KR101336851B1

KR101336851B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101336851B1
Application number: KR1020100041327A
Authority: KR
Inventors: 김동국; 김욱성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2013-12-04
Also published as: US20110267553A1; KR20110121844A; US8823891B2

Abstract

본 발명은, 제 1 기판 상에 형성되고, 서로 교차하는 다수의 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 제 1 기판 상에 형성되고 다수의 화소 각각에 위치하며, 상기 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 스위칭트랜지스터와, 상기 스위칭트랜지스터와 연결되는 화소전극과; 상기 제 2 기판 상에 형성되고, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극과; 상기 제 1 및 2 기판 중 어느 하나에 형성된 다수의 제 1 및 2 리셋전극과; 상기 제 1 및 2 기판 사이에 위치하며, 초기 배향 상태인 스플레이(splay) 상태와 π-트위스트(twist) 상태를 쌍안정 상태로 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정을 포함하고, 상기 다수의 제 1 및 2 리셋전극 각각은 제 1 및 2 리셋전압을 공통적으로 인가받고, 상기 제 1 및 2 리셋전압 인가에 따라, 상기 π-트위스트 상태는 상기 스플레이 상태로 전이되는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{Liquid crystal display device and method of driving the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기발광소자(OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.

이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 현재 널리 사용되고 있다.

일반적으로, 액정표시장치로서는, 네마틱(nematic) 액정을 사용한 TN모드(twisted nematic mode) 액정표시장치가 널리 사용되고 있다.

TN모드 액정표시장치는, 하부기판인 어레이기판에 화소전극이 각 화소마다 형성되어 있고, 상부기판인 컬러필터기판에 공통전극이 형성되어 있다. 화소전극에는 데이터전압이 인가되며, 공통전극에는 공통전압이 인가되어, 이들 전극 사이에 수직전계가 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 수직전계에 따라, 이들 전극 사이에 위치하는 액정의 배열이 변화하게 되고, 이에 따라 액정의 투과율이 변화하게 된다. 이와 같은 액정의 구동을 통해, 원하는 영상을 표시하게 된다.

이처럼, 종래의 TN모드 액정표시장치는, 화소전극과 공통전극의 전압차에 따른 수직전계를 통해 액정의 배열을 변화시킴으로써 영상을 표시하게 된다.

TN액정은, 수직전계가 발생하지 않는 경우에는 초기배향 상태로 복원된다. 따라서, TN모드 액정표시장치를 통해 영상을 표시하기 위해서는, 화소전극과 공통전극에 전압을 계속해서 인가하여야 한다.

최근에 소위 E-book이라고 불리우는 전자책에 대한 관심이 높아지고 있는데, 이는 텍스트로 이루어진 영상을 장시간 표시하게 된다. 그런데, 종래의 TN모드 액정표시장치를 전자책 등에 적용하는 경우에, 동영상을 표시하는 경우와 마찬가지의 상당한 전력소모가 필요하게 된다.

따라서, 소비전력을 절감할 수 있는 액정표시장치에 대한 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.

본 발명은, 소비전력을 절감할 수 있는 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 데 과제가 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제 1 기판 상에 형성되고, 서로 교차하는 다수의 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 제 1 기판 상에 형성되고 다수의 화소 각각에 위치하며, 상기 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 스위칭트랜지스터와, 상기 스위칭트랜지스터와 연결되는 화소전극과; 상기 제 2 기판 상에 형성되고, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극과; 상기 제 1 및 2 기판 중 어느 하나에 형성된 다수의 제 1 및 2 리셋전극과; 상기 제 1 및 2 기판 사이에 위치하며, 초기 배향 상태인 스플레이(splay) 상태와 π-트위스트(twist) 상태를 쌍안정 상태로 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정을 포함하고, 상기 다수의 제 1 및 2 리셋전극 각각은 제 1 및 2 리셋전압을 공통적으로 인가받고, 상기 제 1 및 2 리셋전압 인가에 따라, 상기 π-트위스트 상태는 상기 스플레이 상태로 전이되는 액정표시장치를 제공한다.

여기서, 다수의 상기 제 1 리셋전극과 연결되는 제 1 리셋전달배선과; 다수의 상기 제 2 리셋전극과 연결되는 제 2 리셋전달배선과; 상기 제 1 및 2 리셋전달배선 각각에 상기 제 1 및 2 리셋전압을 출력하고, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 출력하는 전원공급부를 더욱 포함하고, 상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 게이트배선 또는 데이터배선이 연장된 방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 제 1 및 2 리셋전극과 상기 제 1 및 2 리셋전달배선은 상기 제 1 기판 상에 위치할 수 있다.

상기 다수의 게이트배선에 게이트전압을 출력하는 게이트구동부와; 상기 다수의 데이터배선에 데이터전압을 출력하는 데이터구동부와; 상기 게이트구동부의 게이트전압 출력 타이밍과, 상기 데이터구동부의 데이터전압 출력 타이밍과, 상기 전원공급부의 제 1 및 2 리셋전압과 공통전압의 출력 타이밍을 제어하는 타이밍제어부를 더욱 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 2 리셋전압 각각은, 서로 반대되는 위상의 하이전압과 로우전압을 교대로 가지며, 상기 제 1 및 2 리셋전압은 서로 반대되는 위상을 가질 수 있다.

