KR100538720B1 - 액티브 매트릭스형 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액티브 매트릭스형 표시 장치는, 화소 전극이 형성되는 화소 영역마다 배치되는 보조 용량 전극과, 복수의 화소 전극에 대응하여 배치되는 제1 및 제2 보조 용량 라인으로 이루어지는 보조 용량을 갖는다. 1프레임 기간마다 그 극성이 반전하는 제1 비디오 신호 전압과, 제1 비디오 신호 전압과는 반대의 극성을 갖는 제2 비디오 신호 전압 중 어느 하나를, 스위칭 소자를 개재하여 화소 전극에 인가함으로써 표시를 행한다. 이에 의해, 보조 용량 라인에 의한, 소위 도트 반전 구동을 실현할 수 있으며, 또한 저소비 전력으로, 표시 품질이 높은 표시가 가능해진다.

Description

액티브 매트릭스형 표시 장치{ACTIVE MATRIX DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액티브 매트릭스형 표시 장치에 관한 것이다.
독립된 화소 전극에 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)와 같은 스위칭 소자를 개재하여 각각의 영상 신호를 공급하는 액티브 매트릭스형 표시 장치에 있어서, 대향 전극 및 보조 용량에 교류 전위를 공급하는 AC 구동을 행함으로써, 액정의 열화를 방지함과 동시에, 드레인 드라이버에 입력되는 비디오 신호의 양극성·음극성 사이의 전위차를 작게 하고, 드레인 드라이버의 전류 및 전압을 저하시킴으로써 저소비 전력을 실현하고 있었다.
그러나, 1수평 기간마다 각 드레인 라인에 제공하는 비디오 신호 극성을 반전하는 수평 반전 쌍극 AC 구동에서는 1수평 기간마다, 대향 전극 및 전체 보조 용량 라인의 전압의 극성을 반전시키기 때문에, 대향 전극 및 전체 보조 용량 라인에서의 용량성의 부하 및 이들에 의한 소비 전력은 여전히 컸다.
그래서, 한층 더 저소비 전력화를 실현하기 위해서, 보조 용량의 전압의 극성을 반전시킴으로써, 대향 전극 전압을 일정한 전압으로 함으로써 소비 전력을 상당히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비디오 신호의 양극성·음극성 사이의 전위차를 작게 하여, 드레인 드라이버의 전류 및 전압을 저하시키는 구동 방법(이하, 「SC 구동」이라고 함)이 일본 특개평12-81606호 공보에 개시되어 있다. 이하, SC 구동을 이용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 11은 SC 구동을 이용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에서의 표시 패널의 등가 회로도이다. 복수의 드레인 라인(105)이 수직 방향으로 배치되고, 복수의 게이트 라인(107)이 수평 방향으로 배치되며, 그 교차부에는 스위칭 소자인 TFT(109)가 배치되어 있다. 이 TFT(109)의 게이트는 게이트 라인(107)에 접속되고, 드레인은 드레인 라인(105)에 접속되어 있다. TFT(109)의 소스는 액정 용량(112)의 한쪽의 전극에 접속되어 있다. 액정 용량(112)의 다른 쪽의 전극은 TFT(109)가 배치된 기판과 액정을 사이에 둔 반대측의 기판에 일체적으로 설치된 대향 전극(111)이다.
또한, TFT(109)의 소스에는 보조 용량(110)의 한쪽의 용량 전극이 접속되어 있다. 이 보조 용량(110)의 다른 쪽의 전극은 보조 용량 라인(108)에 접속되어 있다. 보조 용량 라인(108)은 게이트 라인(107)과 병설되어, 행 방향의 복수의 보조 용량(110)에 공통으로 되어 있다.
도 12는 1개의 화소에 주목한 표시 패널을 구동하는 신호 파형을 도시한 것으로, 여기에는 게이트 전압 VG, 화소 전압 VP, 소스 전압 VS, 비디오 신호 전압 VD, 보조 용량 전압 VSC, 대향 전극 전압 VCOM이 도시되어 있다. 게이트 전압 VG 는 1프레임 사이에 ON 기간이 1회 있다.
게이트의 ON 기간에, 게이트 라인(107)에 인가되는 게이트 전압 VG가 고(이하, 「High」라고 함) 레벨로 된다. 이 기간 중, TFT(109)가 온으로 되어 드레인·소스 사이가 도통하고, 소스 전압 VS가 드레인 라인(105)에 인가되어 있는 비디오 신호 전압 VD에 추종하여 동일한 레벨로 된다. 그리고, 이 소스 전압 VS가 액정 용량(112) 및 보조 용량(110)의 한쪽의 용량 전극에 인가된다. 게이트의 OFF 기간이 되면 게이트 전압 VG가 저(이하, 「Low」라고 함) 레벨로 되어 TFT(109)가 오프하여, 소스 전압 VS가 결정됨과 함께, 게이트 전압 VG의 하강에 따라 ΔVS만큼 레벨이 강하하여, VPL로 된다.
대향 전극 전압 VCOM은 일정한 전압으로, 미리 소스 전압 VS의 강하분 ΔVS만큼, 비디오 신호 전압 VD의 센터 레벨 VC보다 저하된 레벨에 있다.
