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技術 液晶表示装置

出願人 三星ディスプレイ株式會社
発明者 鄭進秀姜錫訓全鍾歡金仁玉李准宇全栢均
出願日 2015年11月10日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-220189
公開日 2016年7月11日 (4年7ヶ月経過) 公開番号 2016-126322
状態 特許登録済
技術分野 陰極線管以外の表示装置の制御 液晶表示装置の制御 液晶6(駆動)
主要キーワード 屈曲辺 光反応物質 焼成変形 ホワイト領域 物理的性 平面形態 ダミー値 テスト映像
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月11日)のものです。
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図面 (18)

課題

常温および高温でAC残像を改善できる液晶表示装置を提供する。

解決手段

本発明による液晶表示装置は、複数の画素を含む液晶表示板と、前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第3値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、前記液晶表示板の温度が基準温度より低い場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む。

概要

背景

液晶表示装置(LCD)は現在最も広く使用されている表示装置の一つであって、電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層からなり、電極に電圧印加して電界を形成することによって液晶層の液晶分子再配列させ、これによって光の透過率を調節して画像を表示する装置である。

液晶表示装置は薄膜トランジスタを含み、薄膜トランジスタを含む液晶表示装置の表示板には互いに交差するゲート線およびデータ線が形成されており、画面を表示する領域に対応する画素は薄膜トランジスタに接続されている。

ゲート線にゲートオン電圧が印加され薄膜トランジスタがターンオンされると、データ線を通じて印加されたデータ電圧が画素に充電される。画素に充電された画素電圧共通電極に印加された共通電圧の間に形成された電界によって液晶層の配列状態が決定される。データ電圧はフレーム別極性を異にして印加される。

画素に印加されたデータ電圧はゲート電極ソース電極間寄生容量(Cgs)によってシフトされ画素電圧を形成する。この時、シフトされた電圧をキックバック電圧という。

キックバック電圧はデータ電圧の階調と極性によってその値が変化してフレームごとに画素電圧を異なるようにする。これによって、輝度差によるフリッカー(flicker)不良が発生し、液晶層が残留直流電圧(residual DC voltage)の影響を受け残像が発生する問題が生ずる。このような残留直流電圧によるDC残像などを解決するために階調別データ電圧を補償印加する非対称ガンマ補正方法などが試みられているが、これとは別個にAC残像も問題になっている。

概要

常温および高温でAC残像を改善できる液晶表示装置を提供する。本発明による液晶表示装置は、複数の画素を含む液晶表示板と、前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第3値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、前記液晶表示板の温度が基準温度より低い場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む。

目的

本発明が解決しようとする技術的課題は、常温および高温でAC残像を改善できる液晶表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

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請求項1

複数の画素を含む液晶表示板と、前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第3値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、前記液晶表示板の温度が基準温度より低い場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む液晶表示装置

請求項2

前記第1値は前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第1オフセット値に第1ダミー値を足した値であり、前記第2値は前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第2オフセット値に第2ダミー値を足した値であり、前記第3値は前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第3オフセット値である請求項1に記載の液晶表示装置。

請求項3

前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧は、前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧より前記第1ダミー値または前記第2ダミー値だけ高い請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項4

前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きく、前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きい請求項3に記載の液晶表示装置。

請求項5

前記第3オフセット値より前記第2オフセット値がさらに大きく、前記第2オフセット値より前記第1オフセット値がさらに大きい請求項2に記載の液晶表示装置。

請求項6

前記第1ダミー値と前記第2ダミー値は同一である請求項5に記載の液晶表示装置。

請求項7

前記第1ダミー値と前記第2ダミー値は互いに異なる請求項5に記載の液晶表示装置。

請求項8

前記液晶表示板は、第1基板と、前記第1基板の上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている第1電極と、前記第1電極の上に位置する第1配向膜とを含み、前記第1配向膜は、シクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)およびシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミン共重合体を含む請求項1に記載の液晶表示装置。

請求項9

前記液晶表示板は、前記第1基板の上に位置する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に位置する絶縁膜とをさらに含み、前記第1電極は複数の枝電極を含み、前記第2電極は面形状を有する請求項8に記載の液晶表示装置。

請求項10

前記複数の枝電極は、前記面形状の第2電極と重畳する請求項9に記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は液晶表示装置に関するものであって、より詳しくは残像を改善した液晶表示装置に関するものである。

背景技術

0002

液晶表示装置(LCD)は現在最も広く使用されている表示装置の一つであって、電極が形成されている二枚の表示板とその間に挿入されている液晶層からなり、電極に電圧印加して電界を形成することによって液晶層の液晶分子再配列させ、これによって光の透過率を調節して画像を表示する装置である。

0003

液晶表示装置は薄膜トランジスタを含み、薄膜トランジスタを含む液晶表示装置の表示板には互いに交差するゲート線およびデータ線が形成されており、画面を表示する領域に対応する画素は薄膜トランジスタに接続されている。

0004

ゲート線にゲートオン電圧が印加され薄膜トランジスタがターンオンされると、データ線を通じて印加されたデータ電圧が画素に充電される。画素に充電された画素電圧共通電極に印加された共通電圧の間に形成された電界によって液晶層の配列状態が決定される。データ電圧はフレーム別極性を異にして印加される。

0005

画素に印加されたデータ電圧はゲート電極ソース電極間寄生容量(Cgs)によってシフトされ画素電圧を形成する。この時、シフトされた電圧をキックバック電圧という。

0006

キックバック電圧はデータ電圧の階調と極性によってその値が変化してフレームごとに画素電圧を異なるようにする。これによって、輝度差によるフリッカー(flicker)不良が発生し、液晶層が残留直流電圧(residual DC voltage)の影響を受け残像が発生する問題が生ずる。このような残留直流電圧によるDC残像などを解決するために階調別データ電圧を補償印加する非対称ガンマ補正方法などが試みられているが、これとは別個にAC残像も問題になっている。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明が解決しようとする技術的課題は、常温および高温でAC残像を改善できる液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、複数の画素を含む液晶表示板と、前記複数の画素に印加されるデータ電圧のうちのブラック階調のデータ電圧が第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧が第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧が第3値だけシフトされるように映像データ信号を生成する信号制御部と、前記複数の画素に接続されている複数のデータ線に前記データ電圧を印加するデータ駆動部と、前記液晶表示板の温度が基準温度より低い場合に前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供し、前記液晶表示板の温度が前記基準温度以上である場合に前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧を前記液晶表示板に提供する共通電圧生成部とを含む。

