JP2008112159A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】両方向に互いに異なる画像を表示しながらも消費電流を減少させることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面にて画像を表示する複数の第1画素及び前記第2面にて画像を表示する複数の第2画素を含む表示板と、前記第1画素及び前記第2画素に第1及び第2データ信号をそれぞれ供給するデータ駆動部と、前記第1及び第2画素にゲート信号を供給するゲート駆動部とを有し、前記ゲート駆動部及び前記データ駆動部は、第1区間の間、全ての第1画素に前記ゲート信号及び前記第1データ信号を供給した後、第2区間の間、全ての第2画素に前記ゲート信号及び前記第2データ信号を供給する。
【選択図】 図8

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、両方向に互いに異なる画像を表示しながらも消費電流を減少させることができる液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
一般に液晶表示装置は画素電極及び共通電極など電場生成電極が形成されている二枚の表示板とその間に入っている液晶層を含む液晶表示板組立体を含む。液晶表示装置は電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成して、これを通じて液晶層の液晶分子の配向方向を決定して入射光の偏光を制御することによって画像を表示する。
液晶表示装置は、自ら発光できない受光型表示装置であるので別途に具備されたバックライトアセンブリのランプから出る光を液晶層を通過させたり、自然光など外部から入る光を液晶層を一旦通過させたのち再び反射させて液晶層を再び通過させる。前者の場合を透過型液晶表示装置とし、後者の場合を反射型液晶表示装置とするが、後者の場合は主に中小型表示装置に使用される。また、環境によってバックライトアセンブリを使用したり外部光を使用することもする半透過型又は反射−透過型液晶表示装置が開発されて主に中小型表示装置に適用されている。
半透過型液晶表示装置の場合、各画素に電気的に互いに接続された透明電極と反射電極をおいて、バックライトアセンブリから出る光は透明電極を通過させて表示に使用してバックライトアセンブリの反対側から入る外部光は反射電極に反射させて使用する。
携帯電話等で画像を両側面に表示しようとする時には二つの液晶表示板組立体を重ねて二つの液晶表示板組立体の外側面だけを表示に使用する。従って両側に画像を表示できるが厚さが厚くなってしまうという問題がある。
また、携帯電話などの液晶表示装置の場合、一側に主画像が表示される間、他側に時計及びマニュアルなどの単純な画像が表示される場合が多い。この時、両側の画像に対して高いビット数の画像信号及び多くの個数の階調電圧を用いれば駆動回路の大きさが増加して消費電力の側面で不利であるという問題がある。
そこで、本発明は上記従来の液晶表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、両方向に互いに異なる画像を表示しながらも消費電流を減少させることができる液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置は、互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面にて画像を表示する複数の第1画素及び前記第2面にて画像を表示する複数の第2画素を含む表示板と、前記第1画素及び前記第2画素に第1及び第2データ信号をそれぞれ供給するデータ駆動部と、前記第1及び第2画素にゲート信号を供給するゲート駆動部とを有し、前記ゲート駆動部及び前記データ駆動部は、第1区間の間、全ての第1画素に前記ゲート信号及び前記第1データ信号を供給した後、第2区間の間、全ての第2画素に前記ゲート信号及び前記第2データ信号を供給することを特徴とする。
前記第1画素と前記第2画素は交互に配列されることが好ましい。
前記第1画素と接続される複数の第1ゲート線と、前記第2画素と接続される複数の第2ゲート線とを更に有し、前記第1及び第2ゲート線は交互に配列されることが好ましい。
前記第1データ信号が持ち得る値の個数は前記第2データ信号が持ち得る値の個数と互いに異なることが好ましい。
前記第1及び第2データ信号のうちの一つは2値を有することが好ましい。
前記データ駆動部は、第1画像信号を受けて前記第1データ信号を生成する第1データ駆動回路と、第2画像信号を受けて前記第2データ信号を生成する第2データ駆動回路とを含むことが好ましい。
前記第1画像信号と前記第2画像信号は互いにビット数が異なることが好ましい。
前記第1データ駆動回路は三つ以上の階調電圧のうちの一つを選択して前記第1データ信号として出力し、前記第2データ駆動回路は二つの階調電圧のうちの一つを選択して前記第2データ信号として出力することが好ましい。
前記第1及び第2データ駆動回路はそれぞれ前記第1データ信号及び前記第2データ信号を出力する出力バッファを含むことが好ましい。
前記ゲート駆動部は、前記第1区間の間、前記第1ゲート線にゲートオン電圧を印加する第1ゲート駆動回路と、前記第2区間の間、前記第2ゲート線にゲートオン電圧を印加する第2ゲート駆動回路とを含むことが好ましい。
前記第1ゲート駆動回路と前記第2ゲート駆動回路は、前記第1及び第2ゲート線を挟んで反対側両端に位置することが好ましい。
前記第1区間と前記第2区間との間に休止区間が存在することが好ましい。
前記休止区間は、2水平周期[2H]以上であることが好ましい。
前記第1画素は透過型画素電極を含み、前記第2画素は反射型画素電極を含むことが好ましい。
上記目的を達成するためになされた本発明による液晶表示装置の駆動方法は、複数の第1画素に順次にゲートオン電圧を供給する段階と、前記第1画素に第1データ信号を供給して表示板の第1面に画像を表示する段階と、前記第1画素と交互に配置されている複数の第2画素に順次にゲートオン電圧を供給する段階と、前記第2画素に第2データ信号を供給して前記表示板の前記第1面と対向する第2面に画像を表示する段階とを有することを特徴とする。
前記第2画素にゲート信号を供給する前に休止区間を有する段階を更に有することが好ましい。
前記休止区間は、前記ゲートオン電圧の継続時間の2倍以上であることが好ましい。
前記第1画素に第1データ信号を供給する段階は、三つ以上の階調電圧の中から第1画像信号に対応する階調電圧を選択する段階と、前記選択した階調電圧を前記第1データ信号として前記第1画素に印加する段階とを含み、前記第2画素に第2データ信号を供給する段階は、二つの階調電圧の中から第2画像信号に対応する階調電圧を選択する段階と、前記選択した階調電圧を前記第2データ信号として前記第2画素に印加する段階とを含むことが好ましい。
