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KR101071262B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR101071262B1
KR101071262B1 KR1020050066284A KR20050066284A KR101071262B1 KR 101071262 B1 KR101071262 B1 KR 101071262B1 KR 1020050066284 A KR1020050066284 A KR 1020050066284A KR 20050066284 A KR20050066284 A KR 20050066284A KR 101071262 B1 KR101071262 B1 KR 101071262B1
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KR
South Korea
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impulsive
liquid crystal
data
voltage
crystal display
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KR1020050066284A
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한은희
강성욱
이준우
이창훈
이준영
김희섭
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to US11/488,405 priority patent/US8665193B2/en
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Priority to CN2006101059991A priority patent/CN1900779B/zh
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Abstract

본 발명은 OCB 액정 표시 장치에 대한 것으로, 화상을 표시하는 정규 데이터 전압의 사이에 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 임펄시브 구동을 하는데, 임펄시브 데이터 전압을 제1 임펄시브 데이터 전압과 OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지지 않는 전압값을 가지는 제2 임펄시브 데이터 전압으로 나누어, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제1 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제1 임펄시브 구동"이라 하고, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제2 임펄시브 구동"이라 할 때, 2 이상의 제1 임펄시브 구동마다 제2 임펄시브 구동이 행해지도록 하여 구부러짐 배열이 깨어지지 않도록 하며, 액정 표시 장치의 휘도를 향상한다.
OCB, 구부러짐, 액정 표시 장치

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 OCB(optically compensated bend) 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동으로 액정 표시 장치를 구동할 때 데이터에 따른 계조 대 휘도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 데이터 인가 방식을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 구동으로 인가하는 전압에 따른 표시 휘도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 및 구부러짐(bend) 배열 유지력을 나타내고 있다.
<도면 부호의 설명>
3: 액정층 11, 21: 배향막
12, 22: 편광판 13, 23: 보상 필름
100: 액정 표시 장치 191: 화소 전극
200: 공통 전극 표시판 230: 색필터
270: 공통 전극 300: 액정 표시판 조립체
310: 액정 분자 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
800: 계조 전압 생성부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 두 전극에 인가하는 전압을 변화시켜 액정층의 액정 분자들의 배열을 변화시킴으로써 빛의 투과량을 조절하여 화면을 표시하는 장치이다.
이러한 액정 표시 장치 중에서 응답 속도 및 시야각을 개선하기 위해서 다양한 방법이 제시되었으며, 그 예로 OCB(optically compensated bend) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다.
OCB 방식의 액정 표시 장치는 마주하는 두 기판에 각각 형성되어 있는 전극과 기판 사이에 주입되어 있는 액정층 및 두 기판에 각각 형성되어 있으며 액정 분자를 기판과 수평하게 배향하기 위한 배향막을 포함한다. 이러한 OCB 방식의 액정 표시 장치에서는 두 기판에 전기장이 인가되었을 때 액정 분자가 두 기판의 중심면 에 대하여 대칭이면서 기판에서 중심면에 이르기까지 수평 배열에서 수직 배열 구조를 취하고 있으므로 넓은 시야각을 얻을 수 있으며, 이러한 액정 분자의 배열을 얻기 위해서는 두 기판의 배향막을 같은 방향으로 처리하고 처음에 고전압을 인가하여 구부러짐(bend) 배열로 한다.
OCB 액정 표시 장치에서는 전압이 일정 전압 이하로 떨어지는 경우에는 액정의 구부러짐(bend) 배열이 깨어지는 문제점이 있다.
