KR100749851B1 - 액정 표시 소자의 구동 방법 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

자발 분극을 갖는 액정 물질을 사용한 TFT 등에 의한 액티브 구동형 액정 표시 장치에 있어서, 광 이용 효율의 향상, 큰 자발 분극을 갖는 액정 물질의 사용, 및 구동 전압의 저감을 가능하게 한다.
1프레임 내의 기록 처리 시에, 액정 패널의 라인마다 각 화소 전극의 TFT를 구동시켜 화상 데이터에 따른 전압을 2회에 걸쳐서 인가한다. 1프레임 내의 소거 처리 시에, 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 전압 인가를 3회 행한다. 이 3회의 전압 인가에 의해, 각 화소의 표시 상태를 흑색 표시로 하는 것과 각 화소 액정의 축적 전하량을 대략 0(zero)으로 하는 것을 실현한다.
액정 패널, 화소 전극, 공통 전극, 백라이트

Description

액정 표시 소자의 구동 방법 및 액정 표시 장치{DRIVING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 액정 패널 및 백라이트(back-light)의 구성 예를 나타내는 모식적 사시도.
도 3은 액정 패널의 모식적 단면도.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 구동 순서(sequence)를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 따른 구동 순서를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시형태 1 및 2에 따른 구동 순서를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 구동 순서를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시형태 4에 따른 구동 순서를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시형태 3 및 4에 따른 구동 순서를 나타내는 도면.
도 10은 강유전성 액정에서의 인가 전압과 광 투과율의 특성을 나타내는 그래프.
도 11은 종래의 구동 순서를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 패널
2 : 공통 전극
5 : 화소 전극
9 : 액정층
21 : TFT
22 : 데이터 드라이버
23 : 신호선
24 : 스캔 드라이버
25 : 주사선
26 : 백라이트(back-light)
본 발명은 자발(自發) 분극을 갖는 액정 물질을 사용한 액정 표시 소자의 구동 방법, 및 그 구동 방법을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 이른바 정보화 사회의 진전에 따라, 퍼스널 컴퓨터 및 PDA(Personal Digital Assistants) 등으로 대표되는 전자기기가 널리 사용되게 되었다. 또한, 이러한 전자기기의 보급에 의해, 사무실이나 실외에서 사용할 수 있는 휴대형의 수요가 발생하고 있어, 이들의 소형화 및 경량화가 요망되게 되었다. 이러한 목적을 달성하기 위한 수단의 하나로서 액정 표시 장치가 널리 사용되게 되었다. 액정 표시 장치는 단지 소형화 및 경량화뿐만 아니라, 배터리 구동형의 휴대형 전자기기의 저소비 전력화를 위해서는 필요 불가결한 기술이다.
그런데, 액정 표시 장치는 크게 나누면 반사형과 투과형으로 분류된다. 반사형 액정 표시 장치는 액정 패널의 앞면으로부터 입사한 광선을 액정 패널의 뒷면에서 반사시켜 그 반사광에 의해 화상을 눈으로 확인시키는 구성이고, 투과형은 액정 패널의 뒷면에 구비된 광원(백라이트)으로부터의 투과광에 의해 화상을 눈으로 확인시키는 구성이다. 반사형은 환경 조건에 따라 반사광의 양이 일정하지 않아 시인성(視認性)이 뒤떨어지기 때문에, 특히 멀티 컬러 또는 풀(full) 컬러 표시를 행하는 퍼스널 컴퓨터 등의 표시 장치로서는 일반적으로 투과형 액정 표시 장치가 사용되고 있다.
한편, 현재의 컬러 액정 표시 장치는 일반적으로 사용되는 액정 물질의 측면에서 STN(Super Twisted Nematic) 타입과 TFT-TN(Thin Film Transistor-Twisted Nematic) 타입으로 분류된다. STN 타입은 제조 비용이 비교적 저렴하지만, 크로스토크가 발생하기 쉬우며, 응답 속도가 비교적 느리기 때문에, 동화상 표시에는 적합하지 않다는 문제가 있다. 한편, TFT-TN 타입은 STN 타입에 비하여 표시 품질이 우수하지만, 액정 패널의 광 투과율이 현재 상황에서는 4% 정도이기 때문에 고휘도의 백라이트가 필요하게 된다. 따라서, TFT-TN 타입에서는 백라이트에 의한 소비전력이 커져 배터리 전원을 휴대하여 사용할 경우에는 문제가 있다. 또한, TFT-TN 타입에서는 응답 속도, 특히 중간조의 응답 속도가 느리고, 시야각이 좁으며, 컬러 밸런스의 조정이 어렵다는 등의 문제도 있다.