0009

前記第1値は前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第1オフセット値に第1ダミー値を足した値であり、前記第2値は前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第2オフセット値に第2ダミー値を足した値であり、前記第3値は前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第3オフセット値である。

0010

前記ブラック階調および前記中間階調のうちのいずれか一つに対する最適共通電圧は、前記ホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧より前記第1ダミー値または前記第2ダミー値だけ高くてもよい。

0011

前記ホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きく、前記中間階調のデータ電圧のキックバック電圧より前記ブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧がさらに大きくてもよい。

0012

前記第3オフセット値より前記第2オフセット値がさらに大きく、前記第2オフセット値より前記第1オフセット値がさらに大きくてもよい。

0013

前記第1ダミー値と前記第2ダミー値は同一であってもよい。

0014

前記第1ダミー値と前記第2ダミー値は互いに異なってもよい。

0015

前記液晶表示板は、第1基板と、前記第1基板の上に位置する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている第1電極と、前記第1電極の上に位置する第1配向膜とを含み、前記第1配向膜はシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)およびシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミン共重合体を含むことができる。

0016

前記液晶表示板は、前記第1基板の上に位置する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に位置する絶縁膜とをさらに含み、前記第1電極は複数の枝電極を含み、前記第2電極は面形状を有してもよい。

0017

前記複数の枝電極は、前記面形状の第2電極と重畳してもよい。

発明の効果

0018

液晶表示装置の残像を改善できる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の一実施形態による液晶表示装置を示すブロック図である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路を示す回路図である。
本発明の一実施形態による表示装置の一画素を示す平面図である。
図3のIV−IV線による断面図である。
DC残像とAC残像を定量化する方法を説明するためのグラフである。
液晶表示装置でDC残像とAC残像を定量化したグラフである。
非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。
非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。
非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。
非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。
本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。
本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の残像評価過程を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する時、液晶表示装置の温度によって共通電圧を設定する過程を示すグラフである。
本発明の一実施形態による液晶表示装置で2次常温残像評価結果を共通電圧を変動しない場合と比較して示すグラフである。
本発明の一実施形態による液晶表示装置で高温残像評価結果を示すグラフである。

実施例

0020

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は様々な形態に実現され、ここで説明する実施形態に限定されない。

0021

また、様々な実施形態において、同一の構成を有する構成要素については同一の符号を使用して代表的に一実施形態で説明し、その他の実施形態では一実施形態と異なる構成のみについて説明する。

0022

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付ける。

0023

明細書全体で、ある部分が他の部分と“接続”されているという時、これは“直接的に接続”されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで“電気的に接続”されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

0024

図面では様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似の部分については同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるという時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“直上”にあるという時には中間に他の部分がないことを意味する。

0025

以下、本発明の実施形態による液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

0026

図1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示すブロック図である。

0027

図1に示すように、液晶表示装置は、信号制御部1100、ゲート駆動部1200、データ駆動部1300、階調電圧生成部1400、液晶表示板(liquid crystal panel)1500、温度センサ部1600および共通電圧生成部1700を含む。

0028

液晶表示板1500は、複数のゲート線S1〜Sn、複数のデータ線D1〜Dmおよび複数の画素PXを含む。複数の画素PXは、複数のゲート線S1〜Snおよび複数のデータ線D1〜Dmに接続されて大略行列形態に配列される。複数のゲート線S1〜Snは、大略行方向に延長され互いにほぼ平行である。複数のデータ線D1〜Dmは、大略列方向に延長され互いにほぼ平行である。ここでは複数の画素PXに複数のゲート線S1〜Snおよび複数のデータ線D1〜Dmのみが接続されていると示したが、画素PXの構造や駆動方法などによって複数の画素PXには電源線維持電極線などの多様な信号線が追加的に接続されてもよい。

0029

一方、液晶表示板1500の後面には、液晶表示板1500で表示される映像輝度を調節するバックライト(back light)(図示せず)が設けられてもよい。バックライトは液晶表示板1500に光を放出する。

0030

信号制御部1100は、映像信号R、G、Bおよび入力制御信号を受信する。映像信号R、G、Bは、複数の画素の輝度(luminance)情報を含んでいる。輝度は、定められた数、例えば、1024(=210)、256(=28)または64(=26)個の階調(gray)を有している。入力制御信号は、データイネーブル信号DE、水平同期信号Hsync、垂直同期信号Vsyncおよびメインクロック信号MCLKを含む。

0031

信号制御部1100は、映像信号R、G、B、データイネーブル信号DE、水平同期信号Hsync、垂直同期信号Vsyncおよびメインクロック信号MCLKによってゲート制御信号CONT1、データ制御信号CONT2および映像データ信号DATを生成する。信号制御部1100は、垂直同期信号Vsyncによってフレーム単位で映像信号R、G、Bを区分し、水平同期信号Hsyncによってゲートライン単位で映像信号R、G、Bを区分して、映像データ信号DATを生成する。この時、信号制御部1100は、図9で後述するデータ電圧を最適化する方法によって映像信号R、G、Bを補正して映像データ信号DATを生成することができる。

0032

信号制御部1100は、映像データ信号DATおよびデータ制御信号CONT2をデータ駆動部1300に提供する。データ制御信号CONT2はデータ駆動部1300の動作を制御する信号であって、映像データ信号DATの伝送開始を知らせる水平同期開始信号STH、データ線D1〜Dmにデータ信号の出力を指示するロード信号OADおよびデータクロック信号HCLKを含む。データ制御信号CONT2は、共通電圧Vcomに対する映像データ信号DATの電圧極性反転させる反転信号RVSをさらに含むことができる。

0033

信号制御部1100は、ゲート制御信号CONT1をゲート駆動部1200に提供する。ゲート制御信号CONT1は、ゲート駆動部1200での走査開始信号STVおよびゲートオン電圧の出力を制御する少なくとも一つのクロック信号を含む。ゲート制御信号CONT1は、ゲートオン電圧の持続時間を限定する出力イネーブル信号OEをさらに含むことができる。

0034

信号制御部1100は残像駆動を確認し、残像駆動が確認されると温度制御信号CONT3を生成することができる。残像駆動は、液晶表示装置の画面全体または一定領域に同一の映像が一定時間以上表示されることを意味する。信号制御部1100は受信される映像信号R、G、Bを一定時間保存し比較して残像駆動有無を確認することができる。信号制御部1100は温度制御信号CONT3を温度センサ部1600に提供する。信号制御部1100の残像駆動を確認し温度制御信号CONT3を生成する機能は省略されてもよい。

