KR20040021893A - Driving apparatus of liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치의 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drive device for a liquid crystal display device.
일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.A general liquid crystal display device includes two display panels and a liquid crystal layer having dielectric anisotropy interposed therebetween. An electric field is applied to the liquid crystal layer, and the intensity of the electric field is adjusted to adjust the transmittance of light passing through the liquid crystal layer to obtain a desired image. Such liquid crystal displays are typical among portable flat panel displays (FPDs) that are easy to carry. Among them, TFT-LCDs using thin film transistors (TFTs) as switching elements are mainly used.
이러한 액정 표시 장치 중에서 TN(twisted nematic) 액정을 사용하는 액정 표시 장치는 여러 장점을 가지고 있지만, 시야각 문제 때문에 모니터나 TV 영역으로 그 범위를 넓히는데 한계를 가지고 있다. 이 때문에 TN 모드의 시야각을 개선하기 위해 다중 도메인 방법이나 새로운 보상 필름의 개발 등 많은 연구를 통하여 일련의 성과들이 나타나고 있다. 특히, WV(wide viewing) 필름을 적용하면 좌우 방향에서는 다른 광시야각 모드에 비하여도 거의 손색이 없는 특성을 보여 주고 있다. 그러나 상하 방향에서는 계조 반전(계조 전압을 올림에 따라 증가해야할 휘도가 오히려 감소하는 현상) 문제가 여전히 남아있고, 특히 하측의 계조 반전은 매우 심각한 문제이다.Among such liquid crystal display devices, liquid crystal display devices using twisted nematic (TN) liquid crystals have various advantages, but have limitations in extending their range to the monitor or TV area due to viewing angle problems. For this reason, a series of achievements have been shown through many studies such as the multi-domain method or the development of a new compensation film to improve the viewing angle of the TN mode. In particular, when the WV (wide viewing) film is applied, the characteristics are almost inferior to other wide viewing angle modes in the left and right directions. However, in the up and down direction, there remains a problem of gray level inversion (a phenomenon in which the brightness to be increased as the gray voltage is increased). In particular, the gray level inversion of the lower side is a very serious problem.
특히, 다중 도메인 액정 표시 장치의 경우, 정면의 감마(gamma) 곡선과 측면의 감마 곡선이 일치하지 않는 측면 감마 곡선 왜곡 현상이 발생하여 TN 모드 액정 표시 장치에 비하여도 좌우측면에서 열등한 시인성을 나타낸다. 예를 들어, 도메인 분할 수단으로 절개부를 형성하는 PVA(patterned vertically aligned) 모드의 경우에는 측면으로 갈수록 전체적으로 화면이 밝게 보이고 색은 흰색 쪽으로 이동하는 경향이 있으며, 심한 경우에는 밝은 계조 사이의 간격 차이가 없어져서 그림이 뭉그러져 보이는 경우도 발생한다.In particular, in a multi-domain liquid crystal display, a side gamma curve distortion phenomenon occurs in which a gamma curve at a front side and a gamma curve at a side do not coincide with each other, resulting in inferior visibility in left and right sides, even when compared to a TN mode liquid crystal display. For example, in the patterned vertically aligned (PVA) mode, which makes an incision by domain dividing means, the screen looks brighter and the color tends to shift toward white as the side faces. Occasionally, the picture appears clumped and disappears.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화질을 개선하여 시인성이 우수한 액정 표시 장치를 구현하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to implement a liquid crystal display device having excellent visibility by improving the image quality of the liquid crystal display device.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이다.4 is a layout view of a liquid crystal panel assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a는 도 4의 Ⅴa-Ⅴa'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line Va-Va ′ of FIG. 4.
