KR20030027738A

KR20030027738A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20030027738A
Application number: KR1020020058370A
Authority: KR
Inventors: 아다치타카코; 시오미마코토
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2003-04-07
Also published as: US7145535B2; JP2003172915A; KR100507546B1; US20030058264A1; TWI270039B

Abstract

본 발명은 상승 응답속도(the rise response speed)가 개선된 액정표시장치를 제공하는 것이다.

액정패널은 전압-투과율 특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타낸다. 구동회로는, 1 수직기간 전의 입력 화상신호와 현 수직기간 입력 화상신호의 조합에 따라, 미리 정해진, 현 수직기간의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 액정패널에 제공한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에 관하며, 특히 동영상표시에 적합하게 이용되는 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는, 예를 들어 퍼스널컴퓨터, 워드프로세서, 오락기기, 텔레비젼장치 등에 이용되고 있다. 또한 액정표시장치의 응답특성을 개선하여, 고화질의 동영상표시를 얻기 위한 검토가 이루어지고 있다.

일본국 공개 특허 공보 제1992-288589호는, 중간계조 표시에서의 응답속도를 고속화하여 잔상을 저감하기 위하여, 고주파성분을 미리 강조한 입력화상신호를 액정표시부에 공급함으로써 응답의 상승 및 하강 속도를 고속화한 액정표시장치를 개시했다. 여기서 액정표시장치(액정패널)의 "응답속도"는, 액정층의 배향상태가, 인가된 전압에 대응한 배향상태에 달하는데 요하는 시간(응답시간)의 역수에 상당한다. 도 14를 참조하면서 이 액정표시장치의 구동회로 구성을 설명하기로 한다.

상기 액정표시장치의 구동회로는, 입력 화상신호(S(t))의 적어도 1 장의 필드화상을 유지하는 화상용 기억회로(61)와, 이 기억회로(61)에 유지된 화상신호와 입력 화상신호(S(t))로부터 각 회소의 시간축 방향의 레벨 변동을 검출하여 시간축 방향으로 고주파 강조 필터링을 하는 시간축 필터회로(63)를 구비한다. 입력 화상신호(S(t))는 비디오신호를 R, G, B 신호로 분해한 후의 신호인데, R, G, B 신호에 대하여 마찬가지 처리가 되므로 여기서는 이들 중 1 채널만을 나타낸다.

입력 화상신호(S(t))는, 적어도 1 필드분의 화상신호를 기억하는 화상용 기억회로(61)에 유지된다. 차분기(62)는, 입력 화상신호(S(t))와 화상용 기억회로(61)로부터, 대응하는 각 회소신호의 차를 취하는 것으로, 1 필드간의 신호레벨 변화를 검출하는 레벨변화 검출회로이다. 이 차분기(62)로부터 얻어지는 시간축 방향의 차신호(Sd(t))는, 입력 화상신호(S(t))와 함께 시간축 필터회로(63)로 입력된다.

시간축필터회로(63)는, 응답속도에 따른 가중계수(α)를 차신호(Sd(t))에 가중하는 가중회로(66)와, 가중된 차신호와 입력 화상신호(S(t))를 가산하는가산기(67)로 구성된다. 시간축 필터회로(63)는, 레벨변동 검출회로의 출력과 입력화상신호 각 회소의 입력레벨에 의해 필터특성이 변화되는 적응형 필터회로이다. 이 시간축 필터회로(63)에 의하여 입력 화상신호(S(t))는 시간축방향의 고주파가 강조된다.

이렇게 하여 얻어진 고주파 강조신호는, 극성 반전회로(64)에 의해 교류신호로 변환되어 액정표시부(65)로 공급된다. 액정표시부(65)는 복수 개의 데이터신호 배선과, 이와 교차하는 복수 개의 주사신호 배선의 각 교차부에 표시전극(회소전극이라고도 함.)을 갖는, 액티브매트릭스방식 액정표시부이다.

도 15는 이 구동회로에 의해 응답특성이 개선되는 양상을 나타내는 신호 파형도이다. 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 입력 화상신호(S(t))가 1 필드 주기로 변화하는 것으로 하며, 도면에서는 2 필드에서 신호레벨이 급격하게 변화하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 시간축 방향에서의 입력 화상신호(S(t))의 변화, 즉 차신호(Sd(t))는 도면에 나타내는 바와 같이, 입력 화상신호(S(t))가 양으로 변화할 때 1 필드 사이를 거져 양으로 되며, 음으로 변화할 때 1 필드 사이를 거쳐 음으로 된다.

기본적으로는 이 차신호(Sd(t))를 입력 화상신호(S(t))에 더함으로써, 고주파를 강조할 수 있다. 실제로는, 입력 화상신호(S(t)) 변화의 정도와 투과율 변화 정도의 관계는 액정층의 응답속도에 의존하므로, 오버슈트가 발생하지 않는 범위에서 보정하도록 가중계수(α)를 결정한다. 그 결과, 도 15에 나타낸 바와 같은 고주파 강조된 고주파 보정신호(Sc(t))가 액정표시부로 입력됨으로써,광학응답특성(I(t))은 점선으로 나타낸 종래의 것에 대하여, 실선으로 나타낸 바와 같이 개선된다.

또한 일본국 공개 특허 공보 제2000-231091호는, 전압 무인가 시에 액정이 거의 수직으로 배향된 액정표시장치에 있어서 화소를 보다 큰 투과율로 변화시킬 경우, 화소전극에 목표 구동전압보다 큰 전압을 인가함으로써, 흑색표시로부터 저휘도 중간계조 표시로 절환할 경우의 응답시간을 단축할 것을 개시했다.

액정표시장치에서는 액정의 고속응답이 요구되고 있다. 동영상의 흐림 없는 고화질을 얻기 위하여, 배속 구동이나 백라이트의 임펄스 구동을 행하는 것이 알려져있다. 이들 구동을 효과적으로 행하기 위해서는, 1 필드 이내로 응답하는 것은 물론, 상기 양 공보에 기재된 액정표시장치에 의해 달성되는 것보다 더욱 고속의 응답이 요구되는 경우가 있다.

본 발명은 상기 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 상승 응답특성을 더욱 개선한 액정표시장치를 제공하는 데 있다.

본원 명세서에 있어서 "상승(rising)"은, 액정층에 대한 인가전압의 "증대(increase)"에 수반되는 표시상태(또는 액정층의 배향상태)의 변화에 대응한다. "상승"은 인가전압의 증대에 수반되는 변화이며, 흑색바탕모드(이하, "NB"모드라 칭함.)에서는 "휘도의 증대"에 대응하며, 백색바탕모드(이하, "NW"모드라 칭함.)에서는 "휘도의 저하(decrease)"에 대응한다. 즉, "상승"은 액정층(액정분자) 배향의 긴장현상에 관계한다.

도 1은 수직배향층을 구비한 액정패널의 V-T곡선을 나타내는 그래프.

도 2는 리타데이션이 220㎚, 260㎚, 300㎚인 액정패널의 전압-리타데이션 곡선을 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치가 구비하는 액정패널의 V-T곡선과 오버슈팅구동 전용전압(Vos), 계조전압(Vg)의 관계를 나타내는 모식도.

도 4의 A는 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치가 구비하는 구동회로(10)의 구성을 나타내는 모식도.

도 4의 B는 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치가 구비하는 구동회로(10a)의 구성을 나타내는 모식도.

도 5의 A는 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치의 투과율의 시간변화를 모식적으로 나타내는 그래프.

도 5의 B는 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치의 투과율의 시간변화를 모식적으로 나타내는 그래프.

도 5의 C는 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치의 투과율의 시간변화를 모식적으로 나타내는 그래프.

도 6은 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치의 응답특성을 설명하기 위한도면으로, 입력 화상신호(S), 투과율 및 액정패널로 출력되는 전압을 비교예와 함께 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치가 구비하는, 평행배향형 액정층을 이용한 NW모드 투과형 액정패널을 모식적으로 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에서 이용되는 위상차 보상소자의 기능의 설명도.

도 9는 액정패널의 V-T곡선에 미치는, 위상차 보상소자 두께의 영향을 나타내는 그래프.

도 10은 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치가 구비하는, 배향분할형 액정층을 이용한 NB모드 투과형 액정패널을 모식적으로 나타내는 도면.

도 11은 본 발명에 의한 제 1 실시예의 액정표시장치(30)를 모식적으로 나타내는 도면.

도 12는 제 1 실시예의 액정표시장치(30)의 응답특성을 설명하기 위한 도면으로, 입력 화상신호(S), 투과율 및 액정패널에 출력되는 전압을 비교예와 함께 나타낸 도면.

도 13은 본 발명에 의한 제 2 실시예의 액정표시장치의 액정층에 있어서 액정분자의 배향을 설명하기 위한 도면.

도 14는 종래 액정표시장치의 구동회로 구성을 나타내는 모식도.

도 15는 도 14에 나타낸 구동회로에 의해 응답특성이 개선되는 양상을 나타내는 신호파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 구동회로 11 : 화상용 기억회로

12 : 조합 검출회로 13 : 오버슈트전압 검출회로

14 : 극성 반전회로 15, 20, 100 : 액정패널

16 : 예측값 검출회로 17 : 예측값 기억회로

20a : 엑정 셀 21, 22, 100a, 100b : 기판

23, 24 : 위상차 보상소자 25, 26 : 편광자

27 : 액정층 27a, 101a, 101b, 206 : 액정분자

30 : 액정표시장치 31, 35 : 유리기판

32 : 회소전극 33, 37, 204, 205 : 배향막

36 : 대향전극(공통전극) 38 : 실재

102~105, 110, 111 : 위상차판 108, 109 : 편광판

202, 203 : 러빙방향

본 발명의 제 1 국면에 의한 액정표시장치는, 액정층과 상기 액정층에 전압을 인가하는 전극을 갖는 액정패널과, 상기 액정패널에 구동전압을 공급하는 구동회로를 구비하며, 상기 액정패널은 전압-투과율 특성에 있어서 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내고, 상기 구동회로는, 1 수직기간 전의 입력 화상신호와 현 수직기간 입력 화상신호의 조합에 따라, 미리 정해진, 현 수직기간의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 상기 액정패널에 공급하며, 이로써 상기 목적이 달성된다.

상기 1 수직기간 전의 입력 화상신호는, 1 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 따라 가공되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 국면에 의한 액정표시장치는, 액정층과 상기 액정층에 전압을 인가하는 전극을 갖는 액정패널과, 상기 액정패널에 구동전압을 공급하는 구동회로를 구비하며, 상기 액정패널은 전압-투과율 특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내고, 상기 구동회로는, 1 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 대응하는 예측신호와, 현 수직기간의 입력 화상신호와의 조합에 따라, 미리 정해진, 현 수직기간의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 상기 액정패널에 공급한다.

상기 1 수직기간 전의 예측신호는, 2 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 따라 가공된 예측신호와, 1 수직기간 전 입력 화상신호와의 조합에 따라 미리 정해져도 된다.