0035

ゲート駆動部1200は、液晶表示板1500のゲート線S1〜Snに接続されているスイッチング素子図2のQ参照)をターンオン(turn on)させるゲートオン電圧とターンオフ(turn off)させるゲートオフ電圧の組み合わせからなるゲート信号を複数のゲート線S1〜Snに印加する。

0036

データ駆動部1300は液晶表示板1500のデータ線D1〜Dmに接続され、階調電圧生成部1400からの階調電圧を選択する。データ駆動部1300は選択した階調電圧をデータ電圧としてデータ線D1〜Dmに印加する。階調電圧生成部1400は全ての階調に対する電圧を提供せず、定められた数の基準階調電圧のみを提供することができる。この時、データ駆動部1300は基準階調電圧を分圧して全体階調に対する階調電圧を生成し、この中でデータ電圧を選択することができる。

0037

画素PXに印加されたデータ電圧と共通電圧Vcomの差は、液晶キャパシタ図2のClc参照)の充電電圧、即ち、画素電圧として示される。液晶分子は画素電圧の大きさによってその配列を異にし、これにより液晶層3を通過する光の偏光が変化する。このような偏光の変化は偏光子によって光の透過率変化として示され、これによって画素PXは映像信号R、G、Bの階調が示す輝度を表示する。

0038

水平周期を単位にして複数のゲート線S1〜Snに順次にゲートオン電圧のゲート信号を印加し、ゲートオン電圧のゲート信号に対応して複数のデータ線D1〜Dmにデータ電圧を印加することによって、全ての画素PXにデータ電圧が印加され1フレームの映像が表示される。1水平周期は‘1H'とも言い、水平同期信号Hsyncおよびデータイネーブル信号DEの一周期と同一である。

0039

1フレームが終わると次のフレームが始まり各画素PXに印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と反対になるようにデータ駆動部1300に印加される反転信号RVSの状態が制御される(フレーム反転)。この時、1フレーム内でも反転信号RVSの特性により一データ線に印加されるデータ電圧の極性が周期的に変わるか(行反転ドット反転)、一画素行に印加されるデータ電圧の極性が互いに異なってもよい(列反転、ドット反転)。データ電圧は極性によって正極性データ電圧および負極性データ電圧に区分される。同一の階調に対する正極性データ電圧が負極性データ電圧より高い。

0040

温度センサ部1600は、液晶表示板1500の温度を測定し、測定された温度を共通電圧生成部1700に提供する。温度センサ部1600は、温度制御信号CONT3によって液晶表示板1500の温度を測定することができる。

0041

共通電圧生成部1700は、液晶表示板1500に提供される共通電圧Vcomを生成する。共通電圧生成部1700は、温度センサ部1600で測定された温度が基準温度より低い場合に第1共通電圧1st Vcomを生成して液晶表示板1500に提供することができる。そして、共通電圧生成部1700は、温度センサ部1600で測定された温度が基準温度以上である場合に第2共通電圧2nd Vcomを生成して液晶表示板1500に提供することができる。第1共通電圧1st Vcomは後述の図9の非対称ガンマ補正で最高階調(ホワイト階調)に対する最適共通電圧であってもよく、第2共通電圧2nd Vcomは中間階調または最低階調(ブラック階調)に対する最適共通電圧であってもよい。中間階調は最大階調レベル最小階調ベルの間の階調レベルを含む。第2共通電圧2nd Vcomは最高階調に対する最適共通電圧からダミー値だけ高い電圧に設定されてもよい。

0042

液晶表示板1500の温度が基準温度より低い場合は常温を意味し、基準温度以上である場合は高温を意味する。基準温度は大略40℃に定めることができる。しかし、これは限定でなく、常温と高温を分ける基準温度は多様に定めることができる。

0043

本発明の一実施形態による液晶表示装置は、図9で後述する非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程により映像信号R、G、Bを補正し映像データ信号DATを生成することによって1次常温残像および高温残像を減少させることができる。そして、共通電圧生成部1700が液晶表示板1500の温度によって第1共通電圧1st Vcomおよび第2共通電圧2nd Vcomを選択的に生成して液晶表示板1500に提供することによって2次常温残像を減少させることができる。これについては図10乃至15で後述する。

0044

前述の信号制御部1100、ゲート駆動部1200、データ駆動部1300、階調電圧生成部1400、温度センサ部1600および共通電圧生成部1700のそれぞれは、少なくとも一つの集積回路チップの形態に液晶表示板1500の上に直接装着されるか、フレキシブルプリント配線板(flexible printed circuit)(図示せず)の上に装着されるか、TCP(tape carrier package)の形態に液晶表示板1500に付着されるか、別途プリント配線基板(printed circuit boardd)(図示せず)の上に装着されてもよい。または、信号制御部1100、ゲート駆動部1200、データ駆動部1300、階調電圧生成部1400、温度センサ部1600および共通電圧生成部1700は信号線S1〜Sn、D1〜Dmと共に液晶表示板1500に集積されてもよい。

0045

図2は本発明の一実施形態による液晶表示装置の一画素の等価回路を示す回路図である。

0046

図2に示すように、液晶表示板1500に含まれる一つの画素PXについて説明する。i番目ゲート線Si、およびj番目データ線Djに接続された画素PXを例として挙げて説明する(1<i≦n、1≦j≦m)。画素PXは、スイッチング素子Qとこれに接続された液晶キャパシタClcおよびストレージキャパシタCstを含む。

0047

スイッチング素子Qは、下部表示板100に備えられている薄膜トランジスタなどの三端子素子である。スイッチング素子Qは、ゲート線S1〜Snに接続されているゲート端子、データ線D1〜Dmに接続されている入力端子、液晶キャパシタClcおよびストレージキャパシタCstに接続される出力端子を含む。薄膜トランジスタは非晶質シリコン(amorphous silicon)または多結晶シリコン(poly crystalline silicon)を含む。

