KR102219132B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 행렬 형태로 배열된 복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 표시판부, 및 공통 전압을 생성하여 상기 표시판부에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하며, 상기 공통 전압 생성부에서 생성되는 공통 전압은 최고 계조에서 플리커가 최소가 되는 전압이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 최고계조 측정한 최적 공통 전압을 공통 전극에 인가함으로써, 액정 표시 장치의 면잔상을 최소화하였다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 박형화가 용이한 장점을 지니고 있지만, 전면 시인성에 비해 측면 시인성이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위한 다양한 방식의 액정 배열 및 구동 방법이 개발되고 있다. 이러한 광시야각을 구현하기 위한 방법으로서, 화소 전극 및 공통 전극을 하나의 기판에 형성하는 액정 표시 장치가 주목받고 있다.
그러나 액정 표시 장치는 화이트 이미지와 블랙 이미지간의 최적 공통 전압이 다르기 때문에, 상기 차이에 의해 면잔상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 최고계조에서 측정한 최적 공통 전압을 공통 전극에 인가함으로써, 면잔상을 최소화한 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 행렬 형태로 배열된 복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 표시판부, 및 공통 전압을 생성하여 상기 표시판부에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하며, 상기 공통 전압 생성부에서 생성되는 공통 전압은 최고 계조에서 플리커가 최소가 되는 전압이다.
상기 공통 전압 생성부는 공통 전압 저장부를 포함하며, 상기 최고계조에서의 최적 공통 전압은 상기 공통 전압 저장부안에 저장되어 있을 수 있다.
상기 공통 전압 생성부에 저장된 최고계조에서의 최적 공통 전압은 액정 표시 장치의 제조 후 액정 표시 장치의 다섯 위치에서 측정한 최적 공통 전압의 평균값일 수 있다.
상기 최고계조에서 측정한 최적 공통 전압과, 다른 계조에서의 측정한 최적 공통 전압의 차이가 0.3V 이하일 수 있다.
상기 최고계조에서의 측정한 최적 공통 전압이 다른 계조에서 측정한 최적 공통 전압보다 낮을 수 있다.
상기 최고계조는 64 계조일 수 있다.
상기 최고계조는 256계조일 수 있다.
상기 최고계조는 1024 계조일 수 있다.
상기 액정 표시 장치가 최고계조를 표시하는 경우, 표시판 내에 잔류 DC가 존재하지 않을 수 있다.
상기 액정 표시 장치가 최고계조를 표현하는 경우, 면잔상이 나타나지 않을 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 및 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최적 공통 전압의 결정 방법은 표시 장치에 최고 계조를 인가하는 단계, 상기 최고 계조가 인가된 표시 장치에 공통 전압을 인가하는 단계, 상기 공통 전압을 조절하면서 플리커가 최소가 되는 공통 전압을 표시 장치의 복수의 지점에서 측정하는 단계, 및 상기 복수의 지점에서 측정된 최소 공통 전압을 평균하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 지점은 패널의 다섯 지점일 수 있다.
상기 최고계조는 64 계조일 수 있다.
상기 최고계조는 256 계조일 수 있다.
상기 최고계조는 1024 계조일 수 있다.
상기 결정된 최적 공통 전압을 공통 전압 저장부에 저장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 최고계조 측정한 최적 공통 전압을 공통 전극에 인가함으로써, 액정 표시 장치의 면잔상을 최소화하였다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다
도 3은 각 계조별 최적 공통 전압을 측정한 것이다.
도 4는 본 발명 비교예에 따른 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치에서, 계조의 변화에 따른 최적 공통 전압의 변화를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명 실시예예 따른 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치에서, 계조의 변화에 따른 최적 공통 전압의 변화를 도시한 것이다
도 6은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 변화시 전압 변화를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 변화시 전압 변화를 도시한 것이다.
도 8 본 발명 비교예 1에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이다.
도 9는 본 발명 실시예 1에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이다.