상기 1 수직기간 전의 예측신호는, 현 수직기간의 상기 액정패널 투과율에 대응하는 것이 바람직하다.

상기 액정패널의 전압 무인가상태와, 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가한 상태의 리타데이션 차는 280㎚ 이상인 것이 바람직하다.

상기 액정패널은, 최고 계조전압 이상이며 또 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서, 리타데이션 값 260㎚ 이상을 취하는 것이 바람직하다.

상기 액정패널은 투과형 액정패널이며, 상기 극값은, 투과율의 최대값을 부여하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

상기 입력 화상신호의 1 수직기간을 1 프레임으로 하고, 상기 입력 화상신호의 1 프레임에 대하여, 상기 구동전압의 적어도 2 필드가 대응하며, 상기 구동회로는 상기 구동전압의 적어도 첫 필드에서, 현 필드의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 상기 액정패널에 공급하는 구성으로 해도 된다.

상기 액정층은 수직배향형 액정층인 것이 바람직하다.

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며, 상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개 주굴절률(na, nb, nc)이 na＝nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층의 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 구성으로 해도 된다.

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며, 상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개 주굴절률(na, nb, nc)이 na＞nc 및 nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층의 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 구성으로 해도 된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 액정표시장치가 구비하는 액정패널은, 전압-투과율 특성에 있어서 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내며, 오버슈팅된 계조전압이 이 액정패널에 인가된다. 여기서, 일반적으로 액정표시장치는 교류구동을 행하지만, 전압-투과율 특성에서는 대향전극의 전위를 기준으로 하여, 액정층에 인가되는 전압의 절대값과 투과율의 관계를 나타낸다.

본원 명세서에 있어서, 액정표시장치에서 표시를 행하기 위해 액정층에 인가되는 전압을 계조전압(Vg)이라 칭하며, 예를 들어 0 계조(흑)~63 계조(백)의 전 64계조 표시를 할 경우, 0 계조의 표시를 하기 위한 계조전압(Vg)을 V0으로, 63 계조의 표시를 하기 위한 계조전압(Vg)을 V63으로 나타낸다. 본 실시예에서 예시하는 NB모드 액정표시장치의 경우, V0이 최저 계조전압이고, V63이 최고 계조전압이 된다. 이에 반해 NW모드 액정표시장치에서는, 역으로 V0이 최고 계조전압이고, V63이 최저 계조전압이 된다.

이하에서는 액정표시장치에서 표시해야 할 화상정보를 주는 신호를 입력 화상신호(S)라 부르며, 각각의 입력 화상신호(S)에 따라 회소에 인가되는 전압을 계조전압(Vg)이라 부른다. 64계조의 입력 화상신호(S0~S63)는 각각 계조전압(V0~V63)에 1 대 1로 대응한다. 계조전압(Vg)은, 각 계조전압(Vg)이 인가된 액정층이 정상상태에 도달했을 때에, 각각의 입력 화상신호(S)에 대응하는 투과율(표시상태)이 되도록 설정된다. 이 때의 투과율을 정상상태 투과율이라 칭한다. 물론계조전압(V0~V63)의 값은 액정표시장치에 의해 달라질 수 있다.

액정표시장치는, 예를 들어 비월 구동되며, 1 장의 화상에 대응하는 1 프레임을 2 개의 필드로 분할하고, 각 필드에 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)이 표시부에 인가된다. 물론 1 프레임이 3 이상의 필드로 분할되는 경우도 있을 수 있으며, 비 인터레이스 구동되어도 된다. 비 인터레이스 구동에서는 각 프레임에 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)이 표시부에 인가된다. 인터레이스 구동에서의 1 필드 또는 비 인터레이스 구동에서의 1 프레임을 여기서는 1 수직기간이라 칭한다.

오버슈팅된 전압이란, 전 수직기간(직전의 수직기간)과 현 수직기간의 입력 화상신호(S)를 비교하여, 현 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압이, 전 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 높은 경우에는, 현 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 더 높은 전압이며, 이와 반대로, 현 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압이, 전 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 낮은 경우에는, 현 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 더 낮은 전압을 가리킨다.

오버슈트전압을 검출하기 위한 입력 화상신호(S)의 비교는, 모든 회소 각각에 대한 전 수직기간의 입력 화상신호(S)와 현 수직기간의 입력 화상신호(S) 사이에서 행해진다. 1 프레임의 화상정보가 복수 필드로 분할되는 인터레이스구동의 경우라도, 1 프레임 전의 그 회소에 대한 입력 화상신호(S)나, 상하 라인의 입력 화상신호(S)가 보완신호로서 사용되며, 1 수직기간 중에 모든 회소에 상당하는 신호가 부여된다. 그리고 전 필드와 현 필드, 이들의 입력 화상신호(S)가 비교된다.

오버슈팅된 계조전압(Vg)과 소정의 계조전압(현 수직기간의 입력 화상신호(S)에 대응하는 계조전압)(Vg)과의 차를 오버슈팅량이라 부르는 경우도 있다. 또 오버슈팅된 계조전압(Vg)을 오버슈트전압이라 부르는 경우도 있다. 오버슈트전압은, 소정의 계조전압(Vg)에 대하여 소정의 오버슈팅량을 갖는 다른 계조전압(Vg)이라도 되며, 오버슈트구동을 위해 미리 준비된 오버슈트구동 전용전압이라도 된다. 적어도 최고 계조전압(계조전압 중에서 가장 전압값이 높은 계조전압) 및 최저 계조전압(계조전압 중에서 가장 전압값이 낮은 계조전압)을 오버슈팅하는 전압으로서, 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압 및 저전압 쪽 오버슈트구동 전용전압이 각각 준비된다.

본 발명 액정표시장치의 액정패널은 그 V-T 특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 갖는다.

최고 계조전압에서 투과율의 극값을 취하는 경우, 최고 계조전압이 오버슈팅된 전압(고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압)이 인가되면, 최고 계조전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최대값이며 투과율의 극값이다. NW모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최소값이며 투과율의 극값이다.)을 거친 후, 오브슈트전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 보다 작은 투과율이고, NW모드의 경우는 보다 큰 투과율이다.)에 도달한다.

최고 계조전압이 투과율의 극값을 취하는 전압보다 낮게 설정된 경우, 최고 계조전압이 오버슈팅된 전압(고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압)을 투과율의 극값을취하는 전압보다 높게 설정하고 이를 인가하면, 최고 계조전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최대값이며, NW모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최소값이다.)을 거친 후, 투과율 극값을 거쳐 오버슈트전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 보다 작은 투과율이며, NW모드의 경우는 보다 큰 투과율이다.)에 도달한다.

최고 계조전압이 투과율의 극값을 취하는 전압보다 낮게 설정된 경우, 최고 계조전압이 오버슈팅된 전압(고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압)을 투과율의 극값을 취하는 전압 이하로 설정하고 이를 인가하면, 최고 계조전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최대값이며, NW모드의 경우는 표시에 이용되는 투과율 내의 최소값이다.)을 거친 후, 오버슈트전압에 대응하는 투과율(NB모드의 경우는 보다 큰 투과율이며, NW모드의 경우는 보다 작은 투과율이다.)에 도달한다.

상승에 요하는(정상상태까지의) 응답시간은 인가전압에 의해 결정된다. 유전율 이방성(Δε), 점성도, 액정층 두께가 같으며, 굴절률 이방성이 다른 액정재료를 이용한 액정패널의 경우, 인가전압이 같은 것이라면 액정분자의 응답에 요하는 시간도 같다. 그러나 굴절률 이방성이 다른 액정재료를 이용한 경우, 리타데이션이 다르므로 그 투과율은 다르다. 특히 투과율이 극값(NB모드의 경우는 극대값이며, NW모드의 경우는 극소값이다.)을 갖는 경우, 투과율의 시간변화는 준급해진다(도 1 참조).

따라서 본 발명에 의하면 액정표시장치의 상승 응답특성을 종래의 오버슈트구동보다 개선할 수 있다. 또, 고전압 쪽에서 투과율의 극값을 보이지 않는 액정패널을 이용한 경우에 있어서도, 최고 계조전압을, 투과율이 최고(NB모드) 또는 최저(NW모드)로 되는 전압보다 낮게 설정함으로써, 상승 응답특성을 개선할 수가 있지만, 최고 계조전압을 낮게 설정한 만큼 표시에 이용할 수 있는 투과율의 범위가 좁아진다는 문제가 발생한다. 이에 반해 본 발명의 액정표시장치에서는, 투과율이 극값(극대값(NB모드) 또는 극소값(NW모드))을 나타내는 전압 이하로 최고 계조전압이 설정되므로, 투과율의 손실을 억제 또는 방지한 상태에서 상승의 응답속도를 개선할 수 있다.

특히, 투과율이 극값을 나타내는 전압으로 최고 계조전압을 설정한 경우, 투과율 손실은 없다. 또 응답속도의 개선효과를 높이기 위해서는, 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압을 투과율의 극값을 나타내는 전압보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 투과율의 시간변화가 보다 준급해지기 때문이다.

여기서, V-T특성에 있어서 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내는 액정패널은, 예를 들어 그 리타데이션을 조정함으로써 실현된다.

리타데이션값은 액정패널의 전압 무인가 상태와, 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가한 상태와의 차를 280㎚ 이상으로 함으로써, V-T특성에 있어서 투과율의 극값이 관찰된다. 또는 최고 계조전압 이상, 또 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서, 리타데이션값 260㎚ 이상을 취함으로써, V-T특성에 있어서 투과율의 극값이 관찰된다.

본원 명세서에 있어서 "액정패널의 리타데이션"이란, NB모드의 경우에는 특별한 설명이 없는 한, 표시에 이용 가능한 최대 전압(예를 들어 5.7V)을 인가했을 때 액정층의 리타데이션과 위상차 보상소자 리타데이션의 합을 의미하며, 액정패널의 표시면(액정층의 층면에 평행)에 수직으로 입사하는 광에 대한 리타데이션을 가리킨다. 물론 위상차 보상소자를 구비하지 않은 구성에서, 액정패널의 리타데이션은 표시에 이용 가능한 최대 전압(예를 들어 5.7V)을 인가했을 때의 액정층 리타데이션이다. 또 NW모드의 경우에는, 특별한 설명이 없는 한, 전압 무인가 시 액정층의 리타데이션과 위상차 보상소자 리타데이션의 합을 의미하며, 액정패널의 표시면에 수직으로 입사하는 광에 대한 리타데이션을 가리킨다. 물론 위상차 보상소자를 구비하지 않은 구성에서, 액정패널의 리타데이션은 전압 무인가 시의 액정층 리타데이션이다. 액정층의 리타데이션은 액정재료의 최대 굴절률과 최소 굴절률의 차(Δn)에 액정층의 두께(d)를 곱한 값이다.