각 보조 용량 라인(108)에는 대응하는 게이트 라인(107)에 인가되는 게이트 전압 VG의 하강 후에 레벨이 반전하는 보조 용량 전압 VSC가 인가된다. 보조 용량 전압 VSC는 VSCH 및 VSCL 등의 고저 2개의 레벨로 반전한다. 예를 들면, 소스 전압 VS 가 대향 전극 전압 VCOM보다 높은 양극성 기간에는 게이트 전압 VG의 하강 후에, 낮은 레벨 VSCL로부터 높은 레벨 VSCH로 상승한다. 따라서, 게이트 전압 VG가 하강하여 소스 전압 VS가 일단 결정되어 얻어진 화소 전압 VP는 보조 용량(110)을 개재하여 보조 용량 전압 VSC의 상승의 영향을 받아 ΔVP만큼 상승한다. 이 때의 화소 전압 VP가 게이트의 OFF 기간 중, 즉 1프레임 동안 유지된다.
이와 같이 보조 용량 전압 VSC의 상승에 따라, 액정 용량(112)과 보조 용량(110) 사이에서 전하의 재배분이 생겨, 화소 전압 VP는 ΔVP=VPH-V PL만큼 상승한다. 소스 전압 VS가 대향 전극 전압 VCOM보다 낮은 음극성 기간에는, 반대로 보조 용량 전압 VSC는 플러스측으로부터 마이너스측으로 하강하기 때문에, 화소 전압 VP는 ΔVP만큼 강하한다. 이 결과, 화소 전압 VP의 진폭이 커져, 액정 용량(112)에 인가되는 전압을 크게 할 수 있다.
즉, 보조 용량 전압 VSC를 2개의 레벨로 반전시킴으로써, 대향 전극 전압 VCOM을 직류 전압으로 해도, 비디오 신호 전압 VD의 진폭을 작게 하여 충분한 전압을 액정 용량(112)에 인가할 수 있다.
통상, 보조 용량(110)은 액정 용량(112)보다 충분히 크기 때문에, 화소 전압의 변화분 ΔVP는 1라인의 보조 용량 전압의 변동 V(VSCH-VSCL)에 의해 제어된다. 그 때문에, 보조 용량 라인(108)의 보조 용량 전압을 변동시킴으로써, 큰 전압을 액정 용량(112)에 인가할 수 있다. 즉, 보조 용량 전압을 변동시킴으로써 비디오 신호 전압 VD의 진폭을 작게 할 수 있다.
그런데, 현재 화소의 증가에 따라, 복수의 드레인 라인(105)을 동시에 온으로 하여, 복수의 액정 용량(112) 및 보조 용량(110)에 대하여, 동시에 비디오 신호 전압 VD를 인가하는 구동 방법이 이용되고 있다. 이에 의해, 드레인 라인(105)이 액정 용량(112) 및 보조 용량(110)에 대하여 비디오 신호 전압 VD를 인가하는 시간을 충분히 확보할 수 있다.
특히, 대형 또는 고정밀의 표시 패널을 점순차 구동할 때에는 수십개의 드레인 라인(105)을 동시에 온으로 하여, 수십의 액정 용량(112) 및 보조 용량(110)에 대하여 동시에 비디오 신호 전압 VD를 인가한다. 이와 같이 수십개의 드레인 라인(105)이 동시에 온으로 되면, 온으로 되어 있는 드레인 라인(105)과, 보조 용량 라인(108)이 중첩하는 부분에, 큰 용량 결합이 발생한다. 이 용량 결합에 의해, 보조 용량 라인(108)이나 게이트 라인(107)의 전압이 드레인 라인(105)의 전압의 영향을 받아 변동한다. 이 전압 변화에 의해, 동시에 온으로 되는 드레인 라인(105)을 단위로 화상의 얼룩짐이 발생하는 경우가 있다.
본 발명에서는 인접하는 단수 또는 복수의 화소 전극마다 극성이 다른 전압을 인가하는, 소위 도트 반전이 가능해진다.
본 발명은 화소 전극의 각 행에 대응하여, 행 방향으로 복수 연장하는 제1 및 제2 보조 용량 라인을 갖고, 제1 및 제2 보조 용량 라인에 대응하여 상기 화소 전극의 각 열 교대로 보조 용량이 배치되어 있다. 이에 의해, 각 보조 용량 라인에 다른 극성을 갖는 신호를 공급할 수 있다. 그래서, 제1 및 제2 보조 용량 라인에 의해, 인접하는 화소마다 다른 극성의 전압이 인가되는, 소위 도트 반전 구동을 실현할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 보조 용량 라인에는 상호 역상이며 스위칭 소자의 오프 기간 중에 변화하는 제1 및 제2 보조 용량 전압을 공급하는 것이 적합하다. 이에 의해, 상기한 보조 용량 라인에 의한 도트 반전 구동을 실현함과 함께, 비디오 신호 전압의 진폭을 작게 하여 화소 전극에 충분한 전압을 인가할 수 있다.
〈실시예〉
제1 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 액티브 매트릭스형 표시 장치에 있어서의 표시 패널의 평면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이고, 도 3은 그 등가 회로도이다.
우선, 도 1에서, 표시 패널(1)에는 행 방향으로 로우 드라이버로서 드레인 드라이버(2)가 배치되고, 열 방향에는 컬럼 드라이버로서의 게이트 드라이버(3)가 배치되어 있다. 그리고, 드레인 드라이버(2) 및 게이트 드라이버(3)에 둘러싸이도록, 영상 표시를 행하는 표시 영역(4)이 배치되어 있다.
그리고, 표시 영역(4)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 열 방향에는 데이터 라인인 드레인 라인(5)과, 열 방향으로 긴 장방형의 화소 전극(6)이 복수 배치되고, 행 방향에는 선택 라인으로서의 게이트 라인(7)과, 제1 보조 용량 라인(8a) 및 제2 보조 용량 라인(8b)이 배치되어 있다. 각 화소 전극(6)이 배치되는 영역(이하, 「화소 영역」이라고 함)에는 TFT(9)와, 제1 보조 용량(10a) 또는 제2 보조 용량(10b) 중 어느 하나가 배치되어 있다.