그래서, 본원 발명자들은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 자발 분극을 갖고, 인가 전압에 대한 응답 속도가 수 백 내지 수 ㎲ 정도로 고속인 강유전성 액정을 사용한 액정 표시 장치의 개발을 추진하고 있다. 액정 물질로서 자발 분극을 갖는 강유전성 액정을 사용한 경우, 인가 전압의 유무에 관계없이 액정 분자가 항상 기판에 대하여 평행하고, 시야 방향에 의한 굴절률 변화가 종래의 STN 타입 및 TN 타입에 비하여 훨씬 작다. 따라서, 넓은 시야각을 얻는 것이 가능하다. 그리고, 종래의 액정 물질에 비하여 응답성 및 시야각의 측면에서 우수한 강유전성 액정을 TFT 등의 스위칭 소자에 의해 구동시키는 액정 표시 장치에 의해, 인가 전압의 크기에 따른 광 투과율을 실현하여 중간조 표시 및 동화상 표시가 가능하다.
이 강유전성 액정은 도 10에 나타낸 바와 같은 인가 전압과 광 투과율의 특성을 갖고 있다. 즉, 강유전성 액정의 광 투과율은 인가 전압의 극성에 따라 다르고, 예를 들어, 플러스(+) 인가의 경우에는 인가 전압에 따라 광 투과율이 높아지며, 마이너스(-) 인가의 경우에는 인가 전압의 크기에 관계없이 광 투과율이 0(zero)으로 된다. 따라서, 종래예에는 도 11에 나타낸 바와 같은 구동 순서에 의해 표시 제어를 행하고 있었다.
표시 화상을 형성하기 위한 1개의 프레임 내에서 각 라인의 화소 전극에 대하여 2회씩의 선택 주사가 실행되고, 각각 크기가 동일하며 반대 극성의 전압이 일정 주기로 일정 기간 번갈아 액정 물질에 인가된다. 인가 전압의 크기는 화상 데이터에 대응하고 있으며, 각 프레임의 최초에 화상 데이터에 따른 전압을 인가함으 로써 표시 화상이 얻어지고(기록 처리), 이어서 이것과 극성이 반대이며 크기가 동일한 전압을 인가함으로써 표시 화상이 소거된다(소거 처리). 각 프레임에서 이러한 기록 처리 및 소거 처리를 반복함으로써 화상 표시를 실현하고 있다.
이 구동 방법에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 인가 전압의 마이너스(-) 극성에서는 투과율이 대략 0%이기 때문에 흑색 표시로 된다. 따라서, 실제 표시에 기여하는 시간은 전체의 절반이고, 화면 휘도와 광원 휘도의 비(比)인 광 이용 효율이 낮다(도 11에 나타낸 구동 순서에 의한 종래예에서는 화면 휘도/백라이트 휘도의 백분율이 6%)는 문제가 있다.
또한, 강유전성 액정은 자발 분극을 갖고 있기 때문에, 각 화소 전극의 선택 주사에서 자발 분극의 2배 이상의 전하를 각 화소 전극에 축적해야만 하고, 각 화소 전극의 용량 및 구동 전압은 그다지 크지 않다는 것을 생각했을 경우, 자발 분극이 큰 액정 물질을 사용할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 휴대 기기에 대한 탑재를 고려했을 경우, 보다 낮은 전압에서의 구동이 바람직한데, 충분한 저전력화가 실현되지는 않는다(자발 분극의 크기가 11nC/㎠인 강유전성 액정을 사용한 경우의 종래예에서의 구동 전압은 12V)는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있는 액정 표시 소자의 구동 방법 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 큰 자발 분극을 갖는 액정 물질을 이용할 수 있고, 응답 시간의 단축을 한층 더 도모할 수 있는 액정 표시 소자의 구동 방법 및 액정 표시 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구동 전압의 저감화를 도모할 수 있는 액정 표시 소자의 구동 방법 및 액정 표시 장치를 제공함에 있다.
제 1 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 공통 전극과 복수의 화소 전극 사이에 자발 분극을 갖는 액정 물질이 봉입되어 있고, 상기 복수의 화소 전극 각각에 대응하여 상기 액정 물질로의 전압 인가를 제어하기 위한 스위칭 소자가 설치되어 있는 액정 표시 소자를 구동하는 방법에 있어서, 상기 복수의 화소 전극 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 전압 인가에 의해 화상 데이터의 기록 처리를 행하고, 상기 복수의 화소 전극 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 전압 인가에 의해 화상 데이터의 소거 처리를 행하며, 상기 소거 처리 시에, 상기 복수의 화소 전극의 일부 또는 전부의 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 전압 인가를 복수회 행하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 1 발명에 있어서, 상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 최초 전압 인가 시의 전압 크기가 화상 데이터에 따른 상기 액정 물질로의 인가 전압의 최대치 이상이며 극성이 다른 것을 특징으로 한다.