前記第1画素は入射光を透過させ、前記第2画素は入射光を反射させることが好ましい。
本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法によれば、表示板の両面にある瞬間の画像を表示する時、一面の画像を完全に表示した後、他面の画像を表示することによってデータ駆動部の出力バッファが定常状態に進入できる時間を確保できて安定した表示が可能であるという効果がある。
次に、本発明に係る液晶表示装置及びその駆動方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図面で各種の層又は領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似の部分については同一の図面符号で示すものとする。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直ぐ上”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。反対にある部分が他の部分の“直ぐ上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
図1は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図であり、図2は本発明の一実施形態による液晶表示装置で一つの画素の等価回路図である。
図1を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置は液晶表示板組立体300、ゲート駆動部400、データ駆動部500、階調電圧生成部800、照明部900及び信号制御部600を含む。
図1を参照すると、液晶表示板組立体300はその構造から見る時、複数の信号線(G〜G2n、D〜D)とこれに接続されていてほぼ行列形態で配列された複数対の第1及び第2画素(PXa、PXb)を含む。反面、図2に示す等価回路から見る時、液晶表示板組立体300は互いに対向する下部及び上部表示板100、200とその間に入っている液晶層3を含む。
信号線(G〜G2n、D〜D)は下部表示板100に備えられており、ゲート信号(“走査信号”とも言う)を伝達する複数対の第1及び第2ゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)とデータ電圧を伝達する複数のデータ線(D〜D)を含む。ゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)はほぼ行方向にのびて互いに略平行して、データ線(D〜D)はほぼ列方向にのびて互いに略平行する。
第1画素(PXa)と第2画素(PXb)は液晶表示板組立体300の互いに反対側面に画像を表示する。例えば、普通は第1画素(PXa)が液晶表示板組立体300の後面に画像を表示すれば第2画素(PXb)は前面に画像を表示するが、状況により前後反対にする場合もある。
図2を参照すれば、一対を構成する第1及び第2画素(PXa、PXb)はそれぞれのゲート線(GLa、GLb)に接続されており、一つのデータ線(DL)に同時に接続されている。各画素(PXa、PXb)は信号線(GLa、GLb、DL)に接続されたスイッチング素子(Qa、Qb)とこれに接続された液晶キャパシタ(Clca、Clcb)及びストレージキャパシタ(Csta、Cstb)を含む。
スイッチング素子(Qa、Qb)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って、その制御端子はゲート線(GLa、GLb)と接続されており、入力端子はデータ線(DL)と接続されており、出力端子は液晶キャパシタ(Clca、Clcb)及びストレージキャパシタ(Csta、Cstb)と接続されている。
液晶キャパシタ(Clca、Clcb)は下部表示板100の第1及び第2画素電極191a、191bと上部表示板200の共通電極270を二つの電界形成電極(第1の電極が191a、191b、第2の電極が270)とし、二つの電極(191a、191b、270)の間の液晶層3は誘電体として機能する。画素電極(191a、191b)はスイッチング素子(Qa、Qb)と接続されて共通電極270は上部表示板200の全面に形成されていて共通電圧(Vcom)が印加される。
図2とは異なり、共通電極270が下部表示板100に備えられる場合もあり、この時には画素電極(191a、191b)と共通電極270のうちの少なくとも一つが線状又は棒状で作られることができる。二つの画素電極(191a、191b)のうちの一方は透過型、他方は反射型電極でありうる。例えば、第1画素電極191aは透明な透過型電極であり、第2画素電極191bは反射型電極でありうる。
液晶キャパシタ(Clca、Clcb)の補助的な役割を果たすストレージキャパシタ(Csta、Cstb)は下部表示板100に具備された別途の信号線(図示せず)と画素電極(191a、191b)が絶縁体を間に置いて重畳されてこの別途の信号線には共通電圧(Vcom)などの決められた電圧が印加される。
一方、色表示を実現するためには各画素(PXa、PXb)対が基本色のうちの一つを固有に表示したり(空間分割)、各画素(PX)対が時間によって交互に基本色を表示するように(時間分割)して、これら基本色の空間的、時間的合計で所望の色相が認識されるようにする。基本色の例としては赤色、緑色、青色など三原色を挙げることができる。
図2は、空間分割の一例として一対の画素(PXa、PXb)が画素電極(191a、191b)に対応する上部表示板200の領域に基本色のうちの一つを示す色フィルタ230を備えることを示している。図2とは異なって色フィルタ230は下部表示板100の画素電極191a、191bの上又は下に置いてもよい。
液晶表示板組立体300には少なくとも一つの偏光子(図示せず)が備えられている。
次に、本発明の一実施形態による液晶表示板組立体300の詳細構造について図3〜図5を参照して詳細に説明する。
図3は本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の配置図であり、図4は図3の液晶表示板組立体をIV−IV線に沿って切断した断面図であり、図5は図3の液晶表示板組立体をV−V線に沿って切断した断面図である。
本実施形態による液晶表示板組立体300は互いに対向する下部表示板(以下、薄膜トランジスタ表示板)100と上部表示板(以下、共通電極表示板)200、そして二つの表示板(100、200)の間に入っている液晶層3を含む。
