KR100639602B1 - 네마틱액정의구동방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 응답속도를 빠르게 하고, 3색 백라이트에 의한 칼라화나 동적인 화상의 재생에 있어서, 브라운관 사용의 디스플레이와 동등 이상의 성능을 얻을 수 있게 하기 위한 것이며, 2개의 전극의 사이에 끼워진 네마틱액정과 편광판을 조합시켜 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 2개의 전극의 사이의 전압을 소정의 주기에 소정시간과 소정전압으로 유지하게 한다.

Description

네마틱액정의 구동방법

이 발명은 액정의 구동방법, 특히, 네마틱액정의 구동방법에 관한 것이다.

투명전극을 갖는 2장의 투명한 평판에 네마틱액정을 끼우고 2장의 편광판의 사이에 두면, 상기 2개의 투명전극에 가하는 전압에 따라 상기 2장의 편광판을 통하는 빛의 투과율이 변화하는 것으로 알려져 있다.

이 원리를 이용한 액정표시장치는 두께가 얇고 전력소비가 적은 것 등과 같은 특징을 갖고 손목시계나 전자계산기를 비롯하여 널리 사용되고 있다.

또한, 근년에는 칼라필터와 조합해서 노트북컴퓨터나 소형의 액정텔레비젼 등의 칼라표시 디스플레이장치에 사용되고 있다.

칼라필터와 조합해서 칼라표시가 가능하게 한 액정표시장치에 있어서는 적, 녹, 청의 3색의 도트를 조합해서 칼라표시를 행하고 있지만, 이 칼라필터는 매우 고가이고, 패널에 길게 맞추는 작업도 높은 정밀도가 요구된다.

또한, 흑백의 액정표시패널과 동등한 해상도를 내기 위해서는 3배의 도트수가 필요하기 때문에 통상의 액정패널로서는 수평방향의 구동회로의 수가 3배로 되어 버리고, 비용이 소요됨과 아울러 패널과 구동회로의 접속점의 수도 3배로 되기 때문에, 접속작업도 곤란해져 버린다.

따라서, 액정패널을 사용해서 칼라표시를 하는 방법으로서, 칼라필터를 사용하는 방식은 비용적으로는 고가로 될 요소가 많고, 저렴하게 제조하기가 곤란했었다. 또한, 칼라필터에 의한 빛의 투과율이 약 20퍼센트 내외로 되고, 칼라필터를 사용함으로써 밝기가 약 5분의 1로 되어 버리기 때문에, 백라이트의 소비전력이 매우 커져 버리는 단점이 있었다.

또한, 종래의 액정표시장치는 액정의 응답속도가 느리기 때문에, 텔레비젼 등의 동적인 화상을 재생하는 경우나, 퍼스널 컴퓨터 등의 마우스 커서를 고속으로 이동시킨 경우 등에는 브라운관을 사용한 디스플레이에 비교해서 성능적으로 열악했다.

칼라필터를 사용하지 않은 칼라액정표시장치로서는 일본 특허공개평성1-179914호와 같이 흑백액정패널과 3색의 백라이트를 조합해서 칼라표시를 행하는 방법이 제안되고 있고, 칼라필터방식에 비교해서 저렴하게 고도로 정밀한 칼라표시를 실현시킬 가능성이 있다. 그러나, 종래의 액정구동방법에서는 네마틱액정의 응답속도는 수십 밀리초 내지 수백 밀리초가 걸렸다. 따라서, 네마틱액정을 사용한 액정패널로서는 3색 백라이트에 의한 칼라화를 실현할 수 있는 응답속도인 8밀리초 이하의 응답속도를 얻기는 곤란할 것으로 여겨진다.

고속으로 동작하는 액정패널로서 강유전액정이나 반강유전액정을 사용한 액정패널이 제안되고 있지만, 액정의 셀갭이 1μm 이하로 매우 좁은 갭으로 할 필요가 있는 것 등으로 인해, 제조가 곤란하고, 실용화에 이르지 못했다.

이 발명이 해결하려는 과제는 구동방법의 변경에 의해 종래로부터 이용하고 있는 TN형이나 STN형의 네마틱액정의 응답속도를 빠르게 하고, 앞서 설명한 3색의 백라이트에 의한 칼라화나 동적인 화상의 재생에 의해서 브라운관을 사용한 디스플레이와 동등 이상의 성능을 얻을 수 있게 하는 것이고, 즉, 응답속도가 빠른 네마틱액정의 구동방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 이 발명은 종래의 액정의 구동회로와 다른 타이밍으로 액정에 전압을 가함으로써 액정의 응답속도를 빠르게 함을 특징으로 하는 것이다.

