KR20000071499A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정 표시 장치는, 주전극을 갖는 주기판; 대향전극을 갖는 대향기판; 주기판과 대향기판간에 끼워진 액정재료; 및 1프레임내에서 상기 주전극에 인가되는 주전극전압과 상기 1프레임내에서 거의 연속적으로 변화하는 대향전극전압간의 전위차에 의해 상기 액정재료의 응답개시시간을 제어하고, 상기 주전극전압의 크기에 따라 상기 액정 표시 장치의 투과율을 변화시키기 위한 제어부를 구비하고 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 중간조표시가 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.

강유전성 액정을 사용한 표시원리는, N. A. Clark 등에 의해 제안되어 있다 ("Applied Physics Letters" Vol.36, No. 11(1980년 6월1일 발행) p.899-901, 일본 특허공개공보 56-107216호, 미국특허 4,367,924호, 미국특허 4,563,059호 참조). 강유전성 액정장치는 극히 얇은 셀에 강유전성 액정재료를 봉입한 것이다. 강유전성 액정을 사용한 표시모드는, 표면안정화 강유전성 액정(Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crysta1, SSFLC) 모드라 한다. 이 표시원리는 수십 마이크로초라는 극히 빠른 응답특성과 광시야각을 제공한다. 따라서, 각종의 연구 및 개발이 SSFLC모드에서 행해지고 있다.

상술한 SSFLC 모드에서는 흑백의 2치 화상을 표시할 수 있다. 즉, 중간조 화상을 표시할 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 여러가지 개발이 이루어지고 있다. 그 개발중에 두가지 전형적 예인 면적계조(예컨대 일본 공개 특허 공보 8- 50278)와 시분할계조(예컨대 공개 특허 공보6-18854공보)를 설명한다.

면적계조는 1개의 화소를 복수의 화소로 분할하여, 복수의 화소가 각각 독립적으로 구동할 수 있도록 하고 있다.

가장 기본적인 예로서, 1개의 화소의 면적을 2분할한 2개의 화소로 구성되는 경우를 고려한다. 이 경우에 제1 화소와 제2 화소를 독립적으로 구동할 수 있다. 그 두 화소의 ON/OFF 상태의 조합 결과로서, 휘도를 0, 1, 2와 3의 4단계의 계조로 표현할 수 있다. 이와 같이 복수의 화소를 조합함으로써 SSFLC 모드에서의 계조표시가 가능하게 되는 것이다.

시분할계조 구동법에서는 (최소 표시기간인) 1프레임이 복수의 기간으로 분할되고, 복수의 기간이 각각 독립적으로 구동된다.

가장 기본적인 예로서, 1프레임을 2개의 기간(서브프레임)으로 분할하였을 때, 제1 기간(제1 서브프레임)과 제2 기간(제2 서브프레임)을 독립하여 구동할 수 있다. 제1 기간과 제2 기간의 조합의 결과로서 휘도를 0, 1, 2, 3의 4개의 계조로 표현할 수 있다. 이와 같이 1프레임을 복수의 기간에 분할하는 것은 SSFLC 모드에서의 계조표시를 가능하게 한다.

물론, 상기 면적계조와 상기 시분할계조를 조합해서 사용할 수 있다. 예를들면, 한 화소는 1:2 의 면적비(=1: 하나의 화소에 있는 서브화소의 수)로 구동되고, 또한 1:4:16:64의 시분할비(1:1프레임중의 서브프레임의 수)로 구동된다. 이에 의해 256개로 동등하게 분할된 계조표시를 얻을 수 있다.

그 자체로 2치 표시밖에 할수 없는 강유전성 액정물질은 면적계조 구동방식과 시분할계조 구동방식을 사용해서 계조를 표시할 수 있다.

하지만, 면적계조 구동방식과 시분할계조 구동방식에서 계조는 자연적으로 양자화되고 계조표시의 수는 제한된다. 그러므로 면적계조 구동방식과 시분할계조 구동방식은 영상 신호에 따른 매끄러운 계조특성을 갖고 있지 않다. 또한 면적계조 구동방식과 시분할계조 구동방식에서 감마 보정과 같은 화질의 조정이 되지 않는다. 즉 표시된 이미지의 계조특성은 이미 결정된 면적비와 시분할비에 의해 제한된다.

면적계조 구동방식과 시분할비 구동방식에서 계조수를 증가시키기 위한 방법중 하나는 한 화소에 있는 서브화소의 수를 증가시키는 것이다. 이것은 장치의 연결구조와 화소구조가 복잡해져서 유효화소 면적(개구율)을 감소시키는 등의 약간의 불이익을 가져온다.

계조단계의 수는 또한 시분할 수를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 하지만 이것은 구동주파수를 증가시키고 액정물질의 더 높은 응답속도를 요구하기 때문에기술적으로 달성하기가 어렵다

본 발명의 한 태양에 의하면 액정 표시 장치는, 주전극을 갖는 주기판; 대향전극을 갖는 대향기판; 주기판과 대향기판간에 끼워진 액정재료; 및 1프레임내에서 상기 주전극에 인가되는 주전극전압과 상기 1프레임내에서 거의 연속적으로 변화하는 대향전극 전압간의 전위차에 의해 상기 액정재료의 응답개시시간을 제어하고, 상기 주전극전압의 크기에 따라 상기 액정 표시 장치의 투과율을 변화시키기 위한 제어부를 구비하고 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어부는 주전극에 인가된 주전극 전압의 직류- 전류, 전압소자를 변화시킴으로써 액정표시장치의 투과율을 변화시킨다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 대향전극에 인가된 대향전극 전압의 직류- 전류, 전압소자를 변화시킴으로써 액정표시장치의 투과율을 변화시킨다

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 시간의 경과에 따른 대향전극 전압파형의 경사각을 변화시킴으로써 액정표시장치의 투과율을 변화시킨다.

본 발명의 또다른 태양에 의하면, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터소자를 갖는 TFT 기판; 투명전극을 갖는 대향기판; 상기 TFT 기판과 상기 배향기판 간에 있는 액정물질; 및 1프레임 기간 동안, 보조용량선에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하여, 상기 1프레임 동안 드레인전극에 드레인전압을 기입하는 제어부를 구비하여, 상기 액정물질의 응답개시시간이 상기 드레인전압의 크기에 의해 결정되고, 상기 액정표시장치의 투과율이 상기 보조용량선의 전위와 상기 드레인전극의 전위간의 전위차에 의해 결정된다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조용량선은 대향기판에 전압을 인가하기 위한 전원이 독립적으로 제어될 수 있는 전원에 접속되어 있다.

본 발명의 또다른 실시예예서, 홀수번째의 화소에 접속된 홀수번째의 보조용량선은 제 1전원에 접속되었고; 짝수번째의 화소에 접속된 짝수번째의 보조용량선은 제 2전원에 접속되었고; 제 1전원과 제 2전원은 다르다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 액정물질의 배향을 초기 상태로 리셋시키기 위한 전압이 보조용량선에 인가되는 기간을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 상기 대향전극에 인가된 상기 전압과, 주전극에 인가된 전압 중 적어도 하나가 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키는 기간을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임 동안, 신호가 박막 트랜지스터 소자에 기입된 후, 거의 연속적으로 변하는 전압이 보조용량선에 인가된다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 신호가 박막 트랜지스터 소자에 기입되는 기간, 보조용량선에 인가되는 전압이 거의 연속적으로 변하는 기간, 및 액정물질의 배향이 초기상태로 리셋되는 기간을 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에 의하면, 액정표시장치는 주전극을 갖는 주기판; 대향전극을 갖는 대향기판; 상기 주전극과 상기 대향전극간의 액정물질; 및 1프레임안의 어떤 기간 동안 액정물질에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하는 제어부를 구비하고, 상기 전압의 진폭을 변화시킴으로써, 상기 액정물질의 응답개시시간 및 상기 액정표시장치의 투과율이 변화된다.