0048

一方、薄膜トランジスタは、半導体層酸化物半導体からなる酸化物薄膜トランジスタ(Oxide TFT)であってもよい。

0049

酸化物半導体は、チタニウム(Ti)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、ゲルマニウム(Ge)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、錫(Sn)またはインジウム(In)を基本とする酸化物、これらの複合酸化物である酸化亜鉛(ZnO)、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物(InGaZnO4)、インジウム−亜鉛酸化物(Zn−In−O)、亜鉛−錫酸化物(Zn−Sn−O)インジウム−ガリウム酸化物(In−Ga−O)、インジウム−錫酸化物(In−Sn−O)、インジウム−ジルコニウム酸化物(In−Zr−O)、インジウム−ジルコニウム−亜鉛酸化物(In−Zr−Zn−O)、インジウム−ジルコニウム−錫酸化物(In−Zr−Sn−O)、インジウム−ジルコニウム−ガリウム酸化物(In−Zr−Ga−O)、インジウム−アルミニウム酸化物(In−Al−O)、インジウム−亜鉛−アルミニウム酸化物(In−Zn−Al−O)、インジウム−錫−アルミニウム酸化物(In−Sn−Al−O)、インジウム−アルミニウム−ガリウム酸化物(In−Al−Ga−O)、インジウム−タンタル酸化物(In−Ta−O)、インジウム−タンタル−亜鉛酸化物(In−Ta−Zn−O)、インジウム−タンタル−錫酸化物(In−Ta−Sn−O)、インジウム−タンタル−ガリウム酸化物(In−Ta−Ga−O)、インジウム−ゲルマニウム酸化物(In−Ge−O)、インジウム−ゲルマニウム−亜鉛酸化物(In−Ge−Zn−O)、インジウム−ゲルマニウム−錫酸化物(In−Ge−Sn−O)、インジウム−ゲルマニウム−ガリウム酸化物(In−Ge−Ga−O)、チタニウム−インジウム−亜鉛酸化物(Ti−In−Zn−O)、ハフニウム−インジウム−亜鉛酸化物(Hf−In−Zn−O)のうちのいずれか一つを含むことができる。

0050

半導体層は、不純物ドーピングされないチャンネル領域と、チャンネル領域の両側に不純物がドーピングされて形成されたソース領域およびドレイン領域を含む。ここで、このような不純物は薄膜トランジスタの種類によって変わり、N型不純物またはP型不純物が可能である。

0051

半導体層が酸化物半導体からなる場合には、高温に露出されるなどの外部環境にぜい弱な酸化物半導体を保護するために別途の保護層が追加されてもよい。

0052

液晶キャパシタClcは下部表示板100の画素電極191と共通電極270を二つの端子とし、画素電極191と共通電極270の間の液晶層3は誘電体として機能する。液晶層3は誘電率異方性(dielectric anisotropy)を有する。画素電極190と共通電極270間の電圧差によって画素電圧が形成される。

0053

画素電極191はスイッチング素子Qに接続される。共通電極270は共通電圧Vcomの印加を受ける。共通電極270は上部表示板200の前面に配置されていてもよい。図2に示したものとは異なり、共通電極270は下部表示板100に配置されていてもよく、この時には画素電極191と共通電極270のうちの少なくとも一つが線状または棒状に形成されてもよい。

0054

液晶キャパシタClcの補助的な役割を果たすストレージキャパシタCstは下部表示板100に備えられた別個の信号線(図示せず)と画素電極191が絶縁体を挟んで重畳されて形成され、この別個の信号線には共通電圧Vcomなどの定められた電圧が印加される。

0055

上部表示板200にカラーフィルタ(図示せず)が形成されてもよい。またはカラーフィルタは下部表示板100の画素電極191の上または下に形成されてもよい。各画素PXが基本色(primary color)のうちの一つを固有に表示し基本色の空間的合計で所望の色相が認識されるようにすることができる。各画素PXが時間によって交互に基本色を表示し基本色の時間的合計で所望の色相が認識されるようにすることができる。基本色の例としては赤色、緑色、青色などの三原色が挙げられる。

0056

図3は本発明の一実施形態による表示装置の一画素を示す平面図である。図4図3のIV−IV線による断面図である。

0057

図3および図4に示すように、本実施形態による液晶表示装置は互いに対向する下部表示板100および上部表示板200とその間に注入されている液晶層3を含む。

0058

まず、下部表示板100について説明する。

0059

透明なガラスまたはプラスチックなどからなる第1基板110の上にゲート線121を含むゲート導電体が形成されている。

0060

ゲート線121はゲート電極124および他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部(図示せず)を含む。ゲート線121はアルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金など銀系金属、銅(Cu)や銅合金など銅系金属モリブデン(Mo)やモリブデン合金などモリブデン系金属クロム(Cr)、タンタル(Ta)およびチタニウム(Ti)などから形成されてもよい。しかし、ゲート線121は物理的性質の異なる少なくとも二つの導電膜を含む多重膜構造を有してもよい。

0061

ゲート線121の上には窒化ケイ素(SiNx)または酸化ケイ素(SiOx)などからなるゲート絶縁膜140が形成されている。ゲート絶縁膜140は物理的性質の異なる少なくとも二つの絶縁層を含む多層膜構造を有してもよい。

0062

ゲート絶縁膜140の上には非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどから形成された半導体層154が位置する。半導体層154は、酸化物半導体を含むことができる。

0063

半導体層154の上には抵抗性接触部材163、165が形成されている。抵抗性接触部材163、165は、リン(phosphorus)などのn型不純物高濃度でドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質から形成されるかシリサイド(silicide)から形成されてもよい。抵抗性接触部材163、165は対をなして半導体層154の上に配置されてもよい。半導体層154が酸化物半導体である場合、抵抗性接触部材163、165は省略可能である。

0064

抵抗性接触部材163、165およびゲート絶縁膜140の上にはソース電極173を含むデータ線171とドレイン電極175を含むデータ導電体が形成されている。

0065

データ線171は他の層または外部駆動回路との接続のための広い端部(図示せず)を含む。データ線171はデータ信号を伝達し、主に縦方向伸びてゲート線121と交差する。

0066

この時、データ線171は液晶表示装置の最大透過率を得るために曲げられた形状を有する第1屈曲部を有してもよく、屈曲部は画素領域の中間領域で互いに接してV字形態になってもよい。画素領域の中間領域には第1屈曲部と所定の角度をなすように曲げられた第2屈曲部をさらに含むことができる。

0067

ソース電極173はデータ線171の一部であり、データ線171と同一線上に配置される。ドレイン電極175はソース電極173と平行に伸びるように形成されている。したがって、ドレイン電極175はデータ線171の一部と平行である。

0068

ゲート電極124、ソース電極173およびドレイン電極175は半導体層154と共に一つの薄膜トランジスタ(thin film transistor、TFT)を形成し、薄膜トランジスタのチャンネル(channel)はソース電極173とドレイン電極175の間の半導体層154部分に形成される。