상기 제 1 및 2 리셋전극 사이의 이격 거리는 3㎛ 이상 100㎛ 이하의 값을 가질 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명은, 초기 배향 상태인 스플레이 상태와 π-트위스트 상태를 쌍안정 상태로 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정을 사용하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 다수의 화소의 화소전극에 데이터전압을 인가하고, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극에 공통전압을 인가하는 데이터기입 단계와; 상기 데이터기입 단계 후에, 상기 데이터전압 인가와 공통전압 인가를 오프(OFF)하여, 상기 카이럴 스플레이 네마틱 액정이 상기 인가된 데이터전압에 대응되는 쌍안정 상태를 갖게 되는 메모리 단계와; 상기 메모리 단계 후에, 다수의 제 1 및 2 리셋전극 각각에 제 1 및 2 리셋전압을 공통적으로 인가하는 리셋 단계를 포함하고, 상기 리셋 단계에서는, 상기 메모리 단계에서 상기 π-트위스트 상태를 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정이 스플레이 상태로 리셋될 수 있다.

상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 데이터기입 단계와 상기 메모리 단계에서 플로팅(floating) 상태를 가질 수 있다.

상기 제 1 및 2 리셋전압 각각은, 상기 리셋 단계 동안 서로 반대되는 위상의 하이전압과 로우전압을 교대로 가지며, 상기 제 1 및 2 리셋전압은 서로 반대되는 위상을 가질 수 있다.

상기 화소는, 제 1 기판 상에 위치하며 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 스위칭트랜지스터를 더욱 포함하고, 상기 화소전극은 상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 스위칭트랜지스터와 연결되고, 상기 공통전극은 제 2 기판 상에 위치하며, 상기 제 1 및 2 리셋전극은 상기 제 1 및 2 기판 중 어느 하나에 위치하고, 상기 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정은 상기 제 1 및 2 기판 사이에 위치할 수 있다.

상기 액정표시장치는, 다수의 상기 제 1 리셋전극과 연결되는 제 1 리셋전달배선과; 다수의 상기 제 2 리셋전극과 연결되는 제 2 리셋전달배선과; 상기 제 1 및 2 리셋전달배선 각각에 상기 제 1 및 2 리셋전압을 출력하고, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 출력하는 전원공급부를 더욱 포함하고, 상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 게이트배선 또는 데이터배선이 연장된 방향을 따라 연장될 수 있다.

본 발명에서는, 쌍안정 특성을 갖는 BCSN액정을 이용함으로써 영상을 표시함에 있어 이를 메모리소자와 같이 사용할 수 있게 된다. 따라서, 액정표시장치의 소비전력은 상당히 절감될 수 있게 된다.

더욱이, BCSN액정에 대한 리셋은 화소별로 독립적으로 수행되지 않고, 모든 화소에 대해 동시에 수행되게 되는바, 짧은 시간 동안 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 등가회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화소의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동모드 순서 및 전압 인가 관계를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 리셋모드에서 리셋전압 파형의 일예를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 등가회로도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화소의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(200)과, 액정패널(200)을 구동하는 구동부를 포함한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)가, 투과형(transmissive type) 또는 반투과형(transreflective type)으로 사용되는 경우에는, 액정패널(200)에 빛을 공급하기 위한 백라이트가 더욱 구비될 수 있다. 그리고, 액정표시장치(100)가 반사형으로 사용되는 경우에는, 백라이트가 별도로 구비되지 않는다.

액정패널(200)은 영상을 표시하는 표시부에 해당된다. 액정패널(200)에는, 다수의 행라인과 열라인을 따라 매트릭스 형태로 배치된 다수의 화소(P)가 형성되어 있다. 그리고, 행라인 방향을 따라 다수의 게이트배선(GL)이 연장되어 있고, 열라인 방향을 따라 다수의 데이터배선(DL)이 연장되어 있다.

또한, 행라인 방향을 따라 연장된 다수의 제 1 및 2 리셋(reset)전극(RE1, RE2)이 형성될 수 있다. 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은, 게이트배선(GL)과 이격되며, 서로 이웃하는 두개의 게이트배선(GL) 사이에 위치할 수 있다.

이와 같은 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은, 연장된 방향을 따라 위치하는 화소(P)들 예를 들면 행라인 방향을 따라 위치하는 화소(P)들에 공통적으로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, 각 행라인 방향을 따라 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)이 연장된 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 예를 들면, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)는 각 열라인 방향을 따라 연장되도록 구성될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 각 화소(P)에는, 대응되는 게이트배선 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된 스위칭트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

스위칭트랜지스터(T)는 액정커패시터(Clc)과 연결되어 있다. 액정커패시터는, 화소전극(PE)과 공통전극(CE)과 이들 사이에 위치하는 액정을 포함한다. 여기서, 본 발명의 실시예에서는, 쌍안정(bi-stable) 특성을 갖는 액정으로서, 예를 들면 네마틱 액정에 카이럴 도펀트(chiral dopant)가 첨가된 액정이 사용된다. 이와 같은 액정은, 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정(bi-stable chiral splay nematic liquid crystal; 이하, BCSN액정이라함.)이라고 불리워 진다. 이와 같은 BCSN액정은, 두개의 안정 상태 즉 쌍안정 상태를 갖게 된다. 이와 같은 BCSN액정의 특성에 대해서는, 이하에서 상세히 설명한다.