まず、薄膜トランジスタ表示板100について説明する。
透明なガラス又はプラスチックなどで作られた絶縁基板110上に複数対の第1及び第2ゲート線121a、121b及び複数の維持電極線131が形成されている。
第1及び第2ゲート線121a、121bは主に横方向にのびて交互に配置されている。第1ゲート線121aは下に突出した複数の第1ゲート電極124a及び他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部129aを含む。
第2ゲート電極124bは第1ゲート線121aの下側に位置し、上に突出した複数の第2ゲート電極124b及び他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部129bを含む。
ゲート信号を生成するゲート駆動回路(図示せず)は絶縁基板110上に付着される可撓性印刷回路フィルム(図示せず)上に装着されたり、絶縁基板110上に直接装着されたり、絶縁基板110に集積できる。ゲート駆動回路が絶縁基板110上に集積されている場合、ゲート線(121a、121b)が延長されてこれと直接接続できる。
維持電極線131は所定の電圧が印加されてゲート線(121a、121b)と殆ど平行して延長される。各維持電極線131は、第1ゲート線121aと第2ゲート線121bの間に位置して下側に位置した第2ゲート線121bに近い。維持電極線131はゲート線(121a、121b)に比べて幅が広く、上に突出しており、交互に配列された複数の突出部137、138を含む。しかしながら、維持電極線131の形態及び配置は多様に変形できる。
ゲート線(121a、121b)及び維持電極線131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)及びチタン(Ti)などで形成することができる。
しかしながら、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有してもよい。このうちの一つの導電膜は信号遅延や電圧降下を減らすことができるように比抵抗が低い金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成される。
これとは異なって、他の導電膜は異なる物質、特にITO(酸化インジウム錫)及びIZO(酸化インジウム亜鉛)との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、チタンなどで形成される。このような組み合わせの良い例としてはクロム下部膜とアルミニウム(合金)上部膜及びアルミニウム(合金)下部膜とモリブデン(合金)上部膜を挙げることができる。しかしながら、ゲート線(121a、121b)及び維持電極線131はその他にも多様な金属又は導電体で形成することができる。
ゲート線(121a、121b)及び維持電極線131の側面は絶縁基板110面に対して傾いており、その傾斜角は約30゜〜約80゜であることが好ましい。
ゲート線(121a、121b)及び維持電極線131上には窒化珪素(SiN)又は酸化珪素(SiO)などで作られたゲート絶縁膜140が形成されている。
ゲート絶縁膜140上には水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンは略称a−Siとして使う)又は多結晶シリコンなどで作られた複数の第1及び第2島型半導体154a、154bが形成されている。半導体(154a、154b)はそれぞれのゲート電極(124a、124b)上に位置する。
第1半導体154a上には複数対の第1島型オーミックコンタクト部材163a、165aが形成されており、第2半導体154b上には複数対の第2島型オーミックコンタクト部材163b、165bが形成されている。オーミックコンタクト部材(163a、163b、165a、165b)は燐などのn型不純物が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で作られたりシリサイドで形成することができる。
半導体(154a、154b)とオーミックコンタクト部材(163a、163b、165a、165b)の側面はまた絶縁基板110面に対して傾いており、傾斜角は30゜〜80゜程度である。
オーミックコンタクト部材(163a、163b、165a、165b)及びゲート絶縁膜140上には複数のデータ線171と複数の第1及び第2ドレイン電極175a、175bが形成されている。
データ線171は、データ信号を伝達して主に縦方向にのびてゲート線(121a、121b)及び維持電極線131と交差する。各データ線171はゲート電極(124a、124b)に向かってのびた複数の第1及び第2ソース電極173a、173bと他の層又は外部駆動回路との接続のための広い端部179を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路(図示せず)は絶縁基板110上に付着される可撓性印刷回路フィルム(図示せず)上に装着されたり、絶縁基板110上に直接装着されたり、絶縁基板110に直接集積できる。データ駆動回路が絶縁基板110上に集積される場合、データ線171が延長されてこれと直接接続できる。
第1及び第2ドレイン電極175a、175bはデータ線171と分離されており、それぞれ第1及び第2ゲート電極124a、124bを中心に第1及び第2ソース電極173a、173bと対向する。各ドレイン電極(175a、175b)は広い拡張部177a、177bを有する一側端部と棒状である他側端部を含む。広い拡張部177a、177bは維持電極線131と重畳して、棒状端部はソース電極(173a、173b)と対向する。
一つのゲート電極(124a、124b)、一つのソース電極(173a、173b)及び一つのドレイン電極(175a、175b)は半導体(154a、154b)と一緒に一つの薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極(173a、173b)とドレイン電極(175a、175b)の間の半導体(154a、154b)に形成される。
データ線171及びドレイン電極(175a、175b)はモリブデン、クロム、タンタル及びチタンなど耐火性金属又はこれらの合金で形成することが好ましく、耐火性金属膜(図示せず)と低抵抗導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を持ち得る。多重膜構造の例としてはクロム又はモリブデン(合金)下部膜とアルミニウム(合金)上部膜の二重膜、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)上部膜の三重膜を挙げることができる。しかしながら、データ線171及びドレイン電極(175a、175b)はその他にも多様な金属又は導電体で形成することができる。