본 발명의 또다른 태양에 의하면, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 소자를 갖는 TFT 기판; 투명전극을 갖는 대향기판; 상기 TFT 기판과 상기 배향전극간의 액정물질; 화소의 메모리용량에 인가되는 전압에 따라 변하는 저항치를 갖는 소자; 및 1프레임 기간동안 상기 소자에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하는 제어부를 구비하고, 상기 액정물질이 상기소자에 직렬로 접속되고, 상기 액정물질의 응답개시시간과 상기 액정표시장치의 투과율이, 거의 연속적으로 변화하는 전압의 진폭을 변화시킴으로써 변화되는 액정표시장치.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 홀수번째 라인을 통하여 상기 액정표시물질에 전압을 인가하는 제 1전원과, 짝수번째 라인을 통하여 상기 액정표시물질에 전압을 인가하는 제 2전원을 갖고, 또 상기 제 1전원이 상기 제 2전원과 다르다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 상기 액정물질에 인가되는 전압을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 상기 소자에 인가되는 전압을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 제어부는 소스라인을 통해 액정물질에 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키는 전압을 인가한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임동안, 상기 박막트랜지스터 소자에 신호가 기입된 후에, 거의 연속적으로 변하는 전압이 상기 소자에 인가된다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 1프레임은 신호가 박막트랜지스터 소자에 기입되는 제 1구간, 상기 소자에 인가되는 전압이 거의 연속적으로 변하는 제 2구간, 및 액정물질이 초기상태로 리셋되는 제 3구간을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 액정물질은 강유전성 액정물질이다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질이다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 액정물질은 둘 이상의 안정상태를 포함하는 액정모드를 갖는다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 액정표시장치는 1프레임 안의 정해진 기간동안 OFF인 광원을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 액정표시장치는 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원을 포함하고, 필드순차 칼라표시가 각 프레임에 대해 광원을 하나에서 다른 하나로 순차적으로 바꿈으로써 수행되므로, 단일 칼라 영상이 복수의 프레임으로부터 얻어진다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 상기 보조 용량선에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 상기 액정물질에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 상기 소자에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 계조 신호에 대응하여 기입된 소스 신호전압을 조정하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 제어부는 상기 소자에 기입되고 계조신호에 대응하는 소스 신호전압을 조정하여, 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정한다.

다음은, 본 발명의 기능을 상술한다.

본 발명의 액정표시장치는 아날로그 방식으로 액정물질의 응답개시시간을 제어함으로써 계조영상을 표시할 수 있다. 액정물질에 인가되는 전압의 일부는 시간의 경과에 따라 변하고, 그에 따라 액정물질의 응답이 일어나는 임계전압에 도달하는 시간을 제어한다.

또한, 액정물질의 응답이 일어나는 임계전압에 도달하는 시간은 액정물질에 인가되는 전압의 진폭을 조정함으로써 제어되고, 그것은 시간의 경과에 따라 변화하는 소자를 포함하고 있다.

이와 같이, 여기에 상술된 본 발명은 아날로그 계조표시를 수행하기 어려운 액정모드, 예컨대 2치 영상만 표시할 수 있는 액정모드(강유전성 액정장치, 적절히 조정된 배향을 갖는 콜레스테릭 액정장치, 네마틱 액정창치 등),의 전압을 변화시킴으로써 아날로그와 같은 계조특성을 제공하는 이점을 가능하게 한다.

본 발명의 이러한 이점과 기타의 이점은 당업자에게 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 상세한 설명을 이해할 때 더욱 명확할 것이다.

도1은 강유전성 액정표시장치(100)를 나타낸 도면,

도2는 편광자(1,7)의 편광축간의 강유전성 액정(4)의 편광축을 나타낸 도면,

도3은 강유전성 액정 패널(10)에 1Hz의 변형 톱니파전압이 인가된 경우에 있어서의, 변형톱니파의 파형전압과 강유전성 액정 패널(10)의 투과율간의 관계를 나타낸 도면,

도4는 강유전성 액정 패널(10)의 대향전극에 인가되는 약60Hz의 변형톱니파 전압을 나타낸 도면,

도5는 강유전성 액정 패널(10)의 주전극에 인가되는 DC 전압을 나타낸 도면,

도6은 도4에 도시한 변형톱니파전압과 도5에 도시한 DC 전압의 합성전압을 나타낸 도면,

도7은 강유전성 액정 패널(10)의 투과율의 시간변화를 나타낸 도면,

도8은 주전극에 인가하는 DC 전압과 육안으로 감지되는 투과광량간의 관계를 나타낸 도면,

도9는 본 발명의 실시예 2에 의한 액티브매트릭스 액정패널(200)의 일부를 나타낸 도면,

도10은 액티브매트릭스 액정패널(200)의 1개의 화소의 등가회로를 나타낸 도면,

도11a는 전압 V(t)의 시간변화를 도시한 도이고, 도11b는 액티브매트릭스액정패널(200)에 포함된 1개의 화소의 투과율을 나타낸 도면,

도12는 전압 V(t)와 육안에 의해 감지되는 투과광량간의 관계를 나타낸 도면,

도13은 반강유전성 액정에 인가되는 전압과 반강유전성 액정을 갖는 액정패널의 투과율과의 관계를 나타낸 도면,

도14a는 반강유전성 액정 패널의 보조용량선에 인가되는 전압파형을 나타내고, 도14b는 도14a에 도시한 전압이 보조용량선에 공급된 경우의 반강유전성 액정패널의 투과율을 나타낸 도면,

도15는 보조용량선에 인가되는 전압 V(t)의 일례를 나타낸 도면,

도16은 도15에 도시한 전압 V(t)가 보조용량선에 인가되는 경우의 전압 V(t)와 투과광량간의 관계를 나타낸 도면,

도17은 강유전성 액정패널(10)의 대향전극에 인가되는 전압을 나타낸 도면,

도18은 신호전압에 응답하고 있는 강유전성 액정패널(10)의 투과율의 시간변화를 나타낸 도면,

도19는 강유전성 액정에 인가되는 도17의 파형의 진폭과 육안으로 감지되는 투과광량간의 관계를 나타낸 도면,

도20은 실시예 5의 액티브매트릭스 액정패널(300)의 회로의 일부를 나타낸 도면,

도21은 액티브매트릭스 액정패널(300)에 포함된 1개의 화소의 등가회로를 나타낸 도면,

도22a는 시간에 의해 변화하는 전압 V(t)를 나타내고, 도22b는 액티브 매트릭스액정패널(300)의 1개의 화소의 투과율을 나타낸 도면,

도23은 가변저항 R2와 투과광량의 관계를 나타낸 도면,

도24는 반강유전성 액정에 인가되는 전압과 반강유전성 액정을 갖는 액정패널의 투과율과의 관계를 나타낸 도면,

도25a는 반강유전성 액정패널에 인가되는 전압파형을 도시하고, 도25b는 반강유전성 액정패널의 투과율을 나타낸 도면,

도26은 보조용량선에 인가되는 전압 V(t)의 일례를 나타낸 도면,

도27은 도26에 도시한 전압 V(t)가 액정재료에 인가되었을때 전압 V(t)와 투과광량간의 관계를 나타낸 도면,

도28은 본 발명에 있어서의 액정재료의 응답기간 및 리세트기간의 일례를 나타낸 도면, 및

도29는 본 발명에 있어서의 액정의 응답기간 및 리세트기간의 일례를 나타낸 도면이다.

이하 본발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예 1)

본 발명의 실시예1에 있어서의 액정표시장치를 도1∼도8을 사용해서 설명한다.

도1은 강유전성 액정표시장치(100)의 구조를 보여준다. 강유전성 액정표시장치(100)는 강유전성 액정패널(10)과 임의전압 파형발생기(20)를 구비하고 있다.

강유전성 액정패널(10)은 편광자(1,7), 유리기판(2,6), 배향막(3,5), 강유전성 액정(4)을 갖고 있다. 또 유리기판(2)와 배향막(3) 사이에 배향전극(도시하지 않음)이 유리기판(배향기판)(2)의 표면에 제공되고, 유리기판(6)과 배향막(5) 사이에 주전극(도시하지 않음)이 유리기판(주 기판)(6)의 표면에 제공된다.

이하에, 강유전성 액정패널(10)의 제조방법을 간단히 설명한다.

