KR19980081479A - 액정표시장치와 그에 의한 화상표시방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시의 응답속도를 빠르게 한 액정표시장치와 그 화상표시방법에 관한 것으로서,
액정표시패널의 표시면에 있어서의 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향으로부터 아래방향으로 소정 각도 어긋나도록 액정의 구동전압을 높게 설정하고, 액정표시패널(2)의 표시면측에 최대콘트래스트비 시각방향을 정면방향에 일치시킬 수 있는 편향특성을 구비한 편향프리즘시트를 배치함으로써, 응답속도가 빠르고 또한 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향에 일치한 가시성이 좋은 액정표시를 얻는 것이 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치와 그에 의한 화상표시방법
본 발명은 액정표시의 응답속도를 빠르게 한 액정표시장치와 그 화상표시방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정분자의 배향상태를 전계에 의해서 변화시켜서 표시를 실시하는 것이기 때문에, CRT 등의 다른 표시장치에 비해서 입력신호에 대한 응답속도가 늦는 기본적인 문제를 구비하고 있다. 그 중에서도 특히 액정분자의 초기트위스트배향각도가 180°∼360°정도로 큰 STN형액정을 시분할구동하는 STN형액정표시장치는 액정분자의 트위스트배향각도가 80°∼120°정도로 작은 TN형액정을 액티브매트릭스구동하는 TFT(Thin Film Transistor)형액정표시장치보다도 액정의 응답속도가 늦다.
그래서 이와 같은 STN형액정표시장치의 응답속도를 상승시키기 위해 액정층의 두께 등의 LCD패널의 구조나 액정재료자체의 특성 및 구동파형 등이 점차 개량되고 있지만 비약적인 향상은 어려운 상황에 있다.
본 발명의 목적은 시분할구동에 의해서도 액정표시의 응답속도를 빠르게 하는 것이 가능한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 한쌍의 기판간에 액정을 봉입하고, 액정에 인가되는 구동전압에 따라서 액정분자의 배향상태를 변화시켜서 빛의 투과를 제어하여 광투과율의 차이에 의해 화상을 표시하는 액정표시패널과, 액정에 입사한 빛의 투과를 제어하기 위해 입력신호에 따라서 액정에 구동전압을 인가하고, 액정표시패널의 표시면에 있어서 구동전압을 인가할 때와 인가하지 않을 때의 빛의 투과율의 비가 최대로 되는 최대콘트래스트비 시각방향이 표시면에 대해서 수직인 정면방향으로부터 소정 각도 어긋나도록 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향과 일치할 때의 구동전압보다 높은 구동전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과, 액정표시패널의 표시면의 앞면에 배치되어 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향과 대략 일치하도록 표시면으로부터의 출사광의 진행방향을 보정하는 광편향부재를 갖는 액정표시장치에 의해서 달성된다.
상기 액정표시장치에 의하면 액정에 인가하는 구동전압의 전압레벨을 액정표시패널의 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향과 일치할 때의 통상 구동전압보다도 높은 레벨로 올려도 액정표시장치의 최대콘트래스트비 시각방향을 정면방향에 일치시켜둘 수 있고, 그 결과 액정에 인가되는 구동전압이 높기 때문에 그 만큼 액정의 응답속도가 빠르게 되고, 시분할구동에 의해서도 액정표시의 응답속도가 빠르고, 또한 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향에 일치하고 있기 때문에 표시의 가시성도 우수해 있는 액정표시장치가 얻어진다.
상기 액정표시장치의 발명은 액정표시패널이 각각의 표면에 복수의 스트라이프상의 전극이 평행으로 형성된 한쌍의 기판을 각 전극이 직교하도록 대향배치하고, 이들 기판간에 트위스티드네마틱액정을 봉입하며 한쪽의 기판으로부터 다른쪽의 기판을 향하여 액정분자가 180°∼360°의 범위내의 각도에 걸쳐서 비틀어지도록 배열한 STN(Super Twisted Nematic)형액정표시패널인 경우에 특히 유효하다. 즉 상기와 같은 소위 단순매트릭스형의 STN형액정표시장치를 시분할구동할 때에는 액정표시의 응답속도가 저하하지만 본 발명을 적용함으로써 가시성이 좋은 액정표시를 고속응답으로 실시할 수 있다.
또 상기 액정표시장치는 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 균일하게 빛을 조사하는 광원유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하고 그 광원유닛으로서는 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 확산광을 균일하게 조사하는 것이나, 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 광선의 진행방향이 소정 방향에 모인 빛을 조사하는 것이 적합하게 이용된다.