일반적으로 투과형 액정패널의 리타데이션은, 계조전압의 인가에 의해 리타데이션이 약 260㎚ 변화하도록 설정된다. 즉, 최저계조 표시상태와 최고계조 표시상태에서의 액정패널 리타데이션의 차가 약 260㎚가 되도록 설정된다. 리타데이션은 시감도가 가장 높은 녹색 광(파장 약 550㎚)에 대한 콘트라스트 비가 높아지도록, 또 다른 색의 광에 대한 표시특성(시야각 의존성)을 고려하여 결정된다. 리타데이션은 액정표시장치의 사양에 따라, 약 250㎚~270㎚ 범위 내로 설정된다. 이하의 설명에서는 "약 260㎚"를 설정 리타데이션값을 대표하는 값으로서 이용한다.

본 발명은 수평배향 NB모드보다, 수직배향 NB모드의 액정표시장치에 적용하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 본 발명은 액정패널의 리타데이션을 크게 하는 것을 특징의 하나로 하기 때문이다. 액정패널의 리타데이션을 크게 하는 방법으로서 셀 갭을 크게 할 것을 들 수 있지만, 이 경우, 액정의 응답속도가 느려지므로 바람직하지 않다. 다음으로, 액정재료의 최대 굴절률과 최소 굴절률의 차(Δn)를 크게 함으로써, 패널면 내 셀 갭의 불균일함에 의한 리타데이션 차를 크게 하는 방법을 들 수 있다. 수평배향 NB모드의 경우, 인가전압의 증가에 의해 액정층의 리타데이션은 낮아지지만, 보상필름에 의해 액정패널로서의 리타데이션은 높아진다. 따라서 흑색표시 시는 액정층의 리타데이션이 커져, 불균일함(면 내 휘도의 불균일함)이 눈에 띄기 쉬우므로 바람직하지 않다. 이에 반해 수직배향 NB모드의 경우, 액정층 및 액정패널이 모두 인가전압의 증가에 의하여 리타데이션이 커진다. 따라서 혹색표시 시는 저 리타데이션이므로 불균일함이 눈에 띄기 어렵다. 그러므로 화소결함이 눈에 띄지 않으며 동영상의 화질이 좋은, 보다 AV에 적합한 액정표시장치를 얻을 수 있다.

NW모드는 다음과 같은 문제점을 안고 있으므로, 보다 고품질의 액정패널을 얻기 위해서는, 다음과 같은 문제점이 없는 NB모드 액정패널에 본 발명을 적용하는 것이 바람직하다.

우선, 수직배향형 액정층을 구비한 NW모드 액정패널에는, 백색표시 시 화면의 착색, 시야각의 저하 등의 문제가 있으므로, 수직배향형 액정층을 NW모드 액정패널에 사용하는 것은 바람직하지 않다. 수직배향형 액정층을 NW모드 액정패널에 사용한 경우, 충분한 콘트라스트를 얻기 위해 높은 전압이 필요해진다. 또는 고전압을 인가하지 않고 충분한 콘트라스트를 얻기 위해서는, 리타데이션이 큰 위상차보상필름을 사용할 필요가 있으므로, 화면의 불균일함이 눈에 띄기 쉬워진다.

한편, 도 7에 나타내는 바와 같은 수평배향형 액정층을 구비한 NW모드 액정패널에는, 시야각의 보상이 어렵다는 문제가 있으므로, 수평배향형 액정층을 NW모드 액정패널에 사용하는 것도 바람직하지 않다. 수평배향형 액정층을 NW모드 액정패널에 사용할 경우, 시야각을 보상하기 위해 높은 전압이 필요해진다. 또는 고전압을 인가하지 않고 시야각을 보상하기 위해서는, 위상차 보상필름을 사용할 필요가 있으므로, 화면의 불균일함이 눈에 띄기 쉬워진다.

단, 본 발명을 수직배향형 액정층 또는 수평배향형 액정층을 구비한 NW모드 액정패널에 적용한 경우라도, 상승 응답특성을 개선할 수 있다. 본 발명의 액정표시장치는, 이들 NW모드 액정패널로의 적용을 배제하는 것이 아니다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치를 설명하기로 한다. 이하에서는 수직배향형 NB모드 액정표시장치를 예로 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

(리타데이션)

본 실시예의 액정표시장치가 구비하는 NB모드 액정패널은 V-T특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극대값(이며 최대값)을 나타내도록 리타데이션이 조정된다.

구체적으로 리타데이션값은, 액정패널의 전압 무인가상태와, 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가한 상태의 차가 280㎚ 이상으로 조정된다. 또는 최고 계조전압 이상, 또 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서 리타데이션값 260㎚ 이상을 취하도록 조정된다.

이하에서는 5.7V로 리타데이션값을 조정한 액정표시장치를 예로 하여, 본 발명에서 상기와 같이 리타데이션값이 설정되는 이유를 설명한다.

리타데이션이란, 액정재료의 최대 굴절률과 최소 굴절률의 차(Δn)에 액정층의 두께(d)를 곱한 값이다. 일반적으로 리타데이션이 260㎚ 부근일 때, 액정층의 투과율이 가장 높아진다.

도 1 및 도 2는 5.7V 인가 시의 리타데이션이 220㎚, 260㎚, 300㎚일 때의 전압-투과율(V-T) 곡선 및 전압-리타데이션 곡선을 각각 나타낸다. 인가전압에 의해 변화하는 투과율 또는 리타데이션을 나타내는 곡선을 표시한 그래프의 세로 축은, 투과율 또는 리타데이션의 최저값을 0으로 하는 상대값(임의 단위)으로 나타낸다. 따라서 도 1의 그래프에 나타내는 투과율 또는 리타데이션은, 인가전압의 변화에 따라 변화화는 양을 나타낸다.

전압 무인가 시의 리타데이션이 0㎚ 정도이며 5.7V 인가 시의 리타데이션이 260㎚ 부근 이하의 경우, 투과율은 전압의 증대에 의해 전압 무인가 상태로부터 서서히 올라간다. 5.7V 인가 시의 리타데이션이 280㎚ 이상의 경우, 투과율은 전압의 증대에 의해 전압 무인가 상태로부터 서서히 올라가고, 리타데이션이 260㎚ 부근에서 극대값을 나타낸다.

이 원리를 설명한다. 본 액정표시장치의 전형적인 예에서는, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정재료와 수직배향막을 이용한다. 전압 무인가 시, 액정분자의 배향방향은 유리기판에 대하여 거의 수직이다. 전압인가에 의해 액정분자는 유리기판에 대하여 서서히 수평에 가까워지고, 그 결과 리타데이션이 커져간다. 일반적으로 리타데이션이 250㎚~270㎚(260㎚ 부근)일 때 투과율은 가장 높다. 따라서 5.7V 인가 시의 리타데이션이 260㎚ 부근 이하의 경우, 전압 무인가 상태로부터 인가전압을 서서히 증대시키면, 0V로부터 5.7V 사이는 정상상태의 투과율은 계속 올라가며, 인가전압이 5.7V보다 높아져 리타데이션이 270㎚ 부근이 되면 투과율을 극값을 나타낸다. 예를 들어 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 5.7V 인가 시의리타데이션이 260㎚의 경우, 인가전압이 약 6V일 때에 리타데이션이 270㎚ 부근으로 되며(도 2 참조), 투과율은 극대값을 나타낸다(도 1 참조). 그러나 통상의 액정패널에서는, 인가 가능한 최대 전압은 회로 내압의 한정때문에 7V 정도이다. 따라서 5.7V보다 큰 인가전압일 때 극값을 나타내는 액정패널은, 0V에서 7V 범위에서는 투과율의 극값이 관찰되기 어렵다.

한편 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚ 이상의 경우, 전압 무인가 상태로부터 인가전압을 서서히 증대시키면, 리타데이션이 260㎚ 부근에 도달하며, 정상상태의 투과율은 극대값을 나타낸다. 이 때 당연한 일이지만 인가전압은 5.7V보다 낮다. 예를 들어 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚의 경우, 인가전압이 약 5V일 때에 리타데이션이 260㎚ 부근으로 되며(도 2 참조), 투과율은 극대값을 나타낸다(도 1 참조).

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 5.7V 인가 시의 리타데이션을 300㎚ 이상으로 함으로써 7V 이하의 범위에서 투과율이 극값(NB모드의 경우는 극대값이며, NW모드의 경우는 극소값이다.)을 나타내며, 고전압 쪽 오버슈트를 유효하게 행할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 다른 것과의 차이를 알기 쉽도록, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚의 경우를 예로 하지만, 실제로는 5.7V 인가 시의 리타데이션이 280㎚의 경우에도, 7V 이하의 범위에서 투과율이 극값을 나타내므로, 고전압 쪽 오버슈트를 유효하게 행할 수 있다. 즉, 액정패널의 최대 리타데이션값이 280㎚이상이면 V-T 곡선에서 투과율의 극값이 관찰되므로, 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가했을 때의 리타데이션이 280㎚ 이상이면 된다. 또한 최고 계조전압 이상이며 또 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서 리타데이션값 260㎚ 이상을 취할 경우라도, V-T 곡선에서 투과율의 극값이 관찰되므로, 리타데이션값을 260㎚ 이상, 바람직하게는 270㎚ 이상, 더 바람직하게는 280㎚ 이상으로 조정해도 된다.

리타데이션을 바꾸기 위해서는, 액정층의 두께(셀 갭)를 바꾸거나, Δn이 다른 액정재료를 이용하거나 하면 된다. 또는 위상차판을 이용하여, 위상차판의 정면 리타데이션으로 액정층의 리타데이션을 상쇄함으로써 리타데이션값을 조정해도 된다. 위상차판은, 굴절률 타원체의 주 굴절률방향이 위상차판 표면의 법선방향에 대하여 경사진 것이라도 된다. 여기서, 액정층을 두껍게 하는 것은 응답을 느리게 하므로 그리 바람직하지 않다.

(오버슈트구동 전용전압과 계조전압)

NB모드의 경우, 본 발명에 의한 액정표시장치 계조전압(Vg)의 최고값은 정상적인 투과율이 가장 높아지는 전압 이하로 설정된다. 또 계조전압(Vg)의 최저값은, 정상적인 투과율이 가장 낮아지는 전압 이상으로 설정된다. 또 NW모드의 경우, 계조전압(Vg)의 최고값은 정상적인 투과율이 가장 낮아지는 전압 이하로 설정되며, 계조전압(Vg)의 최저값은 정상적인 투과율이 가장 높아지는 전압 이상으로 설정된다.

본 발명의 액정표시장치는, 예를 들어 280㎚ 이상의 리타데이션 차를 가지므로, 도 1에 나타낸 바와 같이 NB모드 표시장치의 V-T곡선에서의 투과율이 최고로 되는 전압은 극값을 주는 전압이므로, 계조전압(Vg)이 이 극값을 주는 전압보다 높은 전압을 포함하는 범위로 설정되면 투과율의 역전이 발생하고, 그 결과 계조의 반전이 관찰되게 된다. 이 계조반전을 방지하기 위해, 최고 계조전압은 극값을 주는 전압 이하의 전압으로 설정된다. 또, 당연한 일이지만, 계조전압(Vg)의 최고값은 구동회로(드라이버, 전형적으로는 구동IC)의 내압을 초과하지 않도록 설정된다.

