KR19990084239A

KR19990084239A - 티엔(트위스트 네마틱)형 액정표시소자의 계조전압 선정방법

Info

Publication number: KR19990084239A
Application number: KR1019980015825A
Authority: KR
Inventors: 노봉규
Original assignee: 노봉규
Priority date: 1998-05-02
Filing date: 1998-05-02
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 TN(Twist Nematic)형 액정표시소자의 계조전압 선정방법에 관한것이다. 종래에는 전체 계조의 투과율의 경향을 나타내는 단열 감마(gamma)값을 정하고, 각각의 계조단계에 해당하는 투과율을 계산하고 이로부터 각 계조단계의 전압을 정하였다. 감마값이 1.O 이하이면 문자모드(text mode)에서 시야각 특성은 좋으나, 반대로 그림모드(graphic mode)에서 실제감(reality)이 떨어진다. 감마값이 2.0∼3.0 정도로 크면 화면이 그림모드일때의 실제감은 좋으나, 투과율이 높은 계조를 많이 쓰는 문자모드에서는 시야각 특성이 떨어졌다. 본 발명에서는 전체 계조를 두 개 이상의 계조영역으로 나누어 투과율이 높은 계조영역에서는 감마값을 낮게 정하고, 투과율이 낮은 계조영역에서는 감마값을 크게하여 문자모드에서 시야각 특성과 그림모드에서 실제감을 동시에 좋게하였다. 본 발명은 90° TN형인 노트북용 액정표시소자의 구동전압을 정하는데 활용할 수 있다.

Description

티엔형 액정표시소자의 계조전압 선정방법

본 발명은 TN(Twist Nematic)형 액정표시소자의 화질을 좋게한 것으로, 화면이 문자모드(text mode)에서는 시야각을 넓게하고, 그림모드(graphic mode)에서는 실제감(reality)를 좋게하였다.

본 발명은 TN(Twist Nematic)형 액정표시소자의 계조전압 선정방법에 관한 것이다. TN형 액정표시소자의 단면이 [도 7] 에 나와있다. TN형 액정표시소자는 상하배향막(5, 6)의 방향을 다르게 러빙하고, 액정층의 두께는 4∼8μm, 피치(pitch)가 60∼100μm되게 콜레스트릭 액정을 섞은 니메틱(nematic) 액정을 주입하여 만든다. TN형 액정표시모드 가운데 상하배향막의 러빙방향을 90°다르게 처리한 90°TN이 가장 널리 쓰인다. 90° TN은 편광판(8)의 투과축 방향을 조절하여 E(Extraordinary)모드 또는 O(Ordinary)모드를 선택하고, 검광판(9)의 투과축 방향을 조절하여 NB(Normally Black) 모드와 또는 NW(Normally White) 모드를 정한다. 편광판의 투과축과 하배향막의 러빙방향이 일치하면 E모드이고, 편광판의 흡수축과 하배향막의 러빙방향이 일치하면 0모드이고, 편광판과 검광판의 투과축이 서로 평행하면 NB모드가 되고, 편광판과 검광판의 투과축이 서로 직교하면 NW모드가 된다. NB 모드에서는 전압이 걸리지 않으면 화면이 어둡고, 문턱치 이상이면 화면이 밝은 상태가 된다. NW 모드에서는 그 반대로 전압이 걸리지 않으면 화면이 밝고, 문턱치 이상의 전압이 걸리면 화면이 어두워진다. TFT 액정표시소자나 단순구동 액정표시소자는 대부분 NW이면서 편광판의 투과축은 E모드로 붙인다.

TN형 액정표시소자의 계조별 투과율은 단열 감마(gamma)값을 정하여 계산하고 각각의 계조단계에 해당하는 전압을 정하였다. AV(Audio Video)용의 액정 표시소자는 제조회사마다 차이가 있지만 감마값이 대략 1.5∼3.0 사이이다. 감마값을 정하면 각각의 계조단계(L)에서 광투과율(%) T는 아래 식으로부터 구할 수 있다. 앞으로 각각의 계조에 대응되는 투과율은, 투과율이 가장 컸을 때를 100%로하여 상대적인 비를 나타낸다.

[표1]은 64계조와 256계조의 감마(gamma,γ)값에 따른 투과율을 나타낸 것이다.

노트북용 액정표시소자는 화면이 작고 주로 문자모드를 많이 쓰므로 64계조 표시를 많이 채택한다. 데스크탑(desktop) 모니터로 쓰이는 액정표시소자는 동영상이 구현되는 멀티미디어용이므로 모든 자연색을 구현하는 256계조를 많이 채택한다. 최소한 64계조 이상이 되어야 그림모드가 자연스럽다.