투명전극인 ITO가 유리기판(2,6)에 일반적인 수법인 스퍼터링 방법에 의해 형성된다. 0.1 마이크로미터의 두께를 가진 배향막을 형성하기 위해서 폴리이미드가 유리기판 (2,6)에 도포되고, 그의 표면이 부드러운 천으로 러빙된다. 그 후, 1.3 마이크로미터의 플라스틱으로 이루어지는 스페이서 비드(도시하지 않음 )가 적어도 하나의 러빙된 유리기판(2,6)에 살포된다. 그 후, 유리기판(2,6)의 배향막이 서로 대향하도록, 또한, 유리기판(2,6)의 러빙방향이 평행하게 되도록 유리기판(2,6)이 접합된다. 유리기판(2,6)이 접합될 때, 유리기판(2,6)의 주변이 직경 1.3 마이크로미터의 유리섬유를 포함하는 에폭시수지로 액정물질이 주입되는 비어있는 영역을 확보하기 위해서 시일 인쇄된다. 유리기판(2,6)이 접합된 후, 이를 180℃로 가열함으로써 에폭시수지가 경화한다.

강유전성 액정물질이 이와같이 제조된 패널에 주입되고, 편광자(1,7)은 편광자(1)의 편광축은 편광자(7)과 수직이 되도록 편광자(1)이 액정패널(10)의 표면, 즉 유리기판(2,6)에 제공된다. 편광자(1,7)의 편광축은 소정 극성을 갖는 전압이 강유전성 액정물질(4)에 인가될 때 강유전성 액정물질(10)이 어두운 시야를 표시하도록 조정된다. 또 소정 극성과 반대의 극성을 갖는 전압이 강유전성 액성물질(4)에 인가되면 강유전성 액정패널(10)이 밝은 시야를 표시한다. 도2는 편광자(1,7)의 편광축과 강유전성 액정물질(4)의 편광축 사이의 관계를 도시한다.

도3은 강유전성 액정패널(10)에 1Hz의 변형톱니파전압이 인가됐을때 변형톱니파의 파형전압과 강유전성 액정패널(10)간의 투과율을 도시한다. 도3에 도시한 특성은 공지된 강유전성 액정물질의 히스테리시스 특성이다. 즉 강유전성 액정패널(10)은 강유전성 액정 물질이 급준한 임계특성을 갖고 있기 때문에 2치 계조의 화상만 표시할 수 있다.

도4는 강유전성 액정 패널(10)의 대향전극에 인가되는 약 60Hz의 변형톱니파전압을 도시한다. 도5는 강유전성 액정패널(10)의 주전극에 인가되는 DC 전압을 도시한다. 실선과 점선은 다른 크기를 가진 DC 전압을 나타낸다.

실제로 강유전성 액정에 인가되는 전압은 도4에 도시한 변형톱니파 전압과 도5에 도시한 DC 전압의 합성전압이다. 도6은 도4에 도시한 변형톱니파 전압과 도5에 도시한 DC 전압의 합성전압을 도시한다. 도4에 도시한 변형톱니파 전압 및 도5에 도시한 DC 전압은 도1에 도시한 임의전압 파형발생기(20)에 의해 생성된다.

강유전성 액정에 인가되는 전압에 대한 응답특성은, 도3에 도시된 바와 같이 명확한 임계특성을 제공하기 때문에, 도6의 실선과 점선으로 나타낸 전압파형간에 강유전성 액정물질의 응답하는 타이밍이 다르다. 도6에서 화살표는 실선과 점선의 파형이 강유전성 액정물질의 임계전압 Vs인 점을 나타낸다.

도4에 도시된 바와 같이 대향전극에 인가되는 전압파형은 그 물질이 인가된 임계전압 Vs에 의해 응답하기 전에 임계전압 Vs에 응답하는 강유전성 액정물질을 응답하기 전의 초기상태로 리셋시키기 위한 펄스파형을 포함한다. 편의상, 이 펄스파형을 리셋 펄스라고 부른다. 리셋 펄스는, 주전극에 DC전압을 인가함에 따라, 인가된 DC전압이 적절한 전압범위에 있는 한 리셋 펄스가 강유전성 액정물질의 상태를 그 물질이 인가된 전압에 응답하기 전의 상태로 리셋시킬 수 있다.

도7은 상기된 조건에서 시간의 변화에 따른 강유전성 액정패널(10)의 투과율 변화를 도시한다.

도7에 도시된 바와같이 실선과 점선간에 응답 타이밍이 다르고, 반면에 강 유전성 액정물질은 실선 및 점선에 대한 동일한 타이밍에서 초기의 암상태로 리셋된다. 즉, 실선과 점선간 명상태를 표시하는 기간이 다르다. 본 실시예에서 강유전성 액정패널(10)은 60Hz로 구동되고, 강유전성 액정패널(10) 아래에 광원(도시하지 않음)이 제공된다. 육안으로 강유전성 액정패널(10)이 60Hz로 점멸하는 것은 볼 수 없지만 시간에 대한 투과율의 적분치에 대응하는 광량을 밝기로서 감지한다. 이에 따라, 비록 강유전성 액정패널(10)이 도7의 실선 및 점선에 대해서는 육안으로 연속적인 밝기를 제공하지만, 실선의 휘도는 점선보다 육안으로 더 크게 보인다.

도8은 주전극(수평축)에 인가되는DC 전압과 육안(수직축)으로 감지되는 투과광량간의 관계를 도시한다.

도8에 도시한 바와 같이, 주전극에 인가하는 DC 전압에 대하여 극히 매끄럽게 투과광량이 변화한다. 즉, 강유전성 액정물질이 사용될 때에도 주전극에 인가되는 DC 전압을 제어하는 것에 의해 아날로그 계조가 얻어질 수 있다. 이에 따라, 전압에 대해 급준한 임계특성을 도시한 액정 모드를 사용하여, 주전극에 인가되는 DC 전압을 제어함으로써 표시를 위해 아날로그 계조가 사용되는 액정표시장치(light valve)를 얻을 수 있다.

본 실시예에 있어서, 편의상 전극은 "주전극" 및 "대향전극"으로 표시한다. 하지만 본 발명의 액정표시장치는 대칭적이기 때문에 주전극과 대향전극에 인가되는 전압의 파형이 서로 바뀐다면 같은 효과가 얻어진다.

또한, 대향전극파형의 DC 레벨을 제어하거나 시간이 경과함에 따른 대향전극전압의 파형의 경사각을 제어함으로써 중간조 표시의 제어가 가능하다.

실시예 1에서 사용된 강유전성 액정물질 대신에 3상태 안정성을 가진 반강유전성 액정물질이 사용될 수 있다. 반강유전성 액정물질로서, 주전극에 인가되는 DC 전압을 제어함으로써 아날로그 계조를 얻을 수 있다.

실시예 1의 강유전성 액정 대신, 급준한 임계특성이 있는 콜레스테릭 액정재료를 사용하더라도, 실시예 1의 구동방법에 의해 아날로그계조 액정표시장치를 구동할 수 있다.

또한, 실시예 1에 사용된 강유전성 액정재료 대신 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향을 갖는 네마틱액정(예를들면 얇은 180℃ 트위스트셀)을 사용할 때에도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예1의 구동방법에 의해 아날로그계조 액정표시장치를 구동할 수 있다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2에 따른 액정표시장치를 도9∼도12를 참조하여 설명한다.

실시예 2는, 실시예 1에서 사용된 방법을 TFT 구동방식에 적용한 것이다. 즉, 실시예 2에 의하면, 2치 계조표시만 제공할 수 있는 강유전성 액정물질로도 아날로그계조 액정표시장치를 실현할 수 있다.

도9는 본 발명의 실시예 2에 의한 액티브매트릭스 액정패널(200)의 일부를 도시한다.

액티브매트릭스 액정패널(200)의 TFT 기판은, 보조용량선의 접속을 제외하고종래 사용되고 있는 전형적인 TFT 기판과 동일하다. 종래의 TFT 기판에서, 보조용량선은 공통 라인에 접속되어 있다. 그러나, 액티브매트릭스 액정패널(200)의 TFT 기판의 보조용량선은 독립된 전원에 접속되어 있다.

액티브매트릭스 액정패널(200)의 대향기판은 종래 사용되고 있는 전형적인 대향기판과 동일하다. 상기 TFT 기판과 상기 대향기판 사이에 강유전성 액정물질이 주입되고, 적절히 배향되어 액티브매트릭스 액정패널(200)이 얻어진다.

실시예 2의 동작을 도10∼도12을 참조하여 상세히 설명한다.

도10은, 액티브매트릭스 액정패널(200)의 1개의 화소의 등가회로를 도시한다.