이와 같이 액정의 구부러짐 배열을 깨지 않도록 하기 위하여 액정 표시 장치의 화소에 인가하는 전압을 일정 크기 이상의 전압만을 인가하는 방법을 사용한다. 이러한 방법은 액정의 구부러짐 배열이 깨지지 않으나 액정 표시 장치로 표시할 수 있는 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 휘도가 떨어지지 않으며, 구부러짐 배열이 깨지지 않는 OCB 액정 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 화상을 표시하는 정규 데이터 전압의 사이에 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 임펄시브 구동을 하는데, 임펄시브 데이터 전압을 제1 임펄시브 데이터 전압과 OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지지 않는 전압값을 가지는 제2 임펄시브 데이터 전압으로 나누어, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제1 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제1 임펄시브 구동"이라 하고, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제2 임펄시브 구동"이라 할 때, 2 이상의 제1 임펄시브 구동마다 제2 임펄시브 구동이 행하지도록 한다. 여기서 제2 임펄시브 구동이 행해지는 주기는 2 프레임 이상 30 프레임 이하이다.
구체적으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 및 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 들어 있으며 구부러짐 배열을 이루는 액정층을 포함하며, 외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 정규 데이터 전압과 적어도 하나의 계조에 대하여 상기 정규 데이터 전압보다 낮은 휘도를 나타내는 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가하고, 상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 외부 영상 정보에 따라 값이 달라지는 제1 임펄시브 데이터 전압과 상기 구부러짐 배열을 깨지 않는 전압값을 가지는 제2 임펄시브 데이터 전압을 포함하고, 상기 제1 임펄시브 전압의 인가 회수는 상기 제2 임펄시브 전압의 인가 회수의 두 배 이상이다.
상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 상기 제1 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기의 두 배 이상일 수 있다.
상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 500ms 이하일 수 있다.
상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 2프레임이상 30프레임 이하일 수 있다.
상기 제2 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시하는 데이터일 수 있다.
상기 제1 임펄시브 데이터 중 일정 계조 이하의 상기 제1 임펄시브 데이터는 블랙을 표시하는 데이터일 수 있다.
상기 제1 임펄시브 데이터 중 최고 계조에서의 상기 제1 임펄시브 데이터는 화이트를 표시하는 데이터일 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 노말리 화이트일 수 있다.
상기 정규 데이터 전압과 상기 임펄시브 데이터 전압이 유지되는 시간비를 듀티비(duty ratio)라 할 때, 상기 듀티비는 1:1 내지 4:1일 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 행렬로 배치된 복수의 화소를 가지며, 상기 정규 영상 데이터가 상기 복수의 화소 전부에 인가된 후, 상기 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압이 상기 복수의 화소 전부에 인가될 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 행렬로 배치된 복수의 화소를 가지며, 상기 정규 영상 데이터가 상기 복수의 화소 중 일부에 인가되며, 상기 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압이 상기 복수의 화소 나머지에 인가될 수 있다.
상기 액정 표시 장치의 외측에는 각각 편광판이 부착되어 있을 수 있다.
상기 편광판의 투과축은 서로 수직할 수 있다.
상기 편광판의 내측에는 보상 필름이 부착되어 있을 수 있다.
상기 보상 필름으로 C 플레이트 보상 필름 또는 이축성 보상 필름이 사용될 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 3과 같이 하부 및 상부 표시판(100, 200)의 중심면 에 대하여 대칭인 구부러짐(bend) 배열을 가지는 OCB(optically compensated bend) 액정을 포함한다.
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 유전 체로서 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 정해진 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.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(12, 22)가 구비되어 있는데, 두 편광자(12, 22)의 투과축은 직교하는 것이 바람직하다.
편광자(12, 22)와 표시판(100, 200)의 사이에는 보상 필름(13, 23)이 부착될 수 있으며, 보상 필름(13, 23)으로는 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 도 3과 같이 구부러짐(bend) 배열을 하고 있다. 본 실시예에 따른 OCB 액정 표시 장치는 노멀리 화이트, 즉, 전압을 인가하지 않은 상태에서 가장 밝은 휘도, 즉 화이트를 표시한다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 하나 또는 두 개의 계조 전압 집합을 생성한다. 후자의 경우, 두 계조 전압 집합은 서로 다른 감마 곡선에 근거하여 생성되며, 이에 대해서는 도 6을 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. 이와는 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 동작에 대하여 도 4 및 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 구동으로 액정 표시 장치를 구동할 때 데이터에 따른 계조 대 휘도 그래프이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 데이터 인가 방식을 보여주는 도면이다.