제 3 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 1 발명에 있어서, 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 최종의 전압 인가 시의 전압 크기가, 화상 데이터에 따른 액정 물질로의 인가 전압의 최대치 이상이며 극성이 다른 것을 특징으로 한다.
제 4 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 1 발명에 있어서, 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 복수회의 전압 인가 시에, 서로 인접하는 전압 인가 사이에 액정 물질의 응답에 필요한 시간 간격을 설정하는 것을 특징으로 한다.
제 5 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 1 발명에 있어서, 각 라인의 화소 전극의 선택 주사에 의한 상기 액정 물질로의 전압 인가를 행하는 기록 처리와, 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 복수회의 전압 인가를 행하는 소거 처리를 각 프레임마다 실시하는 것을 특징으로 한다.
제 6 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 5 발명에 있어서, 기록 처리 시에 선택 주사에 의한 액정 물질로의 전압 인가를 복수회 행하고, 동일 극성의 전압을 각 화소 전극에 대응한 액정 물질에 인가하는 것을 특징으로 한다.
제 7 발명에 따른 액정 표시 소자의 구동 방법은, 제 1 발명에 있어서, 액정 물질은 강유전성 액정인 것을 특징으로 한다.
제 8 발명에 따른 액정 표시 장치는, 공통 전극과 복수의 화소 전극 사이에 자발 분극을 갖는 액정 물질이 봉입되어 있고, 복수 화소 전극의 각각에 대응하여 액정 물질로의 전압 인가를 제어하기 위한 스위칭 소자가 설치되어 있는 액정 패널과, 상기 액정 패널에 대하여 상기 복수의 화소 전극의 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 전압 인가에 의해 화상 데이터의 기록 처리와 소거 처리를 행하는 구동부를 구비하고, 상기 구동부는 상기 소거 처리 시에 상기 복수의 화소 전극의 일부 또는 전부의 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 전압 인가를 복수회 행하는 것을 특징으로 한다.
제 9 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 8 발명에 있어서, 구동부는 각 라인의 화소 전극의 선택 주사에 의한 액정 물질로의 전압 인가를 행하는 기록 처리와, 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 복수회의 전압 인가를 행하는 소거 처리를 각 프레임마다 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.
제 10 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제 9 발명에 있어서, 기록 처리 시에 선택 주사에 의한 액정 물질로의 전압 인가를 복수회 행하고, 동일 극성의 전압을 각 화소 전극에 대응한 상기 액정 물질에 인가하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명 또는 제 8 발명에서는, 공통 전극과 화소 전극 사이에 자발 분극을 갖는 액정 물질이 봉입되고, 각 화소 전극에 대응한 액정 물질을 스위칭하기 위한 스위칭 수단이 설치되어 있는 액정 표시 소자에 대하여, 그 소거 처리 시에 일부 또는 전부의 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 전압 인가를 적어도 2회 행한다. 이러한 복수회의 동시적인 선택에 의한 전압 인가에 의해, 각 화소의 표시 상태를 흑색 표시로 하는 것과 각 화소의 액정 물질의 축적 전하량을 대략 0으로 하는 것을 실현한다. 구체적으로는, 2회의 전압 인가를 행할 경우, 최초의 전압 인가에 의해 각 화소의 흑색 표시를 실현하고, 2회째의 전압 인가에 의해 각 화소 액정 물질의 대략 0의 축적 전하량을 실현한다.
종래에는, 예를 들어, 마이너스(-) 극성의 전압치로부터 플러스(+) 극성의 전압치까지 충전해야만 하기 때문에, 최대 2배로 충전할 필요가 있고, 1라인의 선택 기간이 길어졌었다. 그리고, 종래에는 표시 화상 데이터의 화소 전극 주사, 각 화소 전극의 플러스(+) 인가 및 마이너스(-) 인가에 의한 액정 물질의 축적 전하량을 상쇄하기 위해 전체의 반분의 시간을 필요로 하고 있다.
