KR100882699B1 - 액정 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소비전력을 낮출 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 액정 표시장치는 패널의 가장자리에서 상기 패널을 감싸도록 위치되는 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인과; i(i는 홀수 또는 짝수)번째 수평라인에 위치되어 상기 제 1공통 전극라인과 접속되는 제 1공통라인들과; i+1번째 수평라인에 위치되어 상기 제 2공통 전극라인과 접속되는 제 2공통라인들과; 상기 제 1공통라인 및 제 2공통라인 중 어느 하나와 접속되는 공통전극을 포함하는 화소들을 구비하며; 상기 제 1공통라인은 상기 제 1공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 1컨택홀들에 의하여 상기 제 1공통 전극라인과 접속되고, 상기 제 2공통라인은 상기 제 2공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 2컨택홀들에 의하여 상기 제 2공통 전극라인과 접속된다.

Description

액정 표시장치 및 그의 구동방법{Liquid Crystal Display and Driving Method Thereof}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치의 하부 기판을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에서 선 "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 하부 기판을 나타내는 단면도이다
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전극라인을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공통라인과 공통 전극라인의 접속과정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 공통 전극라인들로 공급되는 공통 전압을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 공통 전압에 의하여 라인 인버젼 형태로 구동되는 패널을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 하부기판 2 : 게이트 라인
4 : 데이터 라인 6 : 게이트전극
8 : 소스 전극 10 : 드레인 전극
12 : 게이트 절연막 14 : 활성층
16 : 오믹 접촉층 18 : 보호막
20,200 : 컨택홀 22 : 화소전극
24 : 공통전극 26 : 공통라인
30 : 박막 트랜지스터 100 : 패널
102 : 구동회로 104,106 : 공통 전극라인
본 발명은 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 특히 소비전력을 낮출 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정 표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 대별된다.
수직 전계형 액정 표시장치는 상부기판 상에 형성된 공통전극과 하부기판 상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 액정을 구동하게 된다.(예를 들면, TN(Twisted Nematisc) 모드 액정) 이러한 수직 전계형 액정 표시장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 좁은 단점을 갖는다.
수평 전계형 액정 표시장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소전극과 공통전극 간의 수평 전계에 의해 액정을 구동하게 된다.(예를 들면, IPS(In Plane Switch) 모드 액정) 이러한 수평 전계형 액정 표시장치는 시야각이 넓은 장점을 갖는다.
한편, 종래의 액정 표시장치는 플리커(flicker) 등이 감소되도록 인버젼 형태로 구동된다. 실제로, 액정 표시장치는 프레임 인버젼 방식(Frame Inversion Method), 라인 인버젼 방식(Line Inversion Method), 컬럼 인버젼 방식(Column Inversion Method) 및 도트 인버젼 방식(Dot Inversion Method) 등으로 구동된다.
여기서, 수평 전계형 액정 표시장치는 공통전극이 전극 형태로 형성되고, 이에 따라 인버젼 구동시 소비전력이 높은 문제점이 있다. 실제로, 수평 전계형 액정 표시장치를 라인 인버젼 형태로 구동하는 경우 공통전극으로 공급되는 전압을 1 수평주기(1H) 마다 변경하기 때문에 높은 소비전력이 소모된다. 따라서, 소비전력을 낮출 수 있는 수평 전계형 액정 표시장치가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 저항이 최소화되도록 분할된 공통전극들을 이용하여 소비전력을 낮출 수 있도록 한 액정 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 패널의 가장자리에서 상기 패널을 감싸도록 위치되는 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인과; i(i는 홀수 또는 짝수)번째 수평라인에 위치되어 상기 제 1공통 전극라인과 접속되는 제 1공통라인들과; i+1번째 수평라인에 위치되어 상기 제 2공통 전극라인과 접속되는 제 2공통라인들과; 상기 제 1공통라인 및 제 2공통라인 중 어느 하나와 접속되는 공통전극을 포함하는 화소들을 구비하며; 상기 제 1공통라인은 상기 제 1공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 1컨택홀들에 의하여 상기 제 1공통 전극라인과 접속되고, 상기 제 2공통라인은 상기 제 2공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 2컨택홀들에 의하여 상기 제 2공통 전극라인과 접속된다.
바람직하게, 상기 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인으로 서로 반대 극성의 공통 전압을 공급하기 위한 구동회로를 구비한다. 상기 구동회로는 프레임 단위로 극성을 반전시키면서 상기 공통전압을 공급한다. 상기 i번째 수평라인 및 i+1번째 수평라인에 상기 화소들과 접속되도록 형성되는 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차되는 방향으로 상기 화소들과 접속되도록 형성되는 데이터 라인을 구비한다. 상기 화소들 각각은 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트전극, 상기 데이터 라인에 접속되는 소스전극 및 상기 공통전극과 나란하게 형성되는 화소전극과 접속되는 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비한다. 상기 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인은 상기 소스전극 및 드레인전극이 형성될 때 소스/드레인 메탈에 의하여 형성된다. 상기 공통전극은 상기 화소전극이 형성될 때 상기 소스/드레인 메탈과 다른 층에서 위치되는 화소 메탈에 의하여 형성된다.
