KR101315501B1 - LCD and driving methode of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서 특히, 소비전력을 줄이고 캐패시터의 면적을 최소화 할 수 있는 구동방법과 이에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 구구성에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, and more particularly, to a driving method capable of reducing power consumption and minimizing an area of a capacitor, and to a structure of an array substrate for a liquid crystal display device.
본 발명의 특징은, 다결정 액티브층을 제 1 전극으로 하고 스토리지 배선을 제 2 전극으로 스토리지 캐패시터를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판을 구동하는 방법에 있어서, 상기 스토리지 배선에 입력되는 스토리지 전압의 레벨을 높여 스토리지 인버젼 구동하는 것을 특징으로 한다.A feature of the present invention is a method of driving an array substrate for a liquid crystal display device comprising a storage capacitor with a polycrystalline active layer as a first electrode and a storage wiring as a second electrode, the level of the storage voltage input to the storage wiring. Increase the storage inversion.
이와 같이 하면, 이때, 스토리지 배선에 입력되는 전압레벨은 상기 다결정 액티브층에 불순물을 도핑하지 않고도 이를 활성화 할 수 있는 정도인 것을 특징으로 한다.In this case, at this time, the voltage level input to the storage wiring is characterized in that it can be activated without doping the polycrystalline active layer dopant.
따라서, 스토리지 배선에 인가되는 스토리지 전압에 의해 도핑되지 않은 다결정 액티브층을 활성화 함으로써 도핑공정을 생략할 수 있는 동시에, 스토리지 용량을 더욱 확보할 수 있어 동일용량 대비 스토리지 면적을 줄일 수 있어 개구율을 개선할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the doping process can be omitted by activating the polycrystalline active layer that is not doped by the storage voltage applied to the storage wiring, and the storage capacity can be further secured, thereby reducing the storage area compared to the same capacity, thereby improving the aperture ratio. There are advantages to it.
Description
도 1a는 종래의 제 1 예에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 한 화소를 도시한 확대 평면도이고,1A is an enlarged plan view illustrating one pixel of an array substrate for a liquid crystal display device according to a first example of the related art;
도 1b는 도 1a의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이고,FIG. 1B is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. 1A;
도 2a와 도 2b는 각각 종래에 따른 액정표시장치의 등가회로 및 이에 따른 구동파형을 도시한 도면이고,2A and 2B are diagrams illustrating an equivalent circuit and a driving waveform according to the conventional LCD according to the related art.
도 3a는 종래의 제 2 예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도 이고,3A is an enlarged plan view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second example of the related art, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 3A,
4a와 도 4b는 스토리지 라인 인버젼 방식으로 구동되는 액정패널의 등가회로와, 구동파형을 도시한 도면이고,4A and 4B are diagrams showing an equivalent circuit and a driving waveform of a liquid crystal panel driven by a storage line inversion method,
도 5는 본 발명에 따른 스토리지 인버젼 구동 파형을 도시한 도면이다.5 illustrates a storage inversion driving waveform according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Vst1 , Vst2 : 스토리지 전압 Vp1, Vp2 : 화소 전압 Vst1, Vst2: Storage Voltage Vp1, Vp2: Pixel Voltage
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 특히 수직 전계를 형성하면서 스토리지 전압의 스윙을 수행하여 구동 소비전력을 저감시킴과 동시에, 스토리지 보조용량부의 스토리지 전압의 레벨을 높여 이로써 보조 용량값을 늘림과 동시에, 이를 통해 보조 용량부의 면적을 줄여 액정표시장치의 개구영역을 확대하는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device. In particular, while driving a storage voltage while forming a vertical electric field, driving power is reduced, and the storage voltage of the storage storage capacitor is increased to thereby increase storage capacity. Accordingly, the present invention relates to reducing the area of the storage capacitor to enlarge the opening area of the liquid crystal display.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. Generally, the driving principle of a liquid crystal display device utilizes the optical anisotropy and polarization properties of a liquid crystal.