스위치 SW는 TFT 기판상에 형성된 TFT 소자이다. 따라서, 게이트라인이 하이 일 때만 스위치 SW는 ON상태가 되고 반면에 게이트라인이 로우일 때는 스위치 SW는 OFF상태가 된다. Vs로 표시되는 신호전압은 단지 스위치 SW가 ON상태일 때만, 액정용량 C1과 보조용량 C2에 인가된다. 보조용량 C2는 시간에 의해 변화하는 전압 V(t)를 공급하는 전원에 접속되어 있다.

도11a는, 시간경과에 따른 전압 V(t)의 천이를 도시한다. 또한 도11b는 액티브매트릭스 액정패널(200)에 포함된 1개의 화소의 투과율을 도시한다. 도11a에서 시간 t1∼t4를 1프레임으로 한다.

시간 t1∼t2 사이에 스위치 SW는 ON된다. 스위치 SW가 ON 되어있는 동안, 도11a에 도시된 바와같이 시간 t1~t2 사이의 기간동안 전압 V(t)= 0 이기 때문에 액정용량 C1과 보조용량 C2에 전압 0 V의 전압이 인가된다. 그 후, 시간 t2전에 스위치 SW는 OFF된다. 전압 Vs는 강유전성 액정물질이 고유하게 갖는 임계전압(Vth)보다 낮다.

t2∼t3 기간 동안에, 도11a에 도시한 바와 같이, 전압 V(t)는 시간의 경과에 따라 변화한다. 이 때, 액정용량 C1과 보조용량 C2에 인가되는 전압 V1과 V2는 각각 다음과 같이 표현된다.

V1 = C2 ×V(t)/(C1 + C2) + Vs

V2 = C1 ×V(t)/(C1 + C2) - Vs

따라서, Vth= V1을 만족할 때, 즉 시간 ts에서 강유전성 액정은 응답하기 시작한다.

기간 t3∼t4 동안, 전압 V(t)는, 기간 t2∼t3 동안 전압 V(t)의 극성과 역극성인 펄스와 같이 천이한다.

각각의 신호전압 Vs는 V1< -Vth를 만족시키도록 설정한다. 따라서, 강유전성 액정물질의 배향은 신호전압 Vs의 인가에 응답하여 반드시 초기상태로 리셋된다.

액정물질의 초기 배향상태를 암시야로 표시하기 위해서 편광자를 크로스 니콜 상태로 배치하면, 1프레임내에서 투과광량은 거의 기간 ts∼t3 사이에서 관찰된다. 액티브매트릭스 액정패널(200)의 광응답은 도11에 도시한 바와 같은 펄스파형과 같다. 이 실시예에서는 빠른 응답 속도를 가진 강유전성 액정물질을 사용했기 때문에, 액정물질이 광응답하는 기간은 ts~t3 기간과 거의 일치한다. 그러나, 실제로 광응답파형은 액정물질의 응답파형을 반영한다.

또한, 전압 V(t)의 파형을 고정하여 놓더라도, 신호전압 Vs를 변화시킴으로써 시간 ts를 변화시킬 수 있다. 그래서, 액티브매트릭스 액정패널(200)이 60Hz로 구동되면, 육안은 신호전압 Vs에 의해 계조가 제어되는 것을 감지한다.

도12는 신호전압 Vs와 육안으로 감지되는 투과광량간의 관계를 도시한다.

보조용량선에 도11b의 전압 V(t)를 인가함으로써, 도12에 도시한 바와 같은 계조표시원리를 TFT 패널에서 달성할 수 있다.

모든 화소에 대한 데이터의 기입은 기간 t1∼t2 사이에 완료되는 것이 바람직하다. 즉, 신호전압 Vs 는 각각의 화소마다 다르고, 각각의 화소의 드레인에 기입된다.

기간 t2∼t3 동안, 도11a에 도시된 바와 같이 시간의 경과에 따라 변하는 파형을 가진 전압은 보조용량선에 인가되며, 이에 따라 각각의 화소는 인가된 신호전압 Vs에 대응하는 시간 ts에 응답하기 시작한다.

기간 t3∼t4 동안, 도11에 도시한 바와 같이, 강유전성 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋하는 전압이 보조용량선에 공급된다.

각 화소의 응답개시시간은 인가된 각 신호전압 Vs에 대응하는 시간 ts로 세트될 수 있다. 또한 액정물질의 모든 화소의 배향은 동시에 초기상태로 리셋된다. 그 결과, 60Hz로 액정물질 표시장치를 구동하면, 육안에 신호전압 Vs의 제어에 기초한 아날로그 계조를 가진 영상을 제공한다.

실시예 2에서 사용된 강유전성 액정 대신, 급준한 임계특성을 가진 콜레스테릭 액정물질을 사용하더라도, 실시예 2의 구동방법에 의해 아날로그계조액정 표시 장치가 구동될 수 있다.

또한, 실시예 2의 강유전성 액정물질 대신에 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향을 가진 네마틱액정재료(예를들면 얇은 180℃ 트위스트셀)를 사용하더라도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예 2의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시장치를 구동할 수 있다.

예컨대, 도11a(즉, t1~t4)에 도시한 1프레임을 1서브프레임으로 하고, 각 서브프레임마다 광원의 3원색(R, G, B) 중 하나를 다른 것으로 순차적으로 바꿀 수 있다. 3개의 서브프레임을 1프레임으로 하는 필드순차 칼라방식에 있어서, 고속아날로그 계조표시의 효과에 대한 결과로, 고품위의 화상을 얻을 수 있다. 상기 고속 아날로그 계조표시는, 그 고속동작 때문에 RGBRGB와 같이 6개의 서브프레임을 1프레임으로 하는 고주파구동에도 적용할 수 있다.

실시예 2에서, 백라이트는 화소에 있어서의 신호전압 Vs 의 기입기간 또는 도11a에 도시한 1프레임내의 리세트 기간 동안 OFF될 수도 있다. 백라이트가 그 기간들 중 어떤 기간 동안 OFF 되더라도, 상술한 바와 같은 아날로그계조를 얻을 수 있어, 저소비전력화를 달성할 수 있다.

보조용량선에 인가되는 전압 V(t)의 파형은 도11a에 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 보조용량선에 인가되는 전압 V(t)를 도15에 도시한 바와 같이 변화시킬 수 있다. 도16은 도15에 도시한 전압 V(t)가 보조용량선에 인가되는 경우, 신호전압 Vs와 투과광량과의 관계를 도시한다. 도16에 도시된 바와 같이, 보조용량선에 인가되는 전압파형을 연속적으로 변화시킴으로써 신호전압-투과광량특성, 즉 계조특성을 연속적으로 제어할 수 있다.

또한, 영상신호의 기입 전압 Vs를 조정함으로써, 감마특성과 같은 계조특성과 계조 밸런스를 연속적으로 용이하게 제어할 수 있다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3에 따라, 액정표시장치를 도13 및 도14를 참조하여 설명한다.

실시예 3에서, 실시예 2의 액티브매트릭스 액정패널(200)에서 사용된 강유전성 액정물질 대신 반강유전성 액정물질이 사용된다. 실시예 3에 따르면, 2치 계조만 표시할 수 있는 반강유전성 액정물질을 가지고 아날로그계조 액정표시장치를 달성할 수 있다.

도13은 반강유전성 액정물질에 인가되는 전압과 반강유전성 액정물질을 포함하는 액정 패널의 투과율간의 관계를 도시한다. 이 후, 반강유전성 액정물질을 포함하는 액정패널을 반강유전성 액정패널이라 한다. 반강유전성 액정패널의 투과율은, 도13에 도시한 바와 같이, 반강유전성 액정물질에 인가되는 전압에 대하여 급준한 임계특성을 가진다.

이 액정 모드에서는, 반강유전성 액정패널이, 정전압과 부전압이 인가될 때 명상태가 표시되고 반면에 0 V 의 전압이 인가될 때 암상태가 표시되는 방식으로 사용된다. 즉, 편광판은 크로스니콜 상태로 배치되고, 편광자의 각도는 편광판들이 전압 0 V 일 때 서로 소광위치로 되도록 조정된다.