보통 계조전압온 정면으로(액정표시소자의 유리기판면에 수직방향) 지나는 빛의 전기광학투과곡선을 기준으로 정한다. [도 1] 은 감마값이 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 였을 때의 64계조단계에 따르는 광투과율을 나타낸 것이다. 감마가 1.0일때는 계조별 광투과율 변화가 모든 계조에서 일정하다. 감마값이 1.0보다 크면 투과율이 50%보다 낮은부분에서 계조수가 많고, 감마값이 1.0보다 작으면 투과율이 50%보다 높은 부분에서 계조수가 많다.

90° TN형 액정표시소자는 시야각에 따라 투과율 차이가 크다. [도 2] 는 NW면서 E모드인 90° TN의 주시야각 방향에서 빛의 입사각에 따른 전기광학 투과곡선이다. 주시야각 방향은 [도 8] 에서 (17)의 화살표의 방향이다. [도 8] 에서(15)와 (16)은 각각 아래유리기판과 위유리기판의 러빙방향이다. 액정은 왼손방향으로 트위스트되어 있다. 0°인 빚의 입사 방향은 유리기판면에 수직이다. 계조전압은 화면의 정면(0°)을 기준으로 정한다. 액정표시소자의 전기광학특성이 방향에 따라서 달라서, 정면에서의 계조전압을 어떻게 선정하느냐에 따라서 시야각 특성이 달라진다. 감마값이 작으면 투과율이 높은 부분에서의 계조가 많고, 작으면 투과율이 낮은 전압에서 계조가 많다. 0°인 정면을 기준으로 계조전압을 정하는데, 이렇게 정하면 20°이상에서는 광투과율이 전압에 따라서 감소하다가 다시 증가하다가 감소하므로 계조가 커짐에 따라서 반대로 투과율이 작아지는 계조반전이 생긴다. 투과율이 높은 부분에서 계조수가 많으면, 특정화면에서 시야각이 약간 넓어지는 효과를 볼 수 있다. 특히 TFT액정표시소자를 쓴 노트북의 윈도우95의 배경은 특정계조의 배경색에 여러 아이콘을 띄운 화면으로, 투과율이 높은 계조를 많이 쓰므로 감마값을 낮게 설정하면 시야각이 커지는 효과가 있다.

[도 3] 과 [도 4] 와 [도 5] 는 [도 2] 의 정면에서의 전기광학투과곡선을 기준으로 계조전압을 정하고, 입사각에 따른 계조변 투과율을 그린 것이다. 계조반전이 모두 생기는데, 감마가 1.0인 경우는 투과율이 낮은 계조에서, 감마가 2.0와 3.0인 경우에는 투과율이 높은 계조에서도 계조반전의 정도가 심하다. 감마가 1.0인 경우는 30∼60계조에서 시야각이 30°부터, 감마가 3.0인 경우는 45∼60계조에서 30°부터 계조반전이 생긴다. 종래에는 전체 계조의 투과율의 경향을 나타내는 단일 감마(gamma)값을 정하고, 각각의 계조단계에 헤당하는 투과율을 계산하고 이로부터 각 계조단계에 해당하는 전압을 정하였다. 보통 감마값이 2.0∼3.0정도가 되어야 화면이 그림모드(graphic mode)일때의 실물과 화면의 화상이 동일한 정도를 나타내는 실제감(reality)은 좋으나, 투과율이 높은 계조를 많이 쓰는 문자모드(text mode)에서는 시야각 특성이 떨어졌다.

제1도 감마값에 따른 계조단계의 투과율

제2도 TN형 액정표시소자의 전기광학특성의 시각 의존성

제3도 감마가 1.0일 때의 방향에 따른 계조별 투과율 변화

제4도 감마가 2.0일 때의 방향에 따른 계조별 투과율 변화

제5도 감마가 3.0일 때의 방향에 따른 계조별 투과율 변화

제6도 감마영역이 두 개 이상일 때의 계조별 투과율변화의 한 예

제7도 TN형 액정표시소자의 단면도

제8도 90° TN 액정표시소자의 러빙방향

제9도 감마영역이 두 개일 때의 방향에 따른 계조별 투과율의 한 예

제10도 감마영역이 세 개일 때의 방향에 따른 계조별 투과율의 한 예

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 아래유리기판 2 위유리기판 3, 4 투명도전극

5, 6 배향막 7 액정 8 편광판

9 검광판 10 시일재 11 스페이서(spacer)

본 발명에서는 전체 계조를 두 개 이상의 계조영역으로 나누어 투과율이 높은 계조영역에서는 감마값을 낮게 정하고, 투과율이 낮은 계조영역에서는 감마값을 크게하여 문자모드에서 시야각 특성과 그림모드에서 실제감을 동시에 좋게하였다.