이에 반하여, 제 1 발명 또는 제 8 발명에서는, 일부 또는 전부의 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 전압 인가를 적어도 2회 행하여, 각 화소의 액정 물질의 축적 전하량을 대략 0으로 하도록 하고 있기 때문에, 액정 물질에 대한 전하의 편중을 상쇄하기 위해 필요로 하는 시간을 종래에 비하여 대폭으로 단축시킬 수 있다. 또한, 라인 선택 주사에 의해 표시 화상 데이터에 따른 전압을 액정 물질에 인가하기 위해 필요로 하는 시간도 액정 물질로의 충전 전하가 종래의 절반으로 되기 때문에, 종래에 비하여 대폭으로 단축시킬 수 있다. 이것은 표시 화상 데이터에 따른 전압을 액정 물질에 인가할 때에, 인가 직전 액정 물질의 축적 전하량이 대략 0으로 일정하여, 그 0으로부터 표시 화상 데이터에 따른 0 또는 한쪽 극성(+ 또는 - 극성)의 전압치까지 충전하면 되기 때문이다. 이와 같이, 각 화소의 액정 물질의 축적 전하량 상쇄에 필요로 하는 시간, 및 표시 화상 데이터의 화소 전극 주사에 필요로 하는 시간을 대폭으로 삭감할 수 있기 때문에, 실제 표시에 기여하는 시간을 길게 할 수 있고, 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
제 2 발명에 있어서는, 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 최초 전압 인가 시에, 화상 데이터에 따른 인가 전압의 최대치와 대략 동일하거나 그것보다는 큰 전압이며 극성이 다른 전압을 액정에 인가한다. 따라서, 각 화소의 표시 상태를 확실하게 흑색 표시로 할 수 있다.
제 3 발명에 있어서는, 동시적인 선택에 의한 액정 물질로의 최종 전압 인가 시에, 공통 전극의 전압과 대략 동일한 크기의 전압을 인가한다. 따라서, 각 화소의 액정 물질의 축적 전하량을 확실하게 대략 0으로 할 수 있다.
제 4 발명에 있어서는, 동시적인 선택에 의한 서로 인접하는 전압 인가 사이에 액정 물질의 응답에 필요한 시간 간격을 설정한다. 따라서, 각 화소에서의 흑색 표시와 축적 전하량의 대략 0화를 확실하게 행할 수 있다.
제 5 발명에 있어서는, 각 프레임 내에서 표시 화상 데이터의 화소 전극 주사에 의한 기록 처리와 동시적인 선택에 의한 복수회의 전압 인가에 의한 소거 처리를 완료시킨다. 따라서, 동화상 표시가 가능해진다.
제 6 발명 또는 제 9 발명에 있어서는, 1개의 프레임 기간 내에서 각 라인의 화소 전극에 대한 선택 주사를 2회 이상 행하여, 동일 극성의 전압을 각 화소의 액정 물질에 인가한다. 종래에는 1개의 프레임 기간 내에서의 화상 데이터 표시를 위한 각 화소 전극의 선택 주사는 1회이며, 그 1회의 선택 주사에 의해 각 화소의 액정 물질에 축적된 전하에 의한 전위차에 의해 자발 분극의 반전이 발생하여, 액정 물질이 응답한다. 이 때, 자발 분극의 반전에 의해, 각 화소의 액정 물질의 전하량(전위차)이 작아지기 때문에, 자발 분극의 반전 속도가 저하된다. 따라서, 종래에는 일정 기간 내에서 자발 분극을 완전하게 반전시키기 위해, 반전에 필요로 하는 전하량이 적어도 되는 자발 분극이 작은 액정 물질만을 사용할 수 있다. 이것에 대하여, 제 6 발명 또는 제 9 발명에 있어서는, 최초의 선택 주사에 의해 각 화소의 액정 물질에 축적된 전하량이 자발 분극의 반전에 의해 저하되고, 자발 분극의 반전, 즉, 액정 물질의 응답이 거의 정지된 경우에도, 2회째 이후의 선택 주 사에 의해 다시 각 화소의 액정 물질에 전하가 축적되기 때문에, 다시 자발 분극의 반전(액정 물질의 응답)이 발생하여, 광 투과율은 변화한다. 즉, 액정 물질로의 인가 전압을 크게 하지 않고, 1프레임 기간 내에 소비 가능한 전체 전하량을 크게 할 수 있다. 그 결과, 자발 분극이 큰 액정 물질의 구동이 가능해진다. 또한, 동일한 크기의 자발 분극을 갖는 액정 물질의 경우에, 이러한 2회 이상의 선택 주사에 의해 구동 전압을 저감시킬 수 있다. 그리고, 낮은 전압의 구동용 드라이버를 적용하는 것이 가능해지고, 저비용화도 도모된다.
제 7 발명에 있어서는, 액정 물질로서 강유전성 액정을 사용한다. 따라서, 고속 온/오프 제어가 가능하다.
