족스럽게 개선되었다고는 말할 수 없다.
종래의 TN액정소자의 문제점을 해결하기 위하여, 클라크(Clark)씨와 레이저월(Lagerwall)씨가 카이랄스메틱액정표시쌍안정을 사용한 액정소자를 제안하였다(일본국 특개소 제56-107216호 공보, 미국 특허 제4367924호 공보). 액정표시쌍안정으로서, 카이랄스메틱 C상을 가지는 강유전성액정이 일반적으로 사용되었다. 이러한 강유전성액정은, 자발적인 편광에 의거하여 액정분자의 반전스위칭을 초래하기 때문에, 매우 급속한 응답속도를 제공한다. 또한, 강유전성액정은 메모리특성을 나타내는 쌍안정상태를 취하고, 또한 뛰어난 시야각특성을 가지므로 고속도, 고선명도, 대면적의 표시소자 또는 라이트밸브에 알맞게 고려되었다.
최근에, chandani, Takezoe씨 등에 의해 반강유전성액정표시 3안정상태가 제안되었다(문헌「"Japanese Journal of Applied Physics", Vol.27(1998), pp. L729-」). 반강유전성액정은, 강유전성액정에서와 마찬가지로 자발적인 편광에 의거하여 반전스위칭에 기인한 매우 급속한 응답속도를 또한 제공한다.
카이랄스메틱액정의 다른 타입으로서, 최근에 V자형 응답특성(전압-투과율특성)을 제공하는 카이랄스메틱액정을 제안하였고, 이는 계조화상표시에 이점이 있고, 히스테리시스가 없다(예를들면, 문헌「"Japanese Journal of Applied Physics", Vol. 36 (1997), pp.3586-」).
또한, V자형 전압-투과율특성을 제공하는 이러한 카이랄스메틱액정을 사용하는 액티브 매트릭스형 액정소자는 일본국 특개평 9-50049호 공보에 개시되어 있다.
최근 몇 년간, 상기한 액정소자는, 동화상을 표시하는데 사용되도록 요구되고 있다.
동화상이 액정패널에 의해 표시되는 경우에, 표시된 화상(정지화상)은 각 프레임기간마다 변화한다. 이 경우에, 이러한 화상변화가 뷰어에 의해 항상 인식되는 경우, 화상변화의 과도상태는 또한 연속해서 인식되므로, 동화상의 화질을 저하시킨다. 이 문제를 해결하기 위하여, 정지화상표시가 액정패널에서 완료되는 기간에서만 백라이트(유닛)가 온된다.
그러나, 동화상을 표시하기 위한 이러한 액정패널은 액정이 사용된 정렬상태에 대하여 히스테리시스의 문제를 수반한다.
상세하게는, 이러한 히스테리시스는, 어느 프레임기간에서 50%의 계조(표시)상태를 표시하기 위해 규정된 전압이 인가되는 경우에도, 50%의 계조상태(레벨)는 그 선행의 프레임기간에서 계조상태의 영향에 의해 실현될 수 없는 현상이다.
종래의 액정소자에서는, 상기한 히스테리시스 현상을 해결하기 위하여, 리세트전압을 각 프레임기간마다 인가하였다.
보다 상세하게는, 종래의 액정소자에서는, 도 14(e)에서 (VR)로 표시된 바와 같이, 고정된 전압(도에서 0V)이 리세트전압으로 인가되었다. 이 목적을 위하여, 액정소자는, 도 15에 도시된 바와 같이, 버퍼회로에 균일한 전위를 강제로 형성하기 위한 스위칭소자(30), 버퍼회로에 리세트전위에 대응하는 전위를 형성하기 위한 터미널 및 스위칭소자를 통해서 리세트전위에 대응하는 전위를 버퍼회로에 공급하기 위해 시간을 제어하는 스위칭소자(30)의 게이트터미널(32)을 포함하는 리세트회로를 부가하여 구성하는 것이 요구되고 있으므로, 복잡한 화소회로를 초래한다.
도 15는 종래의 액정소자의 등가회로의 일실시예를 도시한다. 도 15에서, 리세트선(31)과 리세트스위칭소자(32)를 암호화하는 리세트회로(30)이외에, 종래의 액정소자는 액정(1), 한쌍의 전극(2a, 2b), 제 1스위칭소자(3), 게이트선(4), 신호선(5), 제 1축적(유지)커패시터(6), 제 1버퍼회로(7), 제 2스위칭소자(8), 제 2버퍼회로(9), 공통제어선(10), 대향전극전위(11), 공통전위(12) 및 제 2축적(유지)커패시터(13)를 포함한다.
도 16(b)에 도시된 0V의 리세트전압을 설정하면서 특정한 화소에 흑색상태를 계속 표시하기 위하여 도 15에 도시된 바와 같은 종래의 액정소자를 구동할 때에, 도 17에 도시된 백색사각형(-□-□-)을 연결하는 곡선으로 표시된 바와 같은 특정한 화소에 대한 결과적인 전압-투과율특성은, 도 16(a)에 도시된 바와 같이 0V의 리세트전압을 설정하면서(이 경우에는, 리세트기간=1msec, 기록기간=8.33msec로 설정하면서) 다른 화소에 대해 백색상태를 계속적으로 표시하는 경우에 있어 전압-투과율특성을 표시하는, 도 17에 도시된, 흑색사각형(-■-■-)을 연결하는 곡선과 상이하므로, 전체적으로 액정패널에 표시된 계조화상이 표시될 계조화상과 상이한, 소위 버닝(burning)되거나 스틱킹(sticking)된, 화상메모리의 발생을 초래한다.