확산광을 조사하는 광원유닛으로서는 관상 광원과, 해당 관상 광원으로부터의 출사광을 한쪽의 단면으로부터 입사시켜서 다른쪽의 단면측에 전파(傳播)시키면서 전파방향과 대략 직각의 방향으로 출사시키는 도광판과, 해당 도광판으로부터의 출사광을 확산시키는 확산판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또 광선의 진행방향을 소정 방향에 모인 빛을 조사하는 광원유닛으로서는 관상 광원과, 해당 관상 광원으로부터의 출사광을 한쪽의 단면으로부터 입사시켜서 다른쪽의 단면측에 전파시키면서 전파방향과 대략 직각의 방향으로 출사시키는 도광판과, 해당 도광판으로부터의 출사광의 진행방향을 소정 방향에 모으는 광로조정부재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우 전압인가수단으로서 액정표시패널의 표시면에 있어서 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향으로부터 아래방향으로 소정 각도 어긋나도록 구동전압을 인가하는 액정구동회로를 설치하고, 광로조정부재로서 도광판으로부터의 출사광의 진행방향을 액정표시패널의 광입사면에 대해서 이것과 수직인 방향으로부터 윗방향으로 상기 소정 각도와 대략 동일 각도 어긋난 방향으로부터 입사하도록 모으는 편향프리즘시트를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해 빛의 이용효율이 향상하고 밝은 표시가 얻어진다.
본 발명의 다른 목적은 시분할구동에 의해서도 액정표시의 응답속도가 빠르고, 또한 가시성이 좋은 화상이 얻어지는 화상표시방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 한쌍의 기판간에 액정을 봉입한 액정표시패널을 구비하고, 액정에 인가되는 구동전압에 따라서 액정분자의 배향상태를 변화시켜서 빛의 투과를 제어하여 광투과율의 차이에 의해 화상을 표시하는 액정표시장치의 화상표시방법이고, 액정에 대해서 전압을 인가했을 때와 인가하지 않을 때의 광투과율의 비가 최대로 되는 최대콘트래스트비 시각방향이 액정표시패널의 표시면에 수직인 정면방향과 대략 일치할 때의 구동전압보다 높은 구동전압을 인가하고, 최대콘트래스트비 시각방향을 상기 정면방향으로부터 소정 각도 어긋나게 하는 전압인가스텝과, 정면방향으로부터 어긋난 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향에 대략 일치하도록 상기 액정표시패널로부터 출사하는 빛의 진행방향을 편향시키는 광편향스텝을 갖는 화상표시방법에 의해서 달성된다.
상기 화상표시방법에 의하면 액정에 인가하는 구동전압의 전압레벨을 액정표시패널의 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향과 일치할 때의 통상 구동전압보다도 높은 레벨로 올려도 액정표시장치의 최대콘트래스트비 시각방향을 정면방향에 일치시켜둘 수 있고, 그 결과 액정에 인가되는 구동전압이 높기 때문에 그 만큼 액정의 응답속도가 빠르게 되고, 시분할구동에 의해서도 액정표시의 응답속도가 빠르고, 또한 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향에 일치하고 있는 가시성이 우수한 화상표시를 실시할 수 있다.
상기 화상표시방법은 적용하는 액정표시패널이 각각의 표면에 복수의 스트라이프상의 전극이 평행으로 형성된 한쌍의 기판을 각 전극이 직교하도록 대향배치하고, 이들 기판간에 트위스티드네마틱액정을 봉입하며 한쪽의 기판으로부터 다른쪽의 기판을 향하여 액정분자가 180°∼360°의 범위내의 각도에 걸쳐서 비틀어지도록 배열한 STN형액정표시패널인 경우에 유효하고 그 중에서도 액정의 구동방법이 한쪽의 기판의 스트라이프상의 전극에 차례로 선택전압을 공급하고 이에 따라서 다른쪽의 기판의 스트라이프상 전극에 신호전압을 공급하여 액정에 구동전압을 인가하는 시분할구동방법인 경우에 특히 유효하다.
또 상기 화상표시방법은 액정표시패널의 광입사면을 향하여 균일하게 빛을 조사하는 광조사스텝을 갖고 있는 것이 바람직하고 그 경우에 액정표시패널의 광입사면을 향하여 확산광을 균일하게 조사하거나, 액정표시패널의 광입사면을 향하여 광선의 진행방향이 소정 방향에 모인 빛을 조사하면 좋다.