0069

本発明の実施形態による液晶表示装置は、データ線171と同一線上に位置するソース電極173と、データ線171と平行に伸びているドレイン電極175を含むことによって、データ導電体が占める面積を広げなくても薄膜トランジスタの幅を広げることができるようになり、これにより液晶表示装置の開口率が増加できる。

0070

データ線171とドレイン電極175はモリブデン、クロム、タンタルおよびチタニウムなど耐火性金属(refractory metal)またはこれらの合金から形成されるのが好ましく、耐火性金属膜(図示せず)と低抵抗導電膜(図示せず)を含む多層膜構造を有してもよい。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)上部膜の二層膜、モリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)中間膜とモリブデン(合金)上部膜の三層膜が挙げられる。

0071

データ導電体171、173、175、ゲート絶縁膜140、そして半導体層154の露出された部分の上には第1保護膜180aが配置されている。第1保護膜180aは有機絶縁物質または無機絶縁物質などから形成されてもよい。

0072

第1保護膜180aの上には第2保護膜180bが形成されている。第2保護膜180bは有機絶縁物から形成されてもよい。

0073

第2保護膜180bはカラーフィルタであってもよい。第2保護膜180bがカラーフィルタである場合、第2保護膜180bは基本色(primary color)のうちの一つを固有に表示することができ、基本色の例としては赤色、緑色、青色など三原色または黄色(yellow)、青緑色(cyan)、紫紅色(magenta)などが挙げられる。図示してはいないが、カラーフィルタは基本色以外に基本色の混合色または白色(white)を表示するカラーフィルタをさらに含むことができる。第2保護膜180bがカラーフィルタである場合には後述の上部表示板200でカラーフィルタ230は省略されてもよい。

0074

第2保護膜180bの上には共通電極(common electrode)270が位置する。共通電極270は面型(planar shape)であって第1基板110の前面の上に一つの板で形成されていてもよく、ドレイン電極175周辺に対応する領域に配置されている開口部138を有する。即ち、共通電極270は板形態の平面形態を有してもよい。

0075

隣接の画素に位置する共通電極270は互いに接続され、表示領域外部から供給される一定の大きさの共通電圧の伝達を受けることができる。

0076

共通電極270の上には絶縁膜180cが位置する。絶縁膜180cは有機絶縁物質または無機絶縁物質などから形成することができる。

0077

絶縁膜180cの上には画素電極191が位置する。画素電極191はデータ線171の屈曲部とほぼ平行な屈曲辺(curved edge)を含む。画素電極191は複数の切開部91を有し、隣接の切開部91の間に位置する複数の枝電極192を含む。

0078

画素電極191は第1電場生成電極または第1電極であり、共通電極270は第2電場生成電極または第2電極である。画素電極191と共通電極270は水平電界を形成することができる。

0079

第1保護膜180a、第2保護膜180b、そして絶縁膜180cにはドレイン電極175を露出する接触孔185が形成されている。画素電極191は接触孔185を通じてドレイン電極175と物理的電気的に接続され、ドレイン電極175から電圧の印加を受ける。

0080

画素電極191と絶縁膜180cの上には第1配向膜(alignment layer)11が形成されている。第1配向膜11は光反応物質を含む。

0081

本実施形態で、第1配向膜11はシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)およびシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンの共重合体を含む。このように、シクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)およびシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンが重合して形成された液晶光配向剤は、化学式1で示されるシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)、化学式2で示されるシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミン(diamine)を重合反応して形成することができる。

0082

0083

0084

ここで、化学式2において、X1、X2、X3およびX4はそれぞれ水素または有機化合物であり、X1、X2、X3およびX4のうちの少なくとも一つは水素ではない。

0085

本実施形態で、ジアミン(diamine)は、p−フェニレンジアミンm−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、4,4−ジアミノビフェニル、3,3−ジメチル−4,4−ジアミノビフェニル、3,3−ジメトキシ−4,4−ジアミノビフェニル、ジアミノジフェニルメタンジアミノジフェニルエーテル、2,2−ジアミノジフェニルプロパンビス(3,5−ジエチル−4−アミノフェニルメタンジアミノジフェニルスルホン、ジアミノベンゾフェノンジアミノナフタレン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパンなどの芳香族ジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタンなどの脂環式ジアミンおよびテトラメチレンジアミンヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミンなどであってもよいが、これに特に限定されるのではない。

0086

本実施形態で、第1配向膜11に含まれる共重合体は、化学式3または化学式4または化学式5で示される繰り返し単位を含むことができる。

0087

0088

0089

0090

化学式3乃至5において、X5、X6、X7、X8はそれぞれ独立してジアミンで2つのアミノ基(−NH2)に結合された本体部分であり、A、B、C、D、E、およびFはそれぞれ独立してユニット1またはユニット2であり、化学式4および前記化学式5において、X1、X2、X3およびX4はそれぞれ独立して水素、フッ素または有機化合物であり、X1、X2、X3およびX4のうちの少なくとも一つは水素でなくてもよい。

0091

ここで、配向膜を形成する方法を説明する。

0092

画素電極191の上にシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)とシクロブタンジアンヒドリド(Cyclobutanedianhydride;CBDA)誘導体のうちの少なくとも一つとジアミンを重合して形成された光配向剤を塗布する。その後、塗布された光配向剤をベーク(bake)する。ベークする段階は、プリベーク(prebake)とハードベーク(hard bake)の2段階で行うことができる。

0093

その後、光配向剤に偏光された光を照射して第1配向膜11を形成することができる。この時、照射される光は240ナノメートル以上380ナノメートル以下の範囲を有する紫外線を使用することができる。好ましくは、254ナノメートルの紫外線を使用することができる。配向性を増加させるために第1配向膜11をもう一度ベーク(bake)することができる。

0094

以下、上部表示板200について説明する。

0095

透明なガラスまたはプラスチックなどから形成された第2基板210の上に遮光部材(light blocking member)220が形成されている。遮光部材220はブラックマトリックス(black matrix)ともいい、光漏れを防止する。

0096

第2基板210の上には複数のカラーフィルタ230が形成されている。下部表示板100の第2保護膜180bがカラーフィルタである場合、上部表示板200のカラーフィルタ230は省略されてもよい。また、上部表示板200の遮光部材220も下部表示板100に形成されてもよい。

0097

カラーフィルタ230および遮光部材220の上には蓋膜(overcoat)250が形成されている。蓋膜250は(有機絶縁物から形成することができ、カラーフィルタ230が露出されることを防止し、平坦面を提供する。蓋膜250は省略されてもよい。