본 발명의 액정표시장치에서는 계조전압(Vg)(V0~V63) 이외에 오버슈트구동 전용전압(Vos)이 미리 설정된다. 오버슈트구동 전용전압(Vos)은 계조전압(Vg)보다 저전압 쪽의 Vos(L)와, 고전압 쪽의 Vos(H)를 포함하며, 각각 복수의 다른 전압값을 설정해도 된다. 고전압 쪽의 오버슈트구동 전용전압(Vos)(H)(복수의 경우에는 그 최고값)은 구동회로의 내압을 초과하지 않도록 설정된다. 또 오버슈트구동 전용전압(Vos)과 계조전압(Vg)(V0~V63)을 합해 구동회로의 비트 수를 초과하지 않도록 설정된다.

다음으로 도 3을 참조하면서 오버슈트구동 전용전압(Vos)과 계조전압(Vg)의 설정에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 3에 V-T곡선과 오버슈트구동 전용전압(Vos), 계조전압(Vg)의 관계를 나타낸다. NB모드의 경우, 계조전압(Vg)(V0(흑색)~V63)은 투과율이 최저값을 나타내는 전압 이상으로부터, 투과율이 최고값을 나타내는 전압 이하의 범위로 설정된다. 저전압 쪽의 오버슈트구동 전용전압(Vos)(L)(예를 들어 32계조의 Vos(L)1에서 Vos(L)32)은, 0V 이상이며 V0(계조전압(Vg)의 최저값) 미만의 범위로 설정된다. 고전압 쪽의 오버슈트구동 전용전압(Vos)(H)(예를 들어 32계조의 Vos(H)1에서 Vos(H)32)은, V63(계조전압(Vg)의 최고값)보다 높은 전압으로부터 구동회로의 내압값을 초과하지 않는 범위로 설정된다. 여기서, 이들 계조전압(Vg)의 계조수 및 오버슈트구동 전용전압(Vos)의 계조수는, 구동회로의 비트 수를 초과하지 않는 범위에서 임의로 설정할 수 있다. 저전압 쪽 오버슈트구동 전용전압(Vos)(L)의 계조수와, 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압(Vos)(H)의 계조수를 달리 해도 된다.

오버슈트구동을 행할 때 인가되는 전압은, 입력화상신호(S)의 변화에 대응하여 미리 정해지며, 계조전압(Vg) 및 오버슈트구동 전용전압(Vos) 중 어느 한쪽이 사용된다.

예를 들어, 현 필드의 입력화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)이 전 필드의 입력화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 높은 경우, 계조전압(Vg) 및 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압(Vos)(H) 중에서 선택되는, 현 필드의 입력화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 더 고전압 쪽의 전압이 액정패널에입력된다. 오버슈트구동에 사용되는 전압은 현 필드의 전압을 인가한 후, 미리 정해진 소정의 시간(예를 들어 8msec) 내에서, 현 필드의 입력화상신호(S)에 대응한 정상상태의 투과율에 도달하도록 미리 정해진다. 또는 시각적으로 위화감이 없는 투과율이 되도록 미리 정해진다.

오버슈트구동에 사용하는 전압은, 전 필드의 입력화상신호(S)(예를 들어 64계조)와 현 필드의 입력화상신호(S)(64계조)의 조합(단, 계조의 변화가 없는 조합에 대해서는 불필요)에 대하여 결정된다. 액정패널의 응답속도에 따라서는 오버슈트구동을 필요로 하지 않은 계조의 조합이 있을 수 있다. 또 오버슈트구동 전용전압(Vos)의 계조수도 적당하게 변화될 수 있다.

(오버슈트구동을 실행하는 회로: 1)

도 4의 A를 참조하면서, 본 발명 실시예의 액정표시장치의 구동회로(10)의 구성을 설명하기로 한다.

구동회로(10)는 외부로부터 입력화상신호(S)를 받아, 그에 따른 구동전압을 액정패널(15)에 공급한다. 구동회로(10)는 화상용 기억회로(11)와, 조합검출회로(12)와, 오버슈트전압 검출회로(13)와, 극성반전회로(14)를 갖는다.

화상용 기억회로(11)는, 입력화상신호(S)의 적어도 1장의 필드화상을 유지한다. 물론 1 프레임이 복수 필드로 분할되지 않을 경우, 화상용 기억회로(11)는 적어도 1 장의 프레임화상을 보존한다. 조합검출회로(12)는, 현 필드의 입력화상신호(S)와, 화상용 기억회로(11)에 유지된 전 필드의 입력화상신호(S)를 비교하여, 그 조합을 나타내는 신호를 오버슈트전압 검출회로(13)로 출력한다. 오버슈트전압 검출회로(13)는 조합 검출회로(12)에서 검출된 조합에 대응하는 구동전압을, 계조전압(Vg) 및 오버슈트구동 전용전압(Vos) 중에서 검출한다. 극성반전회로(14)는, 오버슈트전압 검출회로(13)에서 검출된 구동전압을 교류신호로 변환하여 액정패널(표시부)(15)에 공급한다.

회로 각각의 입력·출력신호에 대하여, 하강 오버슈트구동에 사용하는 전압이 입력화상신호(S)에 대응하는 계조전압(Vg)보다 저전압 쪽 계조전압(Vg)에 미리 설정된 경우에 대하여 설명한다.

우선, 화상용 기억회로(11)는 현 필드의 입력화상신호(S)보다 1 필드 전의 입력화상신호(S)를 유지한다.

다음으로 조합 검출회로(12)는, 각 회소별로 현재 입력화상신호(S)와, 화상용 기억회로(11)에 유지된 1 필드 전의 입력화상신호(S)와의 조합을 검출한다. 예를 들어 어느 회소에 대하여, 1 필드 전의 입력화상신호(S20)와, 현 필드의 입력화상신호(S40)의 조합(S20, S40)을 검출한다.

오버슈트전압 검출회로(13)는, 조합검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S20, S40)에 대하여 미리 정해진 계조전압(V60)(입력화상신호(S60)에 대응함)을 검출하고, 계조전압(V60)을 구동전압으로서 극성반전회로(14)로 공급한다. 이 동작은 현 필드의 입력화상신호가 S40으로부터 S60으로 변환된 것에 상당한다. 조합 검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S20, S40)에 대하여, 이에 대응하는 미리 정해진 오버슈트전압으로서 계조전압(V60)을 검출하는 과정은, 예를 들어 탐색표 법(lookup table method)을 이용하여 행해도 되고, 미리 정해진 연산을 실행함으로써 행해도 된다.

마지막으로 극성반전회로(14)는 계조전압(V60)을 교류신호로 변환하여 액정패널(15)로 공급한다.

이하, 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치에서 오버슈트구동 전용전압(Vos)을 이용하여 오버슈트구동을 실행하는 동작을 설명한다.

예를 들어 오버슈트전압 검출회로(13)는, 64계조(6비트)의 입력화상신호(S)에 대응하여, 7비트(64의 계조전압(Vg)(V0~V63))와, 64의 오버슈트전압((Vos)(고전압 쪽: Vos(H)1~Vos(H)32, 저전압 쪽: Vos(L)1~Vos(L)32))으로부터 소정의 오버슈트구동을 위한 구동전압을 검출할 수 있다.

구체적으로, 예를 들어 상승을 예로 하여, 입력화상신호가 S40으로부터 1 필드 후에 S63으로 바꾸어진다고 한다. 입력화상신호(S40)는 화상용 기억회로(11)에 유지된다. 조합검출회로(12)는, (S40, S63)을 검출한다. 그리고 오버슈트전압 검출회로(13)는, 예를 들어 1 필드 이내에, 입력화상신호(S63)에 대응하는 정상적인 투과율에 달하도록, 미리 정해진 오버슈트구동 전용전압(Vos(H)20)을 검출하고, 이를 구동전압으로서 극성반전회로(14)에 공급한다. 이 전압(Vos(H)20)이 극성반전회로(14)에 의해 교류신호로 변환된 후, 액정패널에 공급된다.

상기의 동작은 6 비트의 디지털 입력화상신호(S)가 오버슈트전압 검출회로(13)에 의해, 오버슈트구동 전용전압(Vos)(64 계조)을 포함하는 7비트의 디지털 입력화상신호(S)로 변환되는 것에 상당한다.

여기서, 입력화상신호(S)에 변화가 없을 때에는, 구동전압은 오버슈팅 되지않는다. 예를 들어 조합검출회로(12)가 (S40, S40)을 검출하면, 오버슈트전압 검출회로(13)는 S40에 대응하는 계조전압(V40)을 구동전압으로서 극성반전회로(14)로 출력한다.

상술한 오버슈트구동의 대상은, 입력화상신호(S)가 전환된 최초의 필드에 한정되지 않는다. 최초의 필드뿐 아니라 다음 필드나, 그 다음 필드에 대하여 오버슈트구동을 실행해도 된다. 이와 같은 구동방법은 적당한 회로를 조합시키면 실행할 수 있다. 여기서, 1 프레임을 복수 필드로 분할시켜 구동할 경우, 최초의 필드 또는 모든 필드에 대하여 오버슈트구동을 실행하는 것이 바람직하다. 또 1 프레임 내의 복수 필드에 대하여 오버슈트 구동할 경우, 각각의 필드에서 이용되는 오버슈팅량(바꾸어 말하면 소정의 계조전압(Vg)으로부터의 시프트량)은 서로 달라도 된다. 예를 들어 제 1 필드에 대한 오버슈트구동에 이용하는 오버슈팅량보다 적은 오버슈팅량으로 제 2 필드에 대한 오버슈트구동을 실행해도 된다.

(오버슈트구동을 실행하는 회로: 2)

최초의 필드뿐만 아니라 다음 필드나 그 다음 필드에 대하여 오버슈트구동을 실행하기 위하여, 조합돼야 할 적당한 구동회로에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 액정표시장치에 이용되는 기억회로는, 오버슈트전압을 보다 적절하게 판정할 수 있는 신호를 보존하는 것이라면 된다. 일반적으로 현 필드의 액정패널 투과율은, 현 필드의 입력화상신호(S)보다 1 필드 전의 입력화상신호(S)가 규정하는 투과율과 일치한다. 때문에 상술한 화상용 기억회로(11)에서는 1 필드 전의 입력화상신호(S)를 기록한다.

그러나 일반적으로 액정패널의 응답시간은, 환경조건이나 구동조건 등에 의해 크게 변동한다. 예를 들어 저온환경 하에서는 설령 오버슈트전압을 인가해도, 원하는 투과율에 도달할 수 없는 경우가 있다. 이 때, 액정패널의 투과율과, 화상용 기억회로(11)에 유지된 1 필드전의 입력화상신호(S)가 규정하는 투과율이 다르므로, 다음 필드에서 인가해야 할 오버슈트전압에 오차가 생긴다.

이를 해소하기 위해서는, 현 필드의 입력화상신호(S)보다 1 필드 전의 입력화상신호(S)를 단순하게 기록하는 것이 아니라, 현 필드의 액정패널 투과율에 즈음하여 적절하게 가공된 신호를 기록하면 된다. 예를 들어 오버슈트전압에 의해 그 필드 안에 도달하는 투과율을 예측하여, 이를 1 필드 전 신호로서 기록하는 방법 등이 있다. 물론 이와 같은 방법도 본 발명의 단순한 응용에 지나지 않음은 자명하다.