이하, 본 발명을 그 실시형태를 나타낸 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 액정 패널 및 백라이트의 구성 예를 나타내는 모식적 사시도이며, 도 3은 액정 패널의 모식적 단면도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 액정 패널(1)은 상층(표면) 측으로부터 하층(뒷면) 측에, 공통 전극(2) 및 격자 형상으로 배열된 RGB 컬러 필터/블랙 매트릭스(3)를 갖는 유리 기판(4)과, 격자 형상으로 배열된 화소 전극(5) 및 화소 전극(5) 각각에 접속된 TFT(21)(도 2 참조)를 갖는 유리 기판(6)을 적층시켜 구성되어 있고, 유리 기판(6) 상의 화소 전극(5) 상면에는 배향막(7)이, RGB 컬러 필터/블랙 매트릭스(3) 하면에는 배향막(8)이 각각 배치되며, 이들 배향막(7, 8)의 사이에 강유전 성 액정인 액정 물질이 충전되어 액정층(9)이 형성되어 있다. 또한, 참조부호 (10)은 액정층(9)의 층 두께를 유지하기 위한 스페이서이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 액정 패널(1)은 2개의 편광 필름(11, 12)에 의해 사이에 끼워지고, 그 아래쪽에는 백라이트(26)가 설치된다.
각각의 화소 전극(5)은 TFT(21)의 온/오프 제어에 의해 선택적으로 구동되고, 각각의 TFT(21)는 데이터 드라이버(22)를 통하여 신호선(23)에 입력된 신호를 스캔 드라이버(24)로부터 라인 순차로 공급되는 스캔 신호를 주사선(25)에 입력함으로써 선택적으로 온/오프한다. 그리고, TFT(21)를 통하여 공급되는 전압에 의해, 각각의 화소의 투과 광 강도가 제어된다. 백라이트(26)는 액정 패널(1)의 하층(뒷면) 측에 위치하여 백라이트 전원 회로(27)에 의해 구동된다.
화상 메모리(31)는 액정 패널(1)에 의해 표시되어야 할 표시 데이터를, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 입력한다. 제어 신호 발생 회로(32)는 각종 처리의 동기를 취하기 위한 동기 제어 신호를 생성하고, 생성된 동기 제어 신호를 화상 메모리(31), 데이터 드라이버(22), 스캔 드라이버(24), 기준 전압 발생회로(33), 공통 전극 전압 발생 회로(34) 및 백라이트 전원 회로(27)에 출력한다.
화상 메모리(31)는 표시 데이터를 일단 기억한 후, 동기 제어 신호에 동기하여 표시 데이터를 데이터 드라이버(22)에 보낸다. 기준 전압 발생 회로(33)는 데이터 드라이버(22)용 및 스캔 드라이버(24)용의 기준 전압을 각각 생성하여, 각 드라이버에 출력한다. 공통 전극 전압 발생 회로(34)는 공통 전극 전압(Vcom)을 발생 하여 공통 전극(2)에 인가하는 동시에, 데이터 드라이버(22)에 출력한다.
기록 처리 시에, 데이터 드라이버(22)는 화상 메모리(31)로부터 출력된 화상 데이터에 의거하여, 화소 전극(5)의 신호선(23)에 대하여 신호를 출력한다. 스캔 드라이버(24)는 화소 전극(5)의 주사선(25)을 라인마다 순차적으로 주사한다. 데이터 드라이버(22)로부터의 신호 출력 및 스캔 드라이버(24)의 주사에 따라 TFT(21)가 구동되고, 화소 전극(5)에 전압이 인가되어, 화소 전극(5)에 대응하는 액정층(9)의 투과 광 강도가 제어된다.
한편, 소거 처리 시에는, 모든 화소 전극(5)이 동시적으로 선택되어 적어도 2회의 전압 인가가 실행된다. 이 때, 최초의 전압 인가 시에는, 화상 데이터에 따른 전압의 최대치와 대략 동일하거나 그것보다도 큰 전압이며 극성이 다른 전압을 액정에 인가하여, 모든 화소 전극(5)에서의 표시 상태를 흑색 상태로 한다. 또한, 이 때, 최종의 전압 인가 시에는, 공통 전극 전압(Vcom)을 인가하여 모든 화소 전극(5)에서의 액정의 축적 전하량을 대략 0으로 한다.
다음으로, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해서 설명한다.
(실시형태 1)
먼저, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 액정 패널(1)을 다음과 같이 하여 제작한다. 화소 전극(5)(화소 수 800 ×600, 12.1 ×12.1 인치)을 갖는 TFT 기판과, 공통 전극(2) 및 RGB 컬러 필터/블랙 매트릭스(3)를 갖는 공통 전극 기판을 세정한 후, 폴리이미드를 도포하여 200℃에서 1시간 소성(燒成)함으로써, 약 200Å의 폴리 이미드막을 배향막(7, 8)으로서 성막한다.