データ線171及びドレイン電極(175a、175b)また、その側面が絶縁基板110面に対して30°〜80°程度の傾斜角に傾いたことが好ましい。
オーミックコンタクト部材(163a、163b、165a、165b)はその下の半導体(154a、154b)とその上のデータ線171及びドレイン電極(175a、175b)の間にだけ存在してこれらの間の接触抵抗を低くする。半導体(154a、154b)にはソース電極(173a、173b)とドレイン電極(175a、175b)の間を始めとしてデータ線171及びドレイン電極(175a、175b)で遮らず露出した部分がある。
データ線171、ドレイン電極(175a、175b)及び露出した半導体154部分上には保護膜180が形成されている。保護膜180は窒化シリコンや酸化シリコンなどの無機絶縁物で作られた下部膜180pと有機絶縁物で作られた上部膜180qを含む。
上部保護膜180qは4.0以下の誘電率を有することが好ましく、感光性を有することができ、その表面には凹凸が形成されている。しかしながら、保護膜180は無機絶縁物又は有機絶縁物などで作られた単一膜構造を有してもよい。
保護膜180には、データ線171の端部179を露出する複数の接触孔182と第1及び第2ドレイン電極175a、175bの拡張部177a、177bを露出する複数の接触孔185a、185bが形成されており、保護膜180とゲート絶縁膜140にはゲート線(121a、121b)の端部129a、129bを露出する複数の接触孔181a、181bが形成されている。
保護膜180上には複数対の第1及び第2画素電極191a、191b及び複数の接触補助部材81a、81b、82が形成されている。
第1画素電極191aと第2画素電極191bは保護膜180の凹凸に沿って屈曲して形成されており、互いに分離されている。第2画素電極191bは透明電極192及びその上の反射電極194を含む。透明電極192は省略できる。
第1画素電極191aと透明電極192はITO又はIZOなどの透明な導電物質で形成されて、反射電極194はアルミニウム、銀、クロム又はその合金などの反射性金属で形成される。しかしながら、反射電極194はアルミニウム、銀又はその合金など低抵抗反射性上部膜(図示せず)とモリブデン系金属、クロム、タンタル及びチタンなどITO又はIZOと接触特性が良い下部膜(図示せず)の二重膜構造を持ち得る。
第1画素電極191aは接触孔185aを通じて第1ドレイン電極175aと物理的・電気的に接続されており、第1ドレイン電極175aからデータ電圧が印加される。第2画素電極191bは接触孔185bを通じて第2ドレイン電極175bと物理的・電気的に接続されており、第2ドレイン電極175bからデータ電圧が印加される。
データ電圧が印加された第1及び第2画素電極191a、191bは共通電圧が印加される共通電極表示板200の共通電極270と共に電場を生成することによって二つの電極(第1及び第2画素電極191a、191bと共通電極270)の間の液晶層3の液晶分子の配向方向をそれぞれ決定する。このように決定された液晶分子の配向方向によって液晶層3を通過する光の偏光が変わる。第1及び第2画素電極191a、191bと共通電極270は液晶キャパシタを構成して薄膜トランジスタが遮断した後にも印加された電圧を維持する。
薄膜トランジスタ表示板100、共通電極表示板200及び液晶層3などを含む半透過型液晶表示板組立体300は第1画素電極191a及び第2画素電極191bによってそれぞれ定義される透過領域及び反射領域で区画できる。
透過領域では液晶表示板組立体300の前面、つまり、共通電極表示板200側から入射された光が液晶層3を通過して後面、つまり、薄膜トランジスタ表示板100側に出ることによって表示を行う。反射領域では前面から入った光が液晶層3に入ってから第2画素電極191bによって反射されて液晶層3を再び通過して前面に出ることによって表示を行う。この時、第2画素電極191bの屈曲は光の反射効率を高めてくれる。
第1及び第2画素電極191a、191b及びこれと接続された第1及び第2ドレイン電極175a、175bの拡張部177a、177bは突出部137を始めとした維持電極線131と重畳して液晶キャパシタの電圧維持能力を強化するストレージキャパシタを構成する。この時、維持電極線131の一部は第1ドレイン電極175aの拡張部177aと重畳し、他の一部は第2ドレイン電極175bの拡張部177bと重畳する。このように第1画素電極191a又は第2画素電極191bを有する2つの画素(PXa、PXb)のストレージキャパシタを一つの維持電極線131を通じて形成することによって透過率を確保できる。
接触補助部材81a、81b、82はそれぞれ接触孔181a、181b、182を通じてゲート線(121a、121b)の端部129a、129b及びデータ線171の端部179と接続される。接触補助部材81a、81b、82はゲート線(121a、121b)の端部129a、129b及びデータ線171の端部179と外部装置との接着性を補完してこれらを保護する。
次に共通電極表示板200について説明する。
透明なガラス又はプラスチックなどで作られた絶縁基板210上に遮光部材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とも称し、第1画素電極191a及び第2画素電極191bと対向する複数の開口領域を定義する一方、第1画素電極191a及び第2画素電極191bの間の光漏れを防止する。
絶縁基板210上にはまた、複数の色フィルタ230が形成されており、遮光部材220に囲まれた開口領域内に殆ど全て入っていくように配置されている。色フィルタ230は第1画素電極191a及び第2画素電極191bに沿って縦方向に長くのびて帯状に構成できる。各色フィルタ230は赤色、緑色及び青色の三原色など基本色のうちの一つを表示することができる。
色フィルタ230及び遮光部材220上には蓋膜250が形成されている。蓋膜250は(有機)絶縁物で形成することができ、色フィルタ230を保護して色フィルタ230が露出することを防止して平坦面を提供する。蓋膜250は省略できる。
蓋膜250上には共通電極270が形成されている。共通電極270はITOやIZOなど透明な導電体で作られることが好ましい。
これら表示板(薄膜トランジスタ表示板100、共通電極表示板200)の内側面上には液晶層3を配向するための配向膜(図示せず)が塗布されており、表示板(100、200)の内側又は外側側面には一つ以上の偏光子(図示せず)が備えられている。
液晶層3は、垂直配向又は水平配向されていることができる。