도 4의 B를 참조하면서, 상술한 적당한 회로의 조합에 대한 일례를 구체적으로 설명한다. 또 도 4의 B에서는 설명에 불필요한 부분은 생략한다.

구동회로(10a)는 외부로부터의 입력화상신호를 받아, 그에 따른 구동전압을 액정패널(15)에 공급한다. 구동회로(10a)는 조합검출회로(12)와, 오버슈트전압 검출회로(13)와, 극성반전회로(14)와, 예측값 검출회로(16)와, 예측값 기억회로(17)를 구비한다.

조합검출회로(12)는 예측값 기억회로(17)에 유지된 예측신호와, 현 필드의 입력화상신호를 비교하여, 그 조합을 나타내는 신호를 예측값 검출회로(16) 및 오버슈트전압 검출회로(13)로 출력한다. 예측값 검출회로(16)는, 조합 검출회로(12)에서 검출된 조합에 대응하는 신호를 검출한다. 예측값 기억회로(17)는 예측값 검출회로(16)에서 검출된 신호를 유지한다. 유지되는 신호는 입력화상신호의 적어도 1 장의 필드화상에 상당한다. 1 프레임이 복수 필드로 분할되지 않을 경우, 예측값 기억회로(17)는 적어도 1 장의 프레임화상에 상당하는 신호를 보존한다. 한편, 오버슈트전압 검출회로(13)는 조합 검출회로(12)에서 검출된 조합에 대응하는 구동전압을, 계조전압(Vg) 및 오버슈트구동 전용전압(Vos) 중에서 검출한다. 극성반전회로(14)는 오버슈트전압 검출회로(13)에서 검출된 구동전압을 교류신호로 변환하여 액정패널(표시부)(15)에 공급한다.

예측값 검출회로(16)에서 검출되는 신호에 대하여 2 필드에 걸쳐 설명한다. 예를 들어 어느 화소에 대한 입력화상신호가 필드별로 S0, S128, S128 순으로 변화한다고 한다.

1 필드째에서는 현 필드의 입력화상신호가 S128일 때, 예측값 기억회로(17)는 그 화소에 대하여 신호(S0)를 유지하는 것으로 한다. 이 때 조합 검출회로(12)에서는 현 필드의 입력화상신호(S128)와, 예측값 기억회로(17)에 유지돼있는 신호(S0)의 조합(S0, S128)을 검출한다. 예측값 검출회로(16)는 조합 검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S0, S128)에 따라, 미리 정해진 예측신호(S64)를 검출하며, 예측값 기억회로(17)가 이를 유지한다. 한편, 오버슈트전압 검출회로(13)는 조합검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S0, S128)에 따라, 미리 정해진 계조전압(V160)을 검출하여, 계조전압(V160)을 구동전압으로서 극성반전회로(14)에 공급한다.

이어서, 2 필드째에서 입력화상신호는 S128이다. 조합 검출회로(12)에서는현 필드의 입력화상신호(S128)와, 예측값 기억회로(17)에 유지돼있는 예측신호(S64)의 조합(S64, S128)을 검출한다. 예측값 검출회로(16)는 조합 검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S64, S128)에 따라, 미리 정해진 예측신호(S96)를 검출하고 예측값 기억회로(17)가 이를 유지한다. 한편, 오버슈트전압 검출회로(13)는 조합 검출회로(12)에 의해 검출된 조합(S64, S128)에 따라, 미리 정해진 계조전압(V148)을 검출하여, 계조전압(V148)을 구동전압으로서 극성반전회로(14)에 공급한다.

예측값 검출회로(16)에서 검출되는 예측신호는, 오버슈트전압 검출회로(13)에서 검출되는 계조전압이 인가됐을 때의 1 필드 후 투과율에 상당하는 것임이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 1 수직기간 전의 예측신호는 현 수직기간의 액정패널 투과율에 대응하는 것이 바람직하다.

이와 같이 예측값 검출회로(16) 및 예측값 기억회로(17)를 갖는 구동회로(10a)에 의하면, 어느 화소에 대한 입력화상신호가 필드별로 S0, S128, S128로 변화했을 때, 계조전압은 V0, V160, V148로 되어, 연속된 필드에서의 오버슈트구동 실행이 가능하다. 응답속도가 늦고, 오버슈트전압을 인가해도 1 필드 이내에 목표 투과율에 도달하지 않을 경우에, 이와 같이 연속하여 오버슈트구동을 행하는 것은 유효하다.

(오버슈트구동을 실행했을 때의 투과율 변화)

도 1을 참조하면서, 본 발명에 의한 실시예의 액정표시장치를 오버슈트구동했을 때의 응답특성을 설명한다.

도 1은 본 실시예의 액정표시장치(5.7V 인가 시의 리타데이션 300㎚의 액정패널)와, 비교예의 액정표시장치(5.7V 인가 시의 리타데이션 220㎚의 액정패널)의 V-T 곡선을 나타낸다. 본 실시예의 액정패널은 V-T 곡선에서, 최고 계조전압과 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 사이에 투과율의 극값을 갖는다. 이에 반해 비교예의 액정패널은 V-T곡선에 극값을 갖지 않는다. 이들 2 개 액정패널의 액정층에는, 유전율 이방성(Δε) 및 점성도가 같지만 굴절률이 다른 액정재료가 사용된다.

5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚인 액정패널의 투과율은, 전압 무인가 상태로부터 인가전압을 서서히 증대시키면, 전압이 5 V보다 높아진 부근에서 극대값을 나타낸 후, 감소하기 시작한다. 여기서, 도 1에는 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚인 경우를 예시하지만, 실제로는 5.7V 인가 시의 리타데이션이 280㎚인 경우라도 7 V 이하 범위에서 투과율이 극값을 나타낸다. 또 5.7V 인가 시의 리타데이션이 260㎚인 액정패널에 대해서도 마찬가지로, 전압이 약 6V일 때 투과율의 극값을 나타낸다. 즉, 최대 리타데이션이 280㎚ 이상인 액정패널, 또는 최고 계조전압과 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 사이에서 리타데이션값이 260㎚ 이상을 취하는 액정패널은, V-T곡선에서 극대값을 나타낸다.

한편, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 220㎚인 액정패널의 투과율은, 전압 무인가 상태로부터 인가전압을 서서히 증대시키면 올라가며, 패널에 인가 가능한 최대 전압(전형적으로는 고전압 쪽 오버슈트구동전압(OS) 중 가장 높은 전압, 예를 들어 7V)까지 인가전압을 높게 해도 극대값을 나타내지 않는다.

도 5의 A~도 5의 C는, 본 실시예의 액정표시장치에 있어서 투과율의 시간변화를 모식적으로 나타내는 그래프이다. 도면 중 점선으로 나타낸 시간간격은 1 필드에 상당하며, 흑색표시(최저계조: SO에 상당)의 제 1 필드로부터 백색표시(최고계조: S63에 상당)의 제 2 필드로의 변화를 나타낸다.

도 5의 A 중의 곡선(L1. L2, L3)은, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 각각 220㎚, 260㎚, 300㎚의 액정패널을 나타낸다. 이들 리타데시션은, 예를 들어 Δε과 셀 갭이 거의 같으며 Δn이 다른 액정층을 이용하여 실현된다. 이들 액정패널에, 제 2 필드에서 최고 계조전압을 인가한 경우를 나타낸다. 최고 계조전압은, 각각의 액정패널에서 같은 정도의 정상상태인 투과율(T(a))을 취하는 전압(투과율이 최대로 되는 전압보다 낮은 전압)으로 설정한다. 구체적으로는, 리타데이션 220㎚의 액정패널에서는 5.1V, 260㎚의 액정패널에서는 4.3V, 300㎚의 액정패널에서는 3.9V이다. 상승 응답시간은 인가전압에 의존하므로, 응답시간은 220㎚의 패널이 가장 빠르고, 300㎚의 패널이 가장 늦다.

한편, 도 5의 B 중의 곡선(L1, L2, L3)은 5.7V 인가 시의 리타데이션이 각각 220㎚, 260㎚, 300㎚의 액정패널에 대하여, 제 2 필드에서 인가 가능한 최대 전압(7V)을 인가한 경우를 나타낸다. 인가한 전압은 각각의 패널에서 같으므로, 정상상태에 달하기까지 시간도 같다. 단, 그 투과율 곡선은 리타데이션에 따라 다르다. 구체적으로는 220㎚보다 260㎚ 쪽이 투과율 곡선은 준급하다. 또 300㎚에서 투과율 곡선은 극대값을 가지게 되며, 투과율(T(a))에 달하기까지의 투과율 곡선에 착안하면 300㎚가 가장 준급하다. 이는 액정패널 각각의 리타데이션의 차이에 의한 것으로, 리타데이션이 260㎚일 때 투과율이 가장 높아지기 때문이다.

도 5의 C에 0V로부터 7V까지의 정상상태 투과율 중, 최고투과율(T(b))을 취하는 전압을 제 2 필드에서 인가한 경우의 시간-투과율 곡선을 도시한다. 인가한 전압은 220㎚, 260㎚, 300㎚의 패널에서 각각 7V, 6.2V, 5.1V이다. 상승 응답시간은 인가전압에 의존하므로 7V를 인가했을 때가 가장 빠르다.

이상으로부터, 도 5의 B의 곡선(L3)에 나타낸 바와 같이, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚ 이상의 액정패널을 이용하여 7V를 인가한 경우, 제 2 필드에서 투과율 증대의 준급성이 높은 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 이와 같이 하여 일어나는 준급한 투과율의 변화를 이용함으로써, 상승 응답특성을 개선하며, 동영상 표시에 적합하게 이용되는 액정표시장치가 제공된다.