액정표시패널의 광입사면을 향하여 광선의 진행방향이 소정 방향에 모인 빛을 조사하는 경우는 액정표시패널의 표시면에 있어서 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향으로부터 아래방향으로 소정 각도 어긋나도록 구동전압을 인가하고, 액정표시패널의 광입사면에 대해서 이와 수직인 방향으로부터 윗방향으로 상기 소정 각도와 대략 동일 각도 어긋난 방향으로부터 입사하도록 빛의 진행방향을 모아 조사하는 것이 바람직하다. 이에 의해 빛의 이용효율이 향상하고 밝은 표시가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서의 액정표시장치를 나타내는 분해단면도.
도 2는 도 1의 A부분의 확대도.
도 3은 상기 제 1 실시예에 있어서의 액정표시패널을 상세하게 나타내는 단면도.
도 4(a), 도 4(b), 도 4(c)는 각각 종래의 액정표시장치에 있어서 액정표시패널에 인가하는 전압을 3단계로 변화시킨 경우의 각 단계에 있어서의 표시화면상의 콘트래스트비와 시각의 관계를 나타낸 도면.
도 5(a), 도 5(b), 도 5(c)는 각각 상기 제 1 실시예의 액정표시장치에 있어서 액정표시패널에 인가하는 전압을 3단계로 변화시킨 경우의 각 단계에 있어서의 표시화면상의 콘트래스트비와 시각의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예로서의 액정표시장치를 나타내는 분해단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11: 백라이트유닛 1a, 11a: 형광등
1b, 11b: 도광판 1c: 반사시트
1d, 1g: 확산시트 1e, 1f, 11c: 프리즘시트
2, 12: 액정표시패널 2a, 2b: 투명기판
2c: 신호전극 2d: 주사전극
2e, 2f: 배향막 2g: 시일재
2h: 액정 2i: 액정분자
2j: 검광자 2k: 편광자
3, 13: 액정구동회로 4: 편향프리즘시트
4a: V자홈 4a1, 4a2: 측벽
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서의 STN형액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 A부분의 확대도이다.
우선 구성을 설명한다.
도 1에 있어서 본 예의 액정표시장치는 백라이트유닛(1), 액정표시패널(2), 액정구동회로(3) 및 편향프리즘시트(4)로 구성되어 있다.
광원유닛으로서의 백라이트유닛(1)은 액정표시패널(2)의 앞면에 빛을 균일하게 투사한다. 이 백라이트유닛(1)은 형광등(1a), 도광판(1b), 반사시트(1c), 확산시트(1d, 1g), 프리즘시트(1e, 1f)로 구성되어 있다.
관상 광원으로서의 형광등(1a)은 도광판(1b)의 도면 중 하단면에 근접시켜서 배치되어 있고, 도광판(1b)을 향햐여 빛을 투사한다. 도광판(1b)은 형광등(1a)으로부터 투사된 빛을 백라이트유닛(1)내부로 인도한다. 반사시트(1c)는 도광판(1b)의 배면부에 배치되어 있으며, 도광판속을 전파하는 빛을 도면 중 왼쪽방향(이하, 표시면방향이라 한다)으로 반사시키고 확산시트(1d)를 향하여 출사시킨다. 확산시시트(1d)는 도광판(1b)의 앞면부에 배치되어 있으며, 도광판(1b)으로부터 출사한 빛을 균일하게 확산시켜서 앞면측에 배치되어 있는 프리즘시트(1e)에 입사시킨다.
프리즘시트(1e와 1f)는 각각 단면이 톱날모양을 이루어 확산시트(1d)의 앞면측에 설치되고 확산시트(1d)를 출사한 빛의 진행방향을 조절한다. 본 예에서는 도면 중의 표시면측의 프리즘시트(1f)는 표면에 형성된 다수의 평행한 홈이 지면 수직방향으로 연장되도록 배치되고 확산시트(1d)측의 프리즘시트(1e)가 표면의 홈이 프리즘시트(1f)의 홈과 직교하는 방향, 즉 지면 상하방향으로 연장되도록 배치되어 있다.
확산시트(1g)는 프리즘시트(1f)의 표시면측에 배치되어 있으며, 프리즘시트(1f)로부터 출사한 빛을 다시 확산시켜서 액정표시패널(2)의 배면 전체에 균일하게 입사시킨다.
액정표시패널(2)은 백라이트유닛(1)의 표시면측에 대향하여 설치되고 내부에 봉입된 액정의 배향상태가 액정구동회로(3)로부터 화상입력신호에 따라서 출력되는 구동전압에 의해 제어됨으로써, 백라이트유닛(1)으로부터 조사되어 입사한 빛의 투과를 제어하고 빛의 투과율의 차이에 의해 화상을 표시하고 있다.