또한, 피일드순차구동방식에 따라 짙은컬러화상을 표시하기 위하여 종래의 액정소자가 구동되는 경우에, 선행의 프레임기간에서 표시된 화상데이터의 일부는 전류프레임기간에서 표시되고, 따라서 본래적으로 표시될 컬러화상과 상이한 실제의 표시된 컬러화상을 초래한다. 즉, 불량한 컬러재현성을 표시한다.
본 발명의 목적은, 리세트전압을 인가하기 위한 부가적인 전용의 회로(소자)를 사용하지 않고 규정된 상태에서 액정을 리세트하기 위하여 리세트전압을 제어하면서 적절한 계조화상을 표시할 수 있는 액정소자의 구동방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 화상메모리현상의 발생을 막을 수 있는 액정소자의 구동방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 한쌍의 전극과 이 전극사이에 배치된 액정을 포함하는 액정표시소자의 구동방법으로서, 액정에 리세트 전압을 인가하여 리세트기간동안 액정을 리세트상태로 하고, 액정에 데이터전압을 인가하여 리세트기간에 후속하는 기록기간동안 액정을 소망의 계조표시상태로 하는 순서를 포함하는 액정표시소자의 구동방법에 있어서, 각각의 리세트전압을 설정하여 상기 각각의 리세트전압과 후속하는 데이터전압 사이의 규정된 전압차를 형성한다.
본 발명의 상기목적, 기타목적, 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하면서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예의 하기의 설명을 고려하면 한층 더 명백하게 된다.
다음에, 본 발명은 도면을 참조하면서 바람직한 실시예에 의거하여 본원 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 구동방법에 의해 구동된 액정소자의 구동의 예는 도 2 내지 도4를 참조하면서 설명한다.
도 2는 본 발명의 구동방법이 적용된 액정소자의 등가회로도이다.
도 2에서, 액정소자(P1)는 적어도 액정(1) 및 이 액정(1)을 샌드위칭하고, 액정(1)에 전압을 공급하는 한쌍의 전극(화소전극 및 대향전극)을 포함한다. 백라이트유닛 또는 소자(도시되지 않음)는 액정소자(P1)에 대향하여 배치된다.
본 발명에서 사용한 액정소자는 TFT등의 복수의 스위칭소자를 사용한 액티브 매트릭스형이 바람직하다.
도 2를 다시 참조하여, 액정소자(P1)는 각 화소에 형성된 제 1스위칭소자(3), 제 1스위칭소자(3)의 게이트에 연결된 게이트선(4), 제 1스위칭소자(3)의 소스에 연결된 신호선(5), 제 1축적(유지)커패시터(6), 제 1버퍼회로(7), 제 2스위칭소자(8), 제 2버퍼회로(9), 제 2스위칭소자(8)의 "ON" 또는 "OFF"를 전환하기 위한 신호를 인가하고 제 2스위칭소자(8)에 연결된 공통제어선(10), 대향전극전위(11), 공통전위(12), 및 제 2축적커패시터(13)를 부가하여 포함한다. 공통제어선은, 모든 화소의 제 2스위칭소자(8)에 연결되었고, 동시에 "ON" 또는 "OFF"를 전환하도록 모든 스위칭소자(8)를 제어한다.
도 4는 본 발명의 구동방법에 의해 구동된 액정소자의 다른 등가회로도이다.
도 4에서, 액정소자(P2)는, 제 2버퍼회로(9) 및 제 2축적커패시터(13)를 포 함한 제 2회로부가 형성되지 않는 것을 제외하고는 도 2에 도시된 것과 마찬가지의 회로구조를 가진다.
액정(1)은 도 3에 도시하는 바와 같이 전압-투과율특성을 제공하는 스메틱액정인 것이 바람직하다.
도 3에서, 스메틱액정은 전압이 액정에 인가되지 않을 때 대략 0%의 투과율을 제공한다. 투과율은 한쪽의 극성(즉, 양극)의 전압을 공급할 때 인가된 전압의 크기에 의존해서 계속적으로 원만하게 변한다. 한편, 투과율은, 다른쪽의 극성(즉, 음극)의 전압을 공급할 때 인가된 전압의 크기에 의존해서 계속적으로 또한 원만하게 변한다. 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 투과율의 변화도는, 양전압측에 대해 크고, 음전압측에 대해 작다. 음전압측에 대한 투과율은 0%에 가깝지만, 0의 값은 아니다.
백라이트유닛은 짧은 잔광을 형성하는 LED(발광다이오드) 또는 냉음극관을 포함하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음에, 본 발명에 따른 액정소자의 구동방법의 바람직한 실시예에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.