화소전극(PE)은 스위칭트랜지스터(T)와 연결되어 있다. 화소전극(PE)에는 영상을 표시하기 위한 데이터전압이 인가되며, 공통전극(CE)에는 공통전압(Vcom)이 인가된다. 이들 전극(PE, CE) 사이에 인가된 전압차에 따라 수직전계가 유발되어 BCSN액정을 구동하고, 이에 따라 원하는 영상을 표시할 수 있게 된다.

한편, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 각각은, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)을 인가받게 된다. 이들 전극(RE1, RE2) 사이에 인가된 전압차에 따라 수평전계가 유발되어 화소(P)들에 위치하는 BCSN액정을 리셋하게 된다.

한편, 각 화소(P)에는, 스토리지커패시터(Cst)가 더욱 구성될 수 있다. 스토리지커패시터(Cst)는 화소전극(PE)에 인가된 데이터전압을 유지하기 위한 기능을 한다. 스토리지커패시터(Cst)의 일전극은 화소전극(PE)과 연결된다. 그리고, 스토리지커패시터(Cst)의 타전극은 공통배선(미도시)과 연결될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 이와 같은 공통배선은, 게이트배선(GL)과 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)과 평행하게 연장될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따라 BCSN액정의 구동 특성에 대해 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정으로서는, 쌍안정(bi-stable) 특성을 갖는 BCSN액정이 사용된다.

BCSN액정은 스플레이(splay) 상태와 π-트위스트(twist) 상태에서 안정화된다. 따라서, BCSN액정이 스플레이 상태 또는 π-트위스트 상태를 갖는 경우에는, BCSN액정은 해당 안정 상태의 배열을 유지하게 된다. 이와 같은 쌍안정 상태는, 수직전계와 수평전계를 통해 이루어질 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 액정패널(200)은 제 1 및 2 기판(201, 261)과, 이들 사이에 충진된 BCSN액정층(250)을 포함한다.

제 1 기판(201) 상에는 화소전극(PE)이 형성되어 있으며, 제 2 기판(261) 상에는 공통전극(CE)이 형성되어 있다. 한편, 제 1 및 2 기판(201, 206) 중 어느 하나, 예를 들면 제 1 기판(201) 상에는 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)이 형성될 수 있다. 물론, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은 제 2 기판(261) 상에 형성될 수도 있다.

제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)이 제 1 기판(201) 상에 형성되는 경우에, 이들 전극(RE1, RE2)과 화소전극(PE) 사이에는 절연층(210)이 위치할 수 있다. 여기서, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은 화소전극(PE) 상에 위치할 수 있으며, 또는 화소전극(PE) 하부에 위치할 수도 있다.

그리고, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은, 화소(P) 내에서 다수개 위치하며 서로 교대로 배치될 수 있다. 즉, 각 행라인을 따라, 다수의 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)이 형성될 수 있다.

이와 같은 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 사이의 이격 거리는, 3㎛ 이상 100㎛ 이하의 값을 갖는 것이 바람직하다.

화소전극(PE)은 실질적으로 화소영역 전체에 걸쳐 형성되며, 투명도전성 물질로서 예를 들면 ITO(indium-tin-oixde), IZO(indium-zinc-oxide), ITZO(indium-tin-zinc-oxide) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 또한 전술한 바와 같은 투명도전성물질로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 공통전극(CE)은 실질적으로 제 2 기판(261) 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 이에 따라 동일한 공통전압(Vcom)이 모든 화소(P)에 인가될 수 있다. 그리고, 공통전극(CE)은 전술한 바와 같은 투명도전성 물질로 형성될 수 있다.

그리고, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 게이트배선(GL), 데이터배선(DL), 스위칭트랜지스터(T)는 제 1 기판(201) 상에 형성된다.

또한, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제 1 및 2 기판(201, 261) 각각에는, BCSN액정의 초기배향 즉 스플레이 상태의 배향을 위한 제 1 및 2 배향막이 형성될 수 있다.

먼저, 화소전극(PE)과, 공통전극(CE)과, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)에 해당 전압이 인가되지 않은 상태에서는, BCSN액정은 초기배향 상태로서 쌍안정 상태 중 하나인 스플레이 상태에 놓여 있게 된다. 이와 같은 스플레이 상태에서, BCSN액정의 꼬임각(twist angle)은 실질적으로 0도에 해당된다. 한편, BCSN액정의 방향자는 소정의 틸트각(tilt angle)을 갖게 된다.

다음으로, 화소전극(PE)에 데이터전압이 인가되고, 공통전극(CE)에 공통전압이 인가되면, 이들 두 전극 사이에 전압차가 발생하여 수직전계가 BCSN액정에 인가된다. 이에 따라, BCSN액정은, 스플레이 상태에서 벤드(bend) 상태로 전이되게 된다.