본 실시예를 비교예와 함께 도 6을 참조하면서 설명한다. 액정패널은, 5.7V 인가 시 리타데이션값이 300㎚를 취하도록 조정되며, 5.1V를 최고 계조전압으로 한다. 5.1V를 최고 계조전압으로 하는 이유는, 본 실시예의 액정패널은 5.1V 인가 시에 V-T곡선에서 극대값을 나타내므로, 최대 투과율(T(b))을 표시에 이용하기 때문이다. 영상신호가 제 1 필드(흑색(S0)), 제 2 필드(백색(S63, 5.1V의 정상상태 투과율에 상당)), 제 3 필드(백색(S63)), 제 4 필드(백색(S63))로 변화한 경우를 예로 한다. 계조전압은 영상신호의 제 1 필드를 2 분할시킨 제 1 서브필드와 제 2 서브필드에서 V0, 영상신호의 제 2 필드를 2 분할시킨 전반의 제 1 서브필드에서 Vos(H)32(7V에 상당), 후반의 제 2 서브필드에서 V63(5.1V), 영상신호의 제 3 및 제 4 필드 각각의 제 1 서브필드 및 제 2 서브필드에서 V63으로 한다. 시간-투과율 곡선은 도 6에 나타내는 바와 같이 된다. 이하에 서술하는 비교예의 경우와 입력화상신호(S)에 차이는 없지만, 본 실시예의 이와 같은 투과율변화는 화상의 기입변경을 2배속으로 행함으로써 달성된다. 즉, 화상신호의 1 필드를 다시 2 분할시켜, 전반 제 1 필드에 대하여 오버슈트구동전압(V)(7V)을 인가하고, 후반 제 2 필드에서는 소정의 계조전압(Vg)에 대응하는 전압(V)(5.1V)을 인가함으로써, 바꾸어 말하면, 액정패널에 구동전압을 공급하는 주파수를 2 배로 하고 전반 제 1 필드에서 오버슈트구동을 함으로써, 준급성이 높은 투과율 변화를 실현할 수 있다. 이로써 도 5의 B에 나타낸 곡선(L3)과 같이, 일단 소정의 투과율 이상으로 증대한 후에 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로 비교예 1을 설명한다. 패널의 설정(리타데이션, 계조전압)은 상기 실시예와 마찬가지이며, 상기와 마찬가지로 입력화상신호(S)가 변화한다. 계조전압은 제 1 필드에서 V0, 제 2 필드에서 V63(5.1V), 제 3 필드에서 V63(5.1V), 제 4 필드에서 V63으로 변화시킨다. 시간-투과율 곡선은 도 6에 나타낸 바와 같이 된다.

비교예 2는, 비교예 1의 제 2 필드에서 7V를 인가한 경우이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 2 필드의 후반에서 투과율의 저하가 보이므로 바람직하지 않다.

또한, 5.7V 인가 시 리타데이션값이 220㎚인 액정패널과 비교한다. 최대 투과율을 취하는 전압(7V)을 계조전압의 최고값(V63)으로 설정하면, 계조전압의 최고값(7V)보다 높은 전압을 액정패널에 인가할 수 없으므로, 응답시간의 고속화는 실현할 수 없다.

5.7V 인가 시 리타데이션값이 260㎚의 액정패널과 비교한다. 최대 투과율을 취하는 전압(6.2V)을 계조전압의 최고값(V63)으로 설정한다. 오버슈트구동(7V 인가)이 가능하며, 시간-투과율 곡선이 준급해진다는 효과가 얻어진다. 단, 도 5의 B에 나타낸 바와 같이, 5.7V 인가 시의 리타데이션이 300㎚인 경우 쪽이, 보다 효과가 현저해진다.

이와 같이 5.7V 인가 시 리타데이션이 300㎚ 이상의 패널(최대 리타데이션이 280㎚ 이상인 액정패널, 또는 최고 계조전압과 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 사이에서 리타데이션값 260㎚ 이상을 취하는 액정패널)을 이용하면, 액정패널의 가장 높은 투과율을 표시에 이용할 수 있다는 이점이 있다. 즉, V-T곡선에서 극대값을 나타내는 액정표시장치에 있어서, 투과율이 극대(이며 최대)로 되는 전압을 최고 계조전압으로 설정하고, 또 오버슈트구동 전용전압으로 오버슈트구동 함으로써, 투과율을 희생시키는 일없이 응답특성을 개선할 수 있다는 이점이 얻어진다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 상승 응답특성을 개선하고, 동영상표시에 적합하게 이용되는 액정표시장치가 제공된다. 오버슈트구동을 행하지 않아도 1 필드 내에서 인가전압에 대응하는 정상상태의 투과율이 얻어지는, 비교적 응답속도가 빠른 액정층을 갖는 액정패널의 경우, 응답특성이 더욱 향상됨으로써, 액정패널이 소정의 표시상태를 유지하는 시간(투과율의 시간 적분값)이 길어진다. 따라서 응답특성뿐 아니라, 표시품질(휘도나 콘트라스트 비 등)도 개선할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 동영상표시에 적합한 고속응답의 액정표시장치를 얻을 수 있다.

(표시모드)

본 발명은 여러 가지 액정표시장치에 적용할 수 있다. 상기 실시예에서는 수직배향형 NB모드 액정표시장치에 대하여 서술했지만, 본 발명은 수평배향형 NB모드 액정표시장치에도 적용할 수 있다. 또 본 발명은 수평배향형 또는 수직배향형 NW모드 액정표시장치에도 적용할 수 있다.

단, 액정패널의 응답특성은 액정층의 응답속도(액정재료나 배향형태 등)에 의존한다. 따라서 응답속도가 빠른 액정층을 이용함으로써, 보다 고속이며, 동영상표시 특성이 우수한 액정표시장치를 얻을 수 있다.

(표시모드: NW모드)

도 7에 응답속도가 빠른 NW모드로서 알려져있는, 평행배향(호모지니어스배향)형 액정층을 이용한 ECB(전계제어 복굴절)모드의 투과형 액정패널(20)을 모식적으로 나타낸다.

액정패널(20)은 액정 셀(20a)과, 액정 셀(20a)이 사이에 끼이도록 배치된 한 쌍의 편광자(25,26)와, 편광자(25,26)와 액정 셀(20a) 사이에 각각 배치된 위상차 보상소자(23,24)를 구비한다.

액정 셀(20a)은, 한 쌍의 기판(21과 22) 사이에 배치된 액정층(27)을 갖는다. 기판(21,22)은 투명기판(예를 들어 유리기판)과, 그 액정층(27) 쪽 표면에 배치된, 액정층(27)에 전압을 인가하기 위한 투명전극(도시 생략) 및 액정층(27) 액정분자(27a)의 배향방향을 규정하기 위한 배향막(도시 생략)을 갖는다. 물론 필요에 따라 컬러필터층(도시 생략) 등을 추가로 구비해도 된다. 투명전극은 예를 들어 ITO(인듐주석산화물)을 이용하여 형성된다.

액정층(27)은 평행배향형 액정층으로, 액정층(27) 중 액정분자(27a)는 전압무인가 시에는 액정층(27)의 층면(기판표면에 평행)에 실질적으로 평행(단, 선경사각만큼 약간 평행에서 어긋남)이고 또, 액정분자(27a)끼리도 실질적으로 서로 평행(선경사각의 영향을 받지 않는다.)이다. 배향막(도시 생략)으로 앵커링(anchoring)된, 액정층(27) 중 액정분자("앵커링층"이라 부름.)의 굴절률 타원체는, 액정층(27)의 층면(즉, 표시면)을 XY평면으로 하는 XYZ 좌표계에서, X축을 중심축으로 시계방향으로 선경사각만큼 약간 기울어진다.

평행배향형 액정층은, 액정층(27) 양쪽에 배치되는 배향막을 역 평행으로 러빙처리 함으로써 얻어진다(도 7 중의 러빙방향을 나타내는 화살표 참조). 여기서, 액정층(27) 양쪽에 배치되는 배향막을 평행으로 러빙처리 하면, 한쪽 배향막 상의 액정분자와 다른 쪽 배향막 상의 액정분자가 선경사각의 2 배 각도를 이루므로, 액정분자(27a)끼리 평행이 안된다.

한 쌍의 편광자(예를 들어 편광판이나 편광필름)(25,26)는 그 흡수축(도 7 중의 화살표)이 서로 직교하며, 또 상술한 러빙방향(액정분자의 층면 내 배향방향)과 각각 45 도의 각도를 이루도록 배치된다.

위상차 보상소자(예를 들어 위상차판이나 위상차필름)(23,24)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 그 굴절률 타원체(주축(a, b 및 c)을 가짐)는 액정층(27)의 층면(즉 표시면)을 XY평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서, X축과 평행으로 배치된 a축을 중심축으로 하여 약간 회전한다. 여기서는, Y축은 러빙방향과 평행(또는 반 평행)으로 설정되며, 굴절률 타원체의 b축은 이 Y축에서 경사지도록 배치된다. 즉 굴절률 타원체의 긴 축(b축)은 YZ평면 내에서 X축에 대하여 역 시계방향으로 경사진다.이와 같이 배치된 위상차 보상소자(23,24)를 경사형 위상차 보상소자라 부른다.

이 위상차 보상소자(23,24)는 액정층(27)의 앵커링층 리타데이션을 보상하는 기능을 갖는다. 액정층(27)에, 예를 들어 7V의 전압을 인가해도, 배향막(도시 생략)에 의해 앵커링된 액정분자는 액정층(27)의 층면에 평행한 배향을 유지하므로, 액정층(27)의 리타데이션은 0으로 되지 않는다. 이 리타데이션을 위상차 보상소자(23,24)가 보상(상쇄)한다.

전형적인 예로서, 각 주축방향의 주 굴절률(na, nb 및 nc)을 na＝nb＞nc로 한다. 또 na＞nc 및 nb＞nc의 관계를 만족시키지만, na와 nb가 같지 않아도 된다.

도 8에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 위상차 보상소자(23,24)의 굴절률 타원체의 경사각(b축이 Y축에 대하여 이루는 각)이 0 도이면, 위상차 보상소자(23,24)의 정면 리타데이션(표시면 법선방향(도면 중의 Z축에 평행)으로부터 입사하는 빛에 대한 리타데이션)은 0이지만, 경사각이 커짐에 따라 리타데이션이 발생하여 커져간다. 즉, 도 8에 나타내는 바와 같이 표시면 법선방향에서 보았을 때, 경사각 0도의 굴절률 타원체는 완전한 원으로 보이는데 반해, 경사각이 커짐에 따라 타원으로 보이는 점에서 이해할 수 있다.

상술한 바와 같이, 경사진 굴절률 타원체를 갖는 위상차 보상소자(23,24)를, 경사방향(b축방향)과 러빙방향을 서로 평행 또는 역 평행으로 배치하면, 앵커링층의 리타데이션을 위상차 보상소자(23,24)의 정면 리타데이션으로 상쇄할 수 있다. 따라서 상술한 예로 말하자면, 7V 인가 시 액정층(27)의 리타데이션을 상쇄(7V 인가 시의 액정패널(20)로서의 리타데이션을 0으로 함)하여, 투과율을 0%, 즉 흑색표시를 실현할 수 있다.

위상차 보상소자(23,24)의 정면 리타데이션은 그 굴절률 타원체의 주 굴절률, 경사각, 두께에 의해 조정할 수 있다. 위상차 보상소자(23,24)의 정면 리타데이션의 크기를 변화시킴으로써, 상쇄될 액정 셀(20a)의 리타데이션 크기를 바꿀 수 있다. 따라서 액정층(27)의 앵커링층에 의한 리타데이션뿐만 아니라, 어느 전압을 인가했을 때 액정층(27)의 리타데이션을 상쇄함으로써, 계조전압(Vg)의 범위를 임의로 조정할 수 있다. 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이, 굴절률 타원체의 주 굴절률 및 경사각을 일정하게 하고, 위상차 보상소자(23,24)의 두께(d)(표시면 법선방향의 두께)만을 변화시킨 경우의 액정패널(20)의 V-T곡선을 나타낸다. 여기서 투과율은 표시면 법선방향에서의 투과율이다. 이와 같이 위상차 보상소자(23,24)의 광학특성 제어로써 V-T곡선을 제어할 수 있음을 알 수 있다. 물론 굴절률 타원체의 경사각, 주 굴절률을 제어해도 마찬가지의 효과가 얻어짐은 상기 설명으로써 분명하다.