상기 액정은 가늘고 긴 형상을 가지며, 분자의 배열에 방향성을 가지고 있는 동시에, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하면 상기 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.The liquid crystal has an elongated shape, has directivity in the arrangement of molecules, and can control the direction of the molecular arrangement by applying an electric field to the liquid crystal artificially.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상을 표현하게 된다.Accordingly, if the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal by optical anisotropy to express an image.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.The liquid crystal display includes a color filter substrate (upper substrate) on which a common electrode is formed, an array substrate (lower substrate) on which a pixel electrode is formed, and a liquid crystal filled between upper and lower substrates. The liquid crystal is driven by an electric field applied up and down by the pixel electrode, so that the characteristics such as transmittance and aperture ratio are excellent.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, an active matrix liquid crystal display (AM-LCD: Active Matrix LCD) in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner is attracting the most attention because of its excellent resolution and video performance.
이하, 도 1a는 일반적인 액정표시장치용 어레이기판의 단일 화소를 확대한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단한 단면도이다.(도 1은 스위칭 소자로 다결정 박막트랜지스터를 사용한 예이다)1A is an enlarged plan view of a single pixel of a general array substrate for a liquid crystal display device, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along II-II of FIG. 1A. FIG. 1 is an example of using a polycrystalline thin film transistor as a switching element. to be)
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(10)은 일 방향으로 게이트 배선(12)이 구성되고, 상기 게이트 배선(12)과 교차하는 방향으로 데이터 배선(30)이 구성된다. 상기 두 배선(12,30)이 교차하여 정의된 영역을 화소 영역(P)이라 한다.As illustrated, in the
상기 게이트 배선(12)과 평행하게 이격하여 스토리지 배선(16)이 구성된다.The
상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(30)의 교차지점에는, 다결정 액티브층(20)과 게이트 전극(14)과 소스 전극(24)과 드레인 전극(26)을 포함하는 다결정 박막트랜지스터(T)가 구성된다.The polycrystalline thin film transistor T including the polycrystalline
상기 화소 영역(P)에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성되는데, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 1 전극은 상기 스토리지 배선(16)을 확장한 제 1 확장부(18)이고, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 2 전극은 상기 드레인 전극(26)에서 상기 제 1 확장부(18)의 상부로 게이트 절연막(22)을 사이에 두고 연장된 제 2 확장부(28)이다.A storage capacitor Cst is formed in the pixel region P. The first electrode of the storage capacitor Cst is the
전술한 바와 같이 구성된 액정표시장치용 어레이 기판은 도시하지는 않았지만 컬러필터(color filter)와, 블랙매트릭스(black matrix)와, 공통 전극(common electrode)이 구성된 컬러필터 기판과 합착함으로써 액정패널이 제작된다.Although not shown, the array substrate for the liquid crystal display device configured as described above is combined with a color filter substrate including a color filter, a black matrix, and a common electrode, thereby forming a liquid crystal panel. .
이하, 도 2a 와 도 2b의 등가회로도 및 라인 인버젼 방식을 나타낸 구동파형을 참조하여, 종래의 제 1 예에 따른 액정패널의 구동방식을 설명한다.Hereinafter, the driving method of the liquid crystal panel according to the first example will be described with reference to the driving circuit showing the equivalent circuit diagram and the line inversion method of FIGS. 2A and 2B.
도 2a에 도시한 바와 같이, 액정패널은 다수의 게이트 라인(GL1,GL2,GL3)과, 상기 게이트 라인(GL1,GL2,GL3)에 수직 교차하는 데이터 라인(DL1,DL2,DL3)이 구성되고, 상기 두 배선이 교차하는 영역마다 화소(P)가 정의된다.As shown in FIG. 2A, the liquid crystal panel includes a plurality of gate lines GL1, GL2, GL3, and data lines DL1, DL2, DL3 perpendicular to the gate lines GL1, GL2, GL3. The pixel P is defined for each region where the two wires intersect.
상기 화소(P)에는 박막트랜지스터(T,P형)와, 박막트랜지스터(T)와 접촉하는 화소 전극과 공통 전극과 그 사이에 액정층이 존재하여 형성하는 액정 캐패시터(Clc)가 구성되고, 상기 액정 캐패시터와 병렬로 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성된다.The pixel P includes thin film transistors T and P, a pixel electrode in contact with the thin film transistor T, a common electrode, and a liquid crystal capacitor Clc formed by a liquid crystal layer therebetween. The storage capacitor Cst is configured in parallel with the liquid crystal capacitor.