본 발명에서 사용된 액정소자(P1)가 구동될 때, 기간(F11)에서 액정(1)의 선행의 표시상태를 리세트하기 위해 한쌍의 전극(2a, 2b)를 통해서 액정(1)에 우선 리세트전압(VR)이 인가된다. 다음의 기간(F12)에서, 데이터전압(VD)이 소망의 계조표시를 행하기 위하여 액정(1)에 인가된다. 다음에, 백라이트유닛은 온되어 광 으로 액정소자(P1)를 조사한다.
리세트전압인가 및 데이터전압인가를 포함하는 이러한 전압인가동작은 모든 화소에 대하여 순차적으로 행해지고, 이에 의해 계조화상은 액정소자(P1)의 표시면적 전체에 걸쳐서 형성되고 백라이트유닛의 조사를 통하여 뷰어에 의해 인식된다. 백라이트유닛의 조사는, 액정이 모든 화소에 데이터전압(VD)을 인가하여 액정이 어느정도 광학적 응답을 나타낼 때 행해지는 것이 바람직하다.
상기한 전압인가동작 및 백라이트유닛의 조사는 특정한 유닛기간(프레임 기간 F0)에 의거하여 주기적으로 반복해서 행해진다. 표시된 계조화상은 각 프레임기간(F0)마다 변하고, 따라서 동화상으로서 인식된다.
본 실시예에서는, 리세트전압(VR)은, 특정한전압(중첩 전압)(Vα)과 중첩된 데이터전압(VD)을 포함하고, 또한 인가된 전압에 따라서 액정재료가 대략 특정한 상태로 되도록 적절하게 결정되어도 된다. 다시 말하면, 리세트전압은 리세트기간동안 액정재료의 스위칭을 종료하도록 결정된다.
데이터 전압(VD)은, 소망의 계조화상을 표시하도록 액정(1)에 인가되고, 표시될 계조레벨(상태)에 따라 결정된다.
사용된 액정(1)이 도 3에서 도시한 전압-투과율특성을 가질 때, 중첩전압(Vα)은 -2.5V에 대응하고, 이 전압은 최대(포화)투과율을 제공하는 +2.5V의 전압과 절대값이 같지만 극성(표시)은 다르다. 다른 경우에, 중첩전압(Vα)은 사용된 액정의 스위칭속도(응답속도)에 의해 알맞게 설정되어도 된다. 또한, 중첩전압(V α)은 사용된 액정소자의 주위온도에 따라 알맞게 변하여도 된다. 본 발명에서는, 중첩전압(Vα)은, 리세트전압(VR)과 데이터전압(VD)사이의 전압차에 대응하고, 전압인가동작의 모든 순서에 대해서 일정하다.
데이터전압(VD)은 도 1에 도시된 바와 같이 규정된 기간(F12)에서 액정(1)에 인가된다. 기간(F12)은 사용된 액정소자의 주위온도에 따라서 변할 수 있다.
도 1에서, 피일드기간(F1)(F11+F12)에서 한 세트의 리세트전압(VR )(기간(F11)에서의 전압)과 데이터전압(VD)(기간(F12)에서의 전압)이 계속해서 액정(1)에 인가된 후에, 리세트전압(VR)(기간(F11)에서의 전압)과 절대값이 같지만 극성이 상이한 리세트전압(-VR) 및 데이터전압(VD)(기간(F12)에서의 전압)과 절대값이 같지만 극성이 상이한 데이터전압(-VD)으로 이루어진 한 세트의 전압을 액정(1)에 공급함으로써, 1 프레임기간(F0)가 완료된다.
프레임기간(F0)에서, 액정(1)에 인가된 전압은 교류형태로 변한다. 프레임기간(F0)에서 전압인가동작은 순차적으로 반복되고, 따라서 인가된 전압의 DC성분에 기인하는 액정(1)의 악화를 방지한다.
상기한 액정소자는 도 8에 도시하는 바와 같이 피일드순차구동방식에 따른 구동방법에 의해 구동할 수 있다.
도 8에서, 3세트의 리세트전압 및 데이터전압(VR1과 VD1), (VR2와 VD2 ) 및 (VR3 와 VD3)은 세 피일드기간 (F1, F2 및 F3)에서 액정(1)에 연속적으로 인가된다. 다음에, 다른 3세트의 리세트전압 및 데이터전압(-VR1과 -VD1), (-VR2와 -V D2) 및 (-VR3와 -VD3)은 동일한 절대값을 가지지만 각각 피일드기간(F1, F2 및 F3 )에서 그들로부터 다른 극성은 다음에 세 피일드기간 (F4, F5 및 F6)에서 액정(1)에 연속적으로 인가된다.
본 실시예에서(도 8), 액정소자는 백라이트유닛으로부터 분출된 광으로 조사되어 조사광의 컬러는 데이터전압 인가의 타이밍과 동기하여 연속적으로 변하고, 즉, VD1에 대해서 R(적색)으로 변하고, VD2에 대해서 G(녹색)으로 변하고, VD3 에 대해서는 B(청색)로 변하고, 따라서 뷰어에 의해 인식되는 복수의 컬러화상을 표시한다. 이 때에, 사람 눈의 잔상현상에 의거하여, 상기 표시된 복수의 컬러화상을 혼합하여 짙은컬러화상으로서 인식된다.