액정표시패널(2)은 도 3과 같이 구성되어 있다. 본 예의 액정표시패널(2)은 소위 단순매트릭스형의 STN(수퍼·트위스티드·네마틱)액정표시패널이고 한쌍의 투명기판(2a, 2b)의 각각의 주면상에는 복수의 스트라이프상의 신호전극(2c)과 주사전극(2d)이 각각 평행으로 형성되고 그 위에 배향막(2e, 2f)이 각각 형성되며, 각 배향막(2e, 2f)에는 액정분자를 비틀림배향시키기 위한 배향처리가 소정 방향에 실시되어 있다. 이들 한쌍의 투명기판(2a, 2b)을 배향막(2e, 2f)형성면을 내측으로하여 신호전극(2c)과 주사전극(2d)이 교차하도록 배치하여 틀형상의 시일재(2g)를 통해서 접합하고, 이 대향하는 배향막(2e, 2f)과 시일재(2g)로 둘러싸여진 영역에 액정(2h)이 봉입되어 있다. 본 예의 액정(2h)은 한쪽의 투명기판(2a)으로부터 다른쪽의 투명기판(2b)을 향하여 액정분자(2i)를 180°∼270°의 범위내의 각도로 비틀어지도록 배열시킨 수퍼트위스티드네마틱액정이다. 또한 양 투명기판(2a, 2b)의 각 외표면에는 각각 검광자(2j)와 편광자(2k)가 배치되어 있다.
그리고 액정표시패널(2)에는 전압인가수단으로서의 액정구동회로(3)가 접속되어 있으며, 입력신호에 따라서 액정(2h)에 신호전극(2c)과 주사전극(2d)을 통해서 구동전압을 인가한다. 본 예의 액정구동회로(3)는 액정의 응답속도를 올리기 위해 표시면에 있어서 구동전압을 인가했을 때와 인가하지 않을 때의 광투과율의 비, 즉 콘트래스트비가 최대로 되는 시각방향이 표시면에 수직인 방향, 즉 정면방향으로부터 아래쪽으로 대략 30° 어긋날 정도의 높은 구동전압을 액정에 인가한다. 그 이유는 다음과 같다.
본원의 발명자들은 상기 STN형액정에 인가하는 구동전압과 표시면에 있어서의 콘트래스트비의 분포와의 관계에 착안하여 이에 의거해서 본 발명의 응답속도가 빠른 STN형액정표시장치를 얻는다.
액정에 인가하는 구동전압을 높게 하면 액정의 응답속도는 업되지만 구동전압을 올리면 액정표시패널의 표시면상의 콘트래스트비, 즉 구동전압의 OFF시와 ON시의 광투과율의 비가 가장 큰 시각영역(최대CR비 시각영역)은 인가구동전압을 올림에 따라서 표시면의 아래쪽으로 이동해가는 경향이 있다. 즉 도 4(a)∼도 4(c)에 나타내는 바와 같이 구동전압을 도 4(a)의 19. 2V, 도 4(b)의 19. 7V 및 도 4(c)의 19. 9V로 서서히 올려가면 최대콘트래스트비 시각영역(도면 중의 중심보이드(void)타원부분)이 아래쪽(방위각으로 270°근처)으로 이동해가고, 구동전압을 19. 9V로 올렸을 때에는 최대콘트래스트비 시각영역이 정면방향으로부터 방위각이 대략 270°의 아래방향으로 약 30°어긋난 시각의 방향에 존재하는 현상이 발생한다.
그래서 액정표시패널(2)의 최대콘트래스트비 시각방향, 즉 본 예에서는 아래방향으로 30° 기울인 방향을 향하여 출사되는 빛을 정면방향(도면 중 원의 중심)으로 진로조정하는 광학부재, 즉 광편향부재를 액정표시패널(2)의 표시면에 설치하면 고전압구동에 의한 고속응답표시를 정면시각에서 실현할 수 있다.