도 5b는 도 4의 Ⅴb-Ⅴb'선을 따라 잘라 도시한 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이다.FIG. 5B is a cross-sectional view of the TFT panel cut along the line Vb-Vb ′ of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 상세 회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of a gray voltage generator according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 각 부화소의 극성 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 7A illustrates a polar state of each subpixel of a liquid crystal panel assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 각 부화소의 극성 상태를 나타내는 도면이다.7B is a diagram illustrating a polar state of each subpixel of a liquid crystal panel assembly according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 종래 기술에 따라 1도트 반전 방식과 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 때와 본 발명의 한 실시예에 따라 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를인가할 때의 각 계조에 대한 투과율을 나타내는 그래프이다.FIG. 8 shows the transmittance for each gray level when the data signal is applied in the one-dot inversion method and the two-dot inversion method according to the prior art, and when the data signal is applied in the two-dot inversion method according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
본 발명의 과제를 이루기 위한 게이트선과 데이터선에 각각 연결되어 있고 행렬 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하는 액정 표시 장치를 구동하는 장치로서,An apparatus for driving a liquid crystal display device comprising a plurality of pixels each connected to a gate line and a data line and arranged in a matrix form for achieving the object of the present invention,
복수의 계조 전압을 생성하는 계조 전압 생성부,A gray voltage generator for generating a plurality of gray voltages;
상기 복수의 계조 전압 중 계조 신호에 해당하는 계조 전압을 선택하여 데이터 전압으로서 상기 화소에 인가하는 데이터 구동부, 그리고A data driver which selects a gray voltage corresponding to the gray level signal from among the plurality of gray voltages and applies it to the pixel as a data voltage;
상기 계조 신호와 상기 계조 신호의 표시를 제어하는 제어 입력 신호를 공급받아 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부A signal controller configured to receive the control signal and the data driver to control the display of the gray signal;
를 포함하며,Including;
상기 계조 전압 각각은 제1 전압값을 갖는 제1 계조 전압과 동일한 계조에 대하여 상기 제1 전압값과 다른 제2 전압값을 갖는 제2 계조 전압을 포함하고,Each of the gray voltages includes a second gray voltage having a second voltage value different from the first voltage value with respect to the same gray level as the first gray voltage having a first voltage value,
상기 계조 전압 생성부는 상기 신호 제어부로부터의 제어 신호에 따라 상기 제1 계조 전압과 제2 계조 전압 중 적어도 하나를 선택하여 상기 데이터 구동부에 공급한다.The gray voltage generator selects at least one of the first gray voltage and the second gray voltage according to a control signal from the signal controller and supplies it to the data driver.
상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압 각각은 극성이 서로 반대이며 크기가 동일한 복수 쌍의 계조 전압을 포함할 수 있다.Each of the first gray voltage and the second gray voltage may include a plurality of pairs of gray voltages having opposite polarities and the same magnitude.
또한 상기 계조 전압 생성부는 매 행과 매 열마다 상기 데이터 전압의 극성이 바뀔 때, 상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압 중 하나만을 선택하거나, 두 개의 행과 매 열마다 상기 데이터 전압의 극성이 바뀔 때, 상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압을 번갈아 선택하는 것이 바람직하다.The gray voltage generator may select only one of the first gray voltage and the second gray voltage when the polarity of the data voltage is changed every row and every column, or the polarity of the data voltage every two rows and every column. When is changed, it is preferable to alternately select the first gray voltage and the second gray voltage.
이때, 상기 계조 전압 생성부는 상기 극성이 바뀌는 행에 대해서는 상기 제1 계조 전압과 상기 제2 계조 전압 중에서 상대적으로 높은 계조 전압을 선택할 수 있다.In this case, the gray voltage generator may select a relatively high gray voltage among the first gray voltage and the second gray voltage for the row in which the polarity is changed.
또한, 상기 계조 전압 생성부는 제1 전압과 제2 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 복수의 저항열을 포함하고, 상기 제1 계조 전압을 생성하는 제1 전압 생성부,The gray voltage generator may include a plurality of resistor strings connected in series between a first voltage and a second voltage, and include a first voltage generator configured to generate the first gray voltage.
상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 직렬로 연결되어 있는 복수의 저항열을 포함하고, 상기 제2 계조 전압을 생성하는 제2 전압 생성부, 그리고A second voltage generator including a plurality of resistor strings connected in series between the first voltage and the second voltage and generating the second gray voltage;
상기 제1 및 제2 전압 생성부와 연결되어 있고, 상기 신호 제어부로부터의상기 제어 신호의 상태에 따라 상기 제1 계조 전압과 제2 계조 전압 중 적어도 하나를 선택하여 내보내는 전압 선택부A voltage selector connected to the first and second voltage generators and selecting at least one of the first gray voltage and the second gray voltage according to a state of the control signal from the signal controller;
를 포함할 수 있다. 이때, 상기 전압 선택부가 멀티플렉서인 것이 바람직하다.It may include. In this case, the voltage selector is preferably a multiplexer.
각 화소는 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며, 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함할 수 있고, 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있을 수 있다.Each pixel includes a first subpixel and a second subpixel, wherein the first and second subpixels include a switching element connected to one of the gate lines and one of the data lines, a liquid crystal capacitor and a storage capacitor connected to the switching element. Each may include, and the first and second subpixels may be connected to another adjacent subpixel by a coupling capacitor.
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.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
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.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
다음에 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.Next, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.1 is a block diagram of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(gate driver)(400)와 데이터 구동부(data driver)(500), 게이트 구동부(400)에 연결된 구동 전압 생성부(driving voltage generator)(700)와 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal display according to the present invention includes a liquid crystal panel assembly 300, a gate driver 400 and a data driver 500 connected thereto. The driving voltage generator 700 connected to the gate driver 400, the gray voltage generator 800 connected to the data driver 500, and a signal controller for controlling the driving voltage generator 700 are connected to the gate driver 400. It contains 600.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm, 131)과 이에 연결된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.The liquid crystal panel assembly 300 includes a plurality of signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , 131 and a plurality of pixels connected thereto in an equivalent circuit.