액정패널(20)의 응답시간(오버슈트구동을 이용하지 않은 종래의 구동방법에 의함)은, 종래의 TN모드 액정패널의 전형적인 응답시간인 30ms의 약 절반이다. TN모드 액정패널의 액정층이 꼬임배향 구조를 갖는 것에 반해, 호모지니어스배향에서는 꼬임배향 구조가 없으므로, 배향구조의 단순성에서 응답시간이 짧다고 해석할 수 있다.

더욱이 이 액정패널(20)에, 표시면 법선방향 및 이에 가까운 방향의 투과광(표시광)을, 관찰자의 시선에 대하여 상하방향으로 확산시키는, 즉 일차원방향으로만 렌즈 효과를 갖는 광학소자(예를 들어 스미토모(住友)3M주식회사제 BEF필름)를 표시면에 배치함으로써, 어느 각도에서 보아도 그 표시품질이 거의 변화하지 않는, 매우 넓은 시야각을 갖는 액정패널(20)을 얻을 수 있다.

(표시모드: NB모드)

도 10에, 응답속도가 빠르고 시야각 특성이 우수한 NB모드의 액정모드로 알려져 있는, 평행배향(호모지니어스배향)형 액정층을 이용한 ECB(전계제어 복굴절)모드의 액정패널(100)을 모식적으로 나타낸다.

액정패널(100)은 액정층(101)과, 액정층(101)에 전압을 인가하는 한 쌍의 전극(100a,100b)과, 액정층(101)의 양쪽에 배치된 한 쌍의 위상차판(물론 위상차 보상필름을 이용해도 된다)(102,103)과, 추가로 위상차판(102,103) 각각의 바깥쪽에 배치된 위상차판(104,105)과, 위상차판(110,111)과, 이들을 협지하고 크로스니콜 상태로 배치된 한 쌍의 편광판(108,109)을 갖는다. 여기서, 위상차판(104,105)과 위상차판(110,111)은 생략해도 되며, 1 매 또는 임의의 조합으로 복수 매 배치해도 된다.

도 10에 나타낸 각 위상차판 중의 화살표는 각 위상차판의 굴절률 타원체(모두 양의 일축성의 특성을 갖는다)의 최대 굴절률을 갖는 축(즉 지연위상측(latd axis))이며, 편광판(108,109) 중 화살표는 편광판의 편광축(편광축＝투과축, 편광축⊥흡수축)이다.

도 10은 전압을 인가하지 않은 상태의 액정층(101)에 있어서 하나의 표시 회소영역 내 액정분자(도 10 중의 타원)의 배향을 나타낸다. 액정재료로는, 양의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정재료를 이용한다. 액정분자는 전압 무인가상태에서 한 쌍의 기판(도시 생략) 표면에 거의 평행으로 배향된다. 액정층(101)을 협지하도록 한 쌍의 기판의 액정층(101) 쪽에 형성된 전극(100a,100b)에 전압을 인가함으로써, 기판의 표면에 거의 수직 방향인 전계가 액정층(101)에 생성된다. 액정층(101)은 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 표시 회소영역 내에서 서로 다른 배향상태를 갖는 제 1 영역(101a) 및 제 2 영역(101b)을 갖는다. 도 10의 예에서는 제 1 영역(101a) 내의 액정분자와 제 2 영역(101b) 내의 액정분자의 방향자(director)가 서로 180°다른 방위각 방향으로 배향한다.

전극(100a,100b) 사이에 전압을 인가하면, 제 1 영역(101a) 내 액정분자는 시계방향으로 일어나고, 제 2 영역(101b) 내 액정분자는 역 시계방향으로 일어나도록, 즉 서로 반대방향으로 일어나도록 액정분자의 배향이 제어된다. 이와 같은 액정분자 방향자의 배향은, 배향막을 이용한 주지의 배향 제어기술을 이용하여 실현할 수 있다. 방향자의 배향방향이 180° 다른 제 1 영역과 제 2 영역을 하나의 표시 회소영역 내에 복수 형성하면, 보다 작은 단위로 표시특성을 평균화할 수 있으므로, 시야각 특성을 더욱 균일하게 할 수 있다.

위상차판(102,103)은, 전형적으로는 모두 양의 일축성의 굴절률 이방성을 가지며, 그 지연위상축(도 10 중의 화살표)은 전압 무인가 시 액정층(101)의 지연위상축(도시 생략)과 직교하도록 배치된다. 따라서 전압 무인가상태(흑색표시상태)에서의 액정분자의 굴절률 이방성에 기인하는 광 누출(흑색표시에서의 국소적인 투과율 증대)을 억제할 수 있다.

위상차판(104,105)은, 전형적으로는 모두 양의 일축성의 굴절률 이방성을 가지며, 그 지연위상축(도 10 중의 화살표)은 기판 표면에 대하여 수직(즉, 액정층(101), 위상차판(102,103)의 각 지연위상축과 수직)으로 배치되며, 시각 변화에 수반되는 투과율 변화를 보상한다. 따라서 위상차판(104,105)을 구성함으로써, 더욱 시야각 특성이 우수한 표시를 제공할 수 있다. 양 위상차판(104,105)을 생략해도 되며, 어느 한쪽만 이용해도 된다.

위상차판(110,111)은, 전형적으로는 모두 양의 일축성의 굴절률 이방성을 가지며, 그 지연위상축(도 10 중의 화살표)은, 편광판(108,109)의 편광축에 대하여 직교(즉, 액정층(101), 위상차판(102,103)의 지연위상축과 45°를 이룬다)로 배치되며, 타원편광의 편광축 회전을 조절한다. 따라서 위상차판(110,111)을 구성함으로써, 더욱 시야각 특성이 우수한 표시를 제공할 수 있다. 양 위상차판(110,111)을 생략해도 되며, 어느 한쪽만 이용해도 된다. 상기 위상차판(102, 103, 104, 105, 110, 111)은, 반드시 일축성의 굴절률 이방성을 갖는 필요는 없으며, 양의 이축성 굴절률 이방성을 가져도 된다.

(제 1 실시예)

제 1 실시예 액정표시장치의 단면도(전압인가 시)를 모식적으로 도 11에 나타낸다. 본 실시예의 액정표시장치(30)는 수직배향형 액정층을 구비한 NB표시의 액정표시장치이며, 도 4에 나타낸 구동회로(10)와 액정패널(20)을 구비한다. 액정표시장치(30)의 액정패널(20)은, 액정층(27)이 수직배향형 액정층인 점을 제외하면 도 7에 나타낸 액정패널(20)과 마찬가지이다.

액정패널(20)은 TFT기판(21)과 컬러필터기판(이하, "CF기판"이라 칭함.)(22)을 구비한다. 이들은 모두 주지의 방법으로 제작된다. 본 발명의 액정표시장치(30)는 TFT형 액정표시장치에 한정되지 않지만, 빠른 응답속도를 실현하기 위해서는 TFT형 또는 MIM 등의 액티브매트릭스형 액정표시장치인 것이 바람직하다.

TFT기판(21)에서는, 유리기판(31) 상에 ITO로 구성된 회소전극(32)과 그 액정층(27) 쪽 표면에 배향막(33)이 형성된다. CF기판(22)에서는, 유리기판(35) 상에 ITO로 구성된 대향전극(공통전극)(36)과 그 액정층(27) 쪽 표면에 배향막(37)이 형성된다. 여기서 도시하지 않지만, 액정분자(27a)의 배향방향을 규제하기 위한 전극슬릿 또는 요철형상이 양 기판(21,22)에 형성된다. 전극슬릿이나 요철형상을 형성함으로써, 전압인가 시 액정분자(27a)의 경사방향을 전계나 선경사각의 영향으로써 제어할 수 있다. 이 때의 액정분자(27a) 배향의 모식도를 도 11에 나타낸다.

배향막(33,37)은 액정분자(27a)를 수직배향시키는 성질을 갖는 수직배향막으로, 예를 들어 유기고분자막의 하나인 폴리이미드를 이용하여 형성된다. 배향막(33,37)의 표면은 각각 한 방향으로 러빙된다. TFT기판(21)과 CF기판(22)을, 그 러빙방향이 서로 역 평행으로 되도록 접착시킨 후, 유전율 이방성(Δε)이 음인 네마틱 액정재료를 주입하여 수직배향형 액정층(27)을 얻는다. 5V 인가 시의 액정층(27)만의 리타데이션은 320㎚로 한다. 액정층(27)은 실재(38)로 봉입된다.

TFT기판(21) 및 CF기판(22)의 바깥쪽에, 위상차 보상소자(23,24) 각각을 러빙방향과 위상차 보상소자(23,24)의 지연위상축이 직교하도록 접착시킨다. 위상차보상소자(23,24) 및 편광자(25,26)의 배치는 도 7을 참조하면서 상술한 바와 같다.

본 실시예의 액정표시장치에서는 전압 무인가 상태로부터 전압을 증대시킴으로써, 투과율이 점차 높아져간다. 즉, 이 액정표시장치는 NB표시이다.

다음으로, 구동회로(10)의 구체적인 구성을 설명하기로 한다.

입력화상신호(S)는 6비트(64계조)이며 1 필드 60㎐의 순차신호로 한다. 이 입력화상신호(S)가 순차, 화상용 기억회로(11)에 유지된다. 다음에 조합검출회로(12)는 각 회소별로, 현재의 입력화상신호(S)와, 화상용 기억회로(11)에 유지된 1 필드 전의 입력화상신호(S)와의 조합을 120㎐로 검출한다. 여기서 120㎐로 검출하는 것은, 후술하는 2 배속 기입을 행하기 위해서이다. 입력화상신호(S)는 1 필드 60㎐이므로, 구동회로(10) 내의 적당한 곳에서 2 배속의 120㎐로 변환시킨다. 여기서는 조합검출회로(12)에서 그 변환을 실행한다.

오버슈팅된 입력화상신호(S)를 검출하는 오버슈트전압 검출회로(13)는, 7 비트(저전압 쪽 오버슈트구동 전용전압: 0V에서 2V 사이에 32 계조, 계조전압: 2.1V에서 5V 사이에 64 계조, 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압: 5.1V에서 7V 사이에 32 계조)의 신호 중에서, 조합검출회로(12)에 의해 검출된 조합에 대응하는, 미리 결정된 구동전압을 검출한다. 여기서 검출된 구동전압(신호)은 120㎐이며, 극성반전회로(14)에 공급된다. 극성반전회로(14)에서는 120㎐의 입력화상신호(S)가 120㎐의 교류신호로 변환되어 액정패널(15)에 공급된다. 결과적으로, 표시는 120㎐로 기입변경 되어, 입력화상신호(S)가 변화했을 때는, 우선 입력화상신호(S)의 변화에 따라, 미리 결정된 오버슈팅된 신호가 액정패널(20)로 입력되고, 다음 필드에서는오버슈팅되지 않는 신호가 입력된다.