液晶表示板組立体300はまた、薄膜トランジスタ表示板100と共通電極表示板200を支えて両者間に間隙を作る複数の弾性間隔材(図示せず)を更に含む。
液晶表示板組立体300はまた、薄膜トランジスタ表示板100と共通電極表示板200を結合する密封材(図示せず)を更に含むことができる。密封材は共通電極表示板200の周縁に位置する。
照明部900は、図4に示すように、液晶表示板組立体300の薄膜トランジスタ表示板100より共通電極表示板200側に近く位置して、共通電極表示板200側から薄膜トランジスタ表示板100側に光を照射する。照明部900は光を生成する光源(図示せず)と光源で生成された光を液晶表示板組立体300側に誘導及び拡散する導光板(図示せず)、光学シート(図示せず)などを含むことができる。導光板は共通電極表示板200と類似の外形を有することができて光学シートは導光板と共通電極表示板200の間に位置することができる。光源としては、蛍光ランプや発光ダイオードなどを用いることができ、導光板の側面に配置できる。
再び図1を参照すれば、階調電圧生成部800は画素(PX)の透過率と関連した二対の階調電圧集合(又は基準階調電圧集合)を生成する。二対のうちの一対は共通電圧(Vcom)に対して正の値を有して他の一対は負の値を有する。
データ駆動部500は、液晶表示板組立体300のデータ線(D〜D)と接続されており、データ電圧を生成してデータ線(D〜D)に印加する。
ゲート駆動部400は第1及び第2ゲート駆動回路400L、400Rを含み、それぞれのゲート駆動回路(400L、400R)は液晶表示板組立体300のゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)と接続されてゲートオン電圧(Von)とゲートオフ電圧(Voff)の組み合わせから成るゲート信号をゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)に印加する。
第1ゲート駆動回路400Lは、液晶表示板組立体300の左側周縁近傍に位置し、第1ゲート線群(Ga〜Ga)にゲート信号を印加し、第2ゲート駆動回路400Rは液晶表示板組立体300の右側周縁近傍に位置し、第2ゲート線群(Gb〜Gb)にゲート信号を印加する。第1ゲート駆動回路400L及び第2ゲート駆動回路400Rのどちらか一方が液晶表示板組立体300の最も上側に位置したゲート線(GaまたはGb)からゲートオン電圧(Von)を印加し始めて、一方のゲート駆動回路(400Lまたは400R)が最後ゲート線(GaまたはGb)にゲートオン電圧(Von)を供給した後、他方のゲート駆動回路(400Rまたは400L)が最も上側に位置したゲート線(GbまたはGa)にゲートオン電圧(Von)を印加し始める。
信号制御部600は、ゲート駆動部400及びデータ駆動部500などを制御する。
このような駆動装置(ゲート駆動部400、データ駆動部500、信号制御部600、階調電圧生成部800)それぞれは少なくとも一つの集積回路チップの形態で液晶表示板組立体300上に直接装着されたり、可撓性印刷回路フィルム(図示せず)上に装着されてTCP(Tape Carrier Package)の形態で液晶表示板組立体300に付着されたり、別途の印刷回路基板(図示せず)上に装着されてもよい。これとは異なって、これら駆動装置(400、500、600、800)が信号線(Ga〜Ga、Gb〜Gb、D〜D)及び薄膜トランジスタスイッチング素子(Qa、Qb)などと一緒に液晶表示板組立体300に直接集積されてもよい。また、駆動装置(400、500、600、800)は単一チップで集積できて、この場合、これらのうちの少なくとも一つ又はこれらを構成する少なくとも一つの回路素子が単一チップの外側にあってもよい。
以下、このような液晶表示装置の動作について詳細に説明する。
信号制御部600は外部のグラフィック制御器(図示せず)から入力画像信号(R、G、B)及びこの表示を制御する入力制御信号を受信する。入力画像信号(R、G、B)は各画素(PXa、PXb)の輝度情報を載せており、輝度は決められた個数、例えば、1024(=210)、256(=2)又は64(=2)個の階調を有している。入力制御信号の例としては垂直同期信号(Vsync)と水平同期信号(Hsync)、メインクロック信号(MCLK)、データイネーブル信号(DE)などがある。
信号制御部600は、入力画像信号(R、G、B)と入力制御信号に基づいて入力画像信号(R、G、B)を液晶表示板組立体300の動作条件に合うように適切に処理してゲート制御信号(CONT1)及びデータ制御信号(CONT2)などを生成した後、ゲート制御信号(CONT1)をゲート駆動部400に送ってデータ制御信号(CONT2)と処理したデジタル画像信号(DAT1、DAT2)をデータ駆動部500に送る。
ゲート制御信号(CONT1)は走査開始を指示する走査開始信号(LSTV、RSTV)とゲートオン電圧(Von)の出力周期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)はまた、ゲートオン電圧(Von)の持続時間を限定する出力イネーブル信号(OE)を更に含むことができる。
データ制御信号(CONT2)は一行の画素(PX)に対するデジタル画像信号(DAT1、DAT2)の伝送開始を知らせる水平同期開始信号(STH)とデータ線(D〜D)にアナログデータ電圧印加を促すロード信号(LOAD)及びデータクロック信号(HCLK)を含む。データ制御信号(CONT2)はまた、共通電圧(Vcom)に対するデータ電圧の極性(以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を縮めて“データ電圧の極性”という)を反転させる反転信号(RVS)を更に含んでもよい。
信号制御部600からのデータ制御信号(CONT2)によって、データ駆動部500は一行の画素(PXa、PXb)に対するデジタル画像信号(DAT1、DAT2)を受信して、各デジタル画像信号(DAT1、DAT2)に対応する階調電圧を選択することによってデジタル画像信号(DAT1、DAT2)をアナログデータ電圧に変換した後、これを当該データ線(D〜D)に印加する。
ゲート駆動部400は、信号制御部600からのゲート制御信号(CONT1)によってゲートオン電圧(Von)をゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)に印加してこのゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)に接続されたスイッチング素子(Qa、Qb)を導通させる。そうすれば、データ線(D〜D)に印加されたデータ電圧が導通したスイッチング素子(Qa、Qb)を通じて当該画素(PXa、PXb)に印加される。