신호선(G1-Gn, D1-Dm, 131)은 주사 신호(scanning signal) 또는 게이트 신호(gate signal)를 전달하며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 주사 신호선 또는 게이트선(G1-Gn)과 화상 신호(image signal) 또는 데이터 신호(data signal)를 전달하며 열 방향으로 뻗어 있는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 또한 공통 전압(common voltage, Vcom) 또는 기준 전압(reference voltage)이 인가되고 게이트선(G1-Gn) 사이에, 그리고 화소와 화소 사이에 위치하는 유지 전극선(131)을 포함한다.The signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , 131 transmit a scanning signal or a gate signal, and the plurality of scanning signal lines or gate lines G 1 -G extending in the row direction. n ) and a data signal line or data line D 1 -D m which transmits an image signal or a data signal and extends in the column direction. The signal lines G 1 -G n , D 1 -D m are also applied with a common voltage (V com ) or a reference voltage, between the gate lines G 1 -G n , and with the pixels. The storage electrode line 131 is disposed between the pixels.
도 2에 도시한 바와 같이, i번째 게이트선(Gi)과 j번째 데이터선(Dj)에 연결된 각 화소(Pi,j)(i= 1, 2, ..., n, j= 1, 2, ..., m)는 두 개의 부화소(,)로 이루어져 있고, 각 부화소(,)는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 각각 연결된 스위칭 소자(Q1, Q2)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC1, CLC2) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST1, CST2)를 포함한다. 그리고 아래 위로 이웃한 화소는 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있는데, 어떤 화소, 예를 들면 화소(Pi,j)의 위쪽 부화소()는 위 화소(Pi-1,j)의 아래쪽 부화소()와 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있고, 아래쪽 부화소()는 아래 화소(Pi+1,j)의 위쪽 부화소()와 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있다.As shown in FIG. 2, each pixel P i , j connected to the i-th gate line G i and the j-th data line D j (i = 1, 2, ..., n, j = 1, 2, ..., m) are two subpixels ( , ) And each subpixel ( , ) Is a switching element Q 1 , Q 2 connected to the signal lines G 1 -G n , D 1 -D m , respectively, and a liquid crystal capacitor C LC1 , C LC2 and a storage capacitor connected thereto. capacitors) (C ST1 , C ST2 ). The neighboring pixels up and down are connected to the coupling capacitor C pp , and the upper sub-pixel (eg, pixel P i, j ) of the pixel is connected. ) Is the lower subpixel of the upper pixel P i-1, j ) And the coupling capacitor (C pp ) ) Is the upper subpixel of the lower pixel P i + 1, j ) And a coupling capacitor (C pp ).
스위칭 소자(Q1, Q2)는 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)에 연결되며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC1,CLC2) 및 유지 축전기(CST1,CST2)의 한 단자에 연결되어 있다.The switching elements Q 1 , Q 2 are three-terminal elements, the control terminal of which is connected to the gate lines G 1 -G n , the input terminal of which is connected to the data lines D 1 -D m , and the output terminals Is connected to one terminal of the liquid crystal capacitors C LC1 and C LC2 and the storage capacitors C ST1 and C ST2 .
액정 축전기(CLC1,CLC2)는 스위칭 소자(Q1, Q2)의 출력 단자와 공통 전압(common voltage, Vcom) 또는 기준 전압(reference voltage) 사이에, 유지 축전기(CST1,CST2)는 스위칭 소자(Q1, Q2)와 유지 전극선(131) 사이에 연결되어 있다.The liquid crystal capacitors C LC1 and C LC2 have a holding capacitor C ST1 and C ST2 between the output terminals of the switching elements Q 1 and Q 2 and a common voltage V com or a reference voltage. ) Is connected between the switching elements Q 1 and Q 2 and the storage electrode line 131.
한편, 액정 표시판 조립체(300)를 구조적으로 보면 도 3에서와 같이 개략적으로 나타낼 수 있다. 편의상 도 3에는 하나의 부화소만을 나타내었다.Meanwhile, the liquid crystal panel assembly 300 may be schematically illustrated as shown in FIG. 3. For convenience, only one subpixel is shown in FIG. 3.
도 3에 도시한 것처럼, 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주 보는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 둘 사이의 액정층(3)을 포함한다. 하부 표시판(100)에는 게이트선(Gi) 및 데이터선(Dj)과 스위칭 소자(Q1) 및 유지 축전기(CST1)가 구비되어 있다. 액정 축전기(CLC1)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 기준 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다.As shown in FIG. 3, the liquid crystal panel assembly 300 includes a lower panel 100 and an upper panel 200 facing each other and a liquid crystal layer 3 therebetween. The lower panel 100 includes a gate line G i , a data line D j , a switching element Q1, and a storage capacitor C ST1 . The liquid crystal capacitor C LC1 has two terminals, a pixel electrode 190 of the lower panel 100 and a reference electrode 270 of the upper panel 200, and a liquid crystal layer 3 between the two electrodes 190 and 270. It functions as a dielectric.