0098

蓋膜250の上には第2配向膜21が形成されている。第2配向膜21は光反応物質を含む。第2配向膜21は前述の第1配向膜11と同一の物質および方法で形成することができる。

0099

液晶層3は正の誘電率異方性を有する液晶物質を含むことができる。

0100

液晶層3の液晶分子は、その長軸方向が表示板100、200に平行に配列されている。

0101

画素電極191はドレイン電極175からデータ電圧の印加を受け、共通電極270は表示領域外部に配置されている共通電圧印加部から共通電圧Vcomの印加を受ける。

0102

電場生成電極である画素電極191と共通電極270が電場を生成することにより二つの電場生成電極191、270の上に位置する液晶層3の液晶分子は電場の方向と平行な方向に回転する。このように決定された液晶分子の回転方向によって液晶層を通過する光の偏光が変わる。

0103

このように、一つの下部表示板100に二つの電場生成電極191、270を形成することによって、液晶表示装置の透過率が高まり、広視野角を実現することができる。

0104

図示した実施形態による液晶表示装置によれば、共通電極270が面型の平面形態を有し、画素電極191が複数の枝電極を有するが、本発明の他の一実施形態による液晶表示装置によれば、画素電極191が面型の平面形態を有し、共通電極270が複数の枝電極を有してもよい。

0105

本発明は、二つの電場生成電極が第1基板110の上に絶縁膜を挟んで重畳し、絶縁膜の下に形成されている第1電場生成電極が面型の平面形態を有し、絶縁膜の上に形成されている第2電場生成電極が複数の枝電極を有する全ての他の場合に適用可能である。

0106

以下、図5および6を参照して液晶表示装置の残像について説明する。

0107

図5はDC残像とAC残像を定量化する方法を説明するためのグラフである。

0108

図5に示すように、液晶表示装置で発生する残像はDC残像とAC残像に分けられる。初期の最適共通電圧Vcom_initに対する輝度変化率曲線Aと残像直後の最適共通電圧Vcom_afterに対する輝度変化率曲線Bを比較してDC残像とAC残像を定量化することができる。

0109

DC残像は液晶層3に存在するイオン不純物が下部表示板100または上部表示板200に吸着されて残留直流電圧(residual DC voltage)を形成することによって発生する残像を意味する。残留直流電圧によって初期の最適共通電圧Vcom_initが残像直後の最適共通電圧Vcom_afterに変動するようになり、これによって輝度が変化するようになる。DC残像は最適共通電圧の移動による輝度増加量で定量化することができる。

0110

AC残像は配向膜の焼成変形によって発生する。配向膜の焼成変形によって配向膜の方位角(Azimuthal angle)が変化し、これによって輝度が変化するようになる。AC残像は初期の最適共通電圧Vcom_initに対する輝度変化率曲線Aでの最低輝度値と残像直後の最適共通電圧Vcom_afterに対する輝度変化率曲線Bでの最低輝度値の差で定量化することができる。

0111

図6は、液晶表示装置でDC残像とAC残像を定量化したグラフである。

0112

図6に示すように、図3および4で説明した液晶表示装置のようにPLS(Plane to Line Switching)モードであり光配向膜を使用した液晶表示装置で初期の共通電圧に対する輝度変化率と残像直後の共通電圧に対する輝度変化率を測定した。即ち、初期にホワイト階調(最高階調)およびブラック階調(最低階調)のデータ電圧を複数の画素に印加してホワイトパターンおよびブラックパターンを含むチェックパターンの映像を表示した状態で共通電圧を調整しながらホワイト階調およびブラック階調に対する輝度変化率を測定した。そして、チェックパターンを1時間表示した後に共通電圧を調整しながらホワイト階調およびブラック階調に対する輝度変化率を測定した。

0113

DC残像およびAC残像を定量化した時、AC残像による輝度変化率は大略0.9%であり、DC残像による輝度変化率は大略0.2%であると評価された。

0114

PLSモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置で発生する残像の主要原因はDC残像よりAC残像であるのが分かる。

0115

データ電圧の階調と極性によってその値が変化してフレームごとに画素電圧を異なるようにするキックバック電圧がDC残像の主要原因である。まず、キックバック電圧について説明する。

0116

数式1はキックバック電圧を示す。

0117

0118

ここで、Vkbはキックバック電圧、CgsはTFTのゲート電極とソース電極間の寄生容量、Clcは液晶キャパシタ、Cstはストレージキャパシタ、Vdはゲート信号のゲートオン電圧とゲートオフ電圧間の電圧差を示す。

0119

液晶キャパシタClcは数式2のように示すことができる。

0120

0121

ここで、ε0は真空での液晶の誘電率、εは液晶の誘電率、dはセルギャップ、Aは画素電極層共通電極層間に重ねられた広さを示す。

0122

液晶キャパシタClcは液晶の配向状態によってその値が変化する。これは液晶の誘電率異方性によることであって、例えば、ノーマリーブラック(normally black)モードではブラック状態の液晶誘電率(水平方向誘電率、ε‖)がホワイト状態の液晶誘電率(垂直方向誘電率、ε⊥)に比べて小さい。したがって、液晶キャパシタClcはホワイト状態がブラック状態より大きく、キックバック電圧Vkbはホワイト状態がブラック状態より小さくなる。

0123

液晶キャパシタClcは水平方向誘電率ε‖の影響を受けるブラック状態で垂直方向誘電率ε⊥の影響を受けるホワイト状態より低くなり、ブラック状態でのキックバック電圧Vkbはホワイト状態より大きくなる。

0124

階調によってキックバック電圧Vkbが変わるので、正極性データ電圧によって形成される正極性画素電圧と負極性データ電圧によって形成される負極性画素電圧の算術平均値で定義される最適共通電圧が階調によって互いに異なるようになる。一方、実際の共通電圧Vcomは中間階調で実験を通じて求めることができる。キックバック電圧Vkbによって発生する最適共通電圧と実際の共通電圧Vcom間偏差によって正極性データ電圧が印加される時と負極性データ電圧が印加される時の画素電圧が異なるようになりフリッカーと残像が発生するようになる。

0125

したがって、キックバック電圧Vkbによって変化する階調別最適共通電圧Vcomを補償するために、事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Vkbを考慮して補償することができる。以下、図7Aおよび7Bを参照して、キックバック電圧を考慮して階調別データ電圧を補償する方法について説明する。