이상과 같은 관점으로부터 도 1에 나타내는 바와 같이 액정표시패널(2)의 앞면에는 광편광부재로서 편향프리즘시트(4)가 설치되어 있다. 본 예의 편향프리즘시트(4)는 도 2에 나타내는 바와 같이 단면이 톱날모양을 이루고 그 표시면측의 표면에는 양측의 벽의 경사각도가 다른 복수조의 V자홈(4a)이 지면 수직방향으로 평행으로 연장되도록 형성되어 있다. 이 비대칭 V자홈(4a)은 도면 중 하측의 측벽(4a1)의 경사각도가 상측의 측벽(4a2)의 경사각도보다 작게 되도록 형성되어 있으며, 이에 의해 액정표시패널(2)로부터 정면방향에 대해서 아래방향으로 30°기울인 방향을 향하여 출사되어 편향프리즘시트(4)에 입사한 빛을 정면방향으로 진로조정하여 출사시킬 수 있다.
다음으로 상기 구성의 STN형액정표시장치의 동작을 설명한다.
백라이트유닛(1)내의 형광등(1a)으로부터 출사되어 도광판(1b)에 입사한 빛은 도광판(1b)에 의해 백라이트유닛(1)내부로 인도된다. 도광판(1b)속을 전파하는 빛은 도광판(1b)의 배면에 설치되어 있는 반사시트(1c)에 의해 앞면측으로 반사되어 표시면방향으로 출사된다. 도광판(1b)의 앞면으로부터 출사한 빛은 확신시트(1d)에 의해 표시면방향에 균일하게 확산된다. 확산시트(1d)에 의해 확산된 빛은 프리즘시트(1e와 1f)에 의해 정면방향으로 진행하도록 편향된다. 프리즘시트(1e와 1f)에 의해 편향되어온 빛은 확산시트(1g)에 의해 다시 균일하게 확산되고 백라이트유닛(1)으로부터 액정표시패널(2)의 배면 전체면에 균일하게 조사된다.
그리고 백라이트유닛(1)으로부터 조사된 빛은 편광자(2k)를 통해서 액정표시패널(2)에 입사하고, 내부에 봉입된 액정(2h)의 배향상태가 액정구동회로(3)로부터 화상입력신호에 따라서 출력된 구동전압에 따라 제어됨으로써 그 입사광의 투과가 제어되고 이에 의해 생기는 광투과율의 차에 의해서 화상이 표시된다.
여기에서 본 발명에 관련되는 액정표시장치에서는 구동전압을 도 4(a)에 나타내는 콘트래스트비분포가 얻어지는 통상 구동전압의 19. 2V보다 0. 7V 높은 19. 9V로 설정해있기 때문에 액정표시패널(2)의 표시면(앞면)에 있어서의 최대콘트래스트비가 얻어지는 시각영역은 도 4(c)에 나타내어지는 바와 같이 정면방향으로부터 방위각 270°근처의 아래방향으로 약 30°정도 어긋난 시각영역에 존재하고 있다.
액정표시패널(2)의 앞면으로부터 정면방향에 대해서 방위각 270°근처의 아래방향으로 약 30°정도 경사진 방향으로 출사한 빛은 편향프리즘시트(4)에 입사하고 그 단면형상이나 재질에 의거하는 광학특성으로서의 굴절작용을 받아서 진행방향이 보정되어 정면방향을 향해서 출사된다. 그 결과 액정표시장치의 표시면, 즉 편향프리즘시트(4)의 앞표면에 있어서의 콘트래스트비의 분포는 도 5(c)에 나타내어지는 바와 같은 분포상태로 되고 최대콘트래스트비가 얻어지는 시각방향이 정면방향으로 되어 있다.
도 5(a)∼도 5(c)는 본 발명에 관련되는 광편향부재를 액정표시패널의 앞면에 배치한 STN형액정표시장치에 있어서 액정표시패널(2)에 인가하는 구동전압을 3단계로 변화시킨 경우의 표시면(광편향부재앞면)상의 콘트래스트비와 시각방향의 관계를 나타내는 도면이다. 구동전압의 전압레벨을 도 5(a)에서는 19. 2V, 도 5(b)에서는 19. 5V, 도 5(c)에서는 19. 9V로 올려져 있으며, 이에 의해 19. 2V에서 130msec이었던 액정표시의 응답속도가 19. 9V에서 105msec로 빠르게 된다. 그리고 이에 따라서 액정표시패널(2) 앞면에 있어서의 최대콘트래스트비가 얻어지는 시각영역은 아래쪽으로 내려가지만 그 앞면에 투과광의 진로를 도면 중 윗쪽에 편향시키는 편향기능을 구비한 편향프리즘시트(4)를 설치해있기 때문에 최대콘트래스트비 시각영역이 윗쪽으로 이동시켜진다. 그 결과 구동전압이 19. 9V로 높고 응답속도가 105msec로 빠른 도 5(c)의 경우에 액정표시패널(2)의 앞표면에서는 그 중심부(정면시각방향)으로부터 아래쪽(방위각이 270°근처의 아래시각방향)으로 30°정도 어긋나 있던 최대콘트래스트비 시각영역이 액정표시장치의 표시면으로 되는 편향프리즘시트(4)의 앞표면에서는 그 중심부(정면방향)로 되돌려져 있다.