화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q1)에 연결되며 기준 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면(全面)에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)에 연결된다.The pixel electrode 190 is connected to the switching element Q 1 , and the reference electrode 270 is formed on the entire surface of the upper panel 200 and is connected to the common voltage V com .
여기에서 액정 분자들은 화소 전극(190)과 기준 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.Herein, the liquid crystal molecules change their arrangement according to the change of the electric field generated by the pixel electrode 190 and the reference electrode 270, and thus the polarization of light passing through the liquid crystal layer 3 changes. The change in polarization is represented by a change in transmittance of light by a polarizer (not shown) attached to the display panels 100 and 200.
화소 전극(190)은 유지 전극선(131)과 중첩되어 유지 축전기(CST1)를 이루고, 이웃하는 화소 전극과 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있다. 또한 화소 전극(190) 및/또는 기준 전극(270)이 복수의 절개부를 가지거나 전극(190, 270) 위에 돌기가 형성될 수 있으며, 이 경우 프린지 필드에 의하여 시야각이 향상될 수 있다.The pixel electrode 190 overlaps the storage electrode line 131 to form a storage capacitor C ST1 , and is connected to a neighboring pixel electrode by a coupling capacitor C PP . In addition, the pixel electrode 190 and / or the reference electrode 270 may have a plurality of cutouts or protrusions formed on the electrodes 190 and 270. In this case, the viewing angle may be improved by the fringe field.
도 3은 스위칭 소자(Q1)의 예로 모스(MOS) 트랜지스터를 보여주고 있으며, 이 모스 트랜지스터는 실제 공정에서 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정규소(polysilicon)를 채널층으로 하는 박막 트랜지스터로 구현된다.FIG. 3 shows a MOS transistor as an example of a switching element Q 1 , which is implemented as a thin film transistor using amorphous silicon or polysilicon as a channel layer in an actual process. .
도 3에서와는 달리 기준 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형으로 만들어진다.Unlike in FIG. 3, the reference electrode 270 may be provided in the lower panel 100. In this case, both electrodes 190 and 270 are linearly formed.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 각 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(color filter)(230)를 구비함으로써 가능하다. 색 필터(230)는 도 2에서처럼 주로 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되지만 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to implement color display, each pixel should be able to display a color, which is provided with a color filter 230 of red, green, or blue in a region corresponding to each pixel electrode 190. It is possible by doing. The color filter 230 is mainly formed in the corresponding region of the upper panel 200 as shown in FIG. 2, but may be formed above or below the pixel electrode 190 of the lower panel 100.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 액정 표시판 조립체(300)의 상세 구조에 대하여 설명한다.Next, a detailed structure of the liquid crystal panel assembly 300 of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 배치도이고, 도 5a는 도 4의 Ⅴa-Ⅴa'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5b는 도 4의 Ⅴb-Ⅴb'선을 따라 잘라 도시한 박막 트랜지스터 표시판의 단면도이다.4 is a layout view of a liquid crystal panel assembly according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line Va-Va 'of FIG. 4, and FIG. 5B is along the line Vb-Vb' of FIG. 4. It is sectional drawing of the thin-film transistor display panel cut out.
먼저 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 설명한다.First, the thin film transistor array panel will be described.
유리 등의 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 배선(121, 124, 129)과 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.Gate wirings 121, 124, and 129 and storage electrode lines 131 are formed on a transparent insulating substrate 110 such as glass.
게이트 배선(121, 124, 129)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121)을 포함하며 게이트선(121)의 일부는 상하로 돌출하여 게이트 전극(124)을 이룬다. 게이트선(121) 끝에는 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선(121)으로 전달하는 게이트 패드(129)가 연결되어 있다.The gate lines 121, 124, and 129 include a gate line 121 extending in the horizontal direction, and a portion of the gate line 121 protrudes up and down to form the gate electrode 124. A gate pad 129 that receives a gate signal from the outside and transfers the gate signal to the gate line 121 is connected to an end of the gate line 121.
유지 전극선(131)은 게이트선(121)과 나란하게 뻗어 있고, 도시하지는 않았으나 가지선을 가질 수도 있다. 유지 전극선(131)에는 화소 전극(190a, 190b)과 대향하는 공통 전극(도 2)의 전위가 인가되는 것이 보통이다.The storage electrode line 131 extends in parallel with the gate line 121 and may have branch lines although not illustrated. The potential of the common electrode (FIG. 2) facing the pixel electrodes 190a and 190b is usually applied to the storage electrode line 131.