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 인가하 라는 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 5를 참고하면, 신호 제어부(600)가 데이터 구동부(500)에 내보내는 영상 신호(DAT)는 정규 영상 데이터(d11-dnm), 제1 임펄시브 데이터(g1) 및 제2 임펄시브 데이터(g2)를 포함한다. 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 제1 임펄시브 데이터(g1)의 계조 값은 동일할 수 있으며 이때 계조 전압 생성부(800)는 두 개의 계조 전압 집합을 생성한다. 그러나 정해준 규칙에 따라 입력 영상 신호(R, G, B)를 보정하여 제1 임펄시브 데이터(g1)를 만들 수도 있으며 이때에는 계조 전압 생성부(800)가 하나의 계조 전압 집합만을 생성할 수 있다. 제2 임펄시브 데이터(g2)는 정해진 하나의 계조, 예를 들면 가장 낮은 계조(앞으로 "블랙 계조"라 함)이다. 그러나 제2 임펄시브 데이터(g2) 또한 입력 영상 신호(R, G, B)에 의존하는 값일 수 있다.
여기서 곡선(i)은 정규 영상 데이터(d11-dnm)가 나타내는 휘도 곡선(감마 곡선)이고, 곡선(ii)은 제1 임펄시브 데이터(g1)가 나타내는 휘도 곡선이다.
여기서 곡선(i)은 액정 표시 장치의 특성에 따라서 정해지며, 곡선(ii)은 F로 표시한 소정 계조(Gmin)보다 작은 계조에 대해서는 블랙을 나타내고, 소정 계조(Gmin) 이상의 계조에 대해서는 단조 증가하는 휘도를 나타낸다. 이때, 단조 증가하는 휘도는 액정 표시 장치의 특성을 고려하여 정해질 수 있다. 특히 곡선(ii)의 최고 계조(Gmax)에서의 전압값이 OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지는 전압[이하 '임계 전압(Vc)'이라 함]보다 작은 값을 가진다. 또한 곡선(ii)의 최고 계조(Gmax)에서의 전압값이 가장 높은 휘도를 표시하는 전압값일 수도 있다. 한편, 제2 임펄시브 데이터가 대응하는 전압은 임계 전압(Vc)보다 큰 전압값을 가지는 것이 바람직하다.
도 4의 (ii) 곡선에서 G 점은 제1 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.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 제1 임펄시브 데이터(g1) 또는 제2 임펄시브 데이터(g2)를 수신하고, 이를 정규 아날로그 데이터 전압 및 제1 또는 제2 임펄시브 아날로그 데이터 전압으로 각각 변환한다. 계조 전압 생성부(800)가 생성하는 계조 전압 집합의 수효가 둘일 경우에는 정규 아날로그 데이터 전압은 계조 전압 생성부(800)로부터의 두 개의 계조 전압 집합 중 도 6의 (i) 곡선을 충족하는 것에서 선택하고, 제1 임펄시브 아날로그 데이터 전압은 (ii) 곡선을 충족하는 것에서 선택한다.
이어 데이터 구동부(500)는 정규 데이터 전압, 제1 또는 제2 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 5에 도시한 것처럼, 신호 제어부(600)는 정규 영상 데이터(d11-dnm)와 제1 임펄시브 데이터(g1) 또는 제2 임펄시브 데이터(g2)를 번갈아 출력하는데, 제1 임펄시브 데이터(g1) 또는 제2 임펄시브 데이터(g2)에 대응하는 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 화소(PX)에 인가하는 방식은 다양한 방식이 있을 수 있다. 몇 가지 예를 살펴보면 다음과 같다.
우선 첫 번째 방식은 모든 화소에 정규 데이터 전압을 한 번 인가한 후 다시 모든 화소에 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가한다.
