KR20070004240A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 OCB 액정 표시 장치에서 외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 감마 곡선에 기초하여 정해진 정규 데이터 전압 및 제1 감마 곡선보다 낮은 휘도를 나타내는 제2 감마 곡선에 기초하여 정해진 임펄시브 데이터 전압을 주기적으로 번갈아 인가하여 OCB 액정 표시 장치의 휘도가 향상되며, OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지지 않아 구동 전압의 범위에 관계없이 안정적으로 구동할 수 있다.
또한, 상부 배향막과 하부 배향막 각각의 선경사각을 다르게 형성하거나, 동일한 배향막을 사용하더라도 베이킹의 온도와 시간 및 배향막의 두께를 다르게 하거나, 상부 배향막과 하부 배향막의 러빙 시에 러빙 천의 재료, 러빙 강도, 러빙 횟수, 러빙 테이블 속도 및 러빙 롤의 회전수 등과 같은 러빙 조건을 다르게 적용하거나, 또는 상부 배향막의 러빙 방향과 하부 배향막의 러빙 방향이 2° 내지 4°의 각도를 이루도록 하여 액정 표시 장치의 구동 시에 비대칭 스플레이 배향 단계를 거치지 않고 구부러짐 배향을 안정적으로 얻을 수 있고 낮은 구동 전압으로 구부러짐 배향을 얻을 수 있다.
구부러짐, OCB, 액정 표시 장치, 구동

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시판 조립체를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 화소 전극 및 공통 전극에 전압을 인가하기 전의 액정 분자의 배향 상태를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 전극에 전압을 인가한 후의 액정 분자의 배향 상태를 도시한 것이다.
도 8은 도 6 및 도 7 사이에서 발생할 수 있는 액정 분자의 배향 상태를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 곡선을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 데이터 신호의 파형도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도를 정규 데이터 전압의 함수로 나타낸 그래프로서, 정규 데이터 전압만을 인가한 경우이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도를 정규 데이터 전압의 함수로 나타낸 그래프로서, 정규 데이터 전압을 인가하는 사이사이에 임펄시브 데이터 전압을 인가한 경우이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3: 액정층 11, 21: 배향막
12, 22: 편광자 13, 23: 보상 필름
31: 액정 분자
100: 하부 표시판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
133a, 133b: 유지 전극 140: 게이트 절연막
154: 반도체 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 191: 화소 전극
200: 상부 표시판 220: 블랙 매트릭스
230: 색필터 270: 공통 전극
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부
A, A': 구동 영역
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치 중에서 응답 속도 및 기준 시야각을 개선하기 위해서 다양한 방법이 제시되었으며, 그 예로 OCB(optically compensated bend) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다.
이러한 OCB 방식의 액정 표시 장치에서는 두 전기장 생성 전극에 전기장이 인가되었을 때 액정 분자가 두 기판 사이의 중심면에 대하여 대칭이면서 기판 면에서 중심면에 이르기까지 수평 배열에서 수직 배열로 변하므로 넓은 기준 시야각을 얻을 수 있다. 이러한 액정 분자의 배열을 얻기 위해서는 두 기판의 배향막을 같은 방향으로 러빙 등 배향 처리하고 처음에 고전압을 인가하여 구부러짐(bend) 배열로 만든다.
그러나 전압이 소정 값 이하로 떨어지는 경우에 액정층의 구부러짐(bend) 배열이 깨질 수 있으며, 이러한 값을 알아내기도 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 인가하는 전압에 관계없이 구부러짐(bend) 배열이 깨지지 않으면서 안정적으로 구동할 수 있는 OCB 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 OCB 액정 표시 장치에서 외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 감마 곡선에 기초하여 정해진 정규 데이터 전압 및 제1 감마 곡선보다 낮은 휘도를 나타내는 제2 감마 곡선에 기초하여 정해진 임펄시브 데이터 전압을 주기적으로 번갈아 인가한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 들어 있으며 OCB 방식으로 배향되어 있는 액정층, 그리고 상기 제1 및 제2 기판 위에 각각 형성되어 있으며, 상기 액정층을 수평 배향하는 제1 및 제2 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막의 상태 및 상기 제2 배향막의 상태가 서로 다르며, 외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 감마 곡선에 기초하여 정해진 정규 데이터 전압 및 상기 제1 감마 곡선보다 낮은 휘도를 나타내는 제2 감마 곡선에 기초하여 정해진 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가한다.