상기한 실시예에 따르면, 리세트전압(VR)으로서, 중첩전압(Vα)과 중첩된 데이터전압(VD)을 포함하고 소망의 계조상태를 제공하는 데이터전압(VD)에 의해 변동되는 전압이 사용되고, 따라서 도 15에서 도시한 바와 같이 리세트회로(30)를 가지는 종래의 액정소자와 비교할 때 액정소자의 회로구조가 간단하다. 상세하게는, 본 발명에 따른 구동방법은, 액정소자가 구동될 때, 각 화소의 액정(1)의 일부에 고정된 리세트전압(즉, 0V)을 인가하는 전용의 리세트회로(30)를 사용하지 않고 각 화소에서의 액정(1)의 일부는 리세트상태로 된다. 그 결과, 각 프레임기간에서, 선행의 계조화상(선행프레임기간에서의 계조화상)의 영향을 받지않는 적절한 계조 화상은 효과적으로 표시되고, 따라서 표시화질이 개선된다.
또한, 도 16 및 17를 참조하며서 설명한 바와 같이, 고정된 리세트전압을 사용하는 종래의 액정소자가 연속적인 백색표시(100시간)(도 16(a)) 및 연속적인 흑색표시(100시간)(도 16(b))를 위해 구동한 후에 계조표시를 구동할 때, 결과로서 생기는 전압-투과율특성은 각각 다르고(도 17), 따라서, 화상메모리현상이 초래된다. 한편, 본 발명의 구동방법에 사용된 리세트전압은 고정되지 않고, 규정된 전압차를 데이터전압에 형성하면서 계조데이터에 의거하여 결정된 데이터전압에 좌우하여 변동한다. 그 결과, 본 발명의 구동방법에서는, 화상메모리현상이 나타나지 않으므로 양호한 화질을 유지할 수 있다. 상세하게는, 도 5(a)는 백색상태를 연속적으로 표시하기 위한 구동파형을 도시하고, 도 5(b)는 흑색화상을 연속적으로 표시하기 위한 구동파형을 도시한 것이다. 어느 경우에도, 한 세트의 리세트전압(VR)과 데이터전압(VD)의 크기와 극성은 규정된 기간(도 5(a) 및 도 5(b)에 규정된 기간)에 대하여 교호적으로 변동한다. 다시 말하면, 특정한 전압은 본 발명의 구동방법에서 긴 기간동안 인가되지 않고, 따라서 전압-투과율특성(도 6)이 변하지 않는다. 따라서, 액정소자가 극단적인 표시상태(연속적인 백색(또는 흑색)표시동작)하에서 구동될 때 양호한 화질을 얻을 수 있다.
또한, 도 1(e)로부터 명백한 바와 같이, 최대온도를 제공하는 전압과 일치하도록 중첩전압(Vα)를 설정함으로써, 리세트전압(VR) 및 데이터전압(VD)을 각 피일 드기간(F1, F2)동안 연속적으로 공급하는 액정(1)은 정격전압인가 및 데이터전압인가로 이루어진 전압을 연속적으로 인가하는 동안, 항상 과도상태인 비전압인가상태로 된다. 이 경우에, 액정(1)이 비전압인가 하에서 대략 0%의 투과율을 나타낼 때, 액정(1)은 소망의 계조표시상태를 나타내기 전에 항상 잠정적으로 흑색상태로 되고, 따라서 계조화상의 화질이 개선된다.
또한, 본 발명의 표시방법이 상기한 바와 같이 피일드순차구동방식에 따라 행해질 때, 각 프레임 기간에서 화상리세트동작은 짙은컬러화상의 컬러재현성을 개선할 수 있다.
다음에, 본발명은 실시예에 의거하여 설명한다.
실시예 1
도 2에 도시된 바와 같은 회로구조를 가지는 액정패널(액정소자)(P1)은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 구동방법에 의해 구동된다.
본 실시예 1에서 사용한 액정(1)은 도 3에서 도시하는 바와 같이 전압-투과율특성을 제공하는 스메틱액정구성이고, 나타낸 비율로 하기의 화합물을 혼합함으로써 제조된다.
구조식 중량부
Figure 112001007378864-pat00001
이와 같이 제조된 액정구성(LC-1)은 다음의 상전이계열 및 물성을 도시한다.
상 전이온도(℃)
86.3 61.2 -7.2
Iso → Ch → SmC* → Cry
(Iso : 등방성 상, Ch : 콜레스테르 상, SmC* : 카이랄 스메틱 상)
자발편광(Ps) : 2.9nC/cm2(30℃)
원뿔각 ⓗ : 23.3도 (30℃, 100Hz, 12.5V)
나선형 피치(SmC*) : 적어도 20㎛(30℃)
공백셀은 다음의 방식으로 제조된다.
ITO막의 투명전극으로 각각 형성되는 한쌍의 유리기판이 제조된다.
각 투명전극(한쌍의 유리기판)에 대하여, 폴리이미드를 형성하기 위한 폴리이미드 프리커서(Nissan Kagaku K.K.에 의해 제조된 "SE7992")를 스핀코팅에 의해 도포하고, 80℃에서 5분간 예비 건조하고, 다음에 200℃에서 1시간동안 열소성에 의해 500Å 두께의 폴리이미드막을 얻을 수 있다.