画素(PXa、PXb)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(Clc)の充電電圧、つまり、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て、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で示され、これによって画素(PXa、PXb)は画像信号(DAT)の階調が示される輝度を表示する。
1水平周期[“1H”とも使って、水平同期信号(Hsync)及びデータイネーブル信号(DE)の一周期と同一である]を単位としてこのような過程を繰り返すことによって、全ての第1ゲート線群(Ga〜Ga)に対して順次にゲートオン電圧(Von)を印加して全ての第1画素(PXa)にデータ電圧を印加して液晶表示板組立体300の一面に1フレームの画像を表示した後、全ての第2ゲート線群(Gb〜Gb)に対して順次にゲートオン電圧(Von)を印加して全ての第2画素(PXa)にデータ電圧を印加して液晶表示板組立体300の他面に1フレームの画像を表示する。
1フレームが終われば、次フレームが始まって各画素(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500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)の特性によって一つのデータ線を通じて流れるデータ電圧の極性が周期的に変わったり(例:行反転、点反転)、一つの画素行に印加されるデータ電圧の極性も互いに異なることができる(例:列反転、点反転)。
一方、液晶表示板組立体300の両側面に画像を表示する場合、一側面には電話、ゲーム又はカメラなどの複雑な画像を表示して、他側面には時計又はマニュアルなどの単純な画像を表示することができる。このような場合には複雑な画像を表す(一般)デジタル画像信号(DAT1)は階調数が多くて、単純な画像を表す(単純)デジタル画像信号(DAT2)は階調数が少なくてもよい。従って、複雑な画像を表す(一般)デジタル画像信号(DAT1)のビット数は高く、単純な画像を表す(単純)デジタル画像信号(DAT2)のビット数は低くてもよい。
以下、このような場合に適用することができるデータ駆動部500の例について図6を参照して詳細に説明する。
図6は、本発明の一実施形態によるデータ駆動部のブロック図である。
まず、本発明の一実施形態によるデータ駆動部500は図6に示すデータ駆動チップ510を少なくとも一つを含むことができる。
データ駆動チップ510は、複雑な画像に相応する一般データ電圧(Vdat1)を生成する一般データ駆動回路520及び単純な画像に相応する単純データ電圧(Vdat2)を生成する単純データ駆動回路530を含む。単純データ電圧(Vdat2)は少ない数の値、例えば2値(binary data)を有することができて、一般データ電圧(Vdat1)は単純データ電圧(Vdat2)より多くの個数の値が持ち得る。
一般データ駆動回路520は順次に接続されているシフトレジスタ521、ラッチ523、デジタル−アナログ変換部525及び出力バッファ527を含む。
シフトレジスタ521は水平同期開始信号(STH)(又はシフトクロック信号)が入ればデータクロック信号(HCLK)によって(一般)デジタル画像信号(DAT1)をラッチ523に伝達する。
ラッチ523は(一般)デジタル画像信号(DAT1)を記憶して、ロード信号(LOAD)によってデジタル−アナログ変換部525に記憶している(一般)デジタル画像信号(DAT1)を送る。
デジタル−アナログ変換部525は階調電圧生成部800から階調電圧がを供給されて、(一般)デジタル画像信号(DAT1)をアナログデータ電圧に変換して出力バッファ527に送る。
出力バッファ527は、デジタル−アナログ変換部525からの出力電圧を一般データ電圧(Vdat1)としてデータ線(D〜D)に出力し、これを1水平周期間維持する。
単純データ駆動回路530は、第1電圧(V1)と第2電圧(V2)が供給されて、(単純)デジタル画像信号(DAT2)によって第1及び第2電圧(V1、V2)のうちの一つの電圧を選択して単純データ電圧(Vdat2)として出力する。
このような単純データ駆動回路530はまた、選択された第1又は第2電圧(V1、V2)を単純データ電圧(Vdat2)としてデータ線(D〜D)に出力し、これを1水平周期間維持する出力バッファ(図示せず)を含む。
単純データ駆動回路530は単純な選択回路で実現できて、その回路の大きさは一般データ駆動回路520に比べて非常に小さいので、消費電力また小さい。
次に図7を参照して本発明の一実施形態によるゲート駆動部400について詳細に説明する。
図7は、本発明の一実施形態によるゲート駆動部のブロック図である。
図7に示すゲート駆動部400は液晶表示板組立体300の左側に位置した第1ゲート駆動回路400Lと右側に位置した第2ゲート駆動回路400Rを含むシフトレジスタである。それぞれのゲート駆動回路(400L、400R)は一列に配列されている複数のステージ(410L、410R)を含む。
ゲート駆動部400には垂直同期開始信号(LSTV、RSTV)、第1及び第2クロック信号(CLK1、CLK2)及びゲートオフ電圧(Voff)が入力される。第1クロック信号(CLK1)と第2クロック信号(CLK2)は互いに反転した信号であってもよく、画素(PXa、PXb)のスイッチング素子(Qa、Qb)を駆動することができるように各クロック信号(CLK1、CLK2)のハイレベル電圧はゲートオン電圧(Von)と同じであり、ローレベル電圧はゲートオフ電圧(Voff)と同じであってもよい。
各ステージ(410L、410R)はセット端子(S)、リセット端子(R)、ゲート電圧端子(GV)、出力端子(OUT)、そして第1及び第2クロック端子(CK1、CK2)を含む。
各ステージ(410L、410R)、例えば第1ゲート駆動回路400Lに位置したj番目ステージ[ST(j)L]のセット端子(S)には前段ステージ[ST(j−1)L]のゲート出力、つまり、前段ゲート出力[Gout(j−1)L]が、リセット端子(R)には次段ステージ[ST(j+1)L]のゲート出力、つまり、次段ゲート出力[Gout(j+1)L]が入力され、第1及び第2クロック端子(CK1、CK2)には第1及び第2クロック信号(CLK1、CLK2)がそれぞれ入力される。出力端子(OUT)は、ゲート線にゲート出力[Gout(j)L]を送る。