이때, 도 1a와 도 1b에서 설명한 바와 같이, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 1 전극은 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(도 1a의 24)에서 신호를 받는 제 1ㅇ확장부(26)이고, 제 2 전극은 상기 공통 전극(미도시)과 동일한 공통신호가 흐르는 스토리지 배선(16)에서 연장된 제 2 확장부(18)이다.In this case, as described with reference to FIGS. 1A and 1B, the first electrode of the storage capacitor Cst is a
전술한 바와 같이 구성된, 액정패널은 액정의 열화 방지및 표시품질 향상을 위해 액정셀의 극성을 일정 단위로 인버젼(inversion)시키는 인버젼 방법으로 구동된다.The liquid crystal panel configured as described above is driven by an inversion method of inversion of the polarity of the liquid crystal cell by a predetermined unit in order to prevent degradation of the liquid crystal and to improve display quality.
상기 인버젼 방법으로는 프레임 단위로 액정셀의 극성이 인버젼되는 프레인 인버젼(frame inversion), 수직라인 단위로 액정셀의 극성이 인버젼되는 칼럼 인버젼(column inversion), 그리고 액정셀 단위로 액정셀의 극성이 인버젼 되는 도트 인버젼(dot inversion)등이 있다.The inversion method may include a frame inversion in which the polarity of the liquid crystal cell is inverted in units of frames, a column inversion in which the polarity of the liquid crystal cell is inverted in units of vertical lines, and a unit of liquid crystal cells. There is a dot inversion in which the polarity of the liquid crystal cell is inverted.
이중에서, 수평라인 단위로 액정셀의 극성을 인버젼시키는 라인 인버젼 방법은 칼럼 인버젼 및 도트 인버젼 방법에 비하여 소비 전력면에서 유리하다.Among these, the line inversion method of inverting the polarity of the liquid crystal cell in the horizontal line unit is advantageous in terms of power consumption compared to the column inversion and dot inversion methods.
도 2b는 공통신호를 교류 구동한 라인인버전의 한 예를 도시한 파형도이다.(P형 박막트랜지스터의 경우를 예를 든 것이다)Fig. 2B is a waveform diagram showing an example of the line-in version in which the common signal is AC-driven. (The P-type thin film transistor is an example.)
도시한 바와 같이, 액정패널을 구동하는 신호는 게이트 라인(GL1,GL2,GL3)을 통해 흐르는 게이트 하이 및 로우 신호(Vgh,Vgl)이고, 이러한 게이트 신호에 의한 데이터 라인을 통해 흐르는 데이터 신호(Vd)와, 공통 배선(COM1,COM2,COM3)과 및 스토리지 배선(GL1,GL2,GL3)을 동시에 흐르는 공통 신호(Vcom)이다.As illustrated, the signals driving the liquid crystal panel are gate high and low signals V gh and V gl flowing through the gate lines GL1, GL2, and GL3, and data signals flowing through the data lines by the gate signals. A common signal Vcom which simultaneously flows through V d , the common wirings COM1, COM2, and COM3, and the storage wirings GL1, GL2, and GL3.
이때, 게이트 라인(GL1,GL2,GL3)은 해당 주시기간 동안 게이트 하이 신호(Vgh)를 인가하고, 나머지 기간 동안에는 게이트 로우 신호(Vgl)를 인가하게 되며, 상기 데이터 신호(Vd)는 게이트 하이 신호(Vgh)에 따라 화소(P)에 공급되고, 다음 게이트 로우 신호(Vgl)가 되더라고 액정 캐패시터(Clc)에 의해 그 신호를 유지하게 된다.In this case, the gate lines GL1, GL2, and GL3 apply the gate high signal V gh for the corresponding period, and apply the gate low signal V gl for the remaining period, and the data signal V d The signal is supplied to the pixel P according to the gate high signal V gh , and is maintained by the liquid crystal capacitor Clc even when the next gate low signal V gl is obtained.
이때, 특징적인 것은 액정셀에 기준전압으로 공급되는 공통신호(Vcom)을 교류 구동하여 데이터 신호(Vd)의 구동전압 범위를 낮추고자 한 것이다.In this case, the characteristic is to lower the driving voltage range of the data signal V d by driving the common signal Vcom supplied to the liquid crystal cell as a reference voltage.