추가로, 구동회로(10a)의 구체적인 구성을 설명한다.

입력화상신호(S)는 6 비트(64 계조)이며 1 필드 60㎐의 순차신호로 한다. 조합검출회로(12)는 각 회소별로 현재 입력화상신호(S)와, 예측값 기억회로(17)에 유지된 신호와의 조합을 나타내는 신호(이하, 조합신호라 함.)를 검출한다. 검출된 조합신호는 오버슈트전압 검출회로(13) 및 예측값 검출회로(16)로 출력된다.

오버슈트전압 검출회로(13)는, 7 비트(저전압 쪽 오버슈트구동 전용전압: 0V에서 2V 사이에 32 계조, 계조전압: 2.1V에서 5V 사이에 64 계조, 고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압: 5.1V에서 7V 사이에 32 계조)의 신호 중으로부터, 조합검출회로(12)에 의해 검출된 조합신호에 대응하는 미리 결정된 구동전압을 검출한다. 여기서 검출된 구동전압(신호)은 60㎐이며, 극성반전회로(14)에서 교류신호로 변환된 후, 액정패널(15)에 공급된다.

한편, 예측값 검출회로(16)에서는, 조합검출회로(12)에 의해 검출된 조합신호에 대응하는 미리 결정된 투과율의 예측값을 검출한다. 여기서 검출된 예측값(신호)은 예측값 기억회로(17)에 유지된 후, 조합검출회로(12)로 출력되어, 다음 필드의 입력화상신호와 비교된다.

도 12에 본 실시예 액정표시장치(30)의 응답특성(실선)을 나타낸다. 도 12에는, 비교예로서 오버슈트구동을 행하지 않는 경우의 응답특성(점선)을 함께 나타낸다. 본 실시예에서는 비교예의 신호 파형이 2 배속으로 되고 제 3 서브필드째에서 신호레벨이 급격하게 변화하여 오버슈팅(도면 중에 오버슈트량을 나타냄)되어,고전압 쪽 오버슈트구동 전용전압이 인가된 경우를 나타낸다. 제 3 서브필드째에서 이와 같이 고전압 쪽이 강조된 신호가 액정패널(20)에 입력됨으로써, 광학 응답특성(I(t))은, 오버슈트구동을 행하지 않는(바꾸어 말하면, 같은 정상적인 투과율 값을 취하는, 계조전압 내 전압을 인가한) 경우의 것에 대하여, 실선으로 나타낸 바와 같이 개선된다.

(제 2 실시예)

제 2 실시예의 액정표시장치는 도 10에 나타낸 액정패널(100)과 도 4에 나타낸 구동회로(10)를 구비하는, 수평배향형 액정층의 NB모드 표시장치이다.

TFT형 액정패널(100)을 구성하는 TFT기판 및 CF기판을 주지의 방법으로 제작한다. 이들 기판의 표면에 배향막을 형성한다. 배향막의 표면을 1 개의 회소마다 2 개의 영역(A 및 B)으로 분할시킨 후, 배향막 표면에 UV광(자외선)을 조사한다. 영역(A)에서는 CF기판의 배향막에 대하여 UV광을 조사하고, 영역(B)에서는 TFT기판의 배향막에 대하여 UV광을 조사한다. 그 후, 각각 배향막의 표면을 한 방향으로 러빙한다. TFT기판과 CF기판을, 서로 그 러빙방향이 평행으로 되도록 접착시킨 후, Δε＞0의 네마틱 액정재료를 주입하여 액정 셀을 얻는다.

도 13을 참조하면서 이 액정 셀에 있어서의 액정분자 배향상태를 설명한다. 도 13의 (a)는 1 개 회소(201) 내 2 개 영역(A 및 B)의 러빙방향(202,203)이 서로 동등함을 나타낸다. 상술한 UV조사를 실시하지 않으면, 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전압 무인가 시에는 액정층 거의 중간층의 액정분자(206)는 기판표면과 거의 평행으로 배향되며, 이 액정층에 전압을 인가하면 중간층의 액정분자(206)는화살표(207,208) 방향으로 동일 확률로 일어난다. 그러나 여기서는, 영역(A) 내의 배향막(205)과 영역(B) 내의 배향막(204)이 UV조사되므로, 각각 UV조사된 배향막 상에서의 선경사각이 작아진다. 그 결과 도 13의 (c)에 나타내는 바와 같이, 영역(A) 액정층의 거의 중간층 액정분자는 화살표(207) 방향으로 회전하며, 영역(B) 액정층의 거의 중간층 액정분자는 화살표(208) 방향으로 회전한다. 즉, 액정층의 중간층 부근 액정분자의 선경사방향이 서로 180°달라지도록 제어된다. 이와 같은 배향상태의 액정층은, 2 개의 영역(A와 B)이 서로 시각의존성을 보상하므로, 우수한 시야각 특성을 갖는다. 또, 상기한 바와 같이 배향을 갖는 액정층이 바람직하지만, 액정분자의 배향이 서로 다른 영역을 2 개 이상 갖는 액정층을 이용하면 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.

얻어진 액정 셀에, 도 10에 나타낸 바와 같이 위상차판 및 편광판을 접착시킴으로써 액정패널(100)이 얻어진다.

각 영역의 배향 파라미터는 다음과 같다.

영역	회소 내 점유면적률	리타데이션값	꼬임각도	배향방향
A B	50% 50%	240㎚ 240㎚	0deg 0deg	0deg 180deg

편광판(108,109)의 파라미터는 다음과 같다. 여기서, 편광판(108,109) 투과축의 각도는 액정분자의 배향방향에 대한 각도이다.

위상차판번호	d·(na－nb)	d·(na－nc)	na축 각도
102 103 104 105 110 111	120㎚ 120㎚ 0㎚ 0㎚ 25㎚ 25㎚	0㎚ 0㎚－120㎚－120㎚ 0㎚ 0㎚	90deg 90deg 90deg 90deg －45deg 45deg

위상차판(102~105, 110, 111)의 파라미터는 다음과 같다. 위상차판 굴절률 타원체의 3 개의 주 굴절률을 na, nb 및 nc로 하고, 위상차판의 두께를 d로 하며, 액정패널(100)의 표시면 내에 평행한 면 내의 리타데이션을 d·(na－nb)로 한다. na축의 각도는 액정분자의 배향방향에 대한 각도이다.

편광판번호	투과축 각도
108 109	45deg －45deg

액정패널(100)은 회소별로 액정분자의 배향방향이 서로 다른 영역(A 및 B)을 가지며, 더욱이 위상차판에 의하여 시야각 특성이 보상되므로 넓은 시야각 특성을 갖는다.

구동회로(10)는 제 1 실시예와 마찬가지이므로 여기서의 설명을 생략한다.

본 실시예의 액정표시장치에 있어서, 투과율은 전압 무인가 시 및 그 근방에서 가장 낮으며, 전압 증대에 따라 점점 높아져간다. 즉, 이 액정표시장치는 NB표시이다.

여기서는 1 필드가 1 수직기간에 상당하는 인터레이스 구동방식의 액정표시장치를 예로 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 1프레임이 1 수직기간에 상당하는 비 인터레이스 구동방식의 액정표시장치에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면 상승 응답속도가 개선된 액정표시장치가 제공된다. 본 발명의 액정표시장치는 빠른 응답속도를 가지므로, 동영상 표시에서의 잔상현상에 의한 화상의 흐림 발생을 방지하며, 고품위의 동영상 표시가 가능해진다.

Claims

액정층과 상기 액정층에 전압을 인가하는 전극을 갖는 액정패널과, 상기 액정패널에 구동전압을 공급하는 구동회로를 구비하며,

상기 액정패널은 전압-투과율 특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내고,

상기 구동회로는, 1 수직기간 전의 입력 화상신호와 현 수직기간 입력 화상신호의 조합에 따라, 미리 정해진, 현 수직기간의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을, 상기 액정패널에 공급하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 1 수직기간 전의 입력 화상신호는, 1 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 따라 가공되는 액정표시장치.
액정층과 상기 액정층에 전압을 인가하는 전극을 갖는 액정패널과, 상기 액정패널에 구동전압을 공급하는 구동회로를 구비하며,

상기 액정패널은 전압-투과율 특성에 있어서, 최고 계조전압 이상의 전압에서 투과율의 극값을 나타내고,

상기 구동회로는, 1 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 대응하는 예측신호와, 현 수직기간의 입력 화상신호와의 조합에 따라, 미리 정해진, 현수직기간의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을, 상기 액정패널에 공급하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 1 수직기간 전의 예측신호는, 2 수직기간 전의 상기 액정패널 투과율의 예측값에 따라 가공된 예측신호와, 1 수직기간 전 입력 화상신호와의 조합에 따라 미리 정해지는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 1 수직기간 전의 예측신호는, 현 수직기간의 상기 액정패널 투과율에 대응하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널의 전압 무인가상태와, 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가한 상태의 리타데이션 차는 280㎚ 이상인 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정패널의 전압 무인가상태와, 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압을 인가한 상태의 리타데이션 차는 280㎚ 이상인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널은, 최고 계조전압 이상이며 또 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서, 리타데이션 값 260㎚ 이상을 취하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정패널은, 최고 계조전압 이상이며 또 상기 액정패널에 인가 가능한 최대 전압 이하의 범위에서, 리타데이션 값 260㎚ 이상을 취하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널은 투과형 액정패널이며, 상기 극값은, 투과율의 최대값을 부여하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정패널은 투과형 액정패널이며, 상기 극값은, 투과율의 최대값을 부여하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 화상신호의 1 수직기간을 1 프레임으로 하고, 상기 입력 화상신호의 1 프레임에 대하여 상기 구동전압의 적어도 2 필드가 대응하며, 상기 구동회로는 상기 구동전압의 적어도 첫 필드에서, 현 필드의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 상기 액정패널에 공급하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 입력 화상신호의 1 수직기간을 1 프레임으로 하고, 상기 입력 화상신호의 1 프레임에 대하여, 상기 구동전압의 적어도 2 필드가 대응하며, 상기 구동회로는 상기 구동전압의 적어도 최초 필드에서, 현 필드의 입력 화상신호에 대응하는 계조전압이 오버슈팅된 구동전압을 상기 액정패널에 공급하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정층은 수직배향형 액정층인 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정층은 수직배향형 액정층인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며,

상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개의 주굴절률(na, nb, nc)이 na＝nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며,

상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개 주굴절률(na, nb, nc)이 na＝nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층의 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며,

상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개 주굴절률(na, nb, nc)이 na＞nc 및 nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층의 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,

상기 액정패널은 위상차 보상소자를 추가로 구비하며,

상기 위상차 보상소자는 굴절률 타원체의 3 개 주굴절률(na, nb, nc)이 na＞nc 및 nb＞nc인 관계를 가지며, 상기 액정층의 리타데이션의 적어도 일부를 상쇄하도록 배치되는 액정표시장치.