또한, 이들 배향막(7, 8)을 레이온제 직물로 러빙(rubbing)하고, 양자 사이에 평균 입경 1.6㎛의 실리카제 스페이서(10)에 의해 갭을 유지한 상태에서 중첩시켜 빈(empty) 패널을 제작한다. 이 빈 패널에 나프탈렌계 액정을 주성분으로 하는 강유전성 액정 물질(예를 들어, A.Mochizuki, et.al. : Ferroelectrics, 133, 353(1991)에 개시된 물질)을 봉입하여 액정층(9)으로 한다. 봉입된 강유전성 액정 물질의 자발 분극 크기는 6nC/㎠이다.
제작한 패널을 크로스 니콜(cross-Nicol) 상태의 2개의 편광 필름(11, 12)에 의해 액정층(9)의 강유전성 액정 분자의 장축(長軸) 방향이 한쪽으로 경사진 경우에 암(暗)상태로 되도록 하여 사이에 끼움으로써 액정 패널(1)로 한다. 이 액정 패널(1)과 백라이트(26)를 중첩시켜 액정 표시 장치를 구성한다.
그리고, 도 4 및 도 6에 나타낸 구동 순서에 따라 라인마다 각 화소 전극(5)의 TFT(21)를 구동시켜 화상 데이터에 따른 전압을 인가한다. 각 라인에서의 선택 기간을 7㎲로 하고, 기록 처리 전체에 필요로 하는 시간을 (7 ×n)㎲(n은 라인 수)로 한다. 도 11에 나타낸 종래의 구동 순서에서는 각 라인에서의 선택 기간이 13㎲여서, 종래에 비하여 고속화를 도모할 수 있었다. 또한, 화면 휘도의 불균일이 발생하지 않도록 서로 인접한 프레임 사이에서는 라인의 주사 순서를 반대로 하였다.
화상 데이터에 따른 액정으로의 최대 인가 전압은 (공통 전극(2)으로의 인가 전압(Vcom)+7)V로 하고, 소거 처리 시의 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 최초 인가 전압은 (Vcom-7)V, 2회째의 인가 전압은 Vcom과 동일하게 한다. 또한, 이 최초의 전압 인가와 2회째의 전압 인가 사이에, 액정이 충분하게 응답 가능한 500㎲의 시간 간격을 설정한다. 1프레임의 시간은 1/60s로 하고, 이 각 프레임 내에서 상기 화상 데이터의 기록 처리와 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 2회의 전압 인가 처리를 완료시키도록 한다. 백라이트(26)는 항상 점등시킨다.
그 결과, 화면 휘도에 기여하는 시간(도 4에서 해칭(hatching)으로 나타내지 않은 부분)이 도 11의 종래예보다도 길어지고, 종래예(6%)보다도 우수한 10%의 광 이용 효율(화면 휘도/백라이트 휘도의 백분율)을 실현할 수 있으며, 밝고 명료한 표시가 얻어졌다.
(실시형태 2)
실시형태 1과 동일한 조건에 의해 제작한 액정 패널(1)과, 스위칭이 용이한 LED로 이루어진 백라이트(26)를 중첩시켜 액정 표시 장치를 구성한다.
그리고, 도 5 및 도 6에 나타낸 구동 순서에 따라 라인마다 각 화소 전극(5)의 TFT(21)를 구동시켜 화상 데이터에 따른 전압을 인가한다. 각 라인에서의 선택 기간은 7㎲로 한다.
화상 데이터에 따른 액정으로의 최대 인가 전압은 (Vcom+7)V로 하고, 소거 처리 시의 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 최초 인가 전압은 (Vcom-8)V, 2회째의 인가 전압은 Vcom과 동일하게 한다. 또한, 이 최초의 전압 인가와 2회째의 전압 인가 사이에, 액정이 충분하게 응답 가능한 500㎲의 시간 간격을 설정한다. 1프레임의 시간은 1/60s로 하고, 이 각 프레임 내에서 상기 화상 데이터의 기록 처리와 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 2회의 전압 인가 처리를 완료시키도록 했다.
백라이트(26)는 도 5에 나타낸 바와 같이 모든 화소 전극으로의 데이터 기록 주사 후에만 점등시킨다. 이와 같이 함으로써, 백라이트(26)의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
그 결과, 종래예(6%) 및 실시형태 1(10%)보다도 우수한 12%의 광 이용 효율을 실현할 수 있으며, 밝고 명료한 표시를 얻을 수 있다.