一方、例えば第2ゲート駆動回路400Rに位置した(j)番目ステージ[ST(j)R]の場合、セット端子(S)に前段ゲート出力[Gout(j−1)R]が入力されてリセット端子(R)に次段ゲート出力[Gout(j+1)R]が入力されて、出力端子(OUT)はゲート線にゲート出力[Gout(j)R]を送る。
第1及び第2ゲート駆動回路400L、400Rの各ステージは第1ゲート駆動回路400Lのステージと第2ゲート駆動回路400Rのステージとが交互に連続したステージの間で交互に第1及び第2クロック信号(CLK1、CLK2)が入力される。つまり、第1ゲート駆動回路400Lのj番目ステージ[ST(j)L]の第1クロック端子(CK1)には第1クロック信号(CLK1)が入力され、第2クロック端子(CK2)には第2クロック信号(CLK2)がそれぞれ入力され、それとは反対に第2ゲート駆動回路400Rの(j)番目ステージ[ST(j)R]の第1クロック端子(CK1)には第2クロック信号(CLK2)が入力され、第2クロック端子(CK2)には第1クロック信号(CLK1)がそれぞれ入力される。
この時、隣接したステージ(410L、410R)の信号伝達は実際にはゲート線群(Ga〜Ga、Gb〜Gb)を通じて行われることができる。従って、各ステージ(410L、410R)は三本のゲート線と接続されて、その中の一本のゲート線はゲート出力を送って残り二本のゲート線は前段ゲート出力及び次段ゲート出力を受けることができる。
本発明の他の実施形態によれば、前段及び次段ステージに出力されるキャリー信号を送る別個の出力端子を各ステージにもう一つ置くことができて、出力端子(OUT)に接続されるバッファを更に置いてもよい。
整理すれば、第1及び第2ゲート駆動回路400L、400Rは独立的に駆動されて、両ゲート駆動回路(400L、400R)の各ステージ(410L、410R)は前段ゲート出力と次段ゲート出力に基づいて第1及び第2クロック信号(CLK1、CLK2)に同期してゲート出力を生成する。但し、それぞれの第1ステージ(ST1)には前段ゲート出力の代わりに垂直同期開始信号(LSTV、RSTV)が入力されて使用される。
以下、図8を参照して、図6のデータ駆動部及び図7のゲート駆動部を有する液晶表示装置の動作について詳細に説明する。
図8は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作を示す信号波形図である。
複数の第1画素(PXa)が複雑な画像を表示して複数の第2画素(PXb)が単純な画像を表示する場合、信号制御部600は外部のグラフィック制御器(図示せず)から1フレームの先行半フレーム(T1)間、複雑な画像に相応する(一般)デジタル画像信号(DAT1)を入力画像信号(R、G、B)として受信して、この表示を制御する入力制御信号を受信する。
信号制御部600は(一般)デジタル画像信号(DAT1)を処理して一般データ駆動回路520に送る。
一般データ駆動回路520は各(一般)デジタル画像信号(DAT1)に対応する階調電圧を選択することによって(一般)デジタル画像信号(DAT1)を(アナログ)一般データ電圧(Vdat1)に変換した後、これを当該データ線(D〜D)に印加する。
この時、第1ゲート駆動回路400Lは信号制御部600からのゲート制御信号(CONT1)によってゲートオン電圧(Von)を第1ゲート線群(Ga〜Ga)に順次に印加して第1ゲート線群(Ga〜Ga)に接続されたスイッチング素子(Qa)を導通させる。そうすれば、一般データ電圧(Vdat1)が当該第1画素(PXa)に印加されて第1画素(PXa)は(一般)デジタル画像信号(DAT1)の階調が示される輝度を表示する。
一方、第2ゲート駆動回路400Rは走査開始信号(RSTV)が供給されなくてゲートオン電圧(Von)を出力しない。
第1ゲート駆動回路400Lが第1ゲート線群(Ga〜Ga)にゲートオン電圧(Von)の出力を終えれば、信号制御部600は所定のブランキング区間を有した後、第2ゲート駆動回路400Rに走査開始信号(RSTV)を出力する。
このようなブランキング区間の間、一般データ駆動回路520がオフされて、単純データ駆動回路530が導通されて単純データ駆動回路530の出力バッファ(図示せず)は定常状態に進入する。このようなブランキング区間は2水平期間以上であってもよい。
ブランキング区間が終われば、後行半フレーム(T2)間、信号制御部600は外部のグラフィック制御器(図示せず)から単純な画像に相応する単純画像信号(DAT2)を入力画像信号(R、G、B)として受信する。
信号制御部600からのデータ制御信号(CONT2)によって、単純データ駆動回路530は一つの行の第2画素(PXb)に対する(単純)デジタル画像信号(DAT2)を受信して、各(単純)デジタル画像信号(DAT2)に対応する第1電圧(V1)又は第2電圧(V2)を選択して単純データ電圧(Vdat2)としてこれを当該データ線(D〜D)に印加する。
第2ゲート駆動回路400Rは信号制御部600からのゲート制御信号(CONT1)によってゲートオン電圧(Von)を第2ゲート線群(Gb〜Gb)に順次に印加する。そうすれば、単純データ電圧(Vdat2)が当該画素(PXb)に印加されて第2画素(PXb)は単純な画像を表示する。
(単純)デジタル画像信号(DAT2)が1ビットのデジタル信号である場合、赤色、緑色及び青色の色フィルタを有する3個の第2画素(PXb)が組み合わせられた一つのドットが示されることができる色の個数は8つであり、8つの色の組み合わせで時計又はマニュアルなどのような単純な画像の表示が可能である。
従って、二つの異なる種類の画素(PXa、PXb)が互いに異なる画像を液晶表示板組立体300の前面及び後面に表示することができる。前面と後面の画像はその大きさが同じではなくてもよく、これは設計によって多様であってもよい。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明の一実施形態による液晶表示装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置で一つの画素の等価回路図である。 本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の配置図である。 図3の液晶表示板組立体をIV−IV線に沿って切断した断面図である。 図3の液晶表示板組立体をV−V線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態によるデータ駆動部のブロック図である。 本発明の一実施形態によるゲート駆動部のブロック図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の動作を示す信号波形図である。
符号の説明
3 液晶層
100 下部表示板(薄膜トランジスタ表示板)
110、210 絶縁基板