즉, 공통 전압(Vcom)을 교류구동하게 되면 기존의 도트 인버젼(dot inver sion)에 비해 공통신호(Vcom)의 펄스폭이 상하로 이동하게 되기 때문에, 그 만큼 데이터 신호(Vd)의 펄스폭 즉, 데이터의 스윙폭이 작아지는 효과가 있고 따라서, 소비 전력을 낮출 수 있는 장점이 있다.That is, when the common voltage Vcom is AC-driven, the pulse width of the common signal Vcom is moved up and down compared to the existing dot inversion, so that the pulse of the data signal V d is as much as that. The width, i.e., the swing width of the data is reduced, and therefore, the power consumption can be lowered.
그런데, 종래의 제 1 구조는 공통전압(공통신호)이 액정캐패시터 뿐 아니라 스토리지 캐패시터(Cst)와 같이 큰 저항성분들에 의해 높은 주파수로 구동되어야 하기 때문에, 사실상 소비전력이 증가되어 되는 상기 소비전력의 감소폭이 작은 단점이 있다.However, since the conventional first structure has to be driven at a high frequency by not only a liquid crystal capacitor but also a large resistance component such as a storage capacitor Cst, the power consumption is increased. There is a disadvantage that the reduction is small.
따라서, 도 1a의 구성에서 상기 스토리지 배선(16)에 인가되는 신호를 가변 하여 스토리지 캐패시터(도 1b및 도 2a의 Cst)의 용량을 증가시키기란 한계가 있으므로, 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 1 및 제 2 전극의 면적을 크게 할 수 밖에 없었고 결과적으로, 개구영역이 잠식 되는 문제가 있었다.Accordingly, in the configuration of FIG. 1A, since the signal applied to the
이러한 문제를 구조적으로 해결하기 위해 제안된 예가, 상기 도 1의 어레이기판의 구조에서 상기 스토리지 캐패시터를 형성할 때, 두 개의 스토리지 캐패시터를 병렬로 구성하는 구조가 제안되었다.In order to solve this problem structurally, when forming the storage capacitor in the structure of the array substrate of FIG. 1, a structure in which two storage capacitors are configured in parallel has been proposed.
도 3a는 종래의 제 2 예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 단면도이다.3A is an enlarged plan view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device according to a second conventional example, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 3A.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(10)은 일 방향으로 게이트 배선(12)이 구성되고, 상기 게이트 배선(12)과 교차하는 방향으로 데이터 배선(30)이 구성된다. 상기 두 배선(12,30)이 교차하여 정의된 영역을 화소 영역(P)이라 한다.As illustrated, in the
상기 게이트 배선(12)과 평행하게 이격하여 스토리지 배선(16)이 구성된다.The
상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(30)의 교차지점에는, 다결정 실리콘층(ACT)과 게이트 전극(14)과 소스 전극(24)과 드레인 전극(26)을 포함하는 다결정 박막트랜지스터(T)가 구성된다.The polycrystalline thin film transistor T including the polycrystalline silicon layer ACT, the
상기 화소 영역(P)의 일부에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성되는데, 상기 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 1 전극은 표면에 불순물이 도핑된 다결정 실리콘층(ACT)이고, 제 2 전극은 상기 스토리지 배선(16)을 확장한 제 1 확장부(18)이고, 제 2 전극은 상기 드레인 전극(26)에서 상기 제 1 확장부(18)로 연장되고 상기 제 1 전극인 다결정 액티브층(ACT)과 접촉하는 제 2 확장부(28)이다.A storage capacitor Cst is formed in a portion of the pixel region P. The first electrode of the storage capacitor Cst is a polycrystalline silicon layer ACT doped with impurities on a surface thereof, and the second electrode is the storage wiring. A
이때, 상기 다결정 액티브층(ACT)과 상기 제 1 확장부(18)사이와 상기 제 1 확장부(18)와 상기 제 2 확장부(28)사이에는 각각 절연막(34)이 존재하여 유전체로 사용된다. In this case, an insulating
이와 같은 구성은, 스토리지 캐패시터(Cst)를 병렬 연결한 효과로 인해 보조용량을 확대할 수 있는 효과가 있어, 그 만큼 스토리지 캐패시터의 면적을 줄일 수 있는 장점이 있으나, 상기 다결정 실리콘층에 불순물을 도핑해야 하기 때문에 추가적인 마스크 공정이 필요한 단점이 있다.Such a configuration has an effect of increasing the auxiliary capacity due to the parallel connection of the storage capacitors Cst, and thus has an advantage of reducing the area of the storage capacitor, but doping impurities into the polycrystalline silicon layer. This has the disadvantage of requiring an additional mask process.