보다 상세하게 설명하면, 스플레이 상태에서 로우벤드(low bend) 상태를 거쳐 하이벤드(high bend) 상태로 전이된다. 이와 같이 하이벤드 상태로 전이됨에 따라, BCSN액정의 대부분은 수직전계 방향을 따라 일어서게 된다. 즉, 액정의 방향자가 수직전계 방향을 따라 배열되게 된다.

다음으로, 화소전극 및 공통전극(PE, CE)에 해당 전압이 인가되지 않게 되면, 벤드상태가 쌍안정 상태 중 하나인 π-트위스트 상태로 전이된다. 이와 같이 π-트위스트 상태로 전이되면, BCSN액정층(250)의 두께방향을 따라, BCSN액정은 실질적으로 180도 만큼 꼬이게 된다. 한편, BCSN액정의 방향자의 방향자는 소정의 틸트각을 갖게 된다.

전술한 바와 같이, π-트위스트 상태는, BCSN액정의 쌍안정 상태 중 하나에 해당되므로, 화소전극 및 공통전극(PE, CE)에 전압을 인가하지 않는 상태 즉 수직전계가 발생하지 않는 상태에서도, 초기상태로서 또다른 쌍안정 상태 중 하나인 스플레이 상태로 전이되지 않는다. 즉, BCSN액정은 π-트위스트 상태로 안정화되어, 이와 같은 상태가 유지되게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 스플레이 상태에서 벤드 상태를 거쳐 π-트위스트 상태로 전이되기 위해서는, 앞서 언급한 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이의 전압차로서 일정 정도 이상 예를 들면 문턱전압차 이상이 요구된다. 만약, 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이의 전압차가 문턱전압차 보다 낮은 경우에는, 화소전극 및 공통전극(PE, CE)에 해당 전압이 인가되지 않게 되면, π-트위스트 상태로 전이되지 않고, 스플레이 상태를 갖게 된다.

다음으로, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)에 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)을 인가하게 된다. 이와 같은 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)은 서로 다른 크기의 전압에 해당된다. 예를 들면, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 중 하나는 상대적으로 높은 하이전압을, 나머지 하나는 상대적으로 낮은 로우전압을 갖게 된다. 이와 같은 경우에, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 사이의 전압차에 의해, 수평전계가 발생하게 된다. 이와 같이 발생된 수평전계에 따라, BCSN액정의 π-트위스트 상태는 초기배향 상태인 스플레이 상태로 복원되게 된다.

한편, 전술한 바와 같이, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 사이의 전압차는, π-트위스트 상태에서 스플레이 상태로 전이될 정도의 전압차 예를 들면 문턱전압차 이상이 요구된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 BCSN액정은 쌍안정 특성을 갖는 액정으로서, 스플레이 상태는 수직전계에 의해 π-트위스트 상태로 전이될 수 있게 되며, 또한 π-트위스트 상태는 수평전계에 의해 스플레이 상태로 복원될 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 BCSN액정의 쌍안정 특성을 이용함에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 소비전력은 상당히 절감될 수 있게 된다. 이와 관련하여 예를 들면, 영상정보로서 "0"과 "1"은 각각 스플레이 상태와 π-트위스트에 해당된다고 가정하자. 이와 같은 경우에, 영상정보 "0"과 "1"에 각각 대응되는 데이터전압을 해당 화소에 인가한 후, 해당 화소에 대한 전압 인가를 오프(OFF)하게 되면, 영상정보 "0"을 갖는 화소는 스플레이 상태로 영상정보 "1"을 갖는 화소는 π-트위스트 상태를 가지며 이와 같은 상태가 유지된다. 즉, 스플레이 상태와 π-트위스트 상태 모두 안정 상태이므로, 화소에 대한 전력 공급을 중단하더라도, 해당 안정 상태를 유지하게 된다. 이처럼, 쌍안정 특성을 갖는 BCSN액정은 메모리소자와 같은 특성을 갖게 된다. 따라서, 별도의 전력소모 없이, 동일한 영상을 장시간 표시할 수 있게 된다.

한편, 다음 영상을 표시하기 위해서는, 전술한 바와 같이 수평전계를 발생시켜 BCSN액정의 배열 상태를 리셋 즉 초기 상태로 복원시키고, 해당 영상에 부합하는 데이터전압을 해당 화소들에 인가하게 된다.

한편, 전술한 바와 같이, BCSN액정이 쌍안정 특성을 갖도록 함에 있어, BCSN액정층(250)에 대해, "d/p"가 대략 0.25의 값을 갖도록 하는 것이 바람직할 것이다 (여기서, "d"는 BCSN액정층의 두께 즉 액정셀 갭(gap)에 해당되며, "p"는 BCSN액정의 피치(pitch)에 해당된다.) 이와 같은 값은, 예를 들면, 설계된 액정셀 갭에 대해, BCSN액정에 첨가되는 카이럴 도펀트(chiral dopant)의 첨가량을 적정 수준으로 조절함으로써 달성될 수 있게 된다.