상기 제1 배향막과 상기 액정 분자에 주는 선경사각과 제2 배향막이 상기 액정 분자에 주는 선경사각이 서로 다룰 수 있다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 서로 다른 재료를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막의 두께가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 다른 베이킹 온도와 시간으로 만들어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 배향막은 러빙되어 있으며, 상기 제1 배향막의 러빙 방향과 상기 제2 배향막의 러빙 방향이 이루는 각도가 2°내지 4°일 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 러빙되어 있으며, 러빙 시 사용하는 러빙 천의 재료, 러빙 강도 및 러빙 횟수 중의 어느 하나가 서로 다를 수 있다.
상기 제2 감마 곡선은 정해진 값 이하의 계조에 대하여 블랙을 나타낼 수 있다.
상기 제2 감마 곡선은 상기 정해진 값보다 큰 계조에 대하여 단조 증가하는 휘도를 나타낼 수 있다.
상기 제2 감마 곡선은 모든 계조에 대하여 블랙을 나타낼 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 방식일 수 있다.
상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 액정층의 구부러짐 배열이 깨어지는 전압 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 들어 있으며 구부러짐 배열을 이루는 액정층을 포함하며, 외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 표시하는 정규 데이터 전압과 상기 구부러짐 배 열을 유지할 수 있는 최소 전압보다 높은 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가한다.
상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시할 수 있다.
상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 입력 영상 정보에 따라 달라질 수 있다.
일정 계조 이하에 대응하는 상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 방식일 수 있다.
정규 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 화소의 비율이 1:1일 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 여기서 액정층(3)은 도 4와 같이 하부 및 상부 표시판(100, 200)의 중심면에 대하여 대칭인 구부러짐(bend) 배열을 가지는 OCB(optically compensated bend) 액정을 포함한다. 구부러짐 배열을 가지도록 하는 방법에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참고하여 후술한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, ..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, ..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)와 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해 진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(191)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(Primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 표시 장치는 또한 표시판(100, 200) 및 액정층(3)에 빛을 공급하는 조명부(backlight unit)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
그러면, 이러한 액정 표시판 조립체의 상세 구조에 대하여 도 3 및 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시판 조립체를 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(12) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b) 각각은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대쪽의 자유단을 가지고 있다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항(resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.
반도체(154) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)의 줄기선과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소와 산화규소를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 유기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(도시하지 않음)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(도시하지 않음)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 신호를 인가 받는다. 데이터 신호가 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으 로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(31)의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자(31)의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 액정 축전기를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하며, 화소 전극(191)의 왼쪽 및 오른쪽 변은 유지 전극(133a, 133b)보다 데이터선(171)에 인접한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화하는 유지 축전기(storage capacitor)를 이룬다.
접촉 보조 부재(도시하지 않음)는 각각 접촉 구멍(도시하지 않음)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(도시하지 않음) 및 데이터선(171)의 끝 부분(도시하지 않음)과 연결된다. 접촉 보조 부재(도시하지 않음)는 게이트선(121)의 끝 부분(도시하지 않음) 및 데이터선(171)의 끝 부분(도시하지 않음)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
다음 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(black matrix)(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 데이터선(171)에 대응하는 선형 부분(도시하지 않음)과 박막 트랜지스터에 대응하는 면형 부분(도시하지 않음)을 포함하며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막아준다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230) 는 블랙 매트릭스(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색필터(230) 및 블랙 매트릭스(220) 위에는 덮개막(overcoat)이 형성될 수 있다. 덮개막은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다.
색필터(230)와 블랙 매트릭스(220) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 동일한 방향으로 러빙되어 있는 수평 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란한 것이 바람직하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.
편광자(12, 22)와 표시판(100, 200)의 사이에는 보상 필름이 부착될 수 있으며, 보상 필름으로는 C 플레이트 보상 필름 또는 이축성 보상 필름 등이 사용된다.