삭제
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치의 하부 기판을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에서 선 "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 하부 기판을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치는 하부 기판(1) 상에 교차되게 형성되는 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성되는 박막 트랜지스터(30)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소 전극(22) 및 공통 전극(24)과, 공통 전극(24)과 접속된 공통 라인(26)을 구비한다.
게이트 라인(2)은 박막 트랜지스터(30)의 게이트전극(6)에 주사신호를 공급한다. 데이터 라인(4)은 박막 트랜지스터(30)의 드레인 전극(10)을 통해 화소전극(22)으로 데이터신호를 공급한다. 게이트 라인(2)과 데이터 라인(4)은 교차구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 공통라인(26)은 화소 영역을 사이에 두고 게이트 라인(2)과 나란하게 형성되며 액정 구동을 위한 공통 전압을 공통 전극(24)에 공급한다. 실제로, 공통라인(26)은 제 1공통 전극라인(미도시) 및 제 2공통 전극라인(미도시) 중 어느 하나로부터 프레임 단위로 전압이 변경되는 공통 전압을 공급받는다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
박막 트랜지스터(30)는 게이트 라인(2)의 주사신호에 응답하여 데이터 라인(4)의 데이터신호가 화소 전극(22)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(30)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(6)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(8)과 화소 전극(22)에 접속된 드레인 전극(10)을 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터(30)에는 게이트 전극(6)과 게이트 절연막(12)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(8)과 드레인 전극(10) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)과, 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(16)이 더 형성된다.
화소 전극(22)은 보호막(18)을 관통하는 컨택홀(20)을 통해 박막 트랜지스터(30)의 드레인 전극(10)과 접속되어 화소 영역에 형성된다.
공통 전극(24)은 공통 라인(26)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 이와 같은 공통 전극(24)은 화소 영역에서 화소 전극(22)과 나란하게 형성된다. 이에 따라, 박막 트랜지스터(30)를 통해 데이터신호를 공급받은 화소 전극(22)과 공통 라인(26)을 통해 공통 전압을 공급받은 공통 전극(24) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의하여 하부기판과 상부기판(미도시) 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 이때, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현한다.
한편, 도 2에 도시된 하부기판의 구조는 수평 전계형 액정 표시장치의 일례를 나타내는 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실제로, 본 발명은 현재 공지된 다양한 형태의 수평 전계형 액정 표시장치에 적용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시장치의 라인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에서는 데이터 라인(4), 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)이 하나의 구동회로(102)에 접속되는 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실제로, 액정 표시장치가 휴대폰 등에 적용될 경우 도 3과 같이 데이터 라인(4), 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26)이 하나의 구동회로(102)에 접속되지만, TV 등의 대형에 적용되는 경우 데이터 라인(4), 게이트 라인(2) 및 공통 라인(26) 이 서로 다른 구동부에 접속된다.
도 3을 참조하면, 게이트 라인들(2)은 게이트 전극(6)이 형성될 때 게이트 메탈로 게이트 전극(6)과 동시에 형성된다. 이와 같은 게이트 라인들(2)은 구동 회로(102)로부터 순차적으로 주사신호를 공급받아 수평 라인 단위로 화소들을 선택한다.
데이터 라인들(4)은 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)이 형성될 때 소스/드레인 메탈로 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)과 동시에 형성된다. 이와 같은 데이터 라인들(4)은 구동회로(102)로부터 주사신호와 동기되도록 데이터신호를 공급받는다. 그러면, 주사신호에 의하여 선택된 화소들로 데이터신호가 공급된다.
제 1공통 전극라인(104) 및 제 2공통 전극라인(106)은 소스/드레인 메탈로 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)과 동시에 형성된다. 이와 같은 제 1공통 전극라인(104) 및 제 2공통 전극라인(106)은 구동회로(102)의 양측면으로부터 패널(100)의 가장자리에서 화소들을 감싸도록 형성된다.
i(i는 홀수 또는 짝수)번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)(제 1공통라인)은 제 1공통 전극라인(104)과 전기적으로 접속된다. 실제로, i번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)은 제 1공통 전극라인(104)의 양측면과 전기적으로 접속된다. 이와 같이 패널의 가장자리를 감싸도록 형성되는 제 1공통 전극라인(104)의 양측면과 i번째 수평라인에 위치된 공통라인(26)이 접속되면 공통라인(26)의 저항을 최소화할 수 있다.
i+1번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)(제 2공통라인)은 제 2공통 전극 라인(106)과 전기적으로 접속된다. 실제로, i+1번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)은 제 2공통 전극라인(106)의 양측면과 전기적으로 접속된다 이와 같이 패널의 가장자리를 감싸도록 형성되는 제 2공통 전극라인(106)의 양측면과 i+1번째 수평라인에 위치된 공통라인(26)이 접속되면 공통라인(26)의 저항을 최소화할 수 있다.