도 10은 본 발명 실시예 2에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이다.
도 11은 본 발명 일 실시예에 따른 최적 공통 전압 결정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도 14는 도 13의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
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 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 한 화소의 등가 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800), 신호 제어부(signal controller)(600) 및 공통 전압 생성부(700)를 포함한다.
도 1을 참고하면, 액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다. 반면, 도 2에 도시한 구조로 볼 때 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주하는 하부 및 상부 표시판(100, 200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(Dj)에 연결된 화소(PX)는 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기는 필요에 따라 생략할 수 있다.
스위칭 소자는 하부 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(Gi)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(Dj)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자와 연결되며, 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(191, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선(Gi-1)과 중첩되어 이루어질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(190)에 대응하는 하부 표시판(100)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 색필터(230)는 유기 절연막으로 형성될 수 있다.
액정 표시판 조립체(300)에는 적어도 하나의 편광자(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
그러면, 도 12를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step-down) 축전기에 연결할 수도 있다. 구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clcb)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 13 내지 도 14를 참고하여, 도 12에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 14는 도 2의 액정 표시 장치를 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본
먼저, 도 13 및 도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 위치되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173a) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있으며, 넓게 확장된 확장부(177)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 제1 보호막(180p), 색필터(230)의 가장자리, 그리고 데이터선(171) 위에는 제1 차광 부재(220)가 위치되어 있다.
제1 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색필터(230) 사이에 위치된다. 제1 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 제1 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 제1 차광 부재(220)가 방지할 수 있다. 따라서, 데이터선(171) 표면에서 반사된 빛이 액정층(3)을 통과한 빛과 간섭됨으로써, 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
색필터(230) 및 제1 차광 부재(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 형성되어 있다.
제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 보호막(180q)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(137)의 일부와 제3 드레인 전극(175c)의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있고, 제3 접촉 구멍(185c)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 드러나 있는 기준 전극(137)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 15에 도시한 기본 전극 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191) 위에는 제2 차광 부재(330)가 위치되어 있다. 제2 차광 부재(330)는 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)이 위치하는 영역을 모두 덮도록 형성되어 있으며, 게이트선(121)과 같은 방향으로 뻗어, 데이터선(171)의 일부와 중첩하도록 위치된다. 제2 차광 부재(330)는 하나의 화소 영역의 양 옆에 위치하는 두 개의 데이터선(171)과 적어도 일부 중첩하도록 위치하여, 데이터선(171)과 게이트선(121) 근처에서 발생할 수 있는 빛샘을 방지하고, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb), 그리고 제3 트랜지스터(Qc)가 위치하는 영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
제2 차광 부재(330)가 형성되기 전까지, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)가 위치하는 영역 내에는 제1 보호막(180p), 색필터(230), 그리고 제2 보호막(180q)이 위치하여, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)의 위치를 쉽게 구분할 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 상부 배향막은 수직 배향막일 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
그러면 도 15를 참고하여, 기본 전극(199)에 대하여 설명한다.
도 15에 도시한 바와 같이, 기본 전극(199)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(199)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며 각 부영역(Da-Dd)은 복수의 제1 미세 가지부(194a), 복수의 제2 미세 가지부(194b), 복수의 제3 미세 가지부(194c), 그리고 복수의 제4 미세 가지부(194d)를 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 게이트선(121a, 121b) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da, Db, Dc, Dd)의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 서로 직교할 수 있다.
미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있고, 한 부영역(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 이웃하는 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d) 사이의 간격은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있으며, 하나의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)에서 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175a) 또는 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 4에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)들은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da-Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
그러면, 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 방법에 대하여 설명한다.
본 실시예에서, 전중합체는 배향막에 포함되어 액정 분자들의 선경사를 갖도록 한다.
이를 위하여 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)가 배향막에 포함되어 있다. 전중합체는 자외선 등의 광에 의해 중합 반응을 하는 반응성 메조겐(reactive mesogen)일 수 있다.