두 번째 방식은 모든 화소를 화소행 단위로 구분하여 일부 화소행에는 정규 데이터 전압을 인가하고, 나머지 화소행에는 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가한다. 이 때, 나머지 화소행에 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 것은 두 가지 방식으로 구분될 수 있는데, 하나는 한 화소행씩 차례로 인가하는 방식이고, 다른 하나는 복수의 화소행에 한꺼번에 인가하는 방식이다.
세 번째 방식은 모든 화소 중 일부 화소에 정규 데이터 전압을 인가하고, 그 화소에 다시 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가한다. 이 때, 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압은 화소행 단위로 차례로 인가하거나, 한꺼번에 인가할 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(보기: 열 반전, 점 반전).
이하에서는 도 5를 참고하여 제1 임펄시브 데이터 전압과 제2 임펄시브 데이터 전압의 인가에 대하여 자세히 살펴본다. 이하에서는 정규 데이터 전압의 사이사이에 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "임펄시브 구동"이 라 한다. 여기서 제1 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제1 임펄시브 구동"이라 하고, 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제2 임펄시브 구동"이라 한다.
도 5는 제1 임펄시브 구동이 3회 반복되고 그 다음 제2 임펄시브 구동이 이루어지는 실시예를 도시하고 있다. 그러나 제2 임펄시브 구동이 이루어지는 주기는 다양하게 할 수 있는데, 2 프레임 이상 30 프레임 이하 인 것이 바람직하다. 제2 임펄시브 구동의 주기가 30 프레임 이하 인 것이 바람직한 이유는 후술한다.
도 6은 OCB 액정 표시 장치에서 정규 데이터 전압만을 인가한 경우(점선 곡선)와 정규 데이터 전압의 사이에 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가한 경우(실선 곡선)의 전압에 따른 휘도를 나타낸 도면이다.
점선 곡선과 같이 정규 데이터 전압만을 인가하는 경우에는 전압이 낮아짐에 따라 휘도가 갑자기 낮아지는 비정상 영역(전압값이 0부터 Vc까지인 구간)이 존재한다. 이는 휘도가 낮아지기 시작하는 지점에서의 전압, 즉 임계 전압(Vc) 이하에서 액정의 구부러짐 배향이 깨지기 때문인 것으로 여겨진다.
따라서 정규 데이터 전압만을 인가하는 경우에는 휘도가 전압에 따라 안정적으로 단조 감소하는 특성을 보이는 비정상 영역이상의 전압 범위(A 구간)에서만 예를 들면 2V 이상의 전압 범위에서만 액정 표시 장치의 구동이 가능하다. 따라서 액정 표시 장치가 표시할 수 있는 최고 휘도(B1)가 제한된다.
그러나 실선 곡선과 같이 임펄시브 구동을 하는 경우에는 전 범위에서 전압이 낮아짐에 따라 휘도가 단조 감소하는 특성을 보이고 휘도가 갑자기 떨어지는 등 의 비정상 영역이 존재하지 않는다. 따라서 0V부터 2V의 전압범위도 정규 데이터 전압으로 사용할 수 있고 표시할 수 있는 휘도가 B2로 B1보다 높아진다. 실험에 의하면 B2의 휘도가 B1의 휘도보다 30%정도 향상된 것으로 확인되고 있다.
한편 본 발명의 실시예의 경우에 구부러짐 배향이 깨지지 않는 이유는, 도 4의 (iii) 곡선을 따르는 제2 임펄시브 전압값이 임계 전압(Vc)이상의 전압값을 가지며, 임계 전압(Vc)이상의 전압이 주기적으로 액정에 인가되기 때문인 것으로 여겨진다. 즉, 약 500ms 이상의 시간 동안 임계 전압(Vc) 이상의 전압이 인가되지 않으면 OCB 액정의 구부러짐 배향이 깨진다. 그러므로 본 실시예에 따른 임펄시브 구동의 경우 제2 임펄시브 전압이 인가되는 주기가 500ms 이내인 것이 바람직하다. 일반적으로 한 프레임은 1/60초의 시간이 걸리므로 500ms는 30 프레임을 표시할 수 있는 시간이다. 그러므로 제2 임펄시브 데이터는 30 프레임 이하의 간격으로 인가되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 및 구부러짐(bend) 배열 유지력을 나타내고 있다.