액정층(3)은 유전율 이방성이 양인 네마틱 액정을 포함하며, OCB(optically compensated bend) 방식으로 배향되어 있는데, 도 5 내지 도 8을 참조하여 이에 대하여 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 8은 도 3 및 도 4에 도시한 액정 표시 장치에서 액정 분자의 배열을 나타낸 개략적인 단면이다. 설명의 편의를 위하여 하부 및 상부 기판(110, 210)과 하부 및 상부 배향막(11,21) 및 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3)만을 도시하였으며, 두 배향막(11, 21)은 동일한 방향으로 러빙되어 있다.
도 5는 화소 전극(191) 및 공통 전극(270)에 전압을 인가하기 전의 액정 분자(31)의 배향 상태를 도시한 것이고, 도 6 및 도 7은 전극(191, 270)에 전압을 인가한 후의 액정 분자(31)의 배향 상태를 도시한 것이고, 도 8은 도 6 및 도 7 사이에서 발생할 수 있는 액정 분자(31)의 배향 상태를 도시한 것이다.
도 5를 참고하면, 전압을 인가하지 않은 상태에서, 두 배향막(11, 21) 부근의 액정 분자(31)는 러빙 방향을 향하여 한쪽 끝이 일어선 형태의 선경사각(θ)을 가지고 수평 배향되어 있다. 따라서 액정 분자(31)의 배열은 기판(110, 210) 면과 평행하며 두 배향막(11, 21)의 표면으로부터 대략 같은 거리에 있는 면(앞으로 "중심면"이라 함)을 중심으로 대칭을 이루게 된다. 이러한 배향을 스플레이(splay) 배향이라고 한다.
이와 같은 상태에서 액정층(3)에 전기장이 인가되면 액정 분자(31)가 스플레이 배향에서 다른 배향으로 바뀌게 되는데, 이에 대하여 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
두 표시판(100, 200)의 전극(도시하지 않음)에 전압을 인가하기 시작하여 두 표시판(100, 200)의 면에 수직인 전기장이 액정층(3)에 생기면, 도 6에서와 같이 배향막(11, 21) 부근의 액정 분자(31)들이 전기장에 반응하여 일어선다. 그런데 두 배향막(11, 21) 표면에서 일어서는 방향이 동일하므로 액정층(3)의 중간 부분에 서는 액정 분자(31)들이 일어서는 방향이 충돌을 일으켜 큰 스트레스가 생기며 이에 따라 에너지적으로 안정한 비틀림(twist) 배향으로 전이된다. 이를 전이 스플레이(transient splay) 배향이라 한다.
그러나 이러한 비틀림이 일률적으로 생기는 것이 아니라 도 8에서와 같이, 어느 영역(domain)에서는 상부 배향막(21)에 인접한 부분(T1)에서 비틀림이 생기고 어느 영역에서는 하부 배향막(11)에 인접한 부분(T2)에서 비틀림이 생긴다. 여기서, 두 영역(T1, T2)에서의 액정 분자(31)의 비틀림 방향은 반대이고 이때 두 영역(T1, T2)의 에너지 상태는 동일하다. 따라서, 무작위적으로 비대칭 스플레이 배향(asymmetric splay)을 하며 두 영역(T1, T2)이 만나는 곳에서는 전경(disclination)(D)이 발생한다.
이 상태에서, 전기장을 더 세게 하면 도 7에서와 같이, 액정은 구부러짐(bend) 배향을 되며 이 과정에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 전극에 전압을 인가할 때 빠른 속도로 전압을 올리는 경우와 느린 속도로 올리는 경우로 나누어 설명한다.
빠른 속도로 전압을 올리면 전이 스플레이 배향 단계에서 비대칭 스플레이 배향 단계로 전이하며 이때 비틀림 방향이 반대인 두 영역(T1, T2)이 무작위적으로 발생한다. 앞서 설명하였듯이 이 두 영역(T1, T2)은 거의 동일한 에너지를 가지고 있어서, 높은 전압을 인가할 때 영역(T1, T2) 구별없이 구부러짐 배향으로 전이하기 위해 더욱 강한 비틀림 배향을 하게 된다. 그러므로, 영역(T1, T2) 간의 휘도 차이는 없고 두 영역 사이의 전경(D)만 더 밝아지고 선명해진다. 이 상태에서, 더 욱 높은 전압을 인가하면 상부 배향막(21)에서부터 비틀림 배향을 하고 있는 영역(T1)과 하부 배향막(11)에서부터 비틀림 배향을 하고 있는 영역(T2) 사이에 미세한 에너지 차이가 생기고 두 영역(T1, T2) 중 좀 더 안정한 쪽의 비틀림 배향으로 통합된 후에 구부러짐 배향으로 전이한다.