다음 제1 부화소 전극 및 제2 부화소 전극에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판의 공통 전극에 공통 전압을 인가하여 두 표시판 사이의 액정층에 전기장을 생성한다. 그러면 액정층의 액정 분자들은 그 전기장에 응답하여 앞에서 설명한 바와 같이 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지며 한 화소에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다.
액정층에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체가 중합 반응을 하여 중합체를 형성한다. 중합체는 표시판에 접하여 형성된다. 중합체에 의해 액정 분자들은 앞서 설명한 방향으로 선경사를 가지도록 배향 방향이 정해진다. 따라서, 전기장 생성 전극에 전압을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자들은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하게 된다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소(PX)의 투과율과 관련된 전체 계조 전압 또는 한정된 수효의 계조 전압을 생성한다. 계조 전압은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지는 것과 음의 값을 가지는 것을 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하고 이를 데이터 전압으로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다. 그러나 계조 전압 생성부(800)가 계조 전압을 모두 제공하는 것이 아니라 한정된 수효의 계조 전압만을 제공하는 경우에, 데이터 구동부(500)는 제공된 계조 전압을 분압하여 원하는 데이터 전압을 생성한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
공통 전압 생성부(700)는 공통 전압(Vcom)을 생성하여 액정 표시판 조립체(300)의 공통 전극(270)에 공급한다. 본 발명에서, 공통 전압 생성부(700)에서 생성되는 공통 전압(Vcom)은 입력 영상 신호의 최고계조에 대한 최적 공통전압이다. 공통 전압(Vcom)에 대하여는 이후에 상세히 설명한다.
이러한 구동 장치(400, 500, 600, 700, 800) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500, 600, 700, 800)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자 따위와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500, 600, 700, 800)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 입력 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록 신호(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 보정 영상 신호(R', G', B')를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트 온 전압(Von)의 출력 주기를 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 아날로그 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 또한 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라, 데이터 구동부(500)는 한 행의 화소(PX)에 대한 보정 영상 신호(R', G', B')를 수신하고, 각 보정 영상 신호(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 보정 영상 신호(R', G', B')를 아날로그 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다.
화소(PX)에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통해 화소(PX)는 영상 신호(DAT)의 계조가 나타내는 휘도를 표시한다.
1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.
한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소(PX)에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 주기적으로 바뀌거나(보기: 행 반전, 점 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(보기: 열 반전, 점 반전).
본 발명에서, 공통 전압 생성부(700)에서 생성되는 공통 전압(Vcom)은 입력 영상 신호의 최고계조에서의 최적 공통전압이다.
본 발명에서 최적 공통 전압이란, 표시 장치에 일정 계조를 인가하고, 플리커를 측정하면서 공통 전압을 조정하여, 공통 전압이 최소가 되는 값을 확인한 후 최적 공통 전압으로 설정하였다. 즉, 최고계조에서의 공통 전압이란 표시 장치에 최고 계조를 인가하였을 때, 플리커가 최소가 되는 공통 전압이다. 이러한 공통 전압의 측정은 패널의 여러 지점에서 이루어질 수 있으며, 측정된 값의 평균을 최적 공통전압으로 설정할 수 있다,
즉, 입력 영상 신호의 최고 계조가 1024 계조인 경우, 1024 계조에서의 최적 공통 전압이 액정 표시 장치의 공통 전극에 인가된다. 마찬가지로, 입력 영상 신호의 최고 계조가 256계조인 경우, 256계조에서의 최적 공통 전압이, 입력 영상 신호의 최고 계조가 64계조인 경우 64계조에서의 최적 공통 전압이 공통 전극에 인가된다. 이렇게 공통 전압 생성부(700)에서 생성되는 공통 전압의 값은 공통 전압 생성부(700) 안에 존재하는 공통 전압 저장부(710)에 입력되어 있을 수 있다.
이하, 본 발명의 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전압의 크기에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 각 계조별 최적 공통 전압을 측정한 것이다.