게이트 배선(121, 124, 129)과 유지 전극선(131)은 게이트 절연막(140)으로 덮여 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소로 이루어진 반도체 패턴(151, 156, 157, 159)이 형성되어 있다. 반도체 패턴(156)의 일부(154a, 154b)는 게이트 전극(124)과 중첩하여 박막 트랜지스터의 채널부를 이룬다. 반도체 패턴(151, 156, 157, 159)의 위에는 인 등의 N형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항성 접촉층 패턴(161, 163, 165a, 165b, 167, 169)이 형성되어 있다.The gate lines 121, 124, and 129 and the storage electrode line 131 are covered with the gate insulating layer 140, and semiconductor patterns 151, 156, 157, and 159 made of amorphous silicon are formed on the gate insulating layer 140. . Portions 154a and 154b of the semiconductor pattern 156 overlap the gate electrode 124 to form a channel portion of the thin film transistor. On the semiconductor patterns 151, 156, 157, and 159, ohmic contact layer patterns 161, 163, 165a, 165b, 167, and 169 made of amorphous silicon doped with N-type impurities such as phosphorus are formed.
접촉층 패턴(161, 163, 165a, 165b, 167, 169) 위에는 데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179) 및 결합 전극(177)이 형성되어 있다.The data lines 171, 173, 175a, 175b, and 179 and the coupling electrode 177 are formed on the contact layer patterns 161, 163, 165a, 165b, 167, and 169.
데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179)은 반도체 패턴(161)을 따라 뻗은 데이터선(171)과 이에 연결된 소스 전극(173) 및 이들과 분리된 두 개의 드레인 전극(175a, 175b)을 포함한다. 데이터선(171)의 한쪽 끝에는 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179)가 연결되어 있다. 소스 전극(173)은 게이트 전극(123) 상부에서 데이터선(171)으로부터 돌출해 있으며, 드레인 전극(175a, 175b)은 소스 전극(173) 양쪽에 각각 배치되어 있고 각각의 한쪽 끝은 게이트선(121)을 중심으로 하여 아래 위로 뻗어 있다.The data lines 171, 173, 175a, 175b, and 179 may include a data line 171 extending along the semiconductor pattern 161, a source electrode 173 connected thereto, and two drain electrodes 175a and 175b separated from the data line 171. Include. One end of the data line 171 is connected with a data pad 179 for receiving an image signal from the outside. The source electrode 173 protrudes from the data line 171 on the gate electrode 123, and the drain electrodes 175a and 175b are disposed on both sides of the source electrode 173, and one end of each of the source lines 173 is disposed at the gate line ( It extends up and down around 121).
결합 전극(177)은 유지 전극선(131)과 일부가 중첩되어 있다. 여기에서, 저항성 접촉층 패턴(161, 163, 165a, 165b, 167, 169)은 반도체 패턴(151, 156, 157,159)과 데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179) 및 결합 전극(177)이 중첩하는 부분에만 위치한다. 데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179) 및 결합 전극(177), 저항성 접촉층 패턴(161, 163, 165a, 165b, 167, 169), 그리고 반도체 패턴(151, 156, 157, 159)은 채널부(154a, 154b)를 제외하면 실질적으로 동일한 평면 모양을 가진다.The coupling electrode 177 partially overlaps the storage electrode line 131. Here, the ohmic contact layer patterns 161, 163, 165a, 165b, 167, and 169 may include the semiconductor patterns 151, 156, 157, and 159, the data lines 171, 173, 175a, 175b, and 179, and the coupling electrode 177. It is located only in this overlapping part. Data wirings 171, 173, 175a, 175b, and 179 and coupling electrodes 177, ohmic contact layer patterns 161, 163, 165a, 165b, 167, and 169, and semiconductor patterns 151, 156, 157, and 159. The silver has substantially the same planar shape except for the channel portions 154a and 154b.
데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179) 및 결합 전극(177)의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 이 때, 보호막(180)은 두 드레인 전극(175a, 175b)의 한쪽 끝을 각각 노출하는 접촉 구멍(181, 182)과 결합 전극(177)의 한쪽 끝을 노출하는 접촉 구멍(183)을 가지고 있다. 보호막(180)은 또한 데이터 패드(179)를 노출하는 접촉 구멍(185)을 가지고 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(95)를 노출하는 접촉 구멍(184)을 가지고 있다.The passivation layer 180 is formed on the data lines 171, 173, 175a, 175b, and 179 and the coupling electrode 177. In this case, the passivation layer 180 has contact holes 181 and 182 exposing one end of the two drain electrodes 175a and 175b, and a contact hole 183 exposing one end of the coupling electrode 177. . The passivation layer 180 also has a contact hole 185 exposing the data pad 179, and a contact hole 184 exposing the gate pad 95 together with the gate insulating layer 140.