이와 같이 얻어진 폴리이미드막의 각각은, 다음의 조건하에서 나일론천으로 러빙처리(단축 정렬처리)를 행하여 정렬제어막을 형성하였다.
러빙 롤러 : 나일론천(Teijin K.K에 의해 제조된 "NF-77")을 감은 10cm 직경의 롤러.
가압 깊이 : 0.3mm
기판 반송속도 : 10cm/sec
회전속도 : 1000rpm
기판 반송 : 4배
다음에, 기판중 하나에 대해서, 러빙처리축들은 서로 평행하지만 대향한 방향(역평행관계)으로 되도록, 실리카비드(평균분자크기=1.5㎛)가 분산되고 또한 기 판의 쌍이 도포되므로, 1.4㎛ 음극의 균일하지 않은 셀 갭을 가지는 공백셀이 제조된다.
등방성액체상태에서 상기 제조된 공백셀에 상기 제조된 액정합성물을 각각 주입하고, 카이랄 스메틱C상을 형성하는 온도로 점차 냉각하여, 액티브 매트릭스형 액정소자를 제조한다.
상기한 Iso 내지 SmC*의 냉각단계에서, -2V의 DC(오프세트)전압이 규정된 온도범위에서 상전이(Ch-SmC*) 전후에 인가되도록 셀(소자)에 전압인가처리를 행한다.
본 실시예에서는, 각 프레임기간(F0)은 1/60 sec로 설정되고, 제 1피일드기간(F1)과 제 2피일드기간(F2)(F1 : F2 = 1:1)으로 분할된다. 각 피일드기간(예를들면, F1)은 제 1서브피일드기간(F11)(=1 msec)과 제 2서브피일드기간 (F12)(=7.3 msec)로 분할된다.
도 2에 도시된 바와 같은 액정소자는, 도 1(a) 내지 도 1(e)에 도시된 한 세트의 구동파형을 사용함으로써, 구동한다.
각각의 제 1스위칭소자(3)를 도 1(a)에서 도시된 바와 같이 "ON"상태로 연속적으로 하기 위하여, 선순차주사방식으로 게이트(주사)선(4)에 게이트전압을 연속적으로 공급한다. 이 때에, 데이터전압(VD)은 소스(신호)선(5)에 인가되고, 이에 의해 각 화소에서 데이터전압(VD)은, 데이터전압(VD)과 동등한 출력전위를 제 1버퍼회로(7)에 형성하기 위해 대응하는 스위칭소자(3)를 통해서, 제 1축적캐패시터(6) 에 축적되거나 유지된다.
선순차주사동작은, 데이터전압(VD)이 액정(1)에 실제로 인가되는 현행의 프레임이 아니라, 선행의 프레임에서 행해다.
각 화소에서 제 2스위칭소자(8)는 상기 구동동작시에 "OFF"상태이고, 구동이 완료된 후에는 "ON"상태로 변화되고, 즉, 데이터전압(VD)이 모든 화소의 제 1버퍼회로(7)에 완전히 출력된 후에 공통신호선에 공통신호를 인가함으로써, "ON"상태로 된다. 그 결과, 모든 화소에서, 데이터전압(VD)은 제 2축적커패시터(13)에 축적되고, 동시에, 제 2버퍼회로(9)를 통해서 화소전극(2a)에 인가된다. 이 때에, 제 2스위칭소자(8)는 즉시 "OFF"로 되지만 데이터전압(VD)은 제 2축적커패시터(13)에 여전히 유지한다. 그 결과, 화소전극(2a)에 데이터전압(VD)(도 1(c))이 연속적으로 공급된다. 제 2버퍼회로(9)의 출력은 저출력임피던스이다. 따라서, 대향전극(2b)의 전위가 변화할 때, 축적커패시터(13)에 의해 유지된 전압은 연속적으로 출력된다.
각 화소에서 액정(1)에는, 대향전극(2b) 및 화소전극(2a)사이의 전위의 변도에 대응하는 전압이 공급된다. 대향전극(2b)의 전위는 도 1(d)에서 도시한 바와같이 변화하고, 따라서 제 1서브피일드기간(리세트기간)(F11)동안, -2.5V의 특정한중첩전압(Vα)(절대값이 +2.5V의 대향전극전압(전위)과 같지만 극성이 상이함)(즉, (VR)은 0 내지 -2.5V의 범위에 있음(도 1(e)))과 중첩되는 데이터전압(VD)를 포함하 는 리세트전압(VR)이 액정(1)에 공급된다. 그 결과, 액정(1)의 선행의 표시상태는 리세트되었다(도 1(e)에서 (F11)). 후속하는 제 2서브피일드기간(F12)에서, 대향전극(2b)의 전위(전압)은 0V(도 1(d))이고, 따라서 각 화소의 액정(1)에는, 규정된 계조표시상태를 형성하기 위하여 도 1(e)에서와 같이 데이터전압(VD)(0 내지 2.5V의 범위에서 양극전압)이 공급된다. 그 결과, 소망의 계조화상은 액정패널의 전체에 걸쳐서 형성된다(도 1(f)). 이 때에, 백라이트유닛(BL)은 온되어 광으로 액정패널(P1)(도 1(g))에 조사하고, 이에 의해 액정패널(P1)위에 형성된 계조화상이 인식된다.