도 3을 참고하면, 각 계조에서의 최적 공통 전압은 상이하게 나타남을 확인할 수 있다. 이와 같은 계조별 최적 공통 전압 측정은, 일정 계조의 패널에서 Flicker를 측정하는 방법으로 이루어진다. Flicker를 측정하면서 공통 전압을 조절하여, 공통 전압이 최소로 나타나는 값을 그 계조에서의 최적 공통 전압으로 측정하였다. 통상적으로 한 패널에 대하여 다섯 지점에서 측정하며, 다섯 지점에서 얻어진 값의 평균값을 최적 공통 전압으로 하였다.
도 3을 참고하면, 각 계조별 최적 공통 전압은 상이하다. 이러한 계조별 최적 공통 전압 차이에 의해 액정 표시 장치에는 잔상이 발생하게 된다. 각 계조의 최적 공통 전압과 실제 패널에 인가되는 공통 전압의 차이에 의해 액정층 내 존재하는 이온 불순물이 배향막에 흡착되고, 잔상으로 시인되게 된다. 이러한 잔상을 DC 잔상이라고 한다.
도 4는 본 발명 비교예에 따른 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치에서, 계조의 변화에 따른 최적 공통 전압의 변화를 도시한 것이다.
본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치는, 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전압을, 전체 계조의 증간계조의 최적 공통 전압으로 하였다. 즉, 64계조인 경우 32계조에서의 최적 공통 전압을 액정 표시 장치에 인가하였다.
도 4는 본 발명 비교예에 따른 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치에서, 계조의 변화에 따른 최적 공통 전압의 변화를 도시한 것이다. 도 4를 참고하면, 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치에서는, 공통 전압으로 32계조에서의 최적 공통 전압(Vcom)이 인가된다.
도 3을 참고하면, 블랙 계조(1G)에서의 최적 공통 전압(도 4의 점선으로 도시)은 중간계조(32G)에서의 최적 공통 전압보다 낮다. 따라서, 블랙 계조에서의 최적 공통 전압과, 실제로 장치에 인가되는 공통 전압의 차이에 의해 블랙 계조에서는 DC 잔상이 발생하게 된다 이-, 발생하는 DC 잔상의 크기는 도 4 에서, Vcom 선 위에 위치하는 면적과 Vcom 선 아래에 위치하는 면적의 차이에 비례한다.
마찬가지로, 본 발명 비교예에서 화이트 계조(64G)의 최적 공통 전압이 장치에 실제로 인가되는 공통 전압보다 낮다. 따라서 화이트 계조에서도 공통 전압(Vcom)보다 전체적으로 그래프의 중심이 아래에 위치하고, Vcom선 위에 존재하는 면적과, Vcom선 아래에 위치하는 면적의 차이에 의해 DC 잔상이 발생한다. 반면, 중간 계조(32G)에서는 최적 공통전압과 인가되는 공통 전압이 동일하므로, Vcom 선을 기준으로 위 아래의 면적이 동일하다.
도 4를 참고하면, Vcom 선을 기준으로 상하 면적의 차이가 크게 나타나는 부분은 화이트 계조(64G)이다. 즉, 블랙 계조(1G)와 화이트 계조(64G) 모두 각 계조에서의 최적 Vcom이 실제 공급되는 Vcom 보다 낮으므로, 그래프가 아래로 이동한다. 그러나, 화이트 계조에서의 전압 변동 폭이 더 크므로, Vcom 선을 기준으로 한 면적 차이 역시 화이트 계조에서 더 크게 나타난다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 공통 전극에 인가되는 공통 전압은 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이다.
도 5는 본 발명 실시예예 따른 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치에서, 계조의 변화에 따른 최적 공통 전압의 변화를 도시한 것이다. 도 5를 참고하면, 본 발명의 액정 표시 장치는 공통 전압이 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이다.