TFT(9)는 게이트 라인(7)으로부터 연장되어 형성된 게이트 전극(9g)과, 그 하방의 반도체층의 채널 영역과, 드레인 라인(5)과 컨택트를 개재하여 전기적으로 접속된 반도체층의 드레인 영역(9d)과, 화소 전극(6)과 컨택트를 개재하여 전기적으로 접속된 반도체층의 소스 영역(9s)으로 구성되어 있다. 또, 본 예에서는 TFT(9)는 게이트 전극(9g)이 2개 설치된 더블 게이트 타입으로 되어 있다.
제1 보조 용량(10a)은 TFT(9)에 접속된 반도체층으로 이루어지는 보조 용량 전극(10x)과, 제1 보조 용량 라인(8a)으로부터 연장되어 형성된 보조 용량 전극(10y)으로 형성되어 있다. 제2 보조 용량(10b)은 상기한 보조 용량 전극(10x)과, 제2 보조 용량 라인(8b)으로부터 연장되어 형성된 보조 용량 전극(10z)으로 형성되어 있다.
또한, TFT(9)가 배치된 기판과 액정을 사이에 둔 반대측의 기판에 대향 전극(11) 이 설치되고, 액정 용량(12)의 화소 전극(6)에 대응하는 반대측의 용량 전극을 구성하고 있다.
또, 본 실시예에서는 TFT(9)를 N 채널 TFT로 했기 때문에, 데이터 라인을 드레인 라인이라고 하고 그 드라이버를 드레인 드라이버라고 하고 있다. 그러나, TFT(9)는 P 채널 TFT로 구성할 수도 있다.
드레인 드라이버(2)에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 상호 반대의 극성을 갖는 제1 비디오 신호 전압 VDa 및 제2 비디오 신호 전압 VDb가 입력되고, 드레인 라인(5)을 순차적으로 선택하여 제1 비디오 신호 전압 VDa 또는 제2 비디오 신호 전압 VDb 중 어느 하나를 인가해 간다.
게이트 드라이버(3)는 게이트 라인(7)을 순차적으로 선택하여, 게이트 신호 GV를 인가한다. 표시 영역(4)은 복수의 화소 전극(6)이 매트릭스 배치되고, 이들의 화소 전극(6)과 대향 전극(11) 사이에 전압을 인가하여, 영상 표시를 행하는 영역이다.
드레인 라인(5)은 상호 반대의 극성을 갖는 제1 비디오 신호 전압 VDa 또는 제2 비디오 신호 전압 VDb 중 어느 하나가 인가되고, 이 비디오 신호 전압 VDa 또는 VDb를 컨택트를 개재하여 TFT(9)의 드레인에 전달하는 배선이다.
화소 전극(6)은 표시 단위인 화소 영역을 구성하고, 대향 전극(11)과 함께 드레인 라인(5)으로부터 TFT(9)를 개재하여 전달된 비디오 신호 전압 VD에 의해 액정을 구동하는 전극이다.
게이트 라인(7)은 게이트 드라이버(3)에 의해 선택되고, 게이트 신호 GV가 인가되고, 이에 의해 접속되어 있는 TFT(9)를 온으로 한다.
제1 보조 용량 라인(8a)은 게이트 라인(7)과 동일한 층에 형성되고, 게이트 라인(7)과 평행하게 배치되어 있다. 제1 보조 용량 라인(8a)에는 행 방향으로 배열되는 복수의 보조 용량 전극(10y)이 일체적으로 형성되어 있다. 따라서, 각 행의 제1 보조 용량(10a)의 보조 용량 전극(10y)을 상호 연결하고 있다.
제2 보조 용량 라인(8b)은 게이트 라인(7)과 동일한 층에 형성되고, 이것도 게이트 라인(7)과 평행하게 배치되어 있다. 제2 보조 용량 라인(8b)에는 행 방향으로 배열되는 보조 용량 전극(10z)에 일체적으로 형성되어 있다. 따라서, 각 행의 제2 보조 용량(10b)의 보조 용량 전극(10z)은 상호 연결되어 있다.
또, 제1 보조 용량 라인(8a)에는 제1 보조 용량 전압이 공급되고, 제2 보조 용량 라인(8b)에는 제1 보조 용량 전압과는 반대의 극성을 갖는 제2 보조 용량 전압이 공급된다.
TFT(9)는 게이트 전극(9g)에 전압이 인가되었을 때에만, 소스 영역(9s)으로부터 드레인 영역(9d)으로의 방향 또는 드레인 영역(9d)으로부터 소스 영역(9s)으로의 방향 중 어느 하나에, 게이트 전극(9g)의 바로 아래에 있는 반도체층의 채널 영역 내를 전류가 흐르는 스위칭 소자이다. 제1 보조 용량(10a) 및 제2 보조 용량(10b)은 드레인 라인(5)으로부터 TFT(9)를 개재하여 공급된 비디오 신호 전압 VD에 의한 전하를 1프레임 기간 유지하여, 액정 용량(12)의 전하의 손실을 보충한다.
대향 전극(11)에는 일정한 전압이 인가되고, 따라서 화소 전극(6)에 인가된 비디오 신호 전압 VD에 따른 구동 전압이 화소 전극(6)과 대향 전극(11) 사이의 액정에 인가되어, 그 화소의 액정 용량(12)이 구동된다.