다음에, 구동전압(VD) 및 대향전극전압(전위)는 도 1(c)와 도 1(d)에 도시한 바와 같이 변동하고, 이에 의해 액정(1)에는 제 2피일드기간(F2)에서 리세트전압(-VR) 및 데이터전압(-VD)(이들의 전압은 각각 제 1피일드기간(F1)에서 (V R) 및 (VD)의 극성에 반대되는 극성을 가짐)이 공급되므로, 1프레임기간(F0)이 완료된다. 프레임기간(F0)에서, 액정(1)에 인가된 전압은, 교호적인 형태로 수정되므로, 액정(1)의 열악화를 방지할 수 있다.
1 프레임기간마다 상기 구동동작을 반복적으로 행하여 동화상표시를 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 화상메모리현상을 억압하면서, 뛰어난 화질의 동화상을 표시할 수 있다.
실시예 2
도 4에 도시된 바와 같은 회로 구조를 가지는 액정패널(P2)(액정소자)은 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 구동방법에 의해 구동된다.
액정패널(P2)은, 제 2버퍼회로(9)와 제 2축적커패시터(13)를 포함하는 제 2회로부분을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 마찬가지 방식의 구동방법에 의해 구동되고, 제 2축적커패시터(13)가 이용되지 않고, 게이트선(4)의 주사방식은 대응하여 변화한다.
상세하게는, 제 2스위칭소자(8)가 "OFF"로된 후에, 화소전극(2a)의 전위는, 화소전극전위와 대향전극전위사이의 차를 유지하면서 대향전극전위의 변조에 의해 변동한다
이 때문에, 제 2스위칭소자(8)가 저임피던스상태인 기간에는 대향전극(2a)의 전위를 변조하여야 한다. 또한, 화소전극(2a)의 전위는 축적커패시터(6)에 축적된 전압에 의거하여 결정된다.
따라서, 본 실시예에서는, 각 화소에서 축적커패시터(6)의 계조데이터를 기록하는 게이트선(4)의 주사는, 대향전극전위가 변조되지 않는 기간(예를들면, 도 7의(F12))(즉, 데이터전압(VD)이 대향전극전위에 대응하는 중첩전압과 중첩되지 않는 기간)동안 행해진다.
본 실시예에서는, 액정(1)에 인가된 전압파형은 실시예 1에서 사용된 것과 마찬가지이고, 이에 의해 실시예 1의 효과(화상메모리현상을 억제하면서 선행의 상 태의 영향이 없는 좋은 표시화질)와 마찬가지로 성취된다.
실시예 3
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동방법에 의해 피일드순차구동방식에 따른 액정패널(P1)(도 2)을 구동함으로써, 컬러화상표시가 행해진다.
1 세트의 세 피일드기간(F1, F2 및 F3)동안, 1세트의 리세트전압과 데이터전압(VR1 과 VD1),(VR2 와 VD2) 및 (VR3 와 VD3 )의 인가를 각각 포함하는 전압인가동작 및 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)을 위해 백라이트유닛의 조사가 연속적으로 행해지므로, 각각 컬러화상이 연속적으로 표시된다. 2세트의 세 피일드기간(F4, F5, F6 )동안, 백라이트유닛의 조사가 중단되고, 1세트의 리세트전압 및 데이터전압의 인가를 각각 포함하는 전압인가동작은 제 1세트의 세 피일드기간(F1, F2 및 F3)동안의 극성에 반대되는 구성의 전압(-VR1과 -VD1),(-VR2와 VD2),(-VR3 와 VD3)을 가지므로, 인가된 전압의 DC성분에 기인하는 액정의 열악화를 억제시킬 수 있다.
도 9는 상기 구동방법을 사용함으로써 얻어진 색도도이고, 이에의해 (□)로 표시된 데이터는 표시하기 위해 의도된 컬러이고, (x)로 표시된 데이터는 상기 구동방법에 의해 실제로 표시된 컬러이다.
도 9로부터 명백한 바와 같이, 실질적으로 소망의 컬러화상을 충실하게 재생할 수 있는 것을 발견했다.
비교하기 위해서, 도 11에 도시된 바와같은 종래의 구동방법을 사용해서 컬 러화상표시를 행할 때, 도 10의 색도도를 얻었다.
도 10으로부터 명백한 바와 같이, 실제로 표시되는 컬러는 표시하기 위해 의도된 것과 상당한 차이가 있다.
따라서, 본 발명의 구동방법은 컬러재현성을 개선하는데 효과적이다.
실시예 4
도 2에 도시된 바와 같은, 액정패널(P1)은 도 13에 도시된 바와 같은 본 발명의 구동방법에 의해 구동한다.
액정패널(P1)은 도 12에 도시된 바와 같이 전압-투과율특성을 제공하는 네마틱액정을 사용한 광학적 보상밴드(OCB)모드 액정소자이다.
액정패널(P1)은 한 쌍의 편광자 및 상보상판을 부가하여 포함한다.