본 발명은 수직 전계형 액정표시장치에서 스토리지 라인 인버젼을 실현함으로써 소비전력을 저감시키는 것을 제 1 목적으로 하고 동시에, 상기 스토리지 전 압(Vstg)의 레벨을 높여, 상기 스토리지 캐패시터의 제 1전극으로 사용되는 다결정 액티브층의 표면을 활성화함으로써 도핑공정을 생략하는 것을 제 2 목적으로 하고, 스토리지 용량을 더욱 확보하여 동일용량 대비 스토리지 면적을 줄여 개구율을 개선하는 것을 제 3 목적으로 한다.The present invention has a first object of reducing power consumption by realizing storage line inversion in a vertical field type liquid crystal display, and simultaneously increasing the level of the storage voltage (Vstg) to be used as a first electrode of the storage capacitor. The second object is to omit the doping step by activating the surface of the polycrystalline active layer. The third object is to further secure the storage capacity and to reduce the storage area to the same capacity to improve the aperture ratio.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액정표시장치는 기판 상에 종횡으로 교차하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 다결정 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선과 평행하게 구성된 스토리지 배선과; 상기 스토리지 배선을 제 1 전극으로 하고, 상기 제 1 전극의 하부에 구성된 도핑 되지 않은 다결정 액티브층을 제 2 전극으로 하고, 상기 제 2 전극과 접촉하는 드레인 전극을 제 3 전극으로 하는 스토리지 캐패시터를 포함한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display according to the present invention comprises: a gate wiring and a data wiring formed on the substrate in a horizontal crosswise direction; A polycrystalline thin film transistor configured at an intersection point of the gate line and the data line; A storage wiring configured to be parallel to the gate wiring; A storage capacitor including the storage wiring as a first electrode, a undoped polycrystalline active layer formed under the first electrode as a second electrode, and a drain electrode in contact with the second electrode as a third electrode; do.
전술한 액정표시장치이 구동방법은, 상기 게이트 배선에 게이트 신호를 인가하는 단계와; 상기 스토리지 배선에 스토리지 전압을 교번 인가하는 단계와; 상기 게이트 신호에 의해 박막트랜지스터가 턴 온 되고, 상기 데이터 배선에서 데이터 신호가 상기 드레인 전극으로 입력되는 단계와; 상기 입력된 스토리지 전압에 의해 상기 액티브층의 표면이 활성화 되어, 상기 제 3 전극과 상기 다결정 액티브층에 동일한 신호가 인가되어, 상기 스토리지 캐패시터에 보조 용량이 충전되는 단계를 포함한다.The above-described method for driving a liquid crystal display device includes applying a gate signal to the gate wiring; Alternately applying a storage voltage to the storage wiring; A thin film transistor is turned on by the gate signal, and a data signal is input to the drain electrode in the data line; The surface of the active layer is activated by the input storage voltage, the same signal is applied to the third electrode and the polycrystalline active layer, and the storage capacitor is charged to the storage capacitor.
이때, 상기 박막트랜지스터가 P형일 경우, 상기 다결정 액티브층의 표면이 활성화 될 수 있는 스토리지 전압의 로우값은 -4V~ -8V이고, 하이 값은 -8V~ -12V인 것을 특징으로 하고, 상기 박막트랜지스터가 N형일 경우, 상기 다결정 액티브층의 표면이 활성화 될 수 있는 스토리지 전압의 로우 값은 4V~12V이고, 하이 값은 12V~16V인 것을 특징으로 한다.In this case, when the thin film transistor is P-type, the low value of the storage voltage that can activate the surface of the polycrystalline active layer is -4V ~ -8V, the high value is -8V ~ -12V, characterized in that the thin film When the transistor is N-type, the low value of the storage voltage that can be activated on the surface of the polycrystalline active layer is 4V ~ 12V, the high value is characterized in that 12V ~ 16V.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 4a와 도 4b는 스토리지 라인 인버젼 방식으로 구동되는 액정패널의 등가회로도와, 파형도를 도시한 도면이다. 4A and 4B are equivalent circuit diagrams and waveform diagrams of a liquid crystal panel driven by a storage line inversion method.