보호막(180)의 위에는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 드레인 전극(175a, 175b)과 각각 연결되어 있는 두 개의 화소 전극(190a, 190b)이 형성되어 있다. 여기서 아래 화소 전극(190a)은 접촉 구멍(183)을 통하여 결합 전극(177)과 연결되어 있고, 위 화소 전극(190b)은 결합 전극(177)과 중첩되어 있다. 즉, 위 화소의 아래 화소 전극(190a)과 아래 화소의 위 화소 전극(190b)은 결합 전극(177)을 매개로 하여 용량성 축전기를 이루고 있다. 화소 전극(190a, 190b)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 한편, 아래 화소 전극(190a)은 가로 방향으로 길게 뻗어 있는 하나의 가로 절개부(191)를 가지고 있다. 가로 절개부(191)의 수는 복수 개일 수 있고, 위 화소 전극(190b)에는 세로의 절개부가 형성될 수 있다. 계조 반전 현상을 없애기 위해서는 아래 화소 전극(190a)이 전체 화소 전극 면적에서 차지하는 비율은 10%~50%가 되는 것이 바람직하며, 특히 20~30%인 것이 바람직하다.Two pixel electrodes 190a and 190b connected to the drain electrodes 175a and 175b are formed on the passivation layer 180 through the contact holes 181 and 182, respectively. The lower pixel electrode 190a is connected to the coupling electrode 177 through the contact hole 183, and the upper pixel electrode 190b overlaps the coupling electrode 177. That is, the lower pixel electrode 190a of the upper pixel and the upper pixel electrode 190b of the lower pixel form a capacitive capacitor through the coupling electrode 177. The pixel electrodes 190a and 190b are made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). Meanwhile, the lower pixel electrode 190a has one horizontal cutout 191 extending in the horizontal direction. The number of horizontal cutouts 191 may be plural, and a vertical cutout may be formed in the pixel electrode 190b. In order to eliminate the gray level reversal phenomenon, the ratio of the lower pixel electrode 190a to the entire pixel electrode area is preferably 10% to 50%, and particularly preferably 20 to 30%.
또한, 보호막(180) 위에는 접촉 구멍(184, 185)을 통하여 각각 게이트 패드(129) 및 데이터 패드(179)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(95) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 여기서, 보조 게이트 및 데이터 패드(95, 97)는 게이트 및 데이터 패드(129, 179)를 보호하기 위한 것이며, 필수적인 것은 아니다.In addition, the auxiliary gate pad 95 and the auxiliary data pad 97, which are connected to the gate pad 129 and the data pad 179, respectively, are formed on the passivation layer 180 through the contact holes 184 and 185. Here, the auxiliary gate and data pads 95 and 97 are for protecting the gate and data pads 129 and 179, but are not essential.
보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드(95, 97) 부근을 제외한 박막 트랜지스터 표시판(100) 전면에는 배향막(11)이 형성되어 있다.An alignment layer 11 is formed on the entire surface of the thin film transistor array panel 100 except for the vicinity of the auxiliary gate pad and the auxiliary data pads 95 and 97.
다음, 도 4 및 도 5a를 참조하여, 색필터 표시판에 대하여 설명한다.Next, the color filter display panel will be described with reference to FIGS. 4 and 5A.
유리 등의 투명한 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(220)에 의하여 정의되는 각 화소 영역에는 적, 녹, 청색의 색필터(230)가 반복적으로 형성되어 있다. 색필터(230) 위에는 오버코트막(250)이 형성되어 있고, 오버코트막(250) 위에는 ITO 등의 투명한 도전 물질로 이루어진 기준 전극(270)이 형성되어 있다.The black matrix 220 is formed on a transparent insulating substrate 210 such as glass, and the red, green, and blue color filters 230 are repeatedly formed in each pixel region defined by the black matrix 220. . An overcoat layer 250 is formed on the color filter 230, and a reference electrode 270 made of a transparent conductive material such as ITO is formed on the overcoat layer 250.
기준 전극(270)은 세 개의 선형 절개부(271, 272, 273)를 가진다. 세로 방향으로 길게 뻗어 있는 절개부(271)는 위 화소 전극(190b)을 좌우로 양분하여 두 개의 좌우 소영역으로 분할하고 있고, 가로 방향으로 길게 뻗어 있는 두 개의 절개부(272, 273)는 가로 절개부(191)의 양쪽에 위치하며, 아래 화소 전극(190a)을 상하로 4분하는 위치에 있다. 이 때, 절개부(191)와 절개부(271, 272, 273)에 의하여 구획된 각 소영역은 실질적으로 4각형을 이루고, 그 장변 두 개는 게이트선(121)과 데이터선(171)에 대하여 평행하다.Reference electrode 270 has three linear cutouts 271, 272, 273. The cutout 271 extending in the vertical direction divides the upper pixel electrode 190b from side to side and divides it into two left and right small regions, and the two cutouts 272 and 273 extending in the horizontal direction are horizontal. Located at both sides of the cutout 191, the lower pixel electrode 190a is positioned up and down by four. At this time, each of the small regions partitioned by the cutout 191 and the cutouts 271, 272, and 273 has a substantially quadrangular shape, and two long sides thereof are formed on the gate line 121 and the data line 171. Parallel to
화소 전극(190a, 190b)과 기준 전극(270)의 절개부(191, 271, 272, 273)의 위치는 아래 위가 서로 바뀔 수 있다. 즉, 가로 방향의 절개부(191, 272, 273)는 위 화소(190a)에 위치하고 세로 방향의 절개부(271)는 아래 화소(190b)에 위치할 수 있다.Positions of the cutouts 191, 271, 272, and 273 of the pixel electrodes 190a and 190b and the reference electrode 270 may be changed upside down. That is, the horizontal cutouts 191, 272, and 273 may be located in the upper pixel 190a, and the vertical cutout 271 may be located in the lower pixel 190b.