재차 도 1 및 2를 참조하면, 구동부는, 타이밍제어부(300)와, 게이트구동부(310)와, 데이터구동부(320)와, 전원공급부(330)를 포함할 수 있다.

타이밍제어부(300)는 TV시스템이나 비디오카드와 같은 외부시스템으로부터 제어신호와 영상을 표시하기 위한 영상데이터(Da)를 입력받게 된다.

타이밍제어부(300)는 입력된 제어신호를 사용하여, 게이트구동부(310)를 제어하기 위한 게이트제어신호(GCS)와, 데이터구동부(320)를 제어하기 위한 데이터제어신호(DCS)를 생성한다. 더욱이, 타이밍제어부(300)는, 전원공급부(330)를 제어하기 위한 전원제어신호(PCS)를 생성할 수 있다. 이와 같은 타이밍제어부(300)는 IC형태로 제작되어 인쇄회로기판(printed circuit board)에 실장될 수 있다.

게이트구동부(310)는, 타이밍제어부(300)로부터 공급되는 게이트제어신호(GCS)에 응답하여, 하나의 프레임 동안 다수의 게이트배선(GL)을 순차적으로 스캔(scan)할 수 있다. 스캔구간 동안에는, 게이트배선(GL)에 턴온전압 예를 들면 게이트하이전압이 인가되며, 이에 따라 게이트배선(GL)에 연결된 스위칭트랜지스터(T)는 턴온된다. 한편, 스캔구간 이외의 구간 즉 비스캔구간 동안에는, 게이트배선(GL)에 턴오프전압 예를 들면 게이트로우전압이 인가되며, 이에 따라 게이트배선(GL)에 연결된 스위칭트랜지스터(T)는 턴오프된다.

데이터구동부(320)는, 타이밍제어부(300)로부터 공급되는 데이터제어신호(DCS)에 응답하여, 입력된 디지털형태의 영상데이터(Da)를 아날로그형태의 영상데이터 즉 데이터전압으로 변환하여, 대응되는 데이터배선(DL)에 출력하게 된다. 한편, 데이터전압을 생성하기 위해, 도시하지는 않았지만, 데이터구동부(320)는, 감마기준전압발생부로부터, 다수의 감마기준전압을 공급받게 된다. 이와 같이 공급된 감마기준전압을 사용하여, 영상데이터(Da)에 대응되는 전압을 생성하여 이를 해당 데이터배선(DL)에 공급하게 된다.

전술한 게이트구동부(310)와 데이터구동부(320)는 각각 다수의 IC형태로 제작될 수 있으며, 이와 같은 IC 각각은 플렉서블(flexible)기판 예를 들면 TCP(tape carrier package)필름에 실장될 수 있다. 이와 같은 경우에, 게이트구동부(310)가 실장된 TCP필름은, 게이트배선(GL)이 연장된 방향의 일끝단 측의 액정패널(200) 부분에 연결될 수 있다. 그리고, 데이터구동부(320)가 실장된 TCP필름은, 데이터배선(DL)이 연장된 방향의 일끝단 측의 액정패널(200) 부분에 연결될 수 있다.

전원공급부(330)는, 액정표시장치(100)를 구동하기 위한 다양한 전원전압을 생성하고 이를 공급하게 된다. 예를 들면, 전원공급부(330)는, 공통전압(Vcom)과, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)을 생성하고 이들을 액정패널(200)에 공급할 수 있다. 이와 같은 전원공급부(330)는, 예를 들면 IC형태로 제작되어 타이밍제어부(300)가 실장되는 인쇄회로기판에 실장될 수 있다.

여기서, 전원공급부(330)에서 출력된 공통전압(Vcom)은, 액정패널(200)에 위치하는 공통전극(CE)에 공급된다. 이와 관련하여 예를 들면, 출력된 공통전압(Vcom)은 데이터구동부(320)가 실장된 TCP필름을 통해 액정패널(200)로 전달되어, 제 1 기판(201) 상에 형성된 공통전달배선(CSL)에 공급된다. 이와 같은 공통전달배선(CSL)은, 제 2 기판(261) 상에 형성된 공통전극(CE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 은도트(Ag dot; AD)와 같은 구성을 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 전원공급부(330)에서 출력된 공통전압(Vcom)은, 제 2 기판(261)에 위치하는 공통전극(CE)에 전달될 수 있게 된다.

한편, 스토리지커패시터(Cst)를 위한 공통배선들이 구성되는 경우에, 공통배선들은 공통전달배선(CSL)에 연결될 수 있게 된다. 이에 따라, 스토리지커패시터(Cst)의 타전극에 공통전압(Vcom)이 전달될 수 있게 된다.

그리고, 공통전달배선(CSL)은, 제 1 기판(201) 상의 비표시영역에서 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 게이트배선(GL)이 연장된 양끝단 측의 액정패널(200) 부분에 위치할 수 있고, 이에 더하여 데이터배선(DL)이 연장된 일끝단 측의 액정패널(200) 부분에 위치할 수도 있으며, 물론 이에 한정되지는 않는다.