0126

図7Aおよび7Bは、非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の一例を示すグラフである。

0127

階調による液晶キャパシタClcの変化によってノーマリーブラック(Normally Black)モードでキックバック電圧Vkbはブラック階調で大きく、ホワイト階調で小さい。このようなキックバック電圧Vkbによって、図7Aに示したようにホワイト階調White、中間階調Grayおよびブラック階調Blackのそれぞれに対する最適共通電圧Vcomw、Vcomg、Vcombは互いに異なるようになる。即ち、階調別最適共通電圧Vcomが互いに異なる。

0128

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Vkbに合わせてオフセット(offset)値を適用して補償すると、図7Bに示したように階調別最適共通電圧Vcomを同一にすることができる。この時、階調別に補償するオフセット値はブラック階調Blackからホワイト階調Whiteに行くほど小さくなる。オフセット値は階調別キックバック電圧Vkbの値に対応する。

0129

このような非対称ガンマ補正方法によって階調別データ電圧を補償するとDC残像が改善される。しかし、AC残像が依然として問題になることがある。特に、PLSモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置で発生する残像の主要原因はDC残像よりAC残像であるためである。

0130

図8Aおよび8Bは、非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程の他の例を示すグラフである。

0131

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Vkbに合わせてオフセット値を適用して補償する時、図8Aに示したようにブラック階調Blackで追加的に第1ダミー値を補償する。この時、ブラック階調Blackで補償される値はブラック階調Blackのオフセット値と第1ダミー値を足した第1値になる。

0132

図8Bに示したように、液晶表示装置に実際に印加される共通電圧はホワイト階調Whiteおよび中間階調Grayに対する最適共通電圧Vcom1である。反面、ブラック階調Blackの最適共通電圧Vcom2は実際の共通電圧より第1ダミー値だけさらに高いことがある。これにより、ブラック領域およびホワイト領域を含むチェックパターンの映像を持続的に表示して残像が発生する時、ブラック階調Blackの映像が表示されるブラック領域では残留DC電圧蓄積させることができる。このように蓄積されたブラック領域での残留DC電圧によってブラック階調Blackの映像が表示されるブラック領域とホワイト階調Whiteの映像が表示されるホワイト領域の境界で発生するAC残像が改善される効果を得ることができる。

0133

図6のグラフを例として挙げれば、ブラック領域で蓄積された残留DC電圧によってチェックパターンを1時間表示した後のブラック階調に対する輝度変化率曲線●が右側に移動し、0Vの共通電圧でブラック階調とホワイト階調間の輝度差が減るようになり、結果的にAC残像を減らす効果が得られる。

0134

しかし、中間階調Grayの映像が表示されるグレー領域とホワイト階調Whiteの映像が表示されるホワイト領域の境界で発生するAC残像は補償されない弱点がある。

0135

図9Aおよび9Bは、本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する過程を示すグラフである。

0136

事前に階調別データ電圧をキックバック電圧Vkbに合わせてオフセット値を適用して補償する時、図9Aに示したようにブラック階調Blackに追加的に第1ダミー値を補償し、中間階調Grayに追加的に第2ダミー値を補償する。この時、ブラック階調Blackで補償される値はブラック階調Blackのオフセット値と第1ダミー値を足した第1値になり、中間階調Grayで補償される値は中間階調Grayのオフセット値と第2ダミー値を足した第2値になる。この時、ホワイト階調Whiteで補償される第3値はホワイト階調Whiteのオフセット値であって、ホワイト階調Whiteのキックバック電圧Vkbのみが反映される。結局、非対称ガンマ補正によってブラック階調のデータ電圧は第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧は第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧は第3値だけシフトされる。

0137

第1ダミー値と第2ダミー値は−20mV乃至−100mVまたは20mV乃至100mVの範囲を有してもよい。第1ダミー値と第2ダミー値は同一な値になってもよい。しかし、第1ダミー値と第2ダミー値は必ずしも同一である必要はない。

0138

図9Bに示したように、液晶表示装置に実際に印加される共通電圧Vcomはホワイト階調Whiteに対する最適共通電圧Vcom1である。反面、ブラック階調Blackおよび中間階調Grayの最適共通電圧は実際の共通電圧Vcom2より第1ダミー値だけさらに高い。これにより、ブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を持続的に表示して残像が発生する時、ブラック階調Blackの映像が表示されるブラック領域だけでなく中間階調Grayの映像が表示されるグレー領域でも残留DC電圧を蓄積させることができる。このように蓄積されたブラック領域およびグレー領域での残留DC電圧によってブラック領域とホワイト領域の境界だけでなくグレー領域とホワイト領域の境界で発生するAC残像も改善される効果を得ることができる。

0139

このように、非対称ガンマ補正によってデータ電圧を補正する時、ブラック階調Blackおよび中間階調Grayに追加的に第1ダミー値および第2ダミー値を追加的に補償することによってブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもAC残像を改善することができる。

0140

一方、液晶表示装置は気温条件によって常温だけでなく高温でも連続的に駆動されることがある。したがって、常温および高温で残像を連続的に評価する必要がある。常温および高温で液晶表示装置の残像を連続的に評価する方法について図10を参照して説明する。常温は例えば40℃より低い温度であって大略20℃であり、高温は例えば40℃以上であって大略60℃である。

0141

図10は本発明の一実施形態による液晶表示装置の残像評価過程を示すフローチャートである。液晶表示装置は図9のようにブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもAC残像を改善できる非対称ガンマ補正方法を用いると仮定する。

0142

図10に示すように、常温でブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を一定時間表示した後、1次常温残像評価を行う(S110)。1次常温残像評価は常温で一定時間テスト映像が表示された直後に予め定められた中間階調の映像を表示して残像の水準を評価する方式で行われる。残像の水準を0〜5に区分するとき、残像の水準が2以下である時に液晶表示装置の残像スペックを満たすといえる。図9で前述したように、ブラック階調の映像だけでなく中間階調の映像が表示される時にもAC残像が改善されるので、残像スペックが満たされる。即ち、1次常温残像が改善される。

0143

1次常温残像評価直後、高温でブラック領域およびホワイト領域を含むチェックパターンを一定時間表示した後に高温残像評価を行う(S120)。高温残像評価は高温で一定時間チェックパターンが表示された直後に予め定められた中間階調の映像を表示して残像の水準を評価する方式で行われる。高温残像評価でもブラック領域で残留DC電圧を蓄積させることができ、残像スペックを満たすことができる。即ち、高温残像が改善される。