한편, 매우 느린 속도로 전압을 올리면 빠른 속도로 전압을 인가할 때와 동일하게 비대칭 스플레이 상태가 나타나지만 두 영역간의 경계가 분명하지 않고 두 영역(T1, T2) 중 한 쪽이 다른 쪽보다 우세하게 작용하여 두 영역(T1, T2)이 하나로 통합되어 균일한 배향을 이루게 된다. 이후 다시 전압을 인가하기 시작하면 전경의 발생 없이 쉽게 구부러짐 배향으로 된다.
다음, 구부러짐 배향인 상태에서 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 전극에 인가된 전압을 빠른 속도로 내리는 경우와 느린 속도로 내리는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 빠른 속도로 전압을 내리면 구부러짐 배향이 깨지면서 에너지적으로 안정한 비틀림 배향으로 전이된다. 이때에도, 도 8에 도시한 바와 같이 비틀림 방향이 서로 반대인 두 영역(T1, T2)이 나타나는데, 상부 배향막(21)에서부터 비틀림 배향을 하는 영역(T1)과 하부 배향막(11)에서부터 비틀림 배향을 하는 영역(T2)으로 나뉘며 이 두 영역(T1, T2) 사이에서 전경이 뚜렷하게 나타난다. 전압이 더 낮아지면 두 영역(T1, T2) 중 조금이라도 에너지가 낮은 영역이 우세하게 되어 다른 영역을 밀어내며 하나의 도메인을 형성하고 곧 스플레이 배향을 하게 된다.
한편, 느린 속도로 전압을 내리면 구부러짐 배향이 깨지면서 비틀림 배향으 로 전이되나 액정층(3)의 일부(위쪽 또는 아래쪽)만 비틀림 배향을 하고 나머지는 구부러짐 배향을 한다. 계속해서 천천히 전압을 내리면 두 영역 중 에너지가 낮은 영역이 우세하게 되어 다른 영역을 밀어내며 하나의 도메인을 형성하고 곧 스플레이 배향을 하게 된다.
이와 같은 관찰에서, 초기 스플레이 배향에서 구부러짐 배향으로 전이될 때 반드시 비틀림 배향 단계를 거치게 되나 비대칭 스플레이 배향 단계에서는 비틀림 배향이 서로 반대인 두 영역(T1, T2)이 존재하게 된다. 이 두 영역(T1, T2)의 사이에는 에너지 차이가 없기 때문에 더 높은 전압을 인가하여 두 영역의 평형을 깨뜨려 구부러짐 배향으로 될 때까지 전경이 계속 존재하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 앞서 설명한 액정 표시 장치에서 비대칭 스플레이 배향 단계를 거치지 않고 구부러짐 배향을 얻는 방법을 제시한다. 비대칭 스플레이 배향 단계를 제거하는 방법은 예를 들면, 상부 배향막(21) 부근에서 비틀림 배향으로 전이되는 필요한 에너지와 하부 배향막(11) 부근에서 비틀림 배향으로 전이되는 데 필요한 에너지에 차이를 주는 것이다.
이와 같이 에너지에 차이를 주기 위하여 배향막(11, 21)을 형성하거나 러빙할 때의 조건을 달리 하여 배향막(11, 21)의 상태를 다르게 해 줄 수 있는데, 먼저 배향막(11, 21)을 형성하는 과정에 대하여 간단하게 설명한 후 이에 대하여 설명한다.
일반적으로 배향막(11, 21)은, 주사슬(main chain) 및 곁사슬(side chain)을 가지는 유기물을 용매와 함께 도포하고, 1차로 베이킹(baking)하여 용매를 증발시 킨 다음, 다시 2차로 베이킹한 다음, 러빙함으로써 완성된다. 이때, 1차 베이킹은 배향막(11, 21)과 기판(110, 210) 또는 그 위의 박막과의 접착성을 강화하기 위한 것이고, 2차 베이킹은 배향막(11, 21)의 배향성과 강도를 향상하기 위한 것이다.