따라서 화이트 계조(64G)에서는 최적 공통전압과 인가되는 공통 전압이 동일하므로, Vcom 선을 기준으로 위 아래의 면적이 동일하다. 따라서, 화이트 계조에서는 DC 잔상이 발생하지 않는다. 다만, 블랙 계조(1G) 및 중간 계조(32G)의 최적 공통 전압은 액정 표시 장치에 인가되는 공통 전압 Vcom 보다 높으므로, Vcom 선을 기준으로 위 아래의 면적이 동일하지 않다.
그러나 블랙 계조나 중간 계조의 전압 변동 폭은 화이트 계조에 비하여 크지 않으므로, Vcom선을 기준으로 한 위아래 비대칭 부분의 면적이 도 4에 비하여 작다. 따라서, 전체적인 DC 잔상의 발생 크기는 본 발명 비교예에 비하여 작아진다.
즉, 본 발명의 액정 표시 장치는 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 화이트 계조에서의 최적 공통 전압으로 인가함에 따라 화이트 계조에서의 DC 잔상이 발생하지 않는다. 공통 전압이 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이 됨에 따라, 중간 계조의 최적 공통 전압을 인가한 경우에 비하여 블랙 계조에서의 DC 영향력은 다소 증가하지만, 블랙 계조에서는 화면이 블랙 이미지를 나타내지 않으므로 잔상이 발생하더라도 시인되지 않는다. 따라서, 전체적으로는 화이트 계조에서의 DC 잔상 미발생에 의해 전체적으로 잔상이 개선되게 된다.
그러면, 도 6 및 도 7을 참고로 하여 본 발명 액정 표시 장치의 효과에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명 비교예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 변화시 전압 변화를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 휘도 변화시 전압 변화를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7에서, 가로축은 전압, 세로축은 휘도이다.
도 6에서는, 액정 표시 장치의 공통 전압으로 중간 계조(32G)에서의 최적 공통전압이 인가되었다. 본 실험에서는, 중간계조의 최적 공통 전압으로 6.69V가 측정되었고 이를 인가하였다.
도 6을 참고로 하면, 초기상태에 비해 화이트계조를 표시하는 경우, 전체적으로 그래프가 왼쪽으로 이동하고, 블랙 계조를 표시하는 경우 전체적으로 그래프가 오른쪽으로 이동함을 확인할 수 있었다. 이때, 좌우로의 이동 폭이 DC 잔상으로 시인되게 된다.
반면, 도 7에서는 액정 표시 장치의 공통 전압으로 화이트 계조(64G)에서의 최적 공통 전압이 인가되었다. 본 실험에서는, 화이트 계조의 최적 공통 전압으로 6.55V가 측정되었고 이를 인가하였다.
도 7을 참고로 하면, 초기 상태에 히배 화이트 계조 및 블랙 계조를 표시하는 경우, 그래프가 동일하게 왼쪽 방향으로 이동함을 확인할 수 있었다. 또한 그 이동 폭이 도 6에 비하여 현저히 작음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 DC 잔상이 본 발명 비교예에 비하여 감소하였다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 효과를 확인하기 위하여, 잔상을 정량화 하여 수치 개선을 확인하였다. 본 실험에서, 중간 계조의 최적 공통 전압을 인가한 경우를 비교예 1, 중간 계조의 최적 공통 전압보다 0.2V 감소한 공통 전압을 인가한 경우를 실시예 1, 중간 계조의 최적 공통 전압보다 0.3V 감소한 공통 전압을 인가한 경우를 실시예 2로 명명한다.
실시예 1 및 실시예 2는 중간 계조의 최적 공통 전압에 비하여 각각 0.2 V 및 0.3V 감소한 수치의 전압으로, 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이다.
실험은 각 표시 장치에 블랙과 화이트 이미지가 일정 단위로 번갈아 나타나도록 전압을 인가한 후, 이 상태를 128시간 유지시켰다. 그 후, 화면 전체에 128계조의 이미지가 표시되도록 전압을 인가한 후 나타나는 잔상을 측정하였다.