상세하게는, 액정패널(P)는 다음의 방식으로 제조한다.
ITO막의 투명전극이 각각 형성된 한쌍의 유리기판이 제조된다.
각 투명전극에 대해, 정렬막을 위하여, nBC(또는 NMP)에서 호메오트로픽 정렬(Nissan Kagaku K.K.에 의해 제조된 "SE-1211")을 위한 제 1정렬성분 및 호모지니어스 정렬(Nippon Gosei Gomu K.K.에 의해 제조된 "AL-0656")을 위한 제 2정렬성분 3.0중량%을 함유한 용액으로 도포되고, 건조되고, 다음에 200℃에서 1시간동안 열소성하여 30nm 두께의 정렬막을 형성한다.
이와 같이 얻어진 각각의 정렬막은 다음의 조건하에서 면클로스로 러빙처리(동일축 정렬처리)를 행한다.
러빙롤러 : 면클로스가 감긴 직경 8cm의 롤러.
가압 깊이: 0.3mm
기판 반송속도: 5cm/sec
회전속도: 1000rpm
다음에, 기판중 하나에 대해서, 실리카비드(평균분자크기 = 6㎛)가 분산되고, 한쌍의 기판이 서로 도포되어서 러빙처리축들이 서로 평행하고 같은 방향으로 향하므로, 음극 1.4㎛의 균일하지 않은 셀 갭을 가지는 공백셀이 제조된다.
카이랄성분(Chisso K.K에 의해 제작된 "KN-5027")이 없는 플루오린함유 네마틱액정이 공백셀의 내부로 주입되어 액정소자를 제조한다.
이에의해 제조된 액정소자는 한쌍의 직교니콜 편광자사이에 샌드위치되고, 따라서 액정소자의 러빙축은 편광자의 편광축과 45도의 각을 이루도록 배치된다. 또한, 상보상막(지연=90nm)은 액정소자 및 한쌍의 편광자중에서 한쪽의 편광자 사이에 배치되고, 따라서 상보상막의 광학적축이 배치되어 액정소자의 러빙축과 90도의 각을 형성하므로, OBC모드 액정소자가 제조된다.
OCB모드는 액정분자에 전압을 공급하여, 액정분자의 정렬상태를 구부려서 수직정렬상태 변경하도록 하는 표시모드이고, 따라서 불투명상태(흑색상태) 및 투명상태(백색상태)가 형성된다.
도 12에서, 2.0V 및 -2.0V의 전압이 인가된 투명상태에서는, 액정분자는 굴곡정렬상태로 된다. 한편, 4.5V 및 -4.5V의 전압이 인가된 불투명상태에서는, 액정분자는 대략 수직적인 정렬상태로 된다.
본 실시예에서, 투명상태 및 불투명상태사이의 투과율에서 변동하는 계조표 시는 2.0V(또는 -2.5V)전압 및 4.5V(또는 -4.5V)사이에서 행해진다. -2.0V 및 2.0V이하의 전압사이에는, 액정분자는 비스듬한 정렬상태로 되고, 따라서 소망의 투과율은 확인할 필요가 없으므로 도 12에 도시하지 않았다.
도 13에 도시한 구동방법에서는, 데이터전압 및 대향전극(출력)전압(전위)은, 리세트기간(리세트전압을 인가하는 기간)에 후속하는 기록기간(데이터전압을 인가하는 기간)에서 2.0V(절대값)이하의 전압을 인가하지 않도록 설정된다.
상세하게는, 제 1리세트기간동안, 1.0V의 데이터전압 및 -4.5V의 대향전극전압을 조합하여, 액정(1)에 인가된 5.5V의 전압을 형성하게 한다. 다시말하면, 데이터전압(1.0V)를 포함하고 액정(1)에 인가된 전압(5.5V)은 4.0V의 중첩전압(절대값은 같지만 대향전극전압(-4.5V)에서 극성은 다른 전압)과 중첩한다. 따라서, 본 실시예에서는, 중첩전압은, 데이터전압의 극성과 동일하고, 실시예 1에서 사용된 것은 다르다.
화소전극전압은, 2.0V(또는 -2.0V)의 최대투과전압 및 4.5V(또는 -4.5V)의 최소투과전압사이의 전압차가 2.5V이므로, 0.0V 내지 2.5V의 범위에서 설정된다.
리세트기간에 후속하는 기록기간(데이터전압을 인가하기 위한 기간)동안, 1.0V의 데이터전압 및 -2.0V의 대향전극전압은 조합되어 액정(1)에 인가된 3.0V의 전압을 형성한다. 이 때에, 백라이트유닛(BL)은 ON되므로, 규정된 계조화상을 표시한다. 리세트기간동안 5.5V의 인가하에서 액정분자의 표시상태 및 기록기간동안 3.0V의 인가하에서 액정분자의 표시상태 사이를 전이하는 동안, 4.5V의 인가하에서 액정분자는 잠정적으로 가장 어두운상태를 초래한다.
리세트기간 및 기록기간의 후속하는 세트에서, 정격전압 -5.5V 및 액정인가전압-3.0V은 즉, 모두 선행의 세트의 리세트기간 및 기록기간과 극성이 상이하다.