액정 용량(12)에 유지되는 것은 액정이 유지하고 있는 드레인 라인(5)으로부터 TFT(9)를 개재하여 공급된 비디오 신호 전압 VD에 의한 전하이다. 그러나, 액정 용량(12)이 유지하는 전하는 제1 보조 용량(10a)이나 제2 보조 용량(10b)이 유지하는 전하에 비하여 매우 적어, TFT(9)의 오프 시의 누설이나 액정 내의 불순물로부터의 누설에 의해 유출되기 쉽다. 이 때문에, 제1 보조 용량(10a) 및 제2 보조 용량(10b)이 유지하는 전하에 의해 액정 용량(12)의 유지 전하를 보충하고 있다.
다음으로, 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 표시 패널에 있어서의 각 신호의 관련을 도시하는 타이밍차트이다. 이것은 수직 스타트 신호 STV 및 게이트 신호 GV1, GV2, GV3, 수평 스타트 신호 STH 및 수평 클럭 신호 CKH와, 제1 보조 용량 라인(8a)의 전위 SCa 및 제2 보조 용량 라인(8b)의 전위 SCb에서의 전압 변화의 타이밍을 나타내고 있다.
우선, 수직 스타트 신호 STV의 펄스의 하강에 따라 게이트 신호 GV1의 펄스가 상승하고, 1행째 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV1이 공급되어 이에 접속된 TFT(9)가 온으로 된다. 그 후, 수평 스타트 신호 STH의 펄스가 상승하고, 이 펄스의 하강에 동기하여, 1행째 게이트 라인(7)이 선택되는 기간에 있어서의 최초의 수평 클럭 신호 CKH의 펄스가 상승한다.
1행째 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV1이 공급되어 있는 기간 중에, 수평 클럭 신호 CKH의 펄스가 순차적으로 상승하고, 이들 펄스의 상승에 동기하여, 드레인 라인(5)이 순차적으로 선택되고, 순차 비디오 신호 전압 VD가 TFT(9)를 개재하여, 화소 전극(6)과, 제1 보조 용량(10a) 및 제2 보조 용량(10b)에 인가되어 간다. 또, 제1 비디오 신호 전압 VDa는 화소 전극(6) 및 제1 보조 용량(10a)에, 제2 비디오 신호 전압 VDb는 화소 전극(6) 및 제2 보조 용량(10b)에 인가된다.
모든 드레인 라인(5)에 비디오 신호 전압 VD가 인가되면, 1행째 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV1이 공급되지 않게 되어, 이에 접속되는 TFT(9)는 오프로 된다. 그리고, 순차 게이트 신호 GV2, 게이트 신호 GV3의 펄스가 상승하고, 2행째 게이트 라인(7)에는 게이트 신호 GV2, 3행째 게이트 라인(7)에는 게이트 신호 GV3이라는 형식으로 각각 인가되어, 상기한 동작을 반복한다.
게이트 라인(7)에 접속된 TFT(9)가 오프 상태, 즉 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV가 공급되어 있지 않는 기간 중에, 그 행의 제1 보조 용량 라인(8a)의 전위 SCa와, 제2 보조 용량 라인(8b)의 전위 SCb의 극성이 반전한다. 여기서, 이 제1 보조 용량 라인(8a), 제2 보조 용량 라인(8)의 보조 용량 전압 VCa, VCb의 극성은 당초 반대의 극성이고, 레벨의 반전에 의해 그 때 그 화소에 인가된 비디오 신호 전압과 동일한 극성이 되고, 그 후 그 상태를 유지하도록 설정된다. 레벨의 반전은 TFT(9)의 오프의 직후에 행해지기 때문에, 보조 용량(10a) 또는 보조 용량(10b) 중 어느 하나에 제1 또는 제2 비디오 신호 전압이 인가된 후, TFT(9)의 오프에 의해 소스 전압 Vs의 대향 전극(11)과의 전위차는 일단 작아지지만, 그 후에는 제1 또는 제2 보조 용량 전압의 인가에 의해 대향 전극(11)과의 전위차는 크게 된다.
그리고, 모든 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV가 공급되면, 다시 수직 스타트 신호 STV의 펄스가 상승하고, 그에 동기하여 1행째 게이트 라인(7)에 게이트 신호 GV가 공급되고, 마찬가지의 동작을 반복한다.
도 5는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시하는 신호 파형도이고, 게이트 라인 방향으로 서로 이웃하는 화소 영역에서의 1프레임 사이의 신호 파형을 도시하고 있다. 도 5의 (a)는 제1 보조 용량(10a)의 신호 파형을 나타내고, 도 5의 (b)는 제2 보조 용량(10b)의 신호 파형을 나타내는 것으로 한다. 도 5의 (a)에 나타내는 신호 파형은 도 12와 거의 마찬가지이지만, 도 5의 (b)에 나타내는 신호 파형은 도 12와 극성이 반전된 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 보조 용량(10a)과, 제2 보조 용량은 수평 방향으로 인접하는 화소에 배치되어 있다. 따라서, 인접하는 화소에 있어서, 극성이 반대인 비디오 신호 전압 VDa, VDb가 인가되고, 비디오 신호 전압 VDa가 인가된 화소의 제1 보조 용량(10a)에는 비디오 신호 전압 VDa와 동일한 극성의 보조 용량 전압 VCa가 인가된다. 또한, 비디오 신호 전압 VDb가 인가된 화소의 제2 보조 용량(10a)에는 비디오 신호 전압 VDb와 동일한 극성의 보조 용량 전압 VCb가 인가된다. 그리고, 이 보조 용량 전압 VCa, VDb의 극성의 반전은 TFT(9)가 오프인 기간에 행해진다. 따라서, TFT(9)의 오프에 의해, TFT(9)의 소스 전압 VS는 ΔVS만큼 강하된다. 그러나, 보조 용량 전압 VC의 반전에 의해 생기는 화소 전극의 전압 변화 ΔVP가 액정 용량(12)의 전극간 전압을 크게 하는 방향으로 작용하여, 충분한 전압으로 액정을 구동할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서의 액티브 매트릭스형 표시 장치에서는, 화소 전극(6)이 형성되는 화소 영역마다 배치되는 보조 용량(10a) 또는 보조 용량(10b) 중 어느 하나가 배치되어 있다. 그리고, 행 방향으로 배열되는 복수의 보조 용량(10a, 10b)의 한쪽 측은 각각 그 화소의 TFT(9)의 소스에 접속한다. 한편, 행 방향으로 하나 걸러 배치된 보조 용량(10a)의 다른 쪽의 전극은 제1 보조 용량 라인(8a)에 연결한다. 또한, 행 방향으로 하나 걸러 배치된 보조 용량(10b)의 다른 쪽의 전극은 제1 보조 용량 라인(8b)에 연결되어 있다.