[도 6] 의 아래곡선은 0∼31계조까지는 감마값이 2.0, 32 ∼ 63계조까지는 1.0으로 했을 때의 각각의 계조에 대하여 투과율을 나타낸다. [도 6] 의 위곡선은 40∼63계조까지는 감마값이 0.5, 39∼24계조까지는 1.0, 0∼23계조까지는 3.0으로 감마값을 정했을 때의 각각의 계조에 대하여 투과율을 나타낸다. 투과율이 낮은 부분에서는 감마값을 크게하여 화면모드에서의 화면의 실제감을 유지하고, 높은 계조에서는 감마값을 낮게하여 문자모드에서의 화면이나, 윈도우화면에서 아이콘을 띄운 배경화면의 시야각을 넓게한다. [도 3] 과 [도 4] 를 보면 감마값이 2.0이나 3.0였을때의 계조에 대한 계조반전의 영역이 크게 달라지지 않음을 알 수 있다. 투과율이 높은 부분에서는 감마값을 2.0보다 크게하면 시야각 개선효과가 거의 없다. 또한 투과율이 낮은 부분에서는 감마값을 2.0보다 작게하면 화면모드에서 화면의 실제감이 크게 개선되지 않는다. 전체 계조를 두 계조영역으로 나눌 때 투과율이 높은부분에서는 감마값을 2.0보다 작게하고, 투과율이 낮은 계조에서는 감마값을 2.0보다 크게한다.

각각의 계조영역에서의 감마값을 정했으면, 이 값으로부터 각각 계조에 대한 투과율을 구하는 것은 다음과 같은 순서로 한다. 투과율이 가장 큰 계조영역은 (1)식을 그대로 적용하여 계산한다. 또한 투과율이 가장 낮은 영역은 (1)식에서 100 대신에, 그 계조영역에서의 최대 투과율을 대입하고 L'는 그 계조영역에서의 계조 전체의 수를 넣는다. 최대와 최소 계조영역의 사이는 (2)식을 만족하는 비례상수를 찾아서 결정한다.

[표 2] 는 [도 6] 과같이 각각의 계조영역에서 감마값을 정했을 때의 (2)식으로 계산한 계조별 광투과율이다.

[도 9] 는 0∼31계조까지는 감마값이 2.0, 32∼63계조까지는 1.0으로 했을때의 각각의 계조에 대하여 투과율을 나타낸다. [도 10] 은 40∼63계조까지는 감마값이 0.5, 39∼24계조까지는 1.0, 0∼23계조까지는 3.0으로 감마값을 정했을 때의 각각의 계조에 대하여 투과율을 나타낸다. [도 9] 와 [도 10] 이 [도 3] [도4] [도 5] 에 비하여 투과율이 높은 계조에서의 시야각 특징이 개선되고, 동시에 투과율이 낮은 계조에서 화면의 실제감을 준다.

본 발명은 TN형인 액정표시소자의 글자모드의 시야각과 화면모드의 실제감을 동시에 만족하는 구동전압을 정하는데 활용할 수 있다. 본 발명은 특히 90° TN형인 TFT 액정표시소자를 쓴 노트북컴퓨터의 시야각을 5°∼10°넓게할 수 있다.

Claims

윗기판과 아래기판의 배향막에서 액정분자의 방위각이 달라 액정층에 전압을 걸지 않았을 때 액정층의 배향구조가 TN(Twist Nematic)형이고, 액정층에 걸리는 전압을 조절하여 투과율이 다른 다수 계조를 나타내고, 전체 계조의 수가 64이상이고, 전체 계조를 두 개 이상의 계조영역으로 나누어 각각의 계조영역에서 계조의 투과율에 대응되는 감마(gamma)값이 서로 다르고, 투과율이 높은 계조영역의 감마값이 투과율이 낮은 계조영역의 감마값보다 큰 액정표시소자.
제1항에 있어서, 계조영역이 두 개이고, 투과율이 높은 계조영역의 감마값이 2.0보다 작고, 투과율이 낮은 계조의 감마값이 2.0보다 큰 액정표시소자.