191a 第1画素電極
191b 第2画素電極
192 透明電極
194 反射電極
200 上部表示板(共通電極表示板)
220 遮光部材
230 色フィルタ
270 共通電極
300 液晶表示板組立体
400 ゲート駆動部
400L 第1ゲート駆動回路
400R 第2ゲート駆動回路
410L、410R ステージ
500 データ駆動部
510 データ駆動チップ
520 一般データ駆動回路
521 シフトレジスタ
523 ラッチ
525 デジタル−アナログ変換部
527 出力バッファ
530 単純データ駆動回路
600 信号制御部
800 階調電圧生成部
900 照明部
〜D データ線
Ga〜Ga 第1ゲート線群
Gb〜Gb 第2ゲート線群
PXa、PXb (第1及び第2)画素
Qa、Qb スイッチング素子

Claims (19)

  1. 互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面にて画像を表示する複数の第1画素及び前記第2面にて画像を表示する複数の第2画素を含む表示板と、
    前記第1画素及び前記第2画素に第1及び第2データ信号をそれぞれ供給するデータ駆動部と、
    前記第1及び第2画素にゲート信号を供給するゲート駆動部とを有し、
    前記ゲート駆動部及び前記データ駆動部は、第1区間の間、全ての第1画素に前記ゲート信号及び前記第1データ信号を供給した後、第2区間の間、全ての第2画素に前記ゲート信号及び前記第2データ信号を供給することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1画素と前記第2画素は交互に配列されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第1画素と接続される複数の第1ゲート線と、前記第2画素と接続される複数の第2ゲート線とを更に有し、
    前記第1及び第2ゲート線は、交互に配列されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1データ信号が持ち得る値の個数は、前記第2データ信号が持ち得る値の個数と互いに異なることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 前記第1及び第2データ信号のうちの一つは2値を有することを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記データ駆動部は、第1画像信号を受けて前記第1データ信号を生成する第1データ駆動回路と、
    第2画像信号を受けて前記第2データ信号を生成する第2データ駆動回路とを含むことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第1画像信号と前記第2画像信号は、互いにビット数が異なることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
  8. 前記第1データ駆動回路は、三つ以上の階調電圧のうちの一つを選択して前記第1データ信号として出力し、前記第2データ駆動回路は二つの階調電圧のうちの一つを選択して前記第2データ信号として出力することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第1及び第2データ駆動回路は、それぞれ前記第1データ信号及び前記第2データ信号を出力する出力バッファを含むことを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記ゲート駆動部は、前記第1区間の間、前記第1ゲート線にゲートオン電圧を印加する第1ゲート駆動回路と、
    前記第2区間の間、前記第2ゲート線にゲートオン電圧を印加する第2ゲート駆動回路
    とを含むことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第1ゲート駆動回路と前記第2ゲート駆動回路は、前記第1及び第2ゲート線を挟んで反対側両端に位置することを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  12. 前記第1区間と前記第2区間との間に休止区間が存在することを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
  13. 前記休止区間は、2水平周期[2H]以上であることを特徴とする請求項12に記載の液晶表示装置。
  14. 前記第1画素は透過型画素電極を含み、前記第2画素は反射型画素電極を含むことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の液晶表示装置。
  15. 複数の第1画素に順次にゲートオン電圧を供給する段階と、
    前記第1画素に第1データ信号を供給して表示板の第1面に画像を表示する段階と、
    前記第1画素と交互に配置されている複数の第2画素に順次にゲートオン電圧を供給する段階と、
    前記第2画素に第2データ信号を供給して前記表示板の前記第1面と対向する第2面に画像を表示する段階とを有することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
  16. 前記第2画素にゲート信号を供給する前に休止区間を有する段階を更に有することを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  17. 前記休止区間は、前記ゲートオン電圧の継続時間の2倍以上であることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  18. 前記第1画素に第1データ信号を供給する段階は、三つ以上の階調電圧の中から第1画像信号に対応する階調電圧を選択する段階と、
    前記選択した階調電圧を前記第1データ信号として前記第1画素に印加する段階とを含み、
    前記第2画素に第2データ信号を供給する段階は、二つの階調電圧の中から第2画像信号に対応する階調電圧を選択する段階と、
    前記選択した階調電圧を前記第2データ信号として前記第2画素に印加する段階とを含むことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  19. 前記第1画素は、入射光を透過させ、前記第2画素は入射光を反射させることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置の駆動方法。
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