즉 본 예의 액정표시장치는 구동전압을 19. 9V로 높게 하는 동시에 이에 의해 어긋난 최대콘트래스트비 시각영역을 정면방향으로 되돌릴 수 있는 편향기능을 구비한 프리즘시트(4)를 액정패널(2)의 앞면에 배치한 것이고, 이에 의해 응답속도가 105msec로 빠르고, 또한 최대콘트래스트비 시각영역이 정면방향에 위치한 가시성이 좋은 화상을 표시할 수 있는 STN형액정표시장치가 얻어진다.
(제 2 실시예)
이하 도 6을 참조하여 제 2 실시예를 설명한다.
상기한 제 1 실시예에서는 백라이트유닛(1)으로부터 출사되는 빛이 확산광이기 때문에 액정표시패널(2)에는 여러 가지의 방향으로부터 빛이 입사하고 있지만 정면방향의 표시에 주로 기여하는 것은 액정표시패널에 대한 입사광 중의 비스듬한 윗쪽으로부터 입사하여 비스듬한 아래쪽으로 출사하여 정면방향에 편향된 빛이기 때문에 비스듬한 윗쪽으로부터 이외의 입사광은 정면방향의 표시에 별로 기여하지 않고 이 점에서 빛의 이용효율이 나쁜 결과로 되어 있다.
본 제 2 실시예의 액정표시장치는 이러한 광이용효율의 저하를 개선하기 위해 하기 구성으로 했다.
도 6은 본 발명에 관련되는 액정표시장치의 제 2 실시예인 STN형액정표시장치의 단면도이다.
우선 구성을 설명한다.
도 6에 있어서 본 예의 액정표시장치는 백라이트유닛(11), 액정표시패널(12), 액정구동회로(13), 편향프리즘시트(14)로 구성되어 있다.
백라이트유닛(11)은 대략 형광등(11a), 도광판(11b) 및 광로조정부재로서의 프리즘시트(11c)로 구성되어 있다.
형광등(11a)은 도 6에서는 상하방향으로 세운 배치로 되는 도광판(11b)의 도면 중 윗쪽의 단면에 대향배치되어 있고, 도광판(11b)의 대향하는 단면을 향하여 빛을 투사한다. 도광판(11b)은 형광등(11a)으로부터 투사되어 입사한 빛을 다른쪽의 단면측으로 전파시키면서 도면 중 좌측의 출사면(앞면)측에 배치된 프리즘시트(11c)를 향하여 출사시킨다. 이 도광판(11b)은 한쪽의 평면이 다른쪽의 평면에 대해서 경사진 쐐기형단면을 구비하고 있으며, 경사면을 프리즘시트(11c)에 대향시켜서 배치하고 그 전체면을 향하여 균일하게 빛을 출사시킨다. 또한 도광판(11b)의 배면에는 도시하지 않은 반사시트가 붙여져 있다.
프리즘시트(11c)는 백라이트유닛(11)의 출사면측에 배치되고 한쪽의 평면이 파형을 이루며 그 파형의 각 산부(山部)가 소정 방향으로 기울인 형상으로 형성되고, 이 파형평면을 백라이트유닛(11)에 대향시켜져 있다. 그리고 이 프리즘시트(11c)는 도광판(11b)의 경사면에 대략 따르는 각도로 비스듬하게 기울어 설치되어 있다. 이에 의해 프리즘시트(11c)에 입사한 빛은 액정표시패널(12)의 배면에 대해서 부각을 갖는 각도, 즉 액정표시패널(12)에 해서 도면 중 비스듬한 윗쪽으로부터 입사하는 각도로 출사된다.
액정표시패널(12)은 프리즘시트(11c)의 앞면측에 대향시켜서 배치되어 있으며, 내부에 봉입된 액정이 입력신호에 따라서 액정구동회로(13)로부터 출력되어 인가되는 구동전압에 의해 그 분자배향상태가 구동제어됨으로써 액정표시패널(12)의 광입사면에 대해서 부각을 이루는 방향으로부터 입사한 빛의 투과를 제어하여 화상을 표시하고 있다. 이 액정표시패널(12)에서는 액정의 응답속도를 빠르게 하기 위해 액정구동회로로부터 액정에 인가하는 구동전압의 전압레벨을 액정셀에 인가 가능한 허용범위내에서 높게 설정해 있다.