실시예 3의 구동 원리는, 구동전압이 정극성일 때, 실시예 2의 구동 원리와 유사하다. 구동전압이 부극성일 때는, 전압의 부호가 반대인 경우를 제외하고는, 실시예 2의 구동 원리와 동일하게 생각할 수 있다.

도14a는 반강유전성 액정패널의 보조용량선에 인가되는 전압파형을 도시하고, 도14b는 도l4a에 도시한 전압이 보조용량선에 공급되었을 때 반강유전성 액정패널의 투과율을 도시한다. 또, 액정물질의 배향을 초기상태(암상태)로 리셋하기 위한 파형은 액정물질이 역극성의 명상태로 되지 않도록 유의하여 결정되어야한다.

이와 같은 구동법에 의해, 각 화소의 응답개시시간은 인가된 신호전압 Vs에 대응하는 시간 ts(도시하지 않음)에 세트될 수 있다. 또한, 액정물질의 배향은 모든 화소에 대해 초기상태로 동시에 리셋된다. 그 결과, 60Hz로 액정표시장치를 구동하는 것은 신호전압 Vs의 조절에 따라 아날로그 계조를 가진 영상이 육안으로 감지되게 한다.

또, 본 실시예의 반강유전성 액정패널에서는, 짝수번째의 라인과 홀수번째의 라인이 독립적으로 결선되고, 두 개의 다른 전원에 접속되도록, 보조용량선이 접속되며, 이에 따라 라인반전 구동을 실현할 수 있다.

실시예 3에서 사용된 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성이 있는 콜레스테릭 액정을 사용하더라도, 실시예 3의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시 장치가 구동될 수 있다.

또한, 실시예 3의 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향처리된 네마틱 액정재료(예를들면 얇은 180° 트위스트셀)를 사용하더라도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예 3의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시장치가 구동될 수 있다.

보조용량선에 인가되는 전압 V(t)의 파형은 도14a에 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를들어, 보조용량선에 인가되는 전압 V(t)를 도15에 도시한 바와 같이 변화시켜도 좋다. 도16은, 도15에 도시한 전압 V(t)가 보조용량선에 인가되는 경우의 신호전압 Vs와 투과광량간의 관계를 도시한다. 도16에 도시한 바와 같이, 보조용량선에 인가된 전압파형을 연속적으로 변화시킴으로써 신호전압 투과광량특성, 즉 계조특성을 연속적으로 제어할 수 있다.

또한, 영상신호의 기입전압 Vs를 조정함으로써 감마특성과 같은 계조특성,및 계조 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다.

(실시예 4)

본 발명의 실시예 4에 의한 액정표시장치를 도17∼도19를 참조하여 설명한다. 실시예 4에서는, 도1에 도시된 강유전성 액정패널(10)이 사용된다. 도17은 강유전성 액정패널(10)의 대향전극에 인가되는 전압을 도시한다. 도17에 도시된 것과 같이 실선의 파형은 점선의 파형과 동일하지만 점선과 실선의 진폭은 다르다.

강유전성 액정물질의 전압에 대한 응답특성은 도3에 도시된 것과 같이 명확한 임계특성을 제공한다. 그래서, 도17에 도시된 점선과 실선의 전압파형 간에, 액정물질의 응답시간이 다르다. 도17에 있는 실선과 점선의 화살표는 실선과 점선이 강유전성 액정물질의 임계전압 Vs 에 도달하는 점을 각각 지시한다.

도17에 도시한 파형은 임계전압 Vs에 응답한 강유전성 액정물질을 그 물질이 인가된 전압에 응답하기 전의 초기상태로 리셋시키기 위한 펄스파형을 포함하고 있다. 편의상, 이후에는 이 펄스파형을 리셋펄스라 한다. 이 리셋펄스는, 강유전성 액정물질에 인가된 전압이 적절한 전압범위에 있는 한, 그 물질이 도17에 도시한 파형의 진폭에 관계없이 인가된 전압에 응답하기 전의 초기 상태로 강유전성 액정물질의 상태를 리셋시킬 수 있도록 하는 펄스높이로 조정되어야 한다.

도18은, 상기 조건 하에서, 시간변화에 따른 강유전성 액정패널(10)의 투과율을 도시한다.

도18에 도시된 바와 같이, 실선과 점선간에 응답하는 타이밍이 다르고, 반면에 강유전성 액정물질은 실선과 점선 모두에 대해 동일한 타이밍에 초기 암상태로 리셋된다. 즉, 명상태가 표시되는 시간의 길이는 실선과 점선 간에 다르다. 본 실시예에서, 60Hz로 강유전성 액정패널(10)이 구동되고, 광원(도시하지 않음)이 강유전성 액정 패널(10)의 아래에 제공된다. 강유전성 액정패널(10)이, 60Hz로 점멸하는 것은 육안으로 감지되지 않고, 시간에 따른 투과량의 적분치에 대응하는 빛의 양을 밝기로서 감지한다. 따라서, 비록 강유전성 액정패널(10)은 도18에 도시한 실선 및 점선에 대해 연속적인 밝음을 육안에 제공하지만, 실선에 대한 밝기는 점선 밝기보다 육안으로 더 밝게 보인다.

도19는, 강유전성 액정물질에 인가되는, 도17에 도시된 파형을 갖는 전압의 진폭(수평축)과 육안으로 감지되는 투과광량(수직축)간의 관계를 도시한다.

도19에 도시한 바와 같이, 투과광량은 도17에 도시된 강유전성 액정물질에 인가된 전압파형의 진폭이 증가함에 따라 극히 매끄럽게 변화한다. 즉, 강유전성 액정물질이 사용될 때에도, 아날로그 계조는, 도17에 도시된 강유전성 액정물질에 인가된 전압파형의 진폭을 제어함으로써 얻어질 수 있다. 그래서, 전압에 대해 급준한 임계특성을 가진 액정모드를 사용함으로써, 표시를 위해서 아날로그 계조를 사용하는 액정표시장치(light valve)는, 도17에 도시된 강유전성 액정물질에 인가된 전압파형의 진폭을 제어함으로써 달성될 수 있다.

실시예 1에서 사용된 강유전성 액정물질 대신에, 3상태 안정성을 가진 반강유전성 액정물질이 사용될 수도 있다. 반강유전성 액정물질을 사용할 때, 도17에 도시된 액정물질에 인가된 전압파형의 진폭을 제어함으로써 아날로그 계조가 얻어질 수 있다.

실시예 4에서 사용된 강유전성 액정 대신, 전압에 대해 급준한 임계특성이 있는 콜레스테릭 액정을 사용할 때에도, 실시예 4에 기술한 구동방법에 의해 아날로그계조 액정표시장치가 구동될 수 있다.

또한, 실시예 4의 강유전성 액정물질 대신에 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향을 가진 네마틱액정재료(예를들면 얇은 180℃ 트위스트셀)를 사용하더라도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예 4의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시장치를 구동할 수 있다.

(실시예 5)

본 발명의 실시예 5에 따라, 액정표시장치를 도20을 참조하여 설명한다.

실시예 5에서는, 실시예 4에서 사용된 방법이 TFT 구동방식에 적용된다. 즉, 실시예 5에 따라, 2치 계조 표시만 할 수 있는 강유전성 액정물질로 아날로그계조 액정표시장치를 실현할 수 있다.

도20은 본 발명의 실시예 5에 따른 액티브매트릭스 액정패널(300)의 회로의 일부를 도시한다. 액티브매트릭스 액정패널(300)은 트랜지스터 TFT1, 트랜지스터 TFT2, 메모리용량 C3, 화소용량 C4, 부하저항 R1, 게이트라인, 소스라인, 및 액정구동전원 라인을 포함하고 있다.

액티브 매트릭스 액정패널(300)의 TFT 기판과 대향기판은 종래 사용되고 있는 전형적인 기판과 동일하다. 상기 TFT 기판과 상기 대향기판 간에 강유전성 액정물질이 주입되고, 적절히 배향되어, 액티브매트릭스 액정패널(300)이 제조된다.

이하에, 실시예 5의 동작을 도21∼도23을 참조하여 상세히 설명한다.