에너지에 차이를 주는 방법 중 하나는 상부 배향막(21)이 주는 선경사각과 하부 배향막(11)이 주는 선경사각을 다르게 하는 것으로서, 배향막(11, 21) 재료인 유기물에서 각 사슬의 길이 및 밀도 등을 달리함으로써 가능하다.
배향막(11, 21)을 동일한 재료로 형성할 때에는 상부 배향막(21)과 하부 배향막(11)의 공정 조건을 다르게 함으로써 에너지에 차이를 줄 수 있다. 예를 들면, 1차 및 2차 베이킹 공정의 온도 및 시간을 다르게 하거나, 하부 배향막(11)과 상부 배향막(21)의 두께를 다르게 할 수 있다. 또한, 상부 배향막(21)과 하부 배향막(11)의 러빙 조건을 다르게 적용할 수도 있다. 예를 들면, 러빙 천의 재료, 러빙 강도, 러빙 횟수, 러빙 테이블 속도 및 러빙 롤의 회전수 등을 다르게 한다.
그리고 또 다른 방법으로 상부 배향막(11)과 하부 배향막(21)의 러빙 방향을 달리할 수도 있다. 여기서, 두 배향막(11, 21)의 러빙 방향이 이루는 각도가 너무 크면 보상 필름에 의한 보상효과가 떨어지고 완전한 블랙 상태를 얻기 힘들기 때문에 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하며 예를 들면 약 2°내지 4°인 것이 바람직하다. 이러한 배향을 PTB(partially twisted bend) 구조라 한다. 이렇게 하면, 상부 배향막(21)이나 하부 배향막(11)에서 각각 비틀림 배향으로의 전이가 시작되어도 비틀림 방향이 동일하므로 영역 분할은 일어나지 않는다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련 된 두 개의 계조 전압 집합을 생성한다. 두 계조 전압 집합은 서로 다른 감마 곡선에 근거하여 생성되며, 이에 대해서는 도 9를 참고하여 뒤에서 상세하게 설명한다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 모든 계조에 대한 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고 이 중에서 데이터 신호를 선택한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 집적 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와 는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 도 9 내지 도 10을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 감마 곡선을 도시한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 데이터 신호의 파형도이다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300) 및 데이터 구동부(500)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 영상 데이터의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 신호의 전압 극성"을 줄여 "데이터 신호의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
도 10을 참고하면, 신호 제어부(600)가 데이터 구동부(500)에 내보내는 영상 신호(DAT)는 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 임펄시브 데이터(g1)를 포함한다. 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 임펄시브 데이터(g1)의 계조 값은 동일하다. 그러나 입력 영상 신호(R, G, B)를 정해준 규칙에 따라 보정하여 임펄시브 데이터(g1)를 만들 수도 있다.
도 9를 참고하면, 곡선(i)은 정규 영상 데이터(d11-dnm)가 나타내는 휘도 곡선 (감마 곡선)이고, 곡선(ii)은 임펄시브 데이터(g1)가 나타내는 휘도 곡선이다. 곡선(i)은 액정 표시 장치의 특성에 따라서 정해지며, 곡선(ii)은 F로 표시한 소정 계조(Gmin)보다 작은 계조에 대해서는 블랙을 나타내고, 계조(Gmin) 이상의 계조에 대해서는 단조 증가하는 휘도를 나타낸다. 이때, 단조 증가하는 휘도는 액정 표시 장치의 특성을 고려하여 정해질 수 있다. 이와는 달리 임펄시브 데이터(g1)가 나타내는 감마 곡선이 모든 계조에 대해서 블랙을 나타낼 수도 있다.
도 9의 (ii) 곡선에서 G 점은 임펄시브 데이터(g1)에서 최고 계조(Gmax)인 지점을 나타내며, 이때의 휘도는 Lmax이다. F 점은 휘도가 0 아닌 최저값(Lmin)인 지점을 나타내며, 이때의 계조는 Gmin이다. G점의 휘도(Lmax)와 F점의 계조(Gmin)는 변화가 가능하다.