한편 제 1공통 전극라인(104) 및 제 2공통 전극라인(106)은 소스/드레인 메탈로 형성되고, 공통라인(26)은 화소 전극(22)을 형성하는 화소 메탈로 형성된다. 따라서, 공통라인(26)은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1공통 전극라인(104) 및 제 2공통 전극라인(106)의 양측 끝단에 위치되는 컨택홀(200)에 의하여 제 1공통 전극라인(104) 또는 제 2공통 전극라인(106)과 전기적으로 접속된다.
도 5는 제 1 및 제 2공통 전극라인으로 공급되는 공통 전압을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제 1 및 제 2공통 전극라인에 공급되는 공통 전압은 서로 다른 극성을 가지면서 프레임 단위로 극성이 반전되도록 공급된다. 예를 들어, 제 1공통 전극라인으로는 j(j는 자연수)번째 프레임 기간 동안 정극성 전압이 공급되고, j+1번째 프레임 기간 동안 부극성 전압이 공급된다 이때, 제 2공통 전극라인으로는 j번째 프레임 기간 동안 부극성 전압이 공급되고, j+1번째 프레임 기간 동안 정극성 전압이 공급된다.
즉, 본 발명에서는 프레임 인버젼 형태로 제 1 및 제 2공통 전극라인으로 공 급되는 전압을 반전하게 된다. 여기서, 제 1공통 전극라인은 i번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)과 접속되고, 제 2공통 전극라인은 i+1번째 수평라인에 위치되는 공통라인(26)과 접속되기 때문에 수평라인 단위로 서로 극성이 반전된다.
즉, 제 1 및 제 2공통 전극라인으로 프레임 단위로 반전되는 공통 전압이 공급되면 도 6과 같이 패널에서는 수평라인 단위로 극성이 반전된 형태, 즉 라인 인버젼 형태로 전압이 인가된다. 다시 말하여, 본 발명에서는 프레임 인버젼 형태로 공통 전압을 공급하면서 라인 인버젼으로 구동할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에서 하부기판(1)과 상부기판 사이에는 공통전극이 라인 형태로 배치되는 수평 전계형 액정이 삽입된다. 예를 들어, 하부기판(1)과 상부기판 사이에는 IPS(In Plane Switch) 모드 액정, FFS(Fringe Field Switching) 모드 액정이 삽입될 수 있다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치 및 그의 구동방법에 의하면 패널의 가장자리에서 패널을 감싸도록 형성되는 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인과 공통라인이 접속되기 때문에 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서는 i번째 수평라인에 위치되는 공통라인이 제 1공통 전극라인과 접속되고, i+1번째 수평라인에 위치되는 공통라인이 제 2공통 전극라인에 접속된다. 따라서, 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극으로 서로 반대 극성의 전압을 프레임 단위로 반전시켜 공급함으로써 라인 인버젼 형태로 구동할 수 있고, 이에 따라 소비전력을 낮출 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. 패널의 가장자리에서 상기 패널을 감싸도록 위치되는 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인과;
    i(i는 홀수 또는 짝수)번째 수평라인에 위치되어 상기 제 1공통 전극라인과 접속되는 제 1공통라인들과;
    i+1번째 수평라인에 위치되어 상기 제 2공통 전극라인과 접속되는 제 2공통라인들과;
    상기 제 1공통라인 및 제 2공통라인 중 어느 하나와 접속되는 공통전극을 포함하는 화소들을 구비하며;
    상기 제 1공통라인은 상기 제 1공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 1컨택홀들에 의하여 상기 제 1공통 전극라인과 접속되고, 상기 제 2공통라인은 상기 제 2공통 전극라인의 양측 끝단에서 제 2컨택홀들에 의하여 상기 제 2공통 전극라인과 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인으로 서로 반대 극성의 공통 전압을 공급하기 위한 구동회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동회로는 프레임 단위로 극성을 반전시키면서 상기 공통전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 i번째 수평라인 및 i+1번째 수평라인에 상기 화소들과 접속되도록 형성되는 게이트 라인과,
    상기 게이트 라인과 교차되는 방향으로 상기 화소들과 접속되도록 형성되는 데이터 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 화소들 각각은 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트전극, 상기 데이터 라인에 접속되는 소스전극 및 상기 공통전극과 나란하게 형성되는 화소전극과 접속되는 드레인전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1공통 전극라인 및 제 2공통 전극라인은 상기 소스전극 및 드레인전극이 형성될 때 소스/드레인 메탈에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공통전극은 상기 화소전극이 형성될 때 상기 소스/드레인 메탈과 다른 층에서 위치되는 화소 메탈에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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