도 8 본 발명 비교예 1에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이고, 도 9는 본 발명 실시예 1에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이다. 도 10은 본 발명 실시예 2에 따른 액정 표시 장치에 나타난 잔상 이미지이다.
도 8 내지 도 10을 비교하면, 도 8에서 화이트 이미지와 블랙 이미지의 경계가 명확히 시인됨을 확인할 수 있다. 반면 도 10에서는 화이트 이미지와 블랙 이미지의 경계가 명확히 시인되지 않는다. 즉, 본 발명 비교예에 비하여 실시예에서의 잔상이 현저히 감소하였음을 육안으로 확인할 수 있었다.
본 실험과 함께, 각 비교예 및 실시예에서의 잔상을 정량화된 수치로 측정하였다. 도 8을 참고하면, 본 발명 비교예에 따른 중간 계조에서의 최적 공통 전압이 인가된 도 8은 잔상 수치가 11.19로 나타났다. 그러나 도 9를 참고하면, 화이트 계조에 근접한 계조에서의 최적 공통 전압이 인가된 본 발명 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 잔상 수치가 8.21로 나타났다. 즉, 도 8에 비하여 잔상이 개선되었음을 확인할 수 있었다. 마찬가지로, 도 10은 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이 인가된 액정 표시 장치이다. 도 10을 참고하면, 본 발명 일 실시예에 따른 액정 표시의 잔상 수치가 5.46으로 나타났다. 따라서 본 발명 실시예에 따른액정 표시 장치의 잔상이 개선됨을 확인할 수 있다.
그러면, 도 11을 참고하여 본 발명 일 실시예에 따른 최적 공통 전압의 결정 방법에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명 일 실시예에 따른 최적 공통 전압 결정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참고하면, 본 발명 일 실시예에 따른 최적 공통 전압의 결정 방법은 표시 장치에 최고 계조를 인가하는 단계(S100)를 포함한다.
이때, 최고 계조는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 최고 계조는 64 계조, 256계조, 또는 1024 계조일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
다음, 최고 계조가 인가된 표시 장치에 공통 전압을 인가한다(S110). 이- 공통 전압을 조절하면서, 표시 장치의 플리커를 측정한다. 즉 본 단계는 공통 전압을 조절하면서 플리커가 최소가 되는 공통 전압을 표시 장치의 복수의 지점에서 측정하는 단계(S120)이다.
이-, 측정이 이루어지는 복수의 지점은 표시 장치에 고르게 분산되어 있을 수 있다. 일 실시예에서, 측정은 패널의 다섯 지점에서 이루어 질 수 있다. 패널에 인가되는 공통 전압을 변동시키면서 플리커를 측정하고, 플리커가 최소가 되는 시점에서의 공통 전압을 측정한다.
다음, 복수의 지점에서 측정된 공통 전압을 평균한다(S130). 측정된 값의 평균값이 최적 공통 전압이 된다.
상기 측정은 표시 장치의 제조 후에 이루어질 수 있으며, 측정된 최적 공통전압은 공통 전압 생성부 내에 저장될 수 있다. 따라서, 추후 표시 장치가 동작하는 경우 미리 저장된 최적 공통 전압을 불러내어 패널에 인가할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 화이트 계조에서의 최적 공통 전압으로 인가함에 따라 화이트 계조에서의 DC 잔상이 발생하지 않는다. 공통 전압이 화이트 계조에서의 최적 공통 전압이 됨에 따라, 중간 계조의 최적 공통 전압을 인가한 경우에 비하여 블랙 계조에서의 DC 영향력은 다소 증가하지만, 블랙 계조에서는 화면이 블랙 이미지를 나타내지 않으므로 잔상이 발생하더라도 시인되지 않는다. 따라서, 전체적으로는 화이트 계조에서의 DC 잔상 미발생에 의해 전체적으로 잔상이 개선되게 된다.
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.