한편, 전원공급부(330)에서 출력된 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 각각은, 액정패널(200)에 위치하는 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)에 공급된다. 이와 관련하여 예를 들면, 출력된 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 각각은 데이터구동부(330)가 실장된 TCP필름을 통해 액정패널(200)로 전달되어, 제 1 기판(201) 상에 형성된 제 1 및 2 리셋전달배선(RSL1, RSL2)에 공급된다.

다수의 제 1 리셋전극(RE1)의 일끝단은 공통적으로 제 1 리셋전달배선(RSL1)과 연결되며, 다수의 제 2 리셋전극(RE2)의 일끝단은 공통적으로 제 2 리셋전달배선(RSL2)과 연결될 수 있다. 한편, 제 1 리셋전극(RE1)과 제 1 리셋전달배선(RSL1)이 연결되는 부분과, 제 2 리셋전극(RE2)과 제 2 리셋전달배선(RSL2)이 연결되는 부분은, 표시영역을 사이에 두고 양측에 위치할 수 있다. 여기서, 표시영역이라 함은, 다수의 화소(P)가 위치하여 영상을 표시하는 영역을 의미할 수 있다. 그리고, 이와 같은 표시영역 주변의 영역은 비표시영역에 해당된다. 이와 같은 비표시영역에, 전술한 공통전달배선(CSL1)과 제 1 및 2 리셋전달배선(RSL1, RSL2)이 위치할 수 있다.

여기서, 제 1 리셋전극(RE1)은 제 1 리셋전달배선(RSL1)에서 연장되어 형성되며, 제 2 리셋전극(RE2)은 제 2 리셋전달배선(RSL2)에서 연장되어 형성될 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.

한편, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)이 제 2 기판(261) 상에 형성되는 경우에는, 제 1 및 2 리셋전달배선(RSL1, RSL2)이 제 2 기판(261) 상에 형성될 수 있을 것이다. 이와 같은 경우에, 액정패널(200)에 전달된 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)은, 공통전극(CE)에 공통전압(Vcom)을 전달하는 방식과 유사하게, 은도트(AD)와 같은 구성을 통해, 제 1 기판(201)에서 제 2 기판(261) 방향으로 전달될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 구성에 따라, 모든 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 각각은 공통적으로 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)을 인가받을 수 있게 된다. 따라서, 모든 화소(P)는 동시에 리셋될 수 있게 되는 바, 액정패널(200)의 BCSN액정 전체는 동시에 초기상태인 스플레이 상태로 복원될 수 있게 된다. 이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 액정패널(200)의 BCSN액정에 대한 리셋은 화소별로 독립적으로 수행되지 않고, 모든 화소(P)에 대해 동시에 수행되게 되는바, 짧은 시간 동안 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동방법에 대해 도 4 및 5를 더욱 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 구동모드 순서 및 전압 인가 관계를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 리셋모드에서 리셋전압 파형의 일예를 도시한 도면이다.

먼저, 리셋모드(reset mode) 동안에, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)에 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)이 인가된다. 이에 따라, 이전에 표시되고 있던 영상 즉 이전 영상을 위해 쌍안정 상태 중 적어도 하나로 배열되었던 BCSN액정은 리셋되어 초기상태인 스플레이 상태로 배열된다.

리셋모드가 수행되는 시간은, 예를 들면 적어도 하나의 프레임이다. 여기서, 하나의 프레임은, 이후에 설명될 데이터기입모드(data writing mode)에서 전체 화소(P)에 영상데이터(Da)를 기입하는 시간에 해당된다 할 것이다.

한편, 리셋모드 동안에, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 각각은 위상이 적어도 한번 변화할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에서는, 4개의 프레임(F) 동안에 리셋모드가 수행되는 것을 가정하여 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)의 파형을 도시하고 있다. 여기서, 제 1 리셋전압(Vr1)의 위상은 프레임(F) 단위로 변경되며, 제 2 리셋전압(Vr2)의 위상 또한 프레임(F) 단위로 변경되고, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)은 동일시점에서 서로 반대되는 위상을 갖게 된다. 예를 들면, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)은 프레임(F) 단위로 하이전압과 로우전압을 교대로 갖게 되며, 제 1 리셋전압(Vr1)이 하이전압일 경우 제 2 리셋전압(Vr2)은 로우전압을 갖게 된다.

이와 같은 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)의 전압차로 인해 수평전계가 발생하게 되고, 이에 따라 π-트위스트 상태는 스플레이 상태로 복원되게 된다. 한편, 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2) 각각의 위상을 주기적으로 바꿔주게 됨에 따라, 수평전계의 방향이 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2) 사이에서 반대방향으로 주기적으로 바뀌게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 리셋모드 동안에는, 게이트구동부(310)와 데이터구동부(320)의 출력은 오프(OFF)될 수 있다. 그리고, 전원공급부(330)의 공통전압(Vcom) 출력 또한 오프(OFF)될 수 있다. 이에 따라, 화소전극 및 공통전극(PE, CE)에 대한 전압 인가 동작이 오프(OFF)될 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 리셋모드가 완료된 후에, 액정표시장치(100)는 데이터기입모드로 구동된다. 데이터기입모드 동안에는, 게이트구동부(310)와 데이터구동부(320)의 출력은 온(ON)되게 된다. 이에 따라, 게이트배선(GL)에 순차적으로 턴온전압이 인가되어 행라인 단위로 스위칭트랜지스터(T)가 턴온된다.