도 4a에 도시한 바와 같이, 액정패널은 복수의 게이트 배선(GL1,GL2,GL3)과, 상기 게이트 라인에 수직 교차하는 데이터 배선(DL1,DL2,DL3)이 구성되고, 상기 두 배선이 교차하는 영역마다 화소(P1,P2,P3,P4)가 정의된다.As shown in FIG. 4A, a liquid crystal panel includes a plurality of gate lines GL1, GL2, and GL3, and data lines DL1, DL2, and DL3 that vertically cross the gate line, and the two lines cross each other. Pixels P1, P2, P3, and P4 are defined for each region.
상기 화소(P1,P2,P3,P4)에는 박막트랜지스터(T)와, 박막트랜지스터(T)와 접촉하는 화소 전극과 공통 전극과 그 사이에 액정층이 존재하여 형성하는 액정 캐패시터(Clc)가 구성되고, 상기 액정 캐패시터(Clc)와 병렬로 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성된다.The pixels P1, P2, P3, and P4 include a thin film transistor T, a pixel electrode in contact with the thin film transistor T, a common electrode, and a liquid crystal capacitor Clc formed by a liquid crystal layer therebetween. The storage capacitor Cst is configured in parallel with the liquid crystal capacitor Clc.
상기 스토리지 캐패시터(Cst)의 구성은 도 3b를 참조하면, 제 1 전극은 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극에서 신호를 받는 제 1 확장부(26)이고, 제 2 전극은 상기 스토리지 배선(SL1,SL2,SL3)에서 신호를 받는 제 2 확장부(18)이다.Referring to FIG. 3B, the configuration of the storage capacitor Cst is a
전술한 구성을 통한 스토리지 인버젼 구동을 살펴보면, 상기 스토리지 배 선(SL1,SL2,SL3)에 스토리지 전압을 증가시키면, 스토리지 캐패시터(Cst)에 의해 플로팅 상태의 화소전극의 전압이 증가하게 된다. 이에 따라 스토리지 캐패시터와 화소 전극(드레인 전극)을 공유하는 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 전압이 증가하게 된다.Referring to the storage inversion driving through the above configuration, when the storage voltage is increased on the storage lines SL1, SL2, and SL3, the voltage of the pixel electrode in the floating state is increased by the storage capacitor Cst. Accordingly, the voltage charged in the liquid crystal capacitor Clc sharing the storage capacitor and the pixel electrode (drain electrode) increases.
이 결과, 스토리지 전압에 공급되는 스토리지 전압을 가변시키는 경우, 스토리지 캐패시터(Cst)의 커플링 작용으로 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 전압을 가변시킬 수 있음을 알 수 있다.As a result, when the storage voltage supplied to the storage voltage is varied, it can be seen that the voltage charged in the liquid crystal capacitor Clc can be varied by the coupling action of the storage capacitor Cst.
이를 이용하여, 스토리지 전압을 교류 구동하는 경우 액정 캐패시터에 충전된 전압의 극성을 인버젼 시킬 수 있게 된다.By using this, when the storage voltage is AC driven, it is possible to invert the polarity of the voltage charged in the liquid crystal capacitor.
도 4b의 구동파형을 통해 전술한 스토리지 인버젼의 구동방식을 좀 더 상세히 설명하면 아래와 같다. The driving scheme of the above-described storage inversion through the driving waveform of FIG. 4B will be described in more detail as follows.