또한, 드레인 라인(5)에는 각각 1프레임 기간마다 그 극성이 반전하는 비디오 신호 전압을 공급한다. 이 비디오 신호 전압은 상호 극성이 반대인 제1 비디오 신호 전압과 제2 비디오 신호 전압이 있으며, 인접하는 드레인 라인(5)에는 제1 비디오 신호 전압과, 제2 비디오 신호 전압을 각각 인가된다.
그리고, 제1 비디오 신호 전압이 TFT(9)를 온으로 함으로써, 제1 보조 용량(10a)에 충전되었을 때에는 그 화소의 제1 보조 용량 라인(8a)에 인가되어 있는 제1 보조 용량 전압 VCa의 극성을 반전하여, 제1 비디오 신호 전압과 동일 극성으로 한다. 또한, 제2 비디오 신호 전압이 TFT(9)를 온으로 함으로써, 제2 보조 용량(10a)에 충전되었을 때에는 그 화소의 제2 보조 용량 라인(8b)에 인가되어 있는 제2 보조 용량 전압 VCa의 극성을 반전하여, 제2 비디오 신호 전압과 동일 극성으로 한다.
이와 같이 하여, 보조 용량 라인(8a, 8b)을 이용하여, 소위 도트 반전 구동을 실현할 수 있다.
그리고, 이 액티브 매트릭스형 표시 장치에서는 TFT(9)가 온으로 되는 기간, 제1 보조 용량 라인(8a)이 접속된 제1 보조 용량(8a)에는 제1 비디오 신호 전압을 공급하고, 제2 보조 용량 라인을 갖는 제2 보조 용량에는 제2 비디오 신호 전압을 공급한다. 그리고, TFT(9)가 오프로 되면, 이에 의해 TFT(9)의 소스 전압 VS가 저하하여, 거기에 접속되어 있는 보조 용량(10a, 10b)의 전압이 감소한다.
그러나, 본 실시예에 따르면, TFT(9)가 오프로 된 경우에, 제1 보조 용량 라인(8a)에는 제1 보조 용량이 유지하는 전압의 극성(그 때의 그 화소의 소스 전압 VS나 화소 전극 전압 VP의 극성)으로 레벨이 변화하는 제1 보조 용량 전압 VCa를 공급하고, 제2 보조 용량 라인(8b)에는 제1 보조 용량 전압 VCa와는 반대의 극성을 갖고, 제1 보조 용량이 유지하는 전압의 극성(그 때의 그 화소의 소스 전압 VS나 화소 전극 전압 VP의 극성)으로 레벨이 변화하는 제2 보조 용량 전압 VCb를 공급한다. 이에 의해, TFT(9)의 오프 동작에 의해 변동한 제1 및 제2 보조 용량의 유지 전압을 보충할 수 있으며, 제1 및 제2 보조 용량에 유지된 전압을 더욱 증대시킬 수 있다.
본 실시예에서는 도트 반전 구동을 행함으로써, 인접하는 비디오 신호 전압에 의한 영향을 해소하여, 용량 결합에 의한 화상의 얼룩짐을 방지한다. 또한, 제1 및 제2 보조 용량 라인에 대하여, 스위칭 소자(TFT(9))가 오프가 되는 기간에 반전함과 함께, 극성이 반대인 제1 또는 제2 보조 용량 전압 중 어느 하나를 각각 인가한다. 이에 의해, 비디오 신호 전압의 진폭을 좁게 해도, 충분한 전압을 액정에 인가할 수 있어, 소비 전력을 삭감시킬 수 있다.
또, 본 실시예에서는 가능한 한 화상의 얼룩짐이나 플리커를 작게 하기 위해서 제1 및 제2 보조 용량 라인(8a, 8b)이, 하나의 화소를 단위로 하여, 행 방향에 교대로 보조 용량 전극을 갖는 구성으로 하고 있었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 행 방향으로 연속하는 화소의 복수 열을 단위로 하여, 교대로 제1 또는 제2 보조 용량(10a, 10b)을 배치하는 구성으로 해도 상관없다.
예를 들면, RGB의 원색을 표시하는 3개의 화소를 하나의 단위로 하여, 이 단위마다 제1 또는 제2 보조 용량 라인(8a, 8b) 중 어느 하나에 접속되는 보조 용량(10a, 10b)을 배치하는 것도 적합하다.
다음으로, 제2 실시예에 대하여 설명한다.
제1 실시예에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 보조 용량 라인(8a) 및 제2 보조 용량 라인(8b)이 모든 보조 용량 전극(10x)에 중첩하여 형성되어 있다. 그리고, 제2 보조 용량 라인(8b)과 제2 보조 용량(10b)을 형성하는 보조 용량 전극(10z)이 존재하는 화소 영역에만, 제1 보조 용량 라인(8a)과 보조 용량 전극(10z)과 연속하는 반도체층이 중첩하는 중첩 부분(13)이 존재한다. 그리고, 이 중첩 부분(13)에는 기생 용량 CPAR이 발생한다.