노멀리 화이트 방식의 경우, G점의 휘도(Lmax)는 OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지는 전압(Vc)이상의 전압값에 대응하는 값을 가지는 것이 바람직하다. 일 실시예로 G점의 휘도가 블랙일 수도 있으며, 이 때, F점은 존재하지 않게 된다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 정규 영상 데이터(d11-dnm) 및 임펄시브 데이터(g1)를 수신하고, 이를 정규 아날로그 데이터 전압 및 임펄시브 아날로그 데이터 전압으로 각각 변환한다. 정규 아날로그 데이터 전압은 계조 전압 생성부(800)로부터의 두 개의 계조 전압 집합 중 도 9의 (i) 곡선을 충족하는 것에서 선택하고, 임펄시브 아날로그 데이터 전압은 (ii) 곡선을 충족하는 것에서 선택한다.
이어 데이터 구동부(500)는 정규 데이터 전압 또는 임펄시브 데이터 전압을 해당하는 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 신호가 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판 조립체(300)에 부착된 편광자(12, 22)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
도 10에 도시한 것처럼, 신호 제어부(600)는 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 임펄시브 데이터(g1)를 번갈아 출력하는데, 모든 화소에 대한 한 프레임분의 정규 영상 데이터를 모두 출력한 다음 임펄시브 데이터(g1)를 출력한다. 임펄시브 데이터 (g1)에 대응하는 임펄시브 데이터 전압을 화소(PX)에 인가하는 방식은 다양한 방식이 있을 수 있는데 몇 가지 예를 살펴보면 다음과 같다.
우선 첫 번째 방식은 모든 화소에 정규 데이터 전압을 한 번 인가한 후 다시 임펄시브 데이터 전압을 인가한다.
두 번째 방식은 모든 화소를 구분하여 일부 화소에는 정규 데이터 전압을 인가하고, 나머지 화소에는 임펄시브 데이터 전압을 인가한다. 이 때, 나머지 화소에 임펄시브 데이터 전압이 한꺼번에 인가될 수 있다.
세 번째 방식은 모든 화소 중 일부 화소에 정규 데이터 전압을 인가하고, 그 화소에 다시 임펄시브 데이터 전압을 인가한다. 이 때, 임펄시브 데이터 전압은 한꺼번에 인가될 수 있다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 신호의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성도 서로 다를 수 있다(열 반전, 점 반전).
그러면 이러한 액정 표시 장치의 휘도에 대하여 도 11 및 도 12를 참고하여 자세히 살펴본다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 노멀리 화이트 방식 액정 표시 장치의 휘도를 정규 데이터 전압의 함수로 나타낸 그래프로서, 도 11은 정규 데 이터 전압만을 인가한 경우이고, 도 12는 정규 데이터 전압을 인가하는 사이사이에 임펄시브 데이터 전압을 인가한 경우(앞으로 "임펄시브 구동"이라 함)이다.
도 11과 같이 정상 데이터 전압만을 인가하는 경우에는 전압이 낮아짐에 따라 휘도가 갑자기 낮아지는 비정상 영역(S)이 존재한다. 이는 휘도가 낮아지기 시작하는 지점에서의 전압, 즉 임계 전압(Vc) 이하에서 액정의 구부러짐 배향이 깨지기 때문인 것으로 여겨진다.
따라서 정상 데이터 전압만을 인가하는 경우에 휘도가 전압에 따라 안정적으로 단조 감소하는 특성을 보이는 비정상 영역(S)이상의 전압 범위에서만 예를 들면 2V 이상의 전압 범위에서만 액정 표시 장치의 구동이 가능하다. 따라서 액정 표시 장치가 표시할 수 있는 최고 휘도(B1)가 제한된다.
그러나 도 12와 같이 임펄시브 구동을 하는 경우에는 전 범위에서 전압이 낮아짐에 따라 휘도가 단조 감소하는 특성을 보이고 휘도가 갑자기 떨어지는 등의 비정상 영역이 존재하지 않는다. 따라서 0V부터 2V의 전압도 사용할 수 있고 표시할 수 있는 휘도가 도 11의 경우보다 높다.