기준 전극(270)과 노출된 절개부(271, 272, 273) 전면에는 배향막(21)이 형성되어 있다.An alignment layer 21 is formed on the reference electrode 270 and the entire exposed cutouts 271, 272, and 273.
두 기판(110, 210)의 바깥쪽에는 각각 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 이 때, 이들 편광판(12, 22)의 편광축은 게이트선(121) 또는 데이터선(171)과 평행하고, 서로간에는 직교하도록 배치된다.Polarizers 12 and 22 are attached to the outer sides of the two substrates 110 and 210, respectively. At this time, the polarization axes of these polarizing plates 12 and 22 are parallel to the gate line 121 or the data line 171, and are arranged to be orthogonal to each other.
이러한 구조로 이루어진 박막 트랜지스터 기판(100)과 색필터 기판(200) 사이에는 액정 물질이 주입되어 액정층(3)을 이룬다.A liquid crystal material is injected between the thin film transistor substrate 100 and the color filter substrate 200 having such a structure to form the liquid crystal layer 3.
한편, 본 실시예에서는 결합 전극(177)을 데이터 배선(171, 173, 175a, 175b, 179)과 동일한 층에 두었으나, 이와 달리 게이트 배선(121, 124, 129)과 동일한 층에 둘 수도 있다. 이 경우에는 유지 전극선(131)이 결합 전극(177)과 닿지 않도록 유의하여야 한다.Meanwhile, in the present embodiment, the coupling electrode 177 is placed on the same layer as the data lines 171, 173, 175a, 175b, and 179. Alternatively, the coupling electrode 177 may be placed on the same layer as the gate lines 121, 124, and 129. . In this case, care should be taken so that the storage electrode line 131 does not come into contact with the coupling electrode 177.
다시 도 1로 돌아가서, 구동 전압 생성부(700)는 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴온시키는 게이트 온 전압(Von)과 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴오프시키는 게이트 오프 전압(Voff) 그리고 기준 전극(270)에 인가되는 기준 전압(Vcom) 등을 생성한다.Returning to Figure 1, the driving voltage generator 700 includes a switching element (Q 1, Q 2), the gate-off voltage turn turning off the gate-on voltage (V on) and switching elements (Q 1, Q 2) to turn on the (V off) and the like and generates a reference voltage (V com) is applied to the reference electrode (270).
계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압(gray voltage)을 생성한다.The gray voltage generator 800 generates a plurality of gray voltages related to the luminance of the liquid crystal display.
게이트 구동부(400)는 스캔 구동부(scan driver)라고도 하며, 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 구동 전압 생성부(700)로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.The gate driver 400 may also be referred to as a scan driver. The gate driver 400 may be connected to the gate lines G 1 -G n of the liquid crystal panel assembly 300 to provide a gate-on voltage V on from the driving voltage generator 700. And a gate signal composed of a combination of the gate off voltage V off are applied to the gate lines G 1 -G n .
데이터 구동부(500)는 소스 구동부(source driver)라고도 하며, 표시판(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.The data driver 500 may also be referred to as a source driver. The data driver 500 may be connected to the data lines D 1 -D m of the display panel 300 to select a gray voltage from the gray voltage generator 800 to select data as a data signal. Applies to lines D 1 -D m .
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 구동 전압 생성부(700) 및 계조 전압 생성부(800) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 구동 전압 생성부(700) 및 계조 전압 생성부(800)에 공급한다.The signal controller 600 generates control signals for controlling operations of the gate driver 400, the data driver 500, the driving voltage generator 700, the gray voltage generator 800, and the like, respectively. ), The data driver 500, the driving voltage generator 700, and the gray voltage generator 800.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the operation of the liquid crystal display will be described in detail.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(graphic controller)(도시하지 않음)로부터 RGB 계조 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 제어 입력 신호(input control signal), 예를 들면 수직 동기 신호(vertical synchronizing signal, Vsync)와 수평 동기 신호(horizontal synchronizing signal, Hsync), 메인 클록(main clock, CLK), 데이터 인에이블 신호(data enable signal, DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 제어 입력 신호를 기초로 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호 및 전압 선택 제어 신호(voltage selection control signal, VSC)를 생성하고 계조 신호(R, G, B)를 액정 표시판(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(400)와 구동 전압 생성부(700)로 내보내고 데이터 제어 신호와 처리한 계조 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보내며, 전압 선택 제어 신호(VSC)를 계조 전압 생성부(800)로 내보낸다.The signal controller 600 controls an RGB gray level signal R, G, B and its display from an external graphic controller (not shown), for example, vertical synchronization. A vertical synchronizing signal (V sync ), a horizontal synchronizing signal (H sync ), a main clock (CLK), and a data enable signal (DE) are provided. The signal controller 600 generates a gate control signal, a data control signal, and a voltage selection control signal VSC based on the control input signal, and generates the gray level signals R, G, and B from the liquid crystal panel 300. After appropriately processing according to the operating conditions of the control signal, the gate control signal is sent to the gate driver 400 and the driving voltage generator 700, and the data control signal and the processed gray level signals R ', G', B 'are the data driver. In step 500, the voltage selection control signal VSC is sent to the gray voltage generator 800.