제2 실시예는 기생 용량 CPAR이 제2 보조 용량(10b)에만 형성되어 있는 것에 기인하는 문제를 해결하는 것이다. 도 6은 제2 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이고, 도 7은 그 등가 회로도이다. 제1 실시예와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 번호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
본 실시예가 제1 실시예와 다른 점은 보조 용량 전극(10y)을 갖는 화소 영역 내에, 보조 용량 전극(10y)으로부터 연장되어 형성되고, 제2 보조 용량 라인(8b)에 중첩하는 더미 배선(14)이 설치되어 있다는 점이다. 이 더미 배선(14)은 보조 용량을 형성하지 않는 제2 보조 용량 라인(8b)과의 중첩 부분(13')을 형성함으로써, 보조 용량 전극(10z)과 제1 보조 용량 라인(8a)과의 중첩 부분(13)에 있어서의 기생 용량 CPAR과 같은 기생 용량 CPAR'을 형성한다.
제1 실시예에서는 보조 용량 전극(10z)과 제1 보조 용량 라인(8a)과의 중첩 부분(13)에만 기생 용량 CPAR이 발생함으로써, 보조 용량 전극(10z)을 갖는 제2 보조 용량(10b)의 전위만이 저하하고 있었다. 그 때문에, 보조 용량 전극(10y)이 존재하는 화소 영역과, 보조 용량 전극(10z)이 존재하는 화소 영역 사이에, 각 화소 영역 내의 화소 전극(6)에 최적의 대향 전극 전압의 크기에 차가 생겨, 콘트라스트의 변동이나 플리커가 발생하기 쉬웠다.
그러나, 본 실시예에서는 제1 보조 용량 전극(10x)에 더미 배선(14)을 형성함으로써, 제1 보조 용량 전극(10x)과는 보조 용량을 형성하지 않는 제2 보조 용량 라인(8b)과 더미 배선(14)이 중첩하는 중첩 부분(13')을 형성하고, 거기서 기생 용량 CPAR을 발생시켰다.
그 결과, 제1 보조 용량(10a) 및 제2 보조 용량(10b) 사이에서 극성의 밸런스를 취함으로써, 각 화소 전극(6)에 최적의 대향 전극 전압의 크기의 차를 없앨 수 있어, 이 차에 기인하는 콘트라스트의 변동이나 플리커를 해소할 수 있다.
다음으로, 제3 실시예에 대하여 설명한다. 도 8은 제3 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이고, 도 9는 그 등가 회로도이다. 제1 실시예와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 번호를 붙여, 그 설명을 생략한다. 본 실시예에서, 드레인 라인(5) 및 화소 전극(6)의 배치는 제1 및 제2 실시예와 마찬가지이다.
본 실시예가 제1 및 제2 실시예와 다른 점은, 게이트 라인(7)이 화소 전극의 중앙 부분에, 제1 보조 용량 라인(8a) 및 제2 보조 용량 라인(8b) 사이에 끼워지도록 배치되어 있다는 점이다. 또한, 각 화소 영역에서, 게이트 라인(7)과 일체적으로 형성되고, TFT(9)를 구성하는 게이트 전극은 게이트 라인(7)을 경계선으로 하여, 보조 용량 전극(10x)이 배치되어 있는 쪽의 영역에 형성되어 있다.
제2 실시예에서는 본래 필요한 보조 용량 전극 외에 더미 배선이 설치되어 있었기 때문에, 패턴이 복잡화하거나, 개구율이 저하된다.
그러나, 본 실시예에서는 게이트 라인(7)이 제1 보조 용량 라인(8a) 및 제2 보조 용량 라인(8b) 사이에 배치되어 있음으로써, 모든 보조 용량 전극(10x)이 보조 용량을 구성하는 제1 보조 용량 라인(8a) 또는 제2 보조 용량 라인(8b) 중 어느 하나에만 중첩하기 때문에, 중첩 부분(13) 및 중첩 부분(13') 그 자체를 없애어, 중첩 부분에서 발생하는 기생 용량 CPAR도 해소할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 제2 보조 용량 라인(8b)과 TFT(9) 사이의 거리를 단축하여 배선 저항을 작게 할 수 있다. 그리고, 제1 실시예에 있어서의 보조 용량 전극(10z)이나 제2 실시예에 있어서의 더미 배선(14)의 형성에 요하는 반도체층의 면적을 삭감할 수 있기 때문에, 개구율이 향상된다.
또, 각 실시예에서, 더블 게이트형의 TFT를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 게이트 전극은 1개이어도 3개 이상이어도 상관없다. 또한, 보조 용량 라인을 게이트 라인과 동일한 층에 형성했었지만, 보조 용량 라인을 게이트 라인과 다른 층에 형성해도 된다.
또한, 각 실시예에서, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치를 예시하여 왔지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액티브 매트릭스형의 EL 표시 장치에도 적용할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에서는 화소 전극의 각 행에 대응하여 행 방향으로 복수 연장하는 제1 및 제2 보조 용량 라인을 갖고, 제1 및 제2 보조 용량 라인에 대응하여, 상기 화소 전극의 각 열 교대로 보조 용량이 배치되어 있다. 이에 의해, 각 보조 용량 라인에 다른 극성을 갖는 신호를 공급할 수 있다. 그래서, 제1 및 제2 보조 용량 라인에 의해, 인접하는 화소마다 다른 극성의 전압이 인가되는, 소위 도트 반전 구동을 실현할 수 있다.