본 실시예에서는, 백라이트유닛(BL)의 조사는 기록기간에 효과적이고, 여기서 의해 위치결정 액정인가전압은 액정(1)에 인가된다.
사용된 액정(1)이 음전압측(도 12)에 대해 불투명상태 및 투명상태 사이에 연속적으로 투과율을 변화시키는데 사용되므로, 액정(1)에 음극전압을 인가하면서,백라이트의 조사를 또한 효과적으로 할 수 있다.
본 실시예에서는, 실시예 1 및 실시예 2에서와 마찬가지로, 화상메모리현상을 방지하면서 선행의 상태에 영향이 없는 좋은 표시화질을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 데이터전압에 규정된 전압을 중첩함으로써, 리세트전압 및 후속하는 데이터전압사이의 규정된 전압차를 제공하도록, 각 리세트전압이 설정된다. 그 결과, 본 발명의 구동방법에 의해 구동된 액정소자의 회로구조는, 고정된 리세트전압을 인가하는 전유의 특정한 리세트회로를 사용한 종래의 구동방법과 비교해 볼 때, 간단히 할 수 있다. 리세트전압과 데이터전압 사이의 전압차는, 순차표시상태에 대해 선행한 표시상태의 영향을 방지하는데 효과적이므로, 개선된 화질의 적절한 계조화상표시를 사용할 수 있다.
종래의 구동방법에서는, 고정된 리세트전압의 사용에 기인하여, 특정한 계조화상표시는 전압-투과율특성을 변화시키고, 이에 의해 표시영역전체에 걸쳐서 표시된 결과적인 계조화상은 표시하고자 하는 것과 차이가 있으므로, 화상메모리현상을 초래한다.
본 발명에서는, 리세트전압은 고정되지 않으므로, 화상메모리현상이 없다.
또한, 리세트전압과 데이터전압사이의 전압차를 절대값은 같지만 최대투과율을 형성하는 전압에서는 극성이 다른 전압값과 대응할 때에, 리세트전압과 데이터전압이 연속적으로 공급되는 액정은 항상, 전압이 인가되지 않은 상태(즉, 0V인가)로 된다. 이 경우에, 사용된 액정이 전압을 인가하지 않은 상태에서 0%의 투과율을 형성하는 경우, 액정은 항상,소망의 계조표시상태를 제공하기 전에, 흑색표시상태로 되므로, 화질을 개선할 수 있다.
또한, 피일드순차방식으로, 각 프레임기간동안, 본 발명의 구동방법에 의해 액정소자를 구동함으로써, 짙은컬러의 화상을 형성하는 경우에, 화상 리세트동작이 리세트전압 및 데이터전압 사이에 전압차에 의거하여 행해지므로, 짙은컬러화상의 개선된 컬러재현성을 초래한다.

Claims (9)

  1. 스위칭소자를 개재해서 데이터전압이 공급되는 화소전극과, 대향전극의 전위에 접속된 대향전극과, 상기 화소전극과 상기 대향전극사이에 배치된 액정소자로 이루어진 액티브매트릭스액정소자의 구동방법으로서,
    리세트기간동안 액정을 리세트상태로 하기 위해 액정에 리세트전압을 인가하는 단계와, 리세트기간에 후속하는 기록기간동안 액정을 소망의 계조표시상태로 하기위해 화소전극에 상기 데이터전압을 인가하는 단계를 각각 포함하는 전압인가동작을 연속적으로 행하는 액티브 매트릭스 액정소자의 구동방법에 있어서,
    상기 데이터전압은 각 화소의 화소전극에 동시에 공급되고, 상기 대향전극의 전위는, 스위칭소자를 저임피던스상태로 함으로써 화소전극의 전위가 결정되는 동안 리세트기간에 상기 기록기간의 전위로부터 상기 규정된 차로 변조되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액정은 스메틱액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 액정은, 전압이 공급되지 않을 때, 0%의 투과율을 제공하고, 제 1극성의 전압을 인가할 때 연속적이고 알맞은 큰 투과율 변화를 나타내고, 제 1극성과 반대인 제 2극성의 전압을 공급할 때 연속적이고 알맞은 작은 투과율변화를 나타내도록, 전압-투과율특성을 제공하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 규정된 전압의 차는, 액정에 전압이 공급될 때 최대투과율을 형성하는 전압과 절대값이 동등한 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 규정된 전압의 차는 액정소자의 주위온도에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기한 액정소자는 데이터전압이 공급된 후에 광으로 조사되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  7. 제 1항에 있어서, 액정에 인가된 데이터전압의 기록기간은 액정소자의 주위온도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  8. 제 1항에 있어서, 액정에 리세트전압과 데이터전압이 공급된 후에, 상기 리세트전압 및 상기 데이터전압과 각각 절대값이 동등하지만 극성이 상이한 또 다른 리세트전압 및 또 다른 데이터전압이 순차적으로 액정에 인가되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
  9. 제 6항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 리세트전압 및 데이터전압의 순차적인 인가와 동기하여 표시될 복수의 화상에 따라 컬러가 변하는 광으로 액정소자에 조사되고, 이에 의해 컬러화상으로서 화상이 표시되는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스 액정소자의 구동방법.
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