(실시형태 3)
실시형태 1과 동일하게, 화소 전극(5)(화소 수 800 ×600, 12.1 ×12.1 인치)을 갖는 TFT 기판과, 공통 전극(2) 및 RGB 컬러 필터/블랙 매트릭스(3)를 갖는 공통 전극 기판을 세정한 후, 폴리이미드를 도포하여 200℃에서 1시간 소성함으로써, 약 200Å의 폴리이미드막을 배향막(7, 8)으로서 성막한다.
또한, 이들 배향막(7, 8)을 레이온제 직물로 러빙하고, 양자 사이에 평균 입경 1.6㎛의 실리카제 스페이서(10)에 의해 갭을 유지한 상태에서 중첩시켜 빈 패널을 제작한다. 이 빈 패널에 나프탈렌계 액정을 주성분으로 하는 강유전성 액정 물질(예를 들어, A.Mochizuki, et.al. : Ferroelectrics, 133, 353(1991)에 개시된 물질)을 봉입하여 액정층(9)으로 한다. 봉입한 강유전성 액정 물질의 자발 분극 크기는 11nC/㎠였다.
제작한 패널을 크로스 니콜 상태의 2개의 편광 필름(11, 12)에 의해 액정층(9)의 강유전성 액정 분자의 장축 방향이 한쪽으로 경사진 경우에 암상태로 되도록 하여 사이에 끼움으로써 액정 패널(1)로 한다. 이 액정 패널(1)과 백라이트(26)를 중첩시켜 액정 표시 장치를 구성한다.
그리고, 도 7 및 도 9에 나타낸 구동 순서에 따라 라인마다 각 화소 전극(5)의 TFT(21)를 구동시켜 화상 데이터에 따른 전압을 2회에 걸쳐 인가한다. 각 라인에서의 선택 기간은 7㎲로 한다. 또한, 실시형태 1과 동일하게, 화면 휘도의 불균일이 발생하지 않도록 서로 인접하는 프레임 사이에는 라인의 주사 순서를 반대로 한다.
화상 데이터에 따른 액정으로의 최대 인가 전압은 (Vcom+7)V로 하고, 소거 처리 시의 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 최초 및 2회째의 인가 전압은 (Vcom-7)V, 3회째의 인가 전압은 Vcom과 동일하게 한다. 또한, 이 최초의 전압 인가와 2회째의 전압 인가 사이, 및 2회째의 전압 인가와 3회째의 전압 인가 사이에, 액정이 충분하게 응답 가능한 300㎲의 시간 간격을 각각 설정한다. 1프레임의 시간은 1/60s로 하고, 이 각 프레임 내에서 상기 화상 데이터의 기록 처리와 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 3회의 전압 인가 처리를 완료시키도록 했다. 백라이트(26)는 항상 점등시켰다.
그 결과, 자발 분극이 큰 강유전성 액정을 사용한 경우에도 종래예(12V)보다도 낮은 구동 전압(7V)으로 구동시킬 수 있는 동시에, 종래예(6%)보다도 우수한 9%의 광 이용 효율을 실현할 수 있으며, 밝고 명료한 표시가 얻어졌다.
(실시형태 4)
실시형태 3과 동일한 조건에 의해 제작한 액정 패널(1)과 스위칭이 용이한 LED로 이루어진 백라이트(26)를 중첩시켜 액정 표시 장치를 구성했다.
그리고, 도 8 및 도 9에 나타낸 구동 순서에 따라 라인마다 각 화소 전극(5)의 TFT(21)를 구동시켜 화상 데이터에 따른 전압을 인가한다. 각 라인에서의 선택 기간은 7㎲로 한다.
화상 데이터에 따른 액정으로의 최대 인가 전압은 (Vcom+7)V로 하고, 소거 처리 시의 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 최초 및 2회째의 인가 전압은 (Vcom-7)V, 3회째의 인가 전압은 Vcom과 동일하게 한다. 또한, 이 최초의 전압 인가와 2회째의 전압 인가 사이, 및 2회째의 전압 인가와 3회째의 전압 인가 사이에, 액정이 충분하게 응답 가능한 300㎲의 시간 간격을 각각 설정한다. 1프레임의 시간은 1/60s로 하고, 이 각 프레임 내에서 상기 화상 데이터의 기록 처리와 모든 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 3회의 전압 인가 처리를 완료시키도록 한다.
백라이트(26)는 도 8에 나타낸 바와 같이 모든 화소 전극으로의 2회째의 데이터 기록 주사 후에만 점등시킨다. 이와 같이 함으로써, 백라이트(26)의 이용 효 율을 향상시킬 수 있다.