또한, 1프레임 기간마다 그 극성이 반전하는 제1 비디오 신호 전압 또는 제1 비디오 신호와는 반대의 극성을 갖는 제2 비디오 신호 전압 중 어느 하나를 화소 전극에 인가함으로써 표시를 행하고, 또한 제1 및 제2 보조 용량 라인에는 상호 역상으로 스위칭 소자의 오프 기간 중에 변화하는 제1 및 제2 보조 용량 전압을 공급하는 것이 적합하다. 특히, 제1 비디오 신호 전압과 제1 보조 용량 전압의 극성을 동일하게 하고, 제2 비디오 신호 전압과 제2 보조 용량 전압의 극성을 동일하게 한다. 이에 의해, 상기한 보조 용량 라인에 의한 도트 반전 구동을 실현하여, 비디오 신호 전압의 진폭을 작게 할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 보조 용량 라인은 연속하는 화소 전극의 복수 열을 단위로 하여, 교대로 보조 용량 전극을 갖는 것이 적합하다. 예를 들면, 색의 3원색 RGB를 표시하는 화소 전극을 1그룹으로 하여, 인접하는 그룹마다 반대의 극성을 갖는 전압을 인가할 수 있다. 이에 의해, 그룹 단위의 반전 구동을 실현할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 보조 용량 라인은 그 형성되는 화소 전극의 각 행에 대응하여 배치되는 모든 보조 용량 전극과 중첩하는 것이 적합하다. 이에 의해, 보조 용량을 형성하지 않는 보조 용량 라인과 보조 용량 전극이 중첩하는 영역에서 발생하는 기생 용량의 극성의 밸런스를 취할 수 있기 때문에, 화상의 얼룩짐을 방지할 수 있다.
또한, 보조 용량 전극은 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중, 보조 용량을 형성하지 않는 쪽의 보조 용량 라인에 중첩하는 더미 배선을 갖는 것이 적합하다. 이에 의해, 제1 및 제2 보조 용량 라인은, 마찬가지로, 모든 보조 용량 전극과 중첩하게 되어, 보조 용량을 형성하지 않는 보조 용량 라인과 보조 용량 전극이 중첩하는 영역에서 발생하는 기생 용량의 극성의 밸런스를 취할 수 있기 때문에, 화상의 얼룩짐을 방지할 수 있다.
또한, 화소 전극이 형성되는 화소 영역에서, 게이트 라인은 제1 및 제2 보조 용량 라인 사이에 배치되어 있는 것이 적합하다. 이에 의해, 보조 용량을 형성하지 않는 보조 용량 라인과 보조 용량 전극이 중첩하는 영역과, 거기서 발생하는 기생 용량을 없앨 수 있기 때문에, 화상의 얼룩짐을 방지할 수 있다.
화소 영역에서, 게이트 라인에는 게이트 라인을 경계선으로 하여, 보조 용량 전극이 배치되어 있는 쪽의 영역에, 스위칭 소자를 구성하는 게이트 전극이 형성되어 있는 것이 적합하다. 이에 의해, 보조 용량을 형성하지 않는 보조 용량 라인과 보조 용량 전극이 중첩하는 영역과, 거기서 발생하는 기생 용량을 없앨 수 있기 때문에, 화상의 얼룩짐을 방지할 수 있다.
또한, 이 액티브 매트릭스형 표시 장치에는 제2 기판 위에 공통 전극(대향 전극(11)이 배치되고, 이 공통 전극에 대하여 일정한 전압을 인가하고 있다. 이에 의해, 면적이 큰 공통 전극의 전압의 변동이 없어지기 때문에, 보다 낮은 전압 및 소비 전력에 의해 액티브 매트릭스형 표시 장치를 구동할 수 있다.
또한, 스위칭 소자(TFT(9))의 오프 기간에, 스위칭 소자가 오프한 직후에, 제1 및 제2 보조 용량 전압의 레벨이 반전함으로써, 스위칭 소자의 오프 동작에 의한 영향을 받기 어렵고, 제1 및 제2 보조 용량이 유지하는 전압의 변동이 적은 동안에 변동한 보조 용량의 전하를 보충할 수 있기 때문에, 보다 많은 전하를 제1 및 제2 보조 용량이 유지하는 전압을 증대시키기 위해서 이용할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 표시 품질이 높은 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 드레인 라인 방향으로 서로 이웃하는 화소 전극에는 동일한 극성의 전압을 인가할 수도 있다. 이 경우, 도 10의 (a)와 같은 수직 반전 구동이 된다.
그러나, 특성을 생각하면, 도 10의 (b)와 같이 상하 좌우 서로 이웃하는 화소 전체에 반대의 극성이 인가되는 도트 반전 구동이 적합하다. 도면에 도시한 바와 같이 어느 구동 방식에서도, 1프레임마다 이전의 프레임과는 반대의 극성의 전압을 인가하고 있다.
본 발명에 따르면, 도트 반전 구동으로 함으로써, 액정의 열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 효과적으로 용량 결합을 방지할 수 있다.
도 1은 액티브 매트릭스형 표시 장치의 표시 패널의 평면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 등가 회로도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널에 있어서의 각 신호의 관계를 도시하는 타이밍차트.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법을 도시하는 신호 파형도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 평면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 등가 회로도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널의 평면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널의 등가 회로도.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는 수직 반전 구동 및 도트 반전 구동을 도시하는 개념도.
도 11은 종래의 표시 패널의 등가 회로도.