액정표시패널(12)의 앞면에는 제 2 편향프리즘시트(14)가 배치되어 있다. 편향프리즘시트(14)는 제 1 실시형태에 있어서 사용한 편향프리즘시트(4)와 같은 부재로 똑같이 배치되어 있고, 구동전압을 높게 했기 때문에 액정표시패널(12)상의 표시면의 중심으로부터 아래쪽으로 이동한 최대콘트래스트비 시각영역을 액정표시장치의 표시면의 중심부에 보정하기 위한 파형요철형상이 그 표시면측에 형성되어 있다.
다음으로 상기 구성의 STN형액정표시장치의 동작을 설명한다.
백라이트유닛(11)내의 형광등(11a)으로부터 도광판(11b)에 대해서 투사된 빛은 대향하는 단면으로부터 도광판(11b)에 입사하여 앞쪽가는 선단측에 전파시키면서 배면의 반사시트에서 반사되어 프리즘시트(11c)측에 균일하게 출사된다.
프리즘시트(11c)에 입사한 빛은 그 굴절작용을 받아서 액정표시패널(12)의 배면에 대해서 부각을 갖는 방향으로 출사된다. 이와 같이 액정표시패널(12)에 대한 입사광을 각도를 비스듬한 윗쪽에 모아 입사시킴으로써 대부분의 입사광이 정면방향표시에 기여하게 되어 이 점에서 빛의 이용효율이 향상된다.
액정표시패널(12)에서는 액정구동회로(13)로부터 출력되어 인가되는 구동전압에 의해 액정의 배향상태가 제어됨으로써, 빛의 투과가 제어되고 화상이 표시된다. 이 액정표시패널(12)의 액정층에 인가되는 구동전압의 전압레벨을 액정에 인가 가능한 허용범위내에서 상승시키면 액정셀의 응답속도는 빠르게 되지만 액정표시패널(2)상의 최대콘트래스트비가 얻어지는 시각방향이 정면방향으로부터 아래방향에 어긋난다. 액정표시패널(12)앞면으로부터 그 정면방향에 대해서 아래방향으로 기울인 방향으로 출사한 빛은 편향프리즘시트(14)에 입사하여 투과할 때에 그 굴절작용을 받아서 정면방향으로 출사되므로 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향으로 수정된다.
이와 같이 본 제 2 실시예로서의 STN형액정표시장치에 의하면 최대콘트래스트비 시각방향이 정면방향이고, 또한 빛의 이용효율이 높기 때문에 밝고 고도인 표시품질을 고속응답으로 얻는 것이 가능하게 된다.
또한 상기 실시예에 있어서는 액정표시패널의 종류를 STN형으로 했지만 본 발명은 이에 한정하지 않고 그 밖의 TN형 또는 액정분자가 트위스트배향하고 있지 않은 호모지니어스형 등 여러 가지의 액정표시패널을 이용하는 액정표시장치에 적용할 수 있으며, 또 광원유닛을 구비한 투과형에 한정하지 않고 광원유닛으로 바꾸어 반사판을 배치한 반사형의 액정표시장치에도 본 발명은 적용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 한쌍의 기판간에 액정을 봉입하고, 상기 액정에 인가되는 구동전압에 따라서 액정분자의 배향상태를 변화시켜서 빛의 투과를 제어하여 광투과율의 차이에 의해 화상을 표시하는 액정표시패널과,
    상기 액정에 입사한 빛의 투과를 제어하기 위해 입력신호에 따라서 상기 액정에 구동전압을 인가하고, 상기 액정표시패널의 표시면에 있어서 구동전압을 인가할 때와 인가하지 않을 때의 빛의 투과율의 비가 최대로 되는 최대콘트래스트비 시각방향이 표시면에 대해서 수직인 정면방향으로부터 소정 각도 어긋나도록 상기 최대콘트래스트비 시각방향이 상기 정면방향과 일치할 때의 구동전압보다 높은 구동전압을 인가할 수 있는 전압인가수단과,
    상기 액정표시패널의 표시면의 앞면에 배치되어 최대콘트래스트비 시각방향이 상기 정면방향과 대략 일치하도록 표시면으로부터의 출사광의 진행방향을 보정하는 광편향부재를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널은 각각의 표면에 복수의 스트라이프상의 전극이 평행으로 형성된 한쌍의 기판을 각 전극이 직교하도록 대향배치하고, 이들 기판간에 트위스티드네마틱액정을 봉입하며 한쪽의 기판으로부터 다른쪽의 기판을 향하여 액정분자가 180°∼360°의 범위내의 각도에 걸쳐서 비틀어지도록 배열한 STN형액정표시패널인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 균일하게 빛을 조사하는 광원유닛을 또한 갖고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원유닛은 상기 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 확산광을 균일하게 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원유닛은,