이와 같은 스위칭트랜지스터(T)의 턴온에 동기하여, 데이터배선(DL)에 현재 표시하는 영상 즉 현재 영상에 대한 데이터전압(Vd) 즉 아날로그 형태의 영상데이터가 출력되어 해당 화소(P)에 인가된다. 프레임 구간 동안 전체 게이트배선(GL)에 대한 스캔이 완료되면, 현재 영상을 표시하기 위한 영상데이터가 화소(P)에 기입된다.

이와 같은 데이터기입모드에서, 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이의 전압차에 따라 BCSN액정의 스플레이 상태에서 이후의 π-트위스트 상태로의 전이 여부가 결정된다. 예를 들면, 전술한 문턱전압차 이상의 전압차가 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이에서 발생하게 되면, 스플레이 상태는 벤드 상태를 거쳐 π-트위스트 상태로 전이되게 될 것이다. 한편, 문턱전압차 이하의 전압차가 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이에서 발생하게 되면, 스플레이 상태에서 π-트위스트 상태로의 전이는 발생하지 않고 스플레이 상태로 남게 될 것이다.

한편, 전술한 바와 같은 데이터기입모드 동안에는, 전원공급부(330)의 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)에 대한 출력이 오프(OFF)되어, 제 1 및 2 리셋전극(RE1, RE2)은 플로팅(floating) 상태를 갖게 될 수 있다. 이에 따라, BCSN액정에는 수평전계가 인가되지 않게 된다.

전술한 바와 같은 데이터기입모드가 완료된 후에, 액정표시장치(100)는 메모리모드(memory mode)로 구동된다. 메모리모드 동안에는, 게이트구동부(310)와 데이터구동부(320)의 출력은 오프(OFF)되게 된다. 그리고, 전원공급부(330)의 제 1 및 2 리셋전압(Vr1, Vr2)과 공통전압(Vcom)에 대한 출력이 오프(OFF)되게 된다. 따라서, 각 화소(P)에는 수직전계가 발생하지 않게 되어, 데이터기입모드 동안에 벤드상태를 갖고 있던 BCSN액정은, 쌍안정 상태 중 하나인 π-트위스트 상태로 전이된다. 한편, 데이터기입모드 동안에 벤드상태를 갖지 않고 있던 BCSN액정은, 쌍안정 상태 중 다른 하나인 스플레이 상태를 갖게 된다.

이와 같은 메모리모드는, 다음번 영상을 표시하기 위한 리셋모드 전까지 유지된다. 따라서, 메모리모드 동안에는, BCSN액정은 스플레이 상태와 π-트위스트 상태 중 해당되는 상태를 유지하게 된다.

이에 따라, 다음번 영상을 표시하기 전까지, 별도의 전력소모 없이, 현재 영상을 계속해서 표시할 수 있게 된다. 따라서, 종래에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 소비전력은 상당히 절감될 수 있게 된다.

한편, 전술한 바와 같은, 리셋모드, 데이터기입모드, 메모리모드에서의, 전력공급부(300)에서의 전압 출력과, 게이트구동부(310)와 데이터구동부(320)에서의 전압 출력은 타이밍제어부(300)에서의 출력 타이밍 제어에 따라 결정된다. 즉, 타이밍제어부(300)는, 구동모드에 따라 출력되는 제어신호들을 변경함으로써, 위와 같은 구성들의 출력 타이밍을 조절할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는, 쌍안정 특성을 갖는 BCSN액정을 이용함으로써 영상을 표시함에 있어 이를 메모리소자와 같이 사용할 수 있게 된다. 따라서, 액정표시장치의 소비전력은 상당히 절감될 수 있게 된다.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

100: 액정표시장치 200: 액정패널
300: 타이밍제어부 310: 게이트구동부
320: 데이터구동부 330: 전원공급부
GL: 게이트배선 DL: 데이터배선
RE1, RE2: 제 1 및 2 리셋전극 CSL: 공통전달배선
RSL1, RSL2: 제 1 및 2 리셋전달배선 AD: 은도트
P: 화소 Vcom: 공통전압
Vr1, Vr2: 제 1 및 2 리셋전압