도 7에서는 제2 임펄시브 데이터(g2)의 인가 주기에 따른 휘도 및 구부러짐 배열을 표로 나타내고 있다.
제2 임펄시브 데이터(g2)의 인가 주기가 길어질수록 액정 표시 장치의 휘도는 높아지나, OCB 액정의 구부러짐 배열을 유지하려는 유지력은 약해진다.
이상의 실시예에서 정규 데이터 전압과 임펄시브 데이터 전압(제1 및 제2 임펄시브 데이터 전압)이 유지되는 시간비[이하 '듀티비(duty ratio)'라 함]는 다양 할 수 있으나, 1:1 내지 4:1인 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 화상을 표시하는 정규 데이터 전압의 사이에 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 임펄시브 구동을 하는데, 임펄시브 데이터 전압을 제1 임펄시브 데이터 전압과 OCB 액정의 구부러짐 배열이 깨어지지 않는 전압값을 가지는 제2 임펄시브 데이터 전압으로 나누어, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제1 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제1 임펄시브 구동"이라 하고, 정규 데이터 전압의 사이사이에 제2 임펄시브 데이터 전압을 인가하는 경우를 "제2 임펄시브 구동"이라 할 때, 2 이상의 제1 임펄시브 구동마다 제2 임펄시브 구동이 행해지도록 하여 구부러짐 배열이 깨어지지 않도록 하며, 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킨다.
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 (15)

  1. 서로 마주하는 제1 및 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 들어 있으며 구부러짐 배열을 이루는 액정층
    을 포함하며,
    외부 영상 정보에 대응하는 휘도를 나타내는 정규 데이터 전압과 적어도 하나의 계조에 대하여 상기 정규 데이터 전압보다 낮은 휘도를 나타내는 임펄시브 데이터 전압을 상기 제1 전극에 주기적으로 번갈아 인가하고,
    상기 임펄시브 데이터 전압은 상기 외부 영상 정보에 따라 값이 달라지는 제1 임펄시브 데이터 전압과 상기 구부러짐 배열을 깨지 않는 전압값을 가지는 제2 임펄시브 데이터 전압을 포함하고,
    상기 제1 임펄시브 전압의 인가 회수는 상기 제2 임펄시브 전압의 인가 회수의 두 배 이상인 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 상기 제1 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기의 두 배 이상인 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 500ms 이하인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 임펄시브 데이터 전압이 인가되는 주기는 2프레임이상 30프레임 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제2 임펄시브 데이터 전압은 블랙을 표시하는 데이터인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 임펄시브 데이터 중 일정 계조 이하의 상기 제1 임펄시브 데이터는 블랙을 표시하는 데이터인 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 임펄시브 데이터 중 최고 계조에서의 상기 제1 임펄시브 데이터는 화이트를 표시하는 데이터인 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 노말리 화이트인 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 정규 데이터 전압과 상기 임펄시브 데이터 전압이 유지되는 시간비를 듀티비(duty ratio)라 할 때, 상기 듀티비는 1:1 내지 4:1인 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 행렬로 배치된 복수의 화소를 가지며,
    상기 정규 영상 데이터가 상기 복수의 화소 전부에 인가된 후, 상기 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압이 상기 복수의 화소 전부에 인가되는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 행렬로 배치된 복수의 화소를 가지며,
    상기 정규 영상 데이터가 상기 복수의 화소 중 일부에 인가되며, 상기 제1 또는 제2 임펄시브 데이터 전압이 상기 복수의 화소 나머지에 인가되는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치의 외측에는 각각 편광판이 부착되어 있는 액정 표시 장 치.
  13. 제12항에서,
    상기 편광판의 투과축은 서로 수직하는 액정 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 편광판의 내측에는 보상 필름이 부착되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 보상 필름으로 C 플레이트 보상 필름 또는 이축성 보상 필름이 사용되는 액정 표시 장치.
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