한편 본 발명의 실시예의 경우에 이와 같이 구부러짐 배향이 깨지지 않는 이유는, OCB 액정의 구부러짐 배향이 깨지기 위해서는 약 500ms 이상의 시간 동안 임계 전압(Vc) 이상의 전압이 인가되지 않아야 하는데, 임펄시브 구동의 경우 매 프레임 임계 전압(Vc)보다 높은 전압을 인가하며 한 프레임 시간은 약 16.7ms로서 500ms보다 매우 짧은 시간이기 때문인 것으로 여겨진다.
이상의 실시예에서 정규 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 화 소의 비율(duty ratio)은 다양한 값으로 형성할 수 있다. 바람직하게는 1:1의 비율을 가진다.
또한, 이상의 실시예에서는 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 방식을 예를 들어 설명하고 있으나, 그 외의 방법도 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, OCB 액정 표시 장치를 임펄시브 구동하여 OCB 액정 표시 장치의 휘도가 향상되며, 구부러짐(bend) 배열이 깨지지 않아 구동 전압의 범위에 관계없이 안정적으로 구동할 수 있다.
또한, 상부 기판과 하부 기판에 각각 선경사각이 다른 배향막을 형성하거나, 동일한 배향막을 사용하더라도 베이킹 온도와 시간 및 배향막의 두께를 다르게 하거나, 상부 배향막과 하부 배향막의 러빙 시에 러빙천의 재료, 러빙 강도, 러빙 횟수, 테이블 속도 및 러빙 롤의 회전수 등과 같은 러빙 조건을 다르게 적용하거나, 또는 상부 기판과 하부 기판의 러빙 방향이 2° 내지 4°의 각도를 이루도록 하여 액정 표시 장치의 구동 시에 비대칭 스플레이 배향 단계를 거치지 않고 구부러짐 배향을 안정적으로 얻을 수 있고 낮은 구동 전압으로 구부러짐 배향을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 들어 있으며 OCB 방식으로 배향되어 있는 액정층, 그리고
    상기 제1 및 제2 기판 위에 각각 형성되어 있으며, 상기 액정층을 수평 배향하는 제1 및 제2 배향막
    을 포함하고,
    상기 제1 배향막의 상태 및 상기 제2 배향막의 상태가 서로 다르며,
    외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 제1 감마 곡선에 기초하여 정해진 정규 데이터 전압 및 상기 제1 감마 곡선보다 낮은 휘도를 나타내는 제2 감마 곡선에 기초하여 정해진 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가하는
    액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 액정 분자에 주는 선경사각과 제2 배향막이 상기 액정 분 자에 주는 선경사각이 서로 다른 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 서로 다른 재료를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막의 두께가 서로 다른 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 다른 베이킹 온도와 시간으로 만들어진 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 배향막은 러빙되어 있으며, 상기 제1 배향막의 러빙 방향과 상기 제2 배향막의 러빙 방향이 이루는 각도가 2°내지 4°인 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 러빙되어 있으며, 러빙 시 사용하는 러빙 천의 재료, 러빙 강도 및 러빙 횟수 중의 어느 하나가 서로 다른 액정 표시 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 감마 곡선은 정해진 값 이하의 계조에 대하여 블랙을 나타내는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 감마 곡선은 상기 정해진 값보다 큰 계조에 대하여 단조 증가하는 휘도를 나타내는 액정 표시 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 제2 감마 곡선은 모든 계조에 대하여 블랙을 나타내는 액정 표시 장치.
  11. 제8항에서,
    상기 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 방식인 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 액정층의 구부러짐 배열이 깨어지는 전압 이상인 액정 표시 장치.
  13. 서로 마주하는 제1 및 제2 전극,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 들어 있으며 구부러짐 배열을 이루는 액정층
    을 포함하며,
    외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 표시하는 정규 데이터 전압과 상기 구부러짐 배열을 유지할 수 있는 최소 전압보다 높은 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가하는
    액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시하는 액정 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 입력 영상 정보에 따라 달라지는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    일정 계조 이하에 대응하는 상기 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시하는 액정 표시 장치.
  17. 제13항에서,
    상기 액정 표시 장치는 노멀리 화이트 방식인 액정 표시 장치.
  18. 제13항에서,
    정규 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 화소의 비율이 1:1인 액정 표시 장치.
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