이 발명자는 3색 백라이트에 의한 칼라화를 실현할 수 있는 응답속도를 갖는 액정패널을 개발하기 위해 네마틱액정의 인가전압파형과 광투과율의 동적인 특성의 측정을 행했는 바, 인가전압의 파형에 따라서는 인가전압이 변화한 때에 광투과율이 고속으로 변화하는 상태가 존재하는 것이 판명되었다.

이 광투과율이 고속으로 변화하는 상태를 반복적으로 발생시킴으로써 종래의 구동방법에 비해 응답속도가 매우 빠르고 밝은 저소비전력의 칼라액정패널을 얻는 것이 가능해졌다.

[발명의 실시의 형태]

도 1은 이 발명의 실시의 형태를 나타내는 것이고, 네마틱액정 패널에 대한 인가전압파형과 그 절대치, 광투과율의 변화를 나타내고 있다. 도 2는 이 발명의 실시의 형태에 대응한 종래기술에 있어서의 네마틱액정 패널에 대한 인가전압파형과 그 실효치, 광투과율의 변화를 나타내고 있다.

도 1 및 도 2에 있어서의 네마틱액정 패널은 종래부터 사용되고 있는 TN 액정 또는 STN 액정을 사용하여 액정재료 및 셀갭 등을 최적화하여 고속화한 패널이고, 도 1 및 도 2에 있어서의 액정패널은 동일의 패널에 대한 것이다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서의 T1 내지 T6은 동일시간이고, 시간의 길이는 앞서 설명한 3색 백라이트방식에 의한 칼라화에 필요한 액정의 구동주기인 8밀리초 이하의 시간이다.

종래부터 알려진 바와 같이, 액정의 인가전압에 대한 광투과율의 변화는 인가하는 전압의 극성에는 관계가 없다. 다만, 액정에 직류전압을 계속 인가하면, 액정재료가 전기화학반응에 의해 열악해지는 것 등과 같은 문제가 있기 때문에, 일정시간마다 인가하는 전압의 극성을 반전시키는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이 발명의 실시예에서도 극성반전은 행해지고 있지만, 이 발명의 목적인 액정의 고속구동에 대해서 극성반전을 행함으로써 액정의 동작속도는 크게 변하지 않는다. 이 발명에 있어서의 액정의 인가전압에서는 극성에 관계 없이 절대치가 문제로 된다. 아래에서는 도 1 및 도 2의 비교에 의해 이 발명의 동작을 설명한다.

이 발명의 실시의 형태에 의한 구동방법에서는 도 1에 보이듯이 T1 내지 T6의 각각의 기간에 있어서 화상데이터에 따라 인가전압의 절대치가 V1이나 0V의 어느 것으로 되어 있는 시간과, 일정한 주기에서 일정한 시간과 인가전압의 절대치가 반드시 0V로 되어 있는 2개의 상태가 존재하고 있다.

도 1에 있어서, T3 및 T5의 기간에는 인가전압의 절대치가 내내 0이고 광투과율도 흑의 상태 그대로이다.

도 1에 있어서, T1, T2, T4 및 T6의 기간에서는 우선 인가전압의 절대치가 V1으로 되며, 광투과율이 백의 상태로 변한다. 이어서, 인가전압의 절대치가 0V로 되고, 광투과율이 흑의 상태로 변한다. 따라서, 각각의 기간에 광투과율이 흑으로부터 백으로 변화하고, 그 후 다시 흑으로 고속으로 복귀한다.

종래의 구동방법에서는 도 2에 보이듯이 표시해야 할 화상데이터에 의해 인가전압의 절대치가 V2나 0V의 어느 것으로 되지만, 다음의 화상데이터로 전환되기까지의 기간에는 인가전압의 절대치가 일정하다. 이러한 구동방법에서는 TN 액정 또는 STN 액정패널은 동작속도가 느리고, 예를 들면, 도 2의 T2 내지 T3와 같이 인가전압이 V2로부터 0V로 변화하더라도 T3의 기간에서는 광투과율이 완전히 흑으로 되지 않는다.