그 결과, 자발 분극이 큰 강유전성 액정을 사용하여도 7V의 낮은 구동 전압으로 구동시킬 수 있는 동시에, 종래예(6%) 및 실시형태 3(9%)보다도 우수한 11%의 광 이용 효율을 실현할 수 있으며, 밝고 명료한 표시를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 모든 화소 전극을 동시적으로 선택하여 전압을 인가하도록 했으나, 복수 라인의 화소 전극을 동시적으로 선택하여 전압을 인가하는 것을 반복하여, 각 화소의 표시 상태를 흑색 표시로 하는 것과 각 화소의 액정의 축적 전하량을 대략 0으로 하는 것을 실현하도록 할 수도 있다.
또한, 상술한 예에서는, 컬러 필터를 사용하여 컬러 표시를 실현하는 경우에 대해서 설명했으나, 복수의 광원색을 갖는 백라이트의 발광색을 전환시키는 것으로 하고, 그 발광색의 전환과 액정의 스위칭을 동기시켜 컬러 표시를 실현하도록 한 필드 순차(field-sequencial) 방식의 액정 표시 장치에서도 본 발명을 동일하게 적용시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는 소거 처리 시에 일부 또는 전부의 화소 전극의 동시적인 선택에 의한 액정으로의 전압 인가를 복수회 행하도록 하였기 때문에, 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 기록 처리 시에 화상 데이터에 따른 액정으로의 전압 인가를 복수회 행하도록 하였기 때문에, 응답성이 우수한 자발 분극이 큰 액정 물질을 사용할 수 있는 동시에, 구동 전압의 저감화를 도모할 수 있다.

Claims (10)

  1. 공통 전극과 복수의 화소 전극 사이에 자발 분극을 갖는 액정 물질이 봉입되어 있고, 상기 복수의 화소 전극 각각에 대응하여 상기 액정 물질로의 전압 인가를 제어하기 위한 스위칭 소자가 설치되어 있는 액정 표시 소자를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가에 의해 화상 데이터의 기록 처리를 행하고,
    상기 복수의 화소 전극 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 제 2 전압 인가에 의해 화상 데이터의 소거 처리를 행하며,
    상기 소거 처리 시에, 상기 복수의 화소 전극의 일부 또는 전부의 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 제 2 전압 인가를 복수회 행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 최초의 제 2 전압 인가 시의 전압 크기가, 화상 데이터에 따른 상기 액정 물질로의 인가 전압의 최대치 이상이며 극성이 다른 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 최종의 제 2 전압 인가 시의 전압 크기가, 상기 공통 전극의 전압 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 복수회의 제 2 전압 인가 시에, 서로 인접하는 전압 인가 사이에 상기 액정 물질의 응답에 필요한 시간 간격을 설정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각 라인의 화소 전극의 선택 주사에 의한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가를 행하는 상기 기록 처리와, 상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 복수회의 제 2 전압 인가를 행하는 상기 소거 처리를 각 프레임마다 실시하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기록 처리 시에 상기 선택 주사에 의한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가를 복수회 행하고, 동일 극성의 전압을 각 화소 전극에 대응한 상기 액정 물질에 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 물질은 강유전성 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 구동 방법.
  8. 공통 전극과 복수의 화소 전극 사이에 자발 분극을 갖는 액정 물질이 봉입되어 있고, 상기 복수 화소 전극의 각각에 대응하여 상기 액정 물질로의 전압 인가를 제어하기 위한 스위칭 소자가 설치되어 있는 액정 패널과,
    상기 액정 패널에 대하여 상기 복수의 화소 전극의 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가에 의해 화상 데이터의 기록 처리를 행하고, 상기 복수의 화소 전극의 각각에 대응한 상기 액정 물질로의 제 2 전압 인가에 의해 화상 데이터의 소거 처리를 행하는 구동부를 구비하고,
    상기 구동부는 상기 소거 처리 시에 상기 복수의 화소 전극의 일부 또는 전부의 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 제 2 전압 인가를 복수회 행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동부는 각 라인의 화소 전극의 선택 주사에 의한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가를 행하는 상기 기록 처리와, 상기 동시적인 선택에 의한 상기 액정 물질로의 복수회의 제 2 전압 인가를 행하는 상기 소거 처리를 각 프레임마다 실시하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기록 처리 시에 상기 선택 주사에 의한 상기 액정 물질로의 제 1 전압 인가를 복수회 행하고, 동일 극성의 전압을 각 화소 전극에 대응한 상기 액정 물질에 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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