먼저, 제 1 수평기간(H1) 동안 제 1 게이트 라인(GL1)에 공급된 턴-온(turn on) 전압에 의해 제 1 화소 및 제 2 화소(P1,P2)는 제 1 데이터 라인(DL1)으로부터 공급된 정극성 데이터 신호(Vd)에 따른 정극성의 제 1 화소전압(Vp1)을 충전한다.First, the first and second pixels P1 and P2 are connected to the first data line DL1 by the turn-on voltage supplied to the first gate line GL1 during the first horizontal period H1. from it charged with a positive first pixel voltage (Vp1) according to the supplied positive data signal (V d).
이때, 제 1 스토리지 라인(SL1)에 제 1 스토리지 전압(Vst)이 인가된다.In this case, the first storage voltage Vst is applied to the first storage line SL1.
이때, 제 1 스토리지 라인(SL1)은 제 3 수평기간(H3)에서 상기 제 1 스토리지 전압(Vst1)보다 큰 제 2 스토리지 전압(Vst2)으로 상승되어 다음 프레임의 제 2 수평기간까지 공급된다. 그리고 제 2 스토리지 라인(ST2)에는 제 4 수평기간 에서부터 상기 제 1 스토리지 전압으로 하강하여 다음프레임의 제 3 수평기간까지 공급 된다.In this case, the first storage line SL1 is raised to the second storage voltage Vst2 greater than the first storage voltage Vst1 in the third horizontal period H3 and supplied to the second horizontal period of the next frame. The second storage line ST2 is supplied from the fourth horizontal period to the first storage voltage until the third storage period of the next frame.
이에, 따라 제 1 화소전압에 충전된 정극성의 제 1 화소 전압(Vp1)은 상기 스토리지 캐패시터의 커플링 작용으로 제 2 화소전압(Vp2)으로 증가하여 다음 프레임의 제 1 수평기간에서 데이터 신호가 공급되기 이전까지 홀딩된다.Accordingly, the positive first pixel voltage Vp1 charged to the first pixel voltage is increased to the second pixel voltage Vp2 by the coupling action of the storage capacitor so that the data signal is supplied in the first horizontal period of the next frame. It is held until it is.
그리고, 제 2 게이트 라인(GL2)과 연결된 제 3 화소및 제 4 화소(P3,P4)에 충전된 부극성의 제 1 화소전압(-Vp1)은 제 2 화소전압(-Vp2)으로 하강하여 다음 프레임의 제 2 수평기간에서 제 2 수평기간(H2)에서 데이터 신호(Vd)가 공급되기 이전까지 홀딩 된다.The negative first pixel voltage -Vp1 charged in the third pixel and the fourth pixel P3 and P4 connected to the second gate line GL2 is lowered to the second pixel voltage -Vp2. It is held until the data signal V d is supplied in the second horizontal period H2 in the second horizontal period of the frame.
따라서, 제 1 화소와 제 3 화소(p1,p3)는 정극성 및 부극성 화소전압 (Vp2,-Vp2)에 따른 계조를 구현하게 된다.Accordingly, the first pixel and the third pixel p1 and p3 implement grayscales according to the positive and negative pixel voltages Vp2 and -Vp2.
이와 같이, 액정패널은 스토리지 배선(SL1,SL2,SL3)에 공급되는 스토리지 전압을 가변시켜 화소 전압이 가변되게 함으로써, 데이터 신호의 전압범위를 작게 하면서 수평라인 단위로 화소 전압의 극성이 인버젼되는 스토리지 라인 인버젼 방법으로 구동될 수 있게 된다.As described above, the liquid crystal panel varies the storage voltage supplied to the storage lines SL1, SL2, and SL3 so that the pixel voltage is varied, thereby reducing the voltage range of the data signal and inverting the polarity of the pixel voltage in units of horizontal lines. It can be driven by the storage line inversion method.
따라서, 상기 데이터 신호의 전압범위를 작게 할 수 있기 때문에, 소비전력을 줄일 수 있는 장점이 있다.Therefore, since the voltage range of the data signal can be reduced, the power consumption can be reduced.
전술한 구동형식에서, 상기 스토리지 전압의 레벨을 높이면, 앞서 언급한 도3a 및 도 3b의 구성에서 스토리지 캐패시터의 제 1 전극으로 사용한 다결정 액티브층(ACT)의 표면을 활성화 할 수 있다.In the above driving type, when the level of the storage voltage is increased, the surface of the polycrystalline active layer ACT used as the first electrode of the storage capacitor in the aforementioned configuration of FIGS. 3A and 3B can be activated.