도21은 액티브매트릭스 액정패널(300)에 포함된 1개 화소의 등가회로를 도시한다. 도21의 가변저항 R2는 도20의 트랜지스터 TFT2에 대응한다. 메모리용량에 기입되는 전압에 의해 트랜지스터 TFT2의 저항치가 제어된다. 즉, 메모리 용량에 대응하는 종래의 TFT 액정 패널의 화소용량과 소정 전압이 종래 채용되고 있는 방법에 의해 메모리용량에 기입될 수 있다. 또한 화소용량 C4는 고정저항 R1과 병렬이다. 도21에 도시한 등가회로는 시간의 경과에 따라 변화하는 전압 V(t)를 공급하는 전원을 포함하고 있다.

도22a는, 시간의 경과에 따른 전압 V(t)의 천이를 도시한다. 도22b는 액티브매트릭스 액정패널(300)의 1개 화소의 투과율을 도시한다. 도22a에서 기간 t11∼t14를 1프레임이라고 가정한다.

기간 t11∼t12 동안, 가변저항 R2가 조정된다. 이 기간 동안에, 전압 V(t)= 0 이므로 화소용량 C4에는 전압이 인가되지 않는다. 기간 t11∼t12의 사이에 가변저항 R2의 조정은 완료된다.

기간 t12∼t13 동안, 도22a에 도시한 바와 같이 시간의 경과에 따라 전압 V(t)는 천이한다. 화소용량 C4에 인가되는 전압 Vlc는 아래와 같이 표현된다. V1c= R1·V(t)/(R1 + R2)

따라서, Vlc = Vth를 만족하는 시간 ts에서, 강유전성 액정물질은 응답하기 시작한다. (Vth는 강유전성 액정물질의 임계전압을 나타낸다).

기간 t13∼t14 기간 동안, 전압 V(t)는 t12∼t13 기간 동안의 전압 V(t)와 역극성인 펄스와 같이 천이한다. 전압 V(t)는 V1c < -Vth를 만족하도록 설정되어 있다. 이에 따라, 강유전성 액정물질의 배향은 확실히 초기상태로 리셋된다.

따라서 편광자들을, 액정물질의 초기배향상태가 암시야를 표시하도록 크로스니콜 상태로 배치하면, 투과광량은 거의 1프레임 내의 기간 ts∼t13의 사이에서 관찰된다. 광응답은 도22b에 도시된 것과 같은 펄스파형과 같이 된다. 이 실시예에서는 응답속도가 빠른 강유전성 액정물질이 사용되었기 때문에, 액정물질의 광응답 기간은 기간 ts∼t13과 거의 일치한다. 그러나, 실제로 광응답 파형은 액정물질의 응답파형을 반영한다.

또한, 시간 ts는, 전압 V(t)를 고정하더라도, 가변저항 R2를 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 따라서, 액티브매트릭스 액정패널(300)을 60Hz로 구동하면, 육안은 가변저항 R2에 의해 계조가 제어되는 것을 감지한다.

도23은 가변저항 R2와 투과광량간의 관계를 도시한다. 도22a에 도시한 전압 V(t)가 강유전성 액정물질에 인가되므로, 도23에 도시된 바와 같은 계조원리가 TFT 패널에서 실현된다.

모든 화소에 대한 데이터 기입은, 기간 tl1∼t12 사이에 모두 완료하는 것이 바람직하다. 즉, 가변저항 R2가 각각의 화소마다 다르다. 다시 말하면, 가변저항은 각 화소의 메모리 용량에 의해 제어된다.

기간 t12~t13 동안, 강유전성 액정물질에 인가된 전압은 도22a와 같다. 즉, 각 화소는 가변저항 R2로 분압되고, 액정물질에 가해진 전압에 응답하는 시간 ts에서 응답하기 시작한다.

도22a에 도시된 바와 같이, 기간 t13와 t14 동안 강유전성 액정물질의 배향을 초기 상태로 리셋시키는 전압이 액정물질에 인가된다.

상기된 바와 같이, 각 화소의 응답개시시간이 메모리용량에 기입된 전압에 대응하는 시간 ts로 세트될 수 있다. 또한, 액정물질의 배향은 전 화소에 있어서 동시에 초기 상태로 리셋된다. 그 결과, 60Hz로 액티브매트릭스 액정패널(300)을 구동하면, 메모리 용량에 기입된 전압에 기초한 아날로그 계조를 가진 영상을 육안으로 감지하게 한다.

즉, 실시예 5에 따라, 2치 계조표시밖에 할 수 없는 강유전성 액정물질을 사용하여 아날로그계조 액정표시장치를 실현할 수 있다.

실시예 5에서 사용된 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성이 있는 콜레스테릭 액정을 사용하더라도, 실시예 5의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시 장치가 구동될 수 있다.

또한, 실시예 5의 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향처리된 네마틱 액정재료(예를들면 얇은 180℃ 트위스트셀)를 사용하더라도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예 5의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시장치가 구동될 수 있다.

예컨대, 도22a(즉, t11~t14)에 도시한 1프레임을 1서브프레임으로 하고, 각 서브프레임마다 광원의 3원색(R, G, B) 중 하나를 다른 것으로 순차적으로 바꿀 수 있다. 3개의 서브프레임을 1프레임으로 하는 필드순차 칼라방식에 있어서, 고속 아날로그 계조표시의 효과에 대한 결과로서, 고품위의 화상을 얻을 수 있다. 상기 고속 아날로그 계조표시는, 그 고속동작 때문에 RGBRGB와 같이 6개의 서브프레임을 1프레임으로 하는 고주파구동에도 적용할 수 있다.

실시예 5에서, 백라이트는 화소에 있어서의 신호전압 Vs의 기입기간 또는 도22a에 도시한 1프레임내의 리세트 기간 동안 OFF될 수도 있다. 백라이트가 그 기간들 중 어떤 기간 동안 OFF 되더라도, 상술한 바와 같은 아날로그 계조를 얻을 수 있어, 저소비전력화를 달성할 수 있다.

강유전성 액정물질에 인가되는 전압 V(t)의 파형은 도22a에 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 강유전성 액정물질에 인가되는 전압 V(t)를 도26에 도시한 바와 같이 변화시킬 수 있다. 도27은 도26에 도시한 전압 V(t)가 액정물질에 인가되는 경우, 전압 V(t)와 투과광량간의 관계를 도시한다. 도26에 도시된 바와 같이, 강유전성 액정물질에 인가되는 전압파형을 연속적으로 변화시킴으로써 투과광량이 연속적으로 제어될 수 있다.

또한, 영상신호의 기입전압 Vs를 조정함으로써 감마특성과 같은 계조특성,및 계조 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다.

(실시예 6)

본 발명의 실시예 6에 따라, 액정표시장치를 도24 및 도25를 참조하여 설명한다.

실시예 6에서, 실시예 5의 액티브매트릭스 액정패널(300)에서 사용된 강유전성 액정물질 대신 반강유전성 액정물질이 사용된다. 실시예 6에 따르면, 2치 계조만 표시할 수 있는 반강유전성 액정물질로 아날로그계조 액정표시장치를 달성할 수 있다.

도24는 반강유전성 액정물질에 인가되는 전압과 반강유전성 액정물질을 포함하는 액정 패널의 투과율간의 관계를 도시한다. 이 후, 반강유전성 액정물질을 포함하는 액정패널을 반강유전성 액정패널이라 한다. 반강유전성 액정패널의 투과율은, 도24에 도시한 바와 같이, 반강유전성 액정물질에 인가되는 전압에 대하여 급준한 임계특성을 가진다.

이 액정 모드에서는, 반강유전성 액정패널이, 정전압과 부전압이 인가될 때 명상태가 표시되고 반면에 0V 의 전압이 인가될 때 암상태가 표시되는 방식으로 사용된다. 즉, 편광판은 크로스니콜 상태로 배치되고, 편광자의 각도는 편광판들이 전압이 0 V일 때 서로 소광위치로 되도록 조정된다.

실시예 6의 구동 원리는, 구동전압이 정극성일 때, 실시예 5의 구동 원리와 유사하다. 구동전압이 부극성일 때는, 전압의 부호가 반대인 경우를 제외하고는, 실시예 5의 구동 원리와 동일하게 생각할 수 있다.

도25a는 반강유전성 액정패널의 보조용량선에 인가되는 전압파형을 도시하고, 도25b는 반강유전성 액정패널의 투과율을 도시한다. 도25a에서, 액정물질의 배향을 초기상태(암상태)로 리셋하기 위한 리셋펄스 전압은 0 V이다. 부극성인 펄스는, 액정물질이 명상태로 바뀌지 않게 할만큼 충분히 펄스가 낮은 한, 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키는 데 사용될 수도 있다.