0144

高温残像評価直後、常温でブラック領域、グレー領域およびホワイト領域を含むテスト映像を一定時間表示した後に2次常温残像評価を行う(S130)。2次常温残像評価は1次常温残像評価と同一な方式で行われる。高温残像評価でブラック領域に蓄積される残留DC電圧が大きいため2次常温残像評価ではそれ以上ブラック領域に残留DC電圧が蓄積されない。ブラック領域に残留DC電圧が蓄積されないために図9で前述した非対称ガンマ補正による残像改善効果が得られないようになる。したがって、2次常温残像評価で残像が発生するようになる。即ち、2次常温残像が発生するようになる。

0145

以下、1次常温残像および高温残像だけでなく2次常温残像を改善することができる方法について図11および図12を参照して説明する。

0146

図11は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の駆動方法を示すフローチャートである。図12は、本発明の一実施形態による非対称ガンマ補正によって画素に印加されるデータ電圧を最適化する時、液晶表示装置の温度によって共通電圧を設定する過程を示すグラフである。図12は図9の非対称ガンマ補正方法によってデータ電圧を最適化したものである。

0147

図11および12に示すように、信号制御部1100は図9で説明した非対称ガンマ補正を行う(S210)。信号制御部1100は非対称ガンマ補正方法によって映像信号R、G、Bを補正して映像データ信号DATを生成し、これによりデータ電圧が補償される。即ち、ブラック階調のデータ電圧は第1値だけシフトされ、中間階調のデータ電圧は第2値だけシフトされ、ホワイト階調のデータ電圧は第3値だけシフトされる。第1値はブラック階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第1オフセット値に第1ダミー値を足した値であり、第2値は中間階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第2オフセット値に第2ダミー値を足した値であり、第3値はホワイト階調のデータ電圧のキックバック電圧に対応する第3オフセット値である。第1ダミー値と第2ダミー値は同一または互いに異なってもよい。

0148

一方、信号制御部1100は映像信号R、G、Bを一定時間保存し、停止映像が持続的に表示されるのが確認されると残像駆動を確認することができる。残像駆動は停止映像が予め定められた時間以上持続的に表示される場合に残像を抑制するための液晶表示装置の駆動を意味する。場合によって、残像駆動を確認する過程は省略されてもよい。

0149

温度センサ部1600は表示装置の温度DTを測定する(S220)。即ち、温度センサ部1600は液晶表示板1500の温度を測定する。測定された温度は共通電圧生成部1700に伝達される。

0150

共通電圧生成部1700は表示装置の温度DTが基準温度Trefより低いかどうかを判断する(S230)。基準温度Trefは常温と高温を分ける基準となる温度であって、大略40℃に定めることができる。これは限定ではなく、常温と高温を分ける基準温度Trefは多様に定めることができる。

0151

表示装置の温度DTが基準温度Trefより低い場合、共通電圧生成部1700は第1共通電圧1st Vcomを生成する(S240)。第1共通電圧1st Vcomは液晶表示板1500に印加される。即ち、常温で液晶表示板1500には第1共通電圧1st Vcomが印加される。第1共通電圧1st Vcomは非対称ガンマ補正でホワイト階調のデータ電圧に対する最適共通電圧である。

0152

表示装置の温度DTが基準温度Tref以上である場合、共通電圧生成部1700は第2共通電圧2nd Vcomを生成する(S250)。第2共通電圧2nd Vcomは液晶表示板1500に印加される。即ち、高温で液晶表示板1500には第2共通電圧2nd Vcomが印加される。第2共通電圧2nd Vcomは非対称ガンマ補正でブラック階調または中間階調のデータ電圧に対する最適共通電圧である。第2共通電圧2nd Vcomは第1共通電圧1st Vcomより第1ダミー値または第2ダミー値だけ高くてもよい。

0153

このように、常温でホワイト階調Whiteに対する最適共通電圧である第1共通電圧1st Vcomが実際の共通電圧として液晶表示板1500に印加され、高温でブラック階調Blackまたは中間階調Grayに対する最適共通電圧が実際の共通電圧Vcomとして液晶表示板1500に印加されることによって1次常温残像および高温残像だけでなく2次常温残像も改善される。

0154

図10で高温残像評価が行われる時、第2共通電圧2nd Vcomが液晶表示板1500に印加されるとブラック領域に残留DC電圧が蓄積されないようにすることができる。高温残像評価でブラック領域に残留DC電圧が蓄積されないようにすることによって、2次常温残像評価でブラック領域に残留DC電圧が蓄積されるようにすることができ、図9で前述した非対称ガンマ補正による残像改善効果を得ることができる。即ち、2次常温残像評価で残像スペックを満たすことができる。

0155

以下、図13および14で本発明による非対称ガンマ補正方法を使用しながら図12のように常温および高温で第1共通電圧1st Vcomおよび第2共通電圧2nd Vcomを用いる液晶表示装置の2次常温残像評価結果および高温残像評価の実験結果について説明する。実験に使用された液晶表示装置はPLSモードであり光配向膜を使用する液晶表示装置である。ブラック階調および中間階調に対する第1ダミー値および第2ダミー値は+55mVにした。

0156

図13は、本発明の一実施形態による液晶表示装置で2次常温残像評価結果を共通電圧を変動しない場合と比較して示すグラフである。

0157

図13に示すように、図9の非対称ガンマ補正方法のみを使用し実際の共通電圧を表示装置の温度によって変動せずホワイト階調に対する最適共通電圧Vcomのみを用いるVcom変動未適用の場合には、2次常温残像評価で残像水準が残像スペックである2以上であった。

0158

本発明によって図9の非対称ガンマ補正方法を使用しながら実際の共通電圧を表示装置の温度によって変動するVcom変動適用の場合には、2次常温残像評価で残像水準が残像スペックである2より低かった。即ち、2次常温残像が改善されたのが分かる。

0159

図14は本発明の一実施形態による液晶表示装置で高温残像評価結果を示すグラフである。

0160

図14に示すように、本発明による非対称ガンマ補正方法を使用しながら高温で第2共通電圧2nd Vcomを使用した。高温(60℃)で一定時間チェックパターンが表示された直後に22階調および33階調の映像を表示し残像の水準を評価した。高温残像評価でも残像水準が残像スペックである2以下であり、高温残像も問題にならないのが分かる。

0161

以上、参照した図面と記載された発明の詳細な説明は単に本発明の例示的なものであって、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたものであり意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。したがって、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができる。したがって、本発明の真正の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的な思想によって決められなければならない。

0162

1100信号制御部
1200ゲート駆動部
1300データ駆動部
1400階調電圧生成部
1500液晶表示板
1600温度センサ部
1700共通電圧生成部

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