    관상 광원과, 해당 관상 광원으로부터의 출사광을 한쪽의 단면으로부터 입사시켜서 다른쪽의 단면측에 전파시키면서 전파방향과 대략 직각의 방향으로 출사시키는 도광판과, 해당 도광판으로부터의 출사광을 확산시키는 확산판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원유닛은 상기 액정표시패널의 소정 영역을 향하여 광선의 진행방향이 소정 방향에 모인 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원유닛은,
    관상 광원과, 해당 관상 광원으로부터의 출사광을 한쪽의 단면으로부터 입사시켜서 다른쪽의 단면측에 전파시키면서 전파방향과 대략 직각의 방향으로 출사시키는 도광판과, 해당 도광판으로부터의 출사광의 진행방향을 소정 방향에 모으는 광로조정부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압인가수단은 상기 액정표시패널의 표시면에 있어서 상기 최대콘트래스트비 시각방향이 상기 정면방향으로부터 아래방향으로 소정 각도 어긋나도록 상기 구동전압을 인가하는 액정구동회로이며,
    상기 광로조정부재가 상기 도광판으로부터의 출사광의 진행방향을 상기 액정표시패널의 광입사면에 대해서 이것과 수직인 방향으로부터 윗방향으로 상기 소정 각도와 대략 동일 각도 어긋난 방향으로부터 입사하도록 모으는 편향프리즘시트인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 한쌍의 기판간에 액정을 봉입한 액정표시패널을 구비하고, 액정에 인가되는 구동전압에 따라서 액정분자의 배향상태를 변화시켜서 빛의 투과를 제어하여 광투과율의 차이에 의해 화상을 표시하는 액정표시장치의 화상표시방법이며,
    상기 액정에 대해서 전압을 인가했을 때와 인가하지 않을 때의 광투과율의 비가 최대로 되는 최대콘트래스트비 시각방향이 액정표시패널의 표시면에 수직인 정면방향과 대략 일치할 때의 구동전압보다 높은 구동전압을 인가하고, 상기 최대콘트래스트비 시각방향을 상기 정면방향으로부터 소정 각도 어긋나게 하는 전압인가스텝과,
    상기 정면방향으로부터 어긋난 상기 최대콘트래스트비 시각방향이 상기 정면방향에 대략 일치하도록 상기 액정표시패널로부터 출사하는 빛의 진행방향을 편향시키는 광편향스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정표시패널은 각각의 표면에 복수의 스트라이프상의 전극이 평행으로 형성된 한쌍의 기판을 각 전극이 직교하도록 대향배치하고, 이들 기판간에 트위스티드네마틱액정을 봉입하며 한쪽의 기판으로부터 다른쪽의 기판을 향하여 액정분자가 180°∼360°의 범위내의 각도에 걸쳐서 비틀어지도록 배열한 STN형액정표시패널인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    액정의 구동방법이 한쪽의 기판의 스트라이프상의 전극에 차례로 선택전압을 공급하고 이에 따라서 다른쪽의 기판의 스트라이프상 전극에 신호전압을 공급하여 액정에 구동전압을 인가하는 시분할구동방법인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 광입사면을 향하여 균일하게 빛을 조사하는 광조사스텝을 또한 갖고 있는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광조사스텝은 상기 액정표시패널의 광입사면을 향하여 확산광을 균일하게 조사하는 스텝인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 광조사스텝은 상기 액정표시패널의 광입사면을 향하여 광선의 진행방향이 소정 방향에 모인 빛을 조사하는 스텝인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전압인가스텝은 상기 액정표시패널의 표시면에 있어서 상기 최대콘트래스트비 시각방향이 상기 정면방향으로부터 아래방향으로 소정 각도 어긋나도록 구동전압을 인가하는 스텝이며,
    상기 광조사스텝이 상기 액정표시패널의 광입사면에 대해서 이것과 수직인 방향으로부터 윗방향으로 상기 소정 각도와 대략 동일 각도 어긋난 방향으로부터 입사하도록 빛의 진행방향을 모아 조사하는 스텝인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
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