즉, 스토리지 배선(도 4a의 SL1,SL2,SL3 )에 높은 레벨의 스토리지 전압(Vst) 인가하면 상기 다결정 실리콘층의 표면에 채널유도가 발생하여 별도의 도핑 공정 없이 전극으로 사용할 수 있게 된다.That is, when a high level storage voltage Vst is applied to the storage wirings SL1, SL2, and SL3 of FIG. 4A, channel induction occurs on the surface of the polycrystalline silicon layer, and thus it may be used as an electrode without a separate doping process.
도 5는 본 발명에 따른 스토리지 인버젼 구동 파형을 도시한 도면이다.5 illustrates a storage inversion driving waveform according to the present invention.
이미, 도 4b에 설명한 바와 동일하며, 다만 종래의 스토리지 전압(Vst1)에 비해 더 높은 스토리지 전압(Vst2)이 인가된 형태이다.4B, the storage voltage Vst2 is higher than that of the conventional storage voltage Vst1.
구체적으로 도 3a의 구성을 참조하면, 스토리지 캐패시터의 제 2 전극인 스토리지 배선(16)의 제 1 확장부(18)에 기존보다 높은 스토리지 전압(Vst2)을 인가해 줌으로써, 상기 제 1 확장부(18)의 하부에 위치하고 상기 스토리지 캐패시터의 제 1 전극인 다결정 액티브층(ACT)의 표면을 활성화 시킬 수 있다.Specifically, referring to the configuration of FIG. 3A, the first expansion unit (1) may be applied to the
즉, 다결정 액티브층의 표면에 도핑공정을 진행하지 않고도 활성화가 가능한 것이며, 이는 종래에 비해 도핑공정이 추가되지 않을 수 있는 장점이 있다.That is, activation is possible without performing the doping process on the surface of the polycrystalline active layer, which has the advantage that the doping process may not be added compared to the prior art.
이때, 상기 도핑되지 않은 다결정 액티브층(ACT)을 활성화하기 위한 스토리지 전압은 P형 박막트랜지스터일 경우, 스토리지 전압의 로우값이 -4V~ -8V이고, 하이 값이 -8V~ -12V의 범위로 구동되어야 하며, N형 박막트랜지스터일 경우 로우값이 4V~12V이고, 하이 값이 12V~16V의 범위로 구동되어야 한다.At this time, the storage voltage for activating the undoped polycrystalline active layer ACT is a P-type thin film transistor, the low value of the storage voltage is -4V ~ -8V, the high value is in the range of -8V ~ -12V In case of N-type thin film transistor, low value should be driven in the range of 4V ~ 12V and high value in the range of 12V ~ 16V.
한편, 스토리지 전압을 높임으로서 캐패시터의 보조용량을 높일 수 있어, 동일한 용량 대비 스토리지 캐패시터의 면적을 작게 구성하는 것이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, it is possible to increase the storage capacity of the capacitor by increasing the storage voltage, it is possible to configure the area of the storage capacitor compared to the same capacity, there is an advantage to further secure the opening area.
상기와 같이 설명한 본 발명은 스토리지 라인 인버젼 구동방식으로 액정패널을 제작함에 있어, 스토리지 전압의 레벨을 높여, 스토리지 캐패시터의 제 1 전극인 다결정 액티브층은 불순물 도핑 없이 활성화 하는 것이 가능한 효과가 있다.According to the present invention as described above, in manufacturing the liquid crystal panel by the storage line inversion driving method, the level of the storage voltage is increased, so that the polycrystalline active layer, which is the first electrode of the storage capacitor, can be activated without impurity doping.
또한, 다결정 액티브층을 활성화 함으로써 별도의 도핑공정을 생략할 수 있어, 마스크 공정의 추가 없이 대용량의 스토리지 캐패시터를 작은 면적으로 제작할 수 있어, 고개구율의 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, by activating the polycrystalline active layer, a separate doping process can be omitted, and a large capacity storage capacitor can be manufactured in a small area without the addition of a mask process, thereby producing an array substrate for a high aperture liquid crystal display device. have.
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