도 1 및 도 2를 비교하면, 광투과율을 백의 상태로 하기 위해 가하는 전압이 종래의 구동방법에서는 도 2와 같이 V2이었지만, 이 발명의 실시의 형태에서는 도 1과 같이 V2보다 높은 V1의 전압을 가할 수 있다. 따라서, 광투과율이 흑으로부터 백으로 변화하는 시간은 이 발명의 실시의 형태의 경우에서 고속화할 수 있다. 또한, 이 발명의 실시의 형태와 같이 일정주기에서 일정한 시간에 인가전압의 절대치가 반드시 0V로 됨으로써 백으로부터 흑으로 변화하는 시간도 고속화할 수 있다.

이 발명의 실시의 형태에서는 도 1과 같이 T1 내지 T6의 각각의 기간의 평균전압이 거의 0V로 되도록 각각의 기간내에 극성반전을 행하고 있다. 이 것은 액정이 고속으로 동작하기 때문에 각각의 기간마다 극성을 반전하면, 정의 인가전압과 부의 인가전압의 미묘한 절대치의 차이로부터 플리커가 발생해 버리기 때문이다.

이 발명의 실시형태에서는 전압무인가의 상태로 흑을 표시하는 노말리블랙의 액정패널에 대해서 설명했지만, 일정주기에서 일정시간에 가하는 전압을 변경함으로써 전압무인가의 상태에서 백을 표시하는 노말리화이트의 액정패널에 대해서도 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 액정의 인가전압과 광투과율의 관계가 일반적인 액정패널과 다른 특수한 액정패널에 대해서도 마찬가지로 일정주기로 일정시간에 가하는 전압을 적정한 값으로 설정함으로써 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.

이 발명의 실시의 형태에 있어서, 콘트라스트비가 높게 표시를 행하기 위해서는 주기적으로 액정패널의 광투과율이 변화한 후에 광투과율이 원래의 상태로 복귀할 필요가 있다.

따라서, 이 발명의 실시의 형태에 있어서는 프레임주기를 짧게 하면, 광투과율이 완전히 원래의 상태로 복귀하기 전에 다음 주기로 이동해 버리고, 콘트라스트가 낮아져 버린다. 한편, 프레임주기를 지체시키면, 플리커가 발생하는 것 등과 같은 단점이 생겨 버린다.

광투과율이 원래의 상태로 복귀하는 시간은 액정재료의 특성, 특히, 액정재료의 점성 등에 의해 크게 변화한다.

따라서, 광투과율이 원래의 상태로 복귀하는 시간이 짧은 액정재료를 선택함으로써 플리커의 발생을 억제하면서 콘트라스트비가 높은 표시를 행하는 것도 가능해진다.

또한, 광투과율이 원래의 값으로 복귀하는 시간이 액정재료의 점성 등에 크게 영향을 받으므로, 액정패널의 온도를 높임으로써 액정재료를 변경하지 않고도 콘트라스트비가 높은 표시를 행하는 것도 가능해진다.

이 발명에 의하면, 전압파형을 변경함으로써 액정패널에 화상을 그리고, 그 화상이 완전히 사라지기까지가 매우 짧은 시간에 행해지는 것이 가능해지고, 매우 고속의 응답속도가 얻어지며, 동적인 화상의 재생에 가장 적합한 방식이다.

또한, 이 발명에 의하면, TFT방식에 사용되는 인가전압파형과 기본적으로 동일하고, TFT방식의 액정패널에 사용할 수 있다. 덧붙여서, 기타의 구동방식에 대해서도 인가전압을 일정주기에서 일정시간에 소정의 전압으로 함으로써 액정의 동작속도를 고속화할 수 있다.

또한, 액정패널에 화상을 그리고, 그 화상이 완전히 사라지기까지가 1 프레임주기중에 행해지는 방식이기 때문에, 앞서 설명한 3색 백라이트를 사용한 칼라표시방법에 최적인 방법이고, 고성능이자 낮은 가격인 칼라표시 디스플레이를 실현할 수 있다.