Claims

제 1 기판 상에 형성되고, 서로 교차하는 다수의 게이트배선 및 데이터배선과;
상기 제 1 기판 상에 형성되고 다수의 화소 각각에 위치하며, 상기 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 스위칭트랜지스터와, 상기 스위칭트랜지스터와 연결되는 화소전극과;
상기 제 2 기판 상에 형성되고, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극과;
상기 제 1 및 2 기판 중 어느 하나에 형성된 다수의 제 1 및 2 리셋전극과;
상기 제 1 및 2 기판 사이에 위치하며, 초기 배향 상태인 스플레이(splay) 상태와 π-트위스트(twist) 상태를 쌍안정 상태로 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정을 포함하고,
상기 다수의 제 1 및 2 리셋전극은
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 전압이 인가되는 데이터기입모드에서는 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이에 형성되는 수직전계가 상기 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정에 인가되고,
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 전압이 인가되지 않는 메모리모드에서는 상기 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정이 쌍안정 상태를 가지며,
상기 데이터기입모드 및 상기 메모리모드에서는 상기 다수의 제 1 및 2 리셋전극으로 제 1 및 2 리셋전압이 인가되지 않고,
상기 다수의 제 1 및 2 리셋전극 각각으로 상기 제 1 및 2 리셋전압이 공통적으로 인가되는 리셋모드에서는 상기 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱(bi-stable chiral splay nematic) 액정이 상기 π-트위스트 상태에서 상기 스플레이 상태로 전이되는
액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
다수의 상기 제 1 리셋전극과 연결되는 제 1 리셋전달배선과;
다수의 상기 제 2 리셋전극과 연결되는 제 2 리셋전달배선과;
상기 제 1 및 2 리셋전달배선 각각에 상기 제 1 및 2 리셋전압을 출력하고, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 출력하는 전원공급부를 더욱 포함하고,
상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 게이트배선 또는 데이터배선이 연장된 방향을 따라 연장된
액정표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전극과 상기 제 1 및 2 리셋전달배선은 상기 제 1 기판 상에 위치하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 다수의 게이트배선에 게이트전압을 출력하는 게이트구동부와;
상기 다수의 데이터배선에 데이터전압을 출력하는 데이터구동부와;
상기 게이트구동부의 게이트전압 출력 타이밍과, 상기 데이터구동부의 데이터전압 출력 타이밍과, 상기 전원공급부의 제 1 및 2 리셋전압과 공통전압의 출력 타이밍을 제어하는 타이밍제어부를 더욱 포함하고,
상기 리셋모드에서는 상기 게이트구동부와 상기 데이터구동부의 출력은 오프상태인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전압 각각은, 서로 반대되는 위상의 하이전압과 로우전압을 교대로 가지며,
상기 제 1 및 2 리셋전압은 서로 반대되는 위상을 갖는
액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전극 사이의 이격 거리는 3㎛ 이상 100㎛ 이하의 값을 갖는 액정표시장치.
초기 배향 상태인 스플레이 상태와 π-트위스트 상태를 쌍안정 상태로 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정을 사용하는 액정표시장치의 구동방법에 있어서,
다수의 화소의 화소전극에 데이터전압을 인가하고, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극에 공통전압을 인가하는 데이터기입 단계와;
상기 데이터기입 단계 후에, 상기 데이터전압 인가와 공통전압 인가를 오프(OFF)하여, 상기 카이럴 스플레이 네마틱 액정이 상기 인가된 데이터전압에 대응되는 쌍안정 상태를 갖게 되는 메모리 단계와;
상기 메모리 단계 후에, 다수의 제 1 및 2 리셋전극 각각에 제 1 및 2 리셋전압을 공통적으로 인가하는 리셋 단계를 포함하고,
상기 리셋 단계에서는, 상기 메모리 단계에서 상기 π-트위스트 상태를 갖는 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정이 스플레이 상태로 리셋되는
액정표시장치 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 데이터기입 단계와 상기 메모리 단계에서 플로팅(floating) 상태를 갖는 액정표시장치 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전압 각각은, 상기 리셋 단계 동안 서로 반대되는 위상의 하이전압과 로우전압을 교대로 가지며,
상기 제 1 및 2 리셋전압은 서로 반대되는 위상을 갖는 액정표시장치 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 화소는, 제 1 기판 상에 위치하며 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 스위칭트랜지스터를 더욱 포함하고,
상기 화소전극은 상기 제 1 기판 상에 위치하며 상기 스위칭트랜지스터와 연결되고,
상기 공통전극은 제 2 기판 상에 위치하며,
상기 제 1 및 2 리셋전극은 상기 제 1 및 2 기판 중 어느 하나에 위치하고,
상기 쌍안정 카이럴 스플레이 네마틱 액정은 상기 제 1 및 2 기판 사이에 위치하는
액정표시장치 구동방법.
제 10 항에 있어서,
상기 액정표시장치는,
다수의 상기 제 1 리셋전극과 연결되는 제 1 리셋전달배선과;
다수의 상기 제 2 리셋전극과 연결되는 제 2 리셋전달배선과;
상기 제 1 및 2 리셋전달배선 각각에 상기 제 1 및 2 리셋전압을 출력하고, 상기 공통전극에 인가되는 공통전압을 출력하는 전원공급부를 더욱 포함하고,
상기 제 1 및 2 리셋전극은, 상기 게이트배선 또는 데이터배선이 연장된 방향을 따라 연장된
액정표시장치 구동방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전극과 상기 제 1 및 2 리셋전달배선은 상기 제 1 기판 상에 위치하는 액정표시장치 구동방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 2 리셋전극 사이의 이격 거리는 3㎛ 이상 100㎛ 이하의 값을 갖는 액정표시장치 구동방법.