300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 600: 신호 제어부
700: 공통 전압 생성부 800: 계조 전압 생성부
GL, 121: 게이트선 RL, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선 Clca, Clab: 액정 축전기
Qa, Qb, Qc: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판 124a, 124b, 124c: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b, 154c, 157: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c: 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180p, 180q: 보호막 191a, 191b: 부화소 전극
220: 제1 차광 부재 230: 색필터
330: 제2 차광 부재

Claims (17)

  1. 행렬 형태로 배열된 복수의 화소 및 이에 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선을 포함하는 표시판부, 및
    공통 전압을 생성하여 상기 표시판부에 인가하는 공통 전압 생성부를 포함하며,
    상기 공통 전압 생성부에서 생성되는 공통 전압은 최고 계조에서 플리커가 최소가 되는 전압이고,
    모든 계조에서 동일한 공통 전압이 인가되고,
    상기 표시판부에 인가되는 공통 전압의 파형 그래프에서
    상기 표시판부가 최고 계조일 때 인가되는 공통 전압을 기준으로 파형의 위와 아래가 차지하는 면적이 동일하고,
    상기 표시판부가 최저 계조일 때 인가되는 공통 전압을 기준으로 파형의 윗부분의 면적이 아래부분의 면적보다 큰 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 공통 전압 생성부는 공통 전압 저장부를 포함하며,
    상기 최고계조에서의 최적 공통 전압은 상기 공통 전압 저장부안에 저장되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 공통 전압 생성부에 저장된 최고계조에서의 최적 공통 전압은 액정 표시 장치의 제조 후 액정 표시 장치의 다섯 위치에서 측정한 최적 공통 전압의 평균값인 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 최고계조에서 측정한 최적 공통 전압과, 다른 계조에서의 측정한 최적 공통 전압의 차이가 0.3V 이하인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 최고계조에서의 측정한 최적 공통 전압이 다른 계조에서 측정한 최적 공통 전압보다 낮은 액정 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 최고계조는 64 계조인 액정 표시 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 최고계조는 256계조인 액정 표시 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 최고계조는 1024 계조인 액정 표시 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 액정 표시 장치가 최고계조를 표시하는 경우, 표시판 내에 잔류 DC가 존재하지 않는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 액정 표시 장치가 최고계조를 표현하는 경우, 면잔상이 나타나지 않는 액정 표시 장치.
  11. 제2항에서,
    상기 액정 표시 장치는 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부, 및 상기 계조 전압 중 영상 신호에 해당하는 계조 전압을 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 표시 장치에 최고 계조를 인가하는 단계,
    상기 최고 계조가 인가된 표시 장치에 공통 전압을 인가하는 단계,
    상기 공통 전압을 조절하면서 플리커가 최소가 되는 공통 전압을 표시 장치의 복수의 지점에서 측정하는 단계,
    상기 복수의 지점에서 측정된 최소 공통 전압을 평균하는 단계;
    상기 표시 장치의 모든 계조에 대하여 동일하게 상기 공통 전압을 인가하는 단계를 포함하고,
    표시판부에 인가되는 공통 전압의 파형 그래프에서
    상기 표시판부가 최고 계조일 때 인가되는 공통 전압을 기준으로 파형의 위와 아래가 차지하는 면적이 동일하고,
    상기 표시판부가 최저 계조일 때 인가되는 공통 전압을 기준으로 파형의 윗부분의 면적이 아래부분의 면적보다 큰 최적 공통 전압의 결정 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 복수의 지점은 패널의 다섯 지점인 최적 공통 전압의 결정 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 최고계조는 64 계조인 최적 공통 전압의 결정 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 최고계조는 256계조인 최적 공통 전압의 결정 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 최고계조는 1024 계조인 액정 최적 공통 전압의 결정 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 결정된 최적 공통 전압을 공통 전압 저장부에 저장하는 단계를 추가로 포함하는 최적 공통 전압의 결정 방법.
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