KR100940567B1

KR100940567B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100940567B1
Application number: KR1020030025683A
Authority: KR
Inventors: 박행원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2010-02-03
Also published as: KR20040091918A

Abstract

본 발명은 화소의 충전 시간을 늘릴 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 게이트 신호를 전달하는 제1 및 제2 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 제1 전압을 전달하는 신호선, 상기 제1 및 제2 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 신호선에 연결된 화소를 포함하며, 상기 화소는 액정 축전기, 상기 제1 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 데이터선에 연결된 입력단자와 상기 액정 축전기에 연결된 출력 단자를 포함하는 제1 스위칭 소자, 그리고 상기 제2 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 신호선에 연결된 입력 단자와 상기 액정 축전기에 연결된 출력 단자를 포함하는 제2 스위칭 소자를 포함하여 화소 전극에 미리 공통 전압을 인가하여 액정 축전기를 충전시킴으로써, 액정의 응답속도를 증가시키는 것은 물론, 충분한 충전 시간을 확보하여 플리커 또는 가로 줄무늬 불량을 방지할 수 있다.

액정표시장치, 유지전극선, 공통전압, 화소, 액정축전기, 게이트선, 데이터선

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 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 게이트 신호 및 화소 전극 전압의 파형도이다.

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루 는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 형성하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.

한편, LCD에서 화면이 대형화 고해상도로 되어 감에 따라 화소에 전압이 충전되는 시간이 부족하여 플리커(flicker)나 가로 줄무늬 등의 불량이 발생한다. 이러한 불량을 방지하기 위하여 게이트선과 데이터선을 저항이 낮은 저저항 금속을 사용하여 현재는 많은 개선이 이루어지고 있다. 하지만, 저저항 금속을 사용하는 것은 어느 정도 한계가 있어서 SXGA급 75Hz 이상에서는 아직까지는 전술한 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 기술적 과제는 화소의 충전 시간을 늘릴 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 게이트 신호를 전달하는 제1 및 제2 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 제1 전압을 전달하는 신호선, 상기 제1 및 제2 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 신호선에 연결된 화소를 포함하며, 상기 화소는 액정 축전기, 상기 제1 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 데이터선에 연결된 입력단자와 상기 액정 축전기에 연결된 출력 단자를 포함하는 제1 스위칭 소자, 그리고 상기 제2 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 신호선에 연결된 입력 단자와 상기 액정 축전기에 연결된 출력 단자를 포함하는 제2 스위칭 소자를 포함한다.

여기서, 상기 제1 전압은 공통 전압일 수 있다. 또한, 상기 화소는 유지 축전기를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1 스위칭 소자는 상기 제2 스위칭 소자 보다 뒤에 턴 온되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 액정 표시 장치는 프레임 반전을 행할 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.

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 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 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 액 정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 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 도 1에 도시한 것처럼 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m, 131)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(Px)를 포함한다. 조립체(300)는 구조적으로 볼 때, 도 2에 도시한 것처럼 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 그 사이의 액정층(3)으로 이루어진다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m, 131)은 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G ₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다. 또한, 유지 전극선(131)도 게이트선(G₁-G_n)과 평행하게 행 방향으로 뻗어 있다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m, 131)에 연결된 한 쌍의 스위칭 소자(Q1, Q2)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)를 포함한다.

스위칭 소자(Q₁)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 해당 게이트선(G₁-G_n)과 데이터선(D₁-D _m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC)에 연결되어 있다.

스위칭 소자(Q₂)는 역시 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 전단 게이트선(G₁-G_n) 및 유지 전극선(131)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_LC)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q1, Q2)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 하부 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(131)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(131)에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가되며, 본 발명의 한 실시예에 따른 유지 전극선(131)에는 공통 전압(V_com)이 인가된다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하 여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 도 3을 참고로 좀더 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 신호 및 화소 전극 전압의 파형도이다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대 한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q₁, Q₂)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 스위칭 소자(Q₁, Q₂)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q₁)를 통해 해당 행의 화소에 인가된다.

한편, 턴 온된 스위칭 소자(Q₂)에는 유지 전극선(131)으로부터의 공통 전압(V_com)이 공급되며, 이 전압은 스위칭 소자(Q2)를 통해 다음 행의 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 인가된다. 그러면 이들 축전기(C_LC, C_ST)는 사전 충전(precharge)되어 양단의 전압이 0이 된다. 공통 전압(V_com)을 인가받은 액정 축전기(C_LC)는 다음 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 턴 온되는, 자신과 연결된 스위칭 소자(Q₁)를 통해서 받은 새로운 전압으로 재충전된다.

이 때, 액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어되어("프레임 반전"), 다음 프레임에는 이전 프레임과 극성이 다른 데이터 전압이 인가된다.

도 3에는 (i-1)번째 게이트선 및 i번째 게이트선에 인가되는 게이트 신호(gate i-1, gate i)와 i 번째 화소 행의 화소 전극 전압이 도시되어 있다.

도시한 바와 같이, 화소 전극에는 극성이 다른 전압이 번갈아 인가되는데, 본 실시예에 따르면 화소 전극이 전단 게이트선에 게이트 온 전압이 인가될 때 사 전 충전되어 중간값인 공통 전압(V_com)과 동일한 값을 가지므로 목표 전압에 이르기까지의 시간이 줄어든다.

또한, 노멀리 블랙(normally black) 액정 표시 장치인 경우에는 사전 충전시 블랙 계조 상태가 되어 임펄시브 구동 효과도 아울러 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 액정 축전기에서의 충전 시간을 충분히 확보하여 플리커나 가로 불무늬 등이 발생하는 현상을 없앨 수 있다. 또한 노멀리 블랙 모드 액정 표시 장치의 경우 임펄시브(impulsive) 구동하는 효과가 있다.

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

게이트 신호를 전달하는 제1 및 제2 게이트선,

데이터 신호를 전달하는 데이터선,

제1 전압을 전달하는 신호선,

상기 제1 및 제2 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 신호선에 연결된 화소를 포함하며,

상기 화소는

액정 축전기,

상기 제1 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 데이터선에 연결된 입력단자와 상기 액정 축전기를 이루는 화소 전극에 연결된 출력 단자를 포함하는 제1 스위칭 소자, 그리고

상기 제2 게이트선에 연결된 제어 단자와 상기 신호선에 연결된 입력 단자와 상기 액정 축전기를 이루는 화소 전극에 연결된 출력 단자를 포함하는 제2 스위칭 소자

를 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 전압은 상기 액정 축전기에도 인가되는 공통 전압인 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 화소는 상기 신호선과 상기 액정 축전기의 일단에 연결된 유지 축전기를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 게이트선은 상기 제2 게이트선보다 뒤에 상기 제1 및 제2 스위칭 소자를 턴 온시키는 게이트 온 전압이 인가되는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 장치는 상기 화소에 먼저 제1 극성의 데이터 전압을 인가하고 다음에 상기 제1 극성과 반대 극성을 갖는 데이터 전압을 인가하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 장치는 노멀리 블랙 모드인 액정 표시 장치.