도 12는 종래의 표시 장치의 구동 방법을 도시하는 신호 파형도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 표시 패널
2 : 드레인 드라이버
3 : 게이트 드라이버
4 : 표시 영역
5 : 드레인 라인
7 : 게이트 라인

Claims (14)

  1. 복수 화소가 매트릭스 형상으로 배치되고, 각 화소마다 그 표시를 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치로서,
    행 방향으로 복수 연장하고, 게이트 전압을 전달하는 게이트 라인과,
    열 방향으로 복수 연장하고, 비디오 신호 전압을 전달하는 데이터 라인과,
    상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인과의 교점에 대응하여 배치되는 스위칭 소자와,
    상기 스위칭 소자를 개재하여 상기 데이터 라인에 접속되는 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 각 행에 대응하여 행 방향으로 복수 연장하는 제1 및 제2 보조 용량 라인을 가지고,
    각 화소에는 상기 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중 어느 하나에 중첩하여, 보조 용량 전극이 배치되고,
    상기 제1 및 제2 보조 용량 라인에는 상호 역상이며 상기 스위칭 소자의 오프 기간 중에 변화하는 제1 및 제2 보조 용량 전압이 각각 공급되는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극이 형성된 기판에 대향하는 대향 기판 상에 형성되는 대향 전극에는 일정한 전압이 인가되고,
    상기 제1 및 제2 보조 용량 라인에는, 상호 역상이며, 상기 스위칭 소자의 오프 기간 중에 변화하는 제1 및 제2 보조 용량 전압이 각각 공급되는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    각 화소의 보조 용량 전극은, 화소의 1열씩을 단위로 하여, 상기 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중 어느 하나에 교대로 중첩하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    각 화소의 보조 용량 전극은, 연속하는 상기 화소의 복수 열을 단위로 하여, 상기 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중 어느 하나에 교대로 중첩하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 보조 용량 라인은, 이들이 형성된 화소의 각 행에 대응하여 배치되는 모든 상기 보조 용량 전극과 중첩하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 용량 전극은, 상기 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중 하나와 보조 용량을 형성하고, 보조 용량을 형성하지 않는 쪽의 보조 용량 라인에 중첩하는 더미 배선을 갖는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극이 형성되는 화소 영역에서, 상기 게이트 라인은 상기 제1 및 제2 보조 용량 라인 사이에 배치되는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화소 영역에서, 상기 게이트 라인에는 상기 게이트 라인을 경계선으로 하여, 상기 보조 용량 전극이 배치되어 있는 쪽의 영역에, 상기 스위칭 소자를 구성하는 게이트 전극이 형성되어 있는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  10. 복수 화소가 매트릭스 형상으로 배치되고, 각 화소마다 그 표시를 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치로서,
    제1 기판 상에 행렬 형상으로 배치되는 복수의 화소 전극과,
    상기 화소 전극의 각각에 접속되는 스위칭 소자와,
    상기 화소 전극이 배치되는 화소 영역마다 각각 배치되는 보조 용량 전극과,
    각 행의 상기 화소 전극에 대응하여 배치되는 제1 및 제2 보조 용량 라인과,
    상기 제1 또는 제2 보조 용량 라인 중 어느 하나와 상기 보조 용량 전극이 대향하여 이루어지는 제1 및 제2 보조 용량
    을 갖고,
    1프레임 기간마다 그 극성이 반전하는 제1 비디오 신호 전압 또는 상기 제1 비디오 신호와는 반대의 극성을 갖는 제2 비디오 신호 전압 중 어느 하나를 상기 화소 전극 및 상기 보조 용량 전극에 인가함으로써 표시를 행함과 함께,
    상기 스위칭 소자가 오프로 되는 기간에 레벨이 변화하는 제1 및 제2 보조 용량 전압을 상기 제1 및 제2 보조 용량 라인에 각각 공급하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온으로 되는 기간에는 상기 제1 보조 용량 전극에 대해서는 상기 제1 비디오 신호 전압을 공급하고, 상기 제2 보조 용량 전극에 대해서는 상기 제2 비디오 신호 전압을 공급하고,
    상기 스위칭 소자가 오프로 되는 기간에는 상기 제1 보조 용량 라인에 공급되는 제1 보조 용량 전압의 레벨은 상기 제1 비디오 신호 전압과 동일한 극성으로 그 레벨이 변화하고,
    상기 제2 보조 용량 라인에 공급되는 제2 보조 용량 전압의 레벨은 상기 제2 비디오 신호 전압과 동일한 극성으로 레벨이 변화하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 온으로 되는 기간에는 상기 제1 보조 용량 전극에 대해서는 상기 제1 비디오 신호 전압을 공급하고, 상기 제1 보조 용량 라인에 대해서는 상기 제1 비디오 신호 전압과는 반대의 극성을 갖는 제1 보조 용량 전압을 공급하며, 상기 제2 보조 용량 전극에 대해서는 상기 제2 비디오 신호 전압을 공급하고, 상기 제2 보조 용량 라인에 대해서는 상기 제2 비디오 신호 전압과는 반대의 극성을 갖는 제2 보조 용량 전압을 공급하며,
    상기 스위칭 소자가 오프로 되는 기간에는 상기 제1 보조 용량 전압의 레벨은 상기 제1 비디오 신호 전압과 동일한 극성으로 레벨이 변화하고, 상기 제2 보조 용량 전압의 레벨은 상기 제2 비디오 신호 전압과 동일한 극성으로 레벨이 변화하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    제2 기판 상에 공통 전극이 배치되고, 상기 공통 전극에 대하여 일정한 전압을 인가하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 소자가 오프가 되는 기간에, 상기 스위칭 소자가 오프한 직후에, 제1 및 제2 보조 용량 전압의 레벨이 변화하는 액티브 매트릭스형 표시 장치.
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