이와 같은 구동법에 의해, 각 화소의 응답개시시간은 인가된 신호전압 Vs에 대응하는 시간 ts(도시하지 않음)로 설정될 수 있다. 또한, 액정물질의 배향은 모든 화소에 대해 초기상태로 동시에 리셋된다. 그 결과, 60Hz로 액정표시장치를 구동하면, 신호전압 Vs의 조절에 따라 아날로그 계조를 가진 영상이 육안으로 감지된다.

본 실시예의 반강유전성 액정패널에서는, 짝수번째의 라인과 홀수번째의 라인이 독립적으로 접속되고, 두 개의 다른 전원에 접속되도록, 보조용량선이 접속되며, 이에 따라 라인반전 구동을 실현할 수 있다.

실시예 6에서 사용된 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성이 있는 콜레스테릭 액정물질을 사용하더라도, 실시예 6의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시 장치가 구동될 수 있다.

또한, 실시예 6의 반강유전성 액정물질 대신, 급준한 임계특성을 갖도록 조정된 배향처리된 네마틱 액정재료(예를들면 얇은 180℃ 트위스트셀)를 사용하더라도, 전압에 대한 액정물질의 급준한 임계특성 때문에 실시예 6의 구동방법에 의해, 아날로그계조 액정표시장치가 구동될 수 있다.

액정물질에 인가되는 전압 V(t)의 파형은 도25a에 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를들어, 반강유전성 액정물질에 인가되는 전압 V(t)를 도26에 도시한 바와 같이 변화시켜도 좋다. 도27은, 도26에 도시한 전압 V(t)가 액정물질에 인가되는 경우의 신호전압 Vs와 투과광량간의 관계를 도시한다. 도27에 도시한 바와 같이, 신호전압-투과광량특성, 즉 계조특성을 연속적으로 제어할 수 있다.

또한, 영상신호의 기입전압 Vs를 조정함으로써 감마특성과 같은 계조특성,및 계조 밸런스를 용이하게 제어할 수 있다.

상술한 실시예 1∼6 에서, 도28에 도시한 바와 같이, 1프레임은 액정물질의 한 응답기간 및 한 리세트기간을 포함한다. 그러나, 도29에 도시한 바와 같이, 1프레임에 액정물질의 응답기간 및 리세트기간이 복수회를 포함해도 좋다. (도28과 도29에 도시한 화살표는 액정물질의 응답기간이 변할 수 있다는 것을 나타낸다.

또한, 상술한 실시예 1∼6 에서, 액정물질 등에 인가하는 전압을 연속적으로 변화시킴으로써 아날로그적인 계조특성이 얻어진다. 그러나, 본 발명에서는, 액정물질 등에 인가하는 전압을 제어하여 액정 등에 인가하는 전압의 상승구간을 변화시켜, 아날로그 계조특성을 얻도록 비선형 소자 등이 사용되어도 좋다.

또한, 상술한 실시예 1∼6 에서는, 액정물질 등에 인가하는 전압을 변화시켜, 액정물질이 명상태에서 암상태(초기상태)로 변하는 동안 액정패널의 암상태로부터 명상태로의 천이가 타이밍된다. 하지만, 본 발명에서는, 액정 등에 인가하는 전압을 변화시켜, 액정 패널의 명상태로부터 암상태에의 타이밍을 제어해도 좋다.

본 발명의 액정 표시 장치는, 주전극을 갖는 주기판, 대향전극을 갖는 갖는 대향기판, 주기판과 대향기판간에 있는 액정재료, 및 1프레임내에서 상기 주전극에 인가되는 주전극전압과 상기 1프레임내에서 거의 연속적으로 변화하는 대향전극전압간의 전위차에 의해, 상기 액정재료의 응답개시시간이 제어되고, 상기 주전극전압의 진폭에 근거한 상기 액정 표시 장치의 투과율을 변화시키기 위한 제어부를 구비하고 있다.

이와 같은 액정표시장치에 의해, 한정된 수의 계조를 갖는 액정모드(예컨대, 2치의 영상만 표시할 수 있는 강유전성 액정 모드나 반강유전성 액정모드)에서도 아날로그 계조특성(충분한 계조로 영상 표시 가능)을 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 액정표시장치는, 매트릭스 형태로 배치된 박막트랜지스터 소자를 갖는 TFT 기판, 투명전극을 갖는 대향기판, TFT 기판과 대향전극 사이에 있는 액정물질, 1프레임 기간 동안 보조 용량선에 거의 연속적으로 변하는 전압을 인가하여, 1프레임 동안 드레인 전극에 드레인 전압을 기입하면, 상기 액정물질의 응답개시시간이 상기 드레인전압의 크기에 의해 결정되고, 상기 액정표시장치의 투과율이 상기 보조용량선의 전위와 상기 드레인전극의 전위와의 전위차에 의해 결정된다.

이와 같은 액정표시장치에 의해, 한정된 수의 계조를 갖는 액정모드(예컨데, 2치의 영상만 표시할 수 있는 강유전성 액정 모드나 반강유전성 액정모드)에서도 아날로그 계조특성(충분한 계조로 영상 표시 가능)을 얻을 수 있다.

본 발명의 또다른 액정표시장치는 주전극을 갖는 주전극기판, 대향전극을 갖는 대향기판, 주기판과 대향기판 사이에 있는 액정물질, 1프레임 내의 소정의 기간동안 액정물질에 거의 연속적으로 변하는 전압을 인가하기 위한 제어부를 구비하고, 액정표시장치의 투과율과 액정물질의 응답개시 시간이 전압의 진폭을 변화시킴으로써 변화된다.

이와 같은 액정표시장치에 의해, 한정된 수의 계조를 갖는 액정모드(예컨대, 2치의 영상만 표시할 수 있는 강유전성 액정 모드나 반강유전성 액정모드)에서도 아날로그 계조특성(충분한 계조로 영상 표시 가능)을 얻을 수 있다.

본 발명의 또다른 액정표시장치는, 박막트랜지스터 소자가 매트릭스 형태로 배열된 TFT 기판, 투명전극을 갖는 대향기판, TFT 기판과 대향기판 사이에 있는 액정물질, 화소의 메모리 용량에 인가된 전압에 따라 변화하는 저항치를 가진 소자, 1프레임 내의 기간 동안 상기 소자에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하기 위한 제어부를 구비하고, 상기 액정의 응답개시시간과 상기 액정표시장치의 투과율이 거의 연속적으로 변하는 전압의 진폭을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.

이와 같은 액정표시장치에 의해, 한정된 수의 계조를 갖는 액정모드(예컨대, 2치의 영상만 표시할 수 있는 강유전성 액정 모드나 반강유전성 액정모드)에서도 아날로그 계조특성(충분한 계조로 영상 표시 가능)을 얻을 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 용이하게 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 설명에 한정되지 않으며, 이하에 첨부된 특허 청구 범위에 의거 넓게 해석되어야 한다.

Claims (46)

1. 주전극을 갖는 주전극기판;

   대향전극을 갖는 대향기판;

   주기판과 배향기판간에 있는 액정물질; 및

   1프레임 동안 상기 주전극에 인가되는 주전극전압과 상기 1프레임 동안 거의 연속적으로 변화하는 대향전압간의 전위차에 의해 상기 액정물질의 응답개시시간을 제어하고, 상기 주전극전압의 진폭에 기초하여 상기 액정표시장치의 투과율을 변화시키는 제어부를 포함하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부가 상기 주전극에 인가되는 상기 주전극전압의 직류전압성분을 변화시킴으로써, 상기 액정표시장치의 투과율을 변화시키는 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부가 상기 대향전극에 인가되는 상기 대향전압의 직류전압성분을 변화시킴으로써, 상기 액정표시장치의 투과율을 변화시키는 액정표시장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부가 시간 변화에 따른 상기 대향전극전압의 파형의 경사각을 변화시킴으로써, 상기 액정표시장치의 투과율을 변화시키는 액정 표시 장치.
5. 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터소자를 갖는 TFT 기판;

   투명전극을 갖는 대향기판;