도 1 - 이 발명의 네마틱액정의 인가전압의 변화에 대한 광투과율의 시간변화를 나타내는 도면

도 2 - 종래기술에 따른 네마틱액정의 인가전압의 변화에 대한 광투과율의 시간변화를 나타내는 도면

Claims (11)

1. 2개의 전극 사이에 끼워진 네마틱 액정이 2개의 편광판 사이에 배치된 액정표시장치의 네마틱 액정의 구동 방법에 있어서,

   상기 2개의 전극 간에 화상 데이터에 대응하는 전압을 인가하여 액정 패널에 화상을 나타내는 단계, 및

   상기 2개의 전극 간에 적정한 전압을 각 프레임 기간 중에 인가하여 상기 액정 패널에 보이는 화상을 해당 프레임 기간 중에 소거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 화상을 소거하는 것은 상기 액정이 흑색을 표시하는 것임을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 액정표시장치는 노말리 블랙이고, 상기 적정한 전압은 제로 볼트인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   네마틱 액정의 온도를 소정 온도로 올리는 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 액정표시장치는 TFT 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
6. 네마틱 액정과, 상기 액정이 사이에 끼워진 2개의 전극과, 상기 2개의 전극이 사이에 끼워진 편광판이 조합된 액정표시장치에서의 네마틱 액정의 구동 방법에 있어서,

   상기 2개의 전극 간에 화상 데이터에 대응하는 제1 전압과, 해당 화상 데이터와는 관계가 없는 소정의 제2 전압을 소정의 주기로 연속하는 각 프레임 기간 내에 절환 인가하는 단계를 구비하고,

   상기 제1 전압을 인가하는 기간과 상기 제2 전압을 인가하는 기간과의 비율이 모든 프레임 기간에 대해 일정하고,

   상기 각 프레임 기간 내에, 상기 2개의 전극 간에 인가되는 전압의 극성을 반전시켜서 상기 2개의 전극 간에 인가되는 전압의 평균치를 0이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 각 프레임 기간 내에 상기 제1 전압의 인가에 의하여 상기 액정표시장치의 액정 패널에 표시되는 화상을 상기 제2의 전압을 인가시켜서 소거하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 소거는 상기 액정 패널에 표시를 흑색으로 하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
9. 네마틱 액정과, 상기 액정이 사이에 끼워진 2개의 전극과, 상기 2개의 전극이 사이에 끼워진 편광판이 조합된 액정표시장치에서의 네마틱 액정의 구동 방법에 있어서,

   상기 2개의 전극 간에 화상 데이터에 대응하는 제1 전압과, 해당 화상 데이터와는 관계가 없는 소정의 제2 전압을 소정의 주기로 연속하는 각 프레임 기간 내에 절환 인가하는 단계를 구비하고,

   상기 제1 전압을 인가하는 기간과 상기 제2 전압을 인가하는 기간과의 비율이 모든 프레임 기간에 대해 일정하고,

   상기 액정표시장치는 노말리 블랙이고, 상기 제2 전압은 제로 볼트인 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
10. 네마틱 액정과, 상기 액정이 사이에 끼워진 2개의 전극과, 상기 2개의 전극이 사이에 끼워진 편광판이 조합된 액정표시장치에서의 네마틱 액정의 구동 방법에 있어서,

    상기 2개의 전극 간에 화상 데이터에 대응하는 제1 전압과, 해당 화상 데이터와는 관계가 없는 소정의 제2 전압을 소정의 주기로 연속하는 각 프레임 기간 내에 절환 인가하는 단계를 구비하고,

    상기 제1 전압을 인가하는 기간과 상기 제2 전압을 인가하는 기간과의 비율이 모든 단위기간에 대해 일정하고,

    네마틱 액정의 온도를 소정 온도로 올려주는 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.
11. 소정의 화상을 연속하는 프레임 단위로 표시함으로써 상기 소정의 화상을 시각적으로 인식시키는 네마틱 액정의 구동 방법에 있어서,

    상기 연속하는 프레임의 각 프레임의 상승시에는 그 앞 프레임에서 표시된 화상을 소거하는 단계를 구비하고,

    상기 각 프레임에서 상기 소정의 화상의 표시는 상기 네마틱 액정이 사이에 끼워진 1쌍의 전극에 화상 데이터에 대응하는 화상표시전압을 인가함으로서 이루어지고,

    상기 각 프레임의 상승시의 상기 화상의 소거는 상기 1쌍의 전극에 상기 화상 데이터와는 관계가 없는 화상소거전압을 인가함으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 네마틱 액정의 구동 방법.