   상기 TFT 기판과 상기 배향기판 간에 개재된 액정물질; 및

   1프레임내의 기간 동안 보조용량선에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하여, 상기 1프레임 동안 드레인전극에 드레인전압을 기입하는 제어부를 구비하고,

   상기 액정물질의 응답개시시간이 상기 드레인전압의 크기에 의해 결정되고, 상기 액정표시장치의 투과율이 상기 보조용량선의 전위와 상기 드레인전극의 전위의 전위차에 의해 결정되는 액정표시장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 보조 용량선이 상기 대향기판에 전압을 인가하는 전원과 독립적으로 제어될 수 있는 전원에 접속되는 액정표시장치.
7. 제 5항에 있어서,

   홀수번째 라인의 화소에 접속되는 홀수번째 라인 보조용량선이 제 1 전원에 접속되고;

   짝수번째 라인의 화소에 접속되는 짝수번째 라인 보조용량선이 제 2전원에 접속되고;

   상기 제1 전원은 상기 제2 전원과 상이한 액정표시장치.
8. 제 5항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 보조용량선에 인가되는 기간을 포함하는 액정표시장치.
9. 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 상기 1프레임 동안 소스 라인을 통해 상기 액정물질의 배향을 리셋시키기 위한 전압을 인가하는 액정표시장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 대향전극에 인가되는 전압과 상기 주전극에 인가되는 전압중 적어도 일방이 상기 액정물질의 배향을 리셋시키는 기간을 포함하는 액정표시장치.
11. 제 5항에 있어서, 상기 1프레임동안, 신호가 상기 박막 트랜지스터 소자에 기입된 후, 거의 연속적으로 변하는 전압이 상기 보조용량선에 인가되는 액정표시장치.
12. 제 5항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 박막 트랜지스터 소자에 신호가 기입되는 기간, 상기 보조용량선에 인가되는 전압이 거의 연속적으로 변화하는 기간, 및 액정물질의 배향이 초기상태로 리셋되는 기간을 포함하는 액정표시장치.
13. 주전극을 갖는 주전극기판;

    대향전극을 갖는 대향기판;

    상기 주전극과 상기 대향전극간의 액정물질; 및

    1프레임내의 소정 기간동안 액정물질에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하는 제어부를 구비하고,

    상기 전압의 진폭을 변화시킴으로써, 상기 액정물질의 응답개시시간 및 상기 액정표시장치의 투과율이 변화되는 액정표시장치.
14. 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 소자를 갖는 TFT 기판;

    투명전극을 갖는 대향기판;

    상기 TFT 기판과 상기 배향전극간의 액정물질;

    화소의 메모리용량에 인가되는 전압에 따라 변하는 저항치를 갖는 소자; 및

    1프레임내의 기간동안 상기 소자에 거의 연속적으로 변화하는 전압을 인가하는 제어부를 구비하고,

    상기 액정물질이 상기 소자에 직렬로 접속되고,

    거의 연속적으로 변화하는 전압의 진폭을 변화시킴으로써, 상기 액정물질의 응답개시시간과 상기 액정표시장치의 투과율이 변화되는 액정표시장치.
15. 제 13항에 있어서, 상기 제어부는, 홀수번째 라인을 통해 상기 액정표시물질에 전압을 인가하는 제 1전원 및 짝수번째 라인을 통해 상기 액정표시물질에 전압을 인가하는 제 2전원을 갖고;

    상기 제 1전원은 상기 제 2전원과 다른 액정표시장치.
16. 제 13항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 상기 액정물질에 인가되는 기간을 포함하는 액정 표시 장치.
17. 제 13항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 상기 소자에 인가되는 기간을 포함하는 액정 표시 장치.
18. 제 14항에 있어서, 상기 1프레임은, 상기 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키기 위한 전압이 상기 소자에 인가되는 기간을 포함하는 액정 표시 장치.
19. 제 14항에 있어서, 상기 제어부는 소스라인을 통해 액정물질에 액정물질의 배향을 초기상태로 리셋시키는 전압을 인가하는 액정표시장치.
20. 제 14항에 있어서, 상기 1프레임동안, 상기 박막트랜지스터 소자에 신호가 기입된 후, 거의 연속적으로 변하는 전압이 상기 소자에 인가되는 액정표시장치.
21. 제 14항에 있어서, 상기 1프레임이, 신호가 박막트랜지스터 소자에 기입되는 제 1기간과, 상기 소자에 인가되는 전압이 거의 연속적으로 변하는 제 2기간과, 및 액정물질이 초기상태로 리셋되는 제 3구간을 포함한 액정표시장치.
22. 제 1항에 있어서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질인 액정표시장치.
23. 제 5항에 있어서, 상기 액정물질은 강유전성 액정물질인 액정표시장치.
24. 제 13항에 있어서, 상기 액정물질은 강유전성 액정물질인 액정표시장치.
25. 제 14항에 있어서, 상기 액정물질은 강유전성 액정물질인 액정표시장치.
26. 제 1항에 있어서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질인 액정표시장치.
27. 제 5항에 있어서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질인 액정표시장치.
28. 제 13항에 있어서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질인 액정표시장치.
29. 제 14항에 있어서, 상기 액정물질은 반강유전성 액정물질인 액정표시장치.
30. 제 1항에 있어서, 상기 액정물질은 둘 이상의 안정상태를 포함하는 액정모드를 갖는 액정표시장치.
31. 제 5항에 있어서, 상기 액정물질은 둘 이상의 안정상태를 포함하는 액정모드를 갖는 액정표시장치.
32. 제 13항에 있어서, 상기 액정물질은 둘 이상의 안정상태를 포함하는 액정모드를 갖는 액정표시장치.
33. 제 14항에 있어서, 상기 액정물질은 둘 이상의 안정상태를 포함하는 액정모드를 갖는 액정표시장치.
34. 제 1항에 있어서, 1프레임 내의 소정의 기간동안 OFF 되는 광원을 포함하는 액정표시장치.
35. 제 5항에 있어서, 1프레임 내의 소정 기간동안 OFF 되는 광원을 포함하는 액정표시장치.
36. 제 13항에 있어서, 1프레임 내의 소정 기간동안 OFF 되는 광원을 포함하는 액정표시장치.
37. 제 14항에 있어서, 1프레임 내의 소정 기간동안 OFF 되는 광원을 포함하는 액정표시장치.
38. 제 1항에 있어서, 상기 액정표시장치는 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원을 포함하고,

    필드순차 칼라표시가 각 프레임에 대해 광원들 간에 하나에서 다른 하나로 순차적으로 전환함으로써 행해지며, 이에 따라 단일 칼라 영상이 복수의 프레임으로부터 얻어지는 액정표시장치.
39. 제 5항에 있어서, 액정표시장치는 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원을 포함하고,

    필드순차 칼라표시가 각 프레임에 대해 광원들 간에 하나에서 다른 하나로 순차적으로 절환함으로써 행해지며, 이에 따라 단일 칼라 영상이 복수의 프레임으로부터 얻어지는 액정표시장치.
40. 제 13항에 있어서, 액정표시장치는 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원을 포함하고,

    필드순차 칼라표시가 각 프레임에 대해 광원들 간에 하나에서 다른 하나로 순차적으로 절환함으로써 행해지며, 이에 따라 단일 칼라 영상이 복수의 프레임으로부터 얻어지는 액정표시장치.
41. 제 14항에 있어서, 액정표시장치는 적색 광원, 녹색 광원, 및 청색 광원을 포함하고,

    필드순차 칼라표시가 각 프레임에 대해 광원들 간에 하나에서 다른 하나로 순차적으로 절환함으로써 행해지며, 이에 따라 단일 칼라 영상이 복수의 프레임으로부터 얻어지는 액정표시장치.
42. 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 상기 보조 용량선에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정하는 액정표시장치.
43. 제 13항에 있어서, 상기 제어부가 상기 액정물질에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정하는 액정표시장치.
44. 제 14항에 있어서, 상기 제어부가 상기 소자에 인가된 전압의 파형을 제어하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정하는 액정표시장치.
45. 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 계조 신호에 대응하여 기입된 소스 신호전압을 조정하여 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정하는 액정표시장치.
46. 제 14항에 있어서, 상기 제어부가 상기 소자에 기입되고 계조 신호에 대응하는 소스 신호전압을 조정하여, 조정특성과 조정 밸런스중의 적어도 하나를 조정하는 액정표시장치.