게이트 제어 신호는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(vertical synchronization start signal, STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(gate clock signal, CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 게이트 온 인에이블 신호(gate on enable signal, OE) 등을 포함한다. 이중에서 게이트 온 인에이블 신호(OE)와 게이트 클록 신호(CPV)는 구동 전압 생성부(700)에 공급된다. 데이터 제어 신호는 계조 신호의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(horizontal synchronization start signal, STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(load signal, LOAD 또는 TP), 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 제어 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(data clock signal, HCLK) 등을 포함한다.The gate control signal includes a vertical synchronization start signal (STV) for indicating the start of output of the gate on pulse (high period of the gate signal), and a gate clock signal for controlling the output timing of the gate on pulse. CPV) and a gate on enable signal (OE) for limiting the width of the gate on pulse. Among them, the gate-on enable signal OE and the gate clock signal CPV are supplied to the driving voltage generator 700. The data control signal is a horizontal synchronization start signal (STH) indicating the start of input of the gray scale signal and a load signal (load signal, LOAD or TP) for applying a corresponding data voltage to the data lines D 1 -D m . ), An inversion control signal RVS for inverting the polarity of the data voltage, a data clock signal HCLK, and the like.
먼저, 계조 전압 생성부(800)는 전압 선택 제어 신호(VSC)에 따라 결정된 전압값을 가지는 계조 전압을 데이터 구동부(500)에 공급한다.First, the gray voltage generator 800 supplies a gray voltage having a voltage value determined according to the voltage selection control signal VSC to the data driver 500.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호에 따라 게이트 온 전압(Von)을 차례로 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 두 행의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴온시킨다. 이와 동시에 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호에 따라, 턴온된 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함하는 화소에 대한 계조 신호(R', G', B')에 대응하는 계조 전압 생성부(800)로부터의 아날로그 계조 전압을 데이터 신호로서 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 신호는 턴온된 스위칭 소자(Q1, Q2)를 통해 해당 화소에 인가된다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 신호를 인가한다. 한 프레임이 끝나고 구동 전압 생성부(700)와 데이터 구동부(500)에 반전 제어 신호(RVS)가 공급되면 다음 프레임의 모든 데이터 신호의 극성이 바뀐다. 이 때, 한 프레임 내에서도 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 신호의 극성이 바뀐다.The gate driver 400 sequentially applies the gate-on voltage V on to the gate lines G 1 -G n in response to the gate control signal from the signal controller 600, thereby applying the gate-on voltage V on to the gate lines G 1 -G n . Turn on the two connected switching elements Q 1 , Q 2 . At the same time, the data driver 500 controls the gray level signals R ', G', and B 'of the pixels including the turned-on switching elements Q 1 and Q 2 according to a data control signal from the signal controller 600. The analog gray voltage from the gray voltage generator 800 corresponding to the data signal is supplied as a data signal to the data lines D 1 -D m . The data signals supplied to the data lines D 1 -D m are applied to the corresponding pixels through the turned-on switching elements Q 1 and Q 2 . In this way, the gate-on voltage V on is sequentially applied to all the gate lines G 1 -G n during one frame to apply the data signal to all the pixels. When one frame is over and the inversion control signal RVS is supplied to the driving voltage generator 700 and the data driver 500, the polarities of all data signals of the next frame are changed. At this time, the polarity of the data signal flowing through one data line is changed even within one frame.
그러면, 도 7a 및 도 7b를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따라 액정 표시판 조립체에 데이터 신호를 인가하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a method of applying a data signal to the liquid crystal panel assembly according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 각 부화소의 극성 상태를 나타내는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판조립체의 각 부화소의 극성 상태를 나타내는 도면이다. 여기서, 표시 "+"와 "-"는 기준 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 극성을 나타낸다.FIG. 7A illustrates a polar state of each subpixel of a liquid crystal panel assembly according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7B illustrates a polar state of each subpixel of a liquid crystal panel assembly according to another exemplary embodiment of the present invention. to be. Here, the indications "+" and "-" indicate the polarity of the data signal with respect to the reference voltage V com .
도 7a 및 도 7b에 나타나 있듯이, 본 발명의 실시예에서는 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 극성이 매 데이터선마다 반전된다. 한편, 도 7a의 실시예에서는 데이터 신호의 극성이 매 행마다 반전되지만, 도 7b의 실시예에서는 두 행마다 반전된다.As shown in Figs. 7A and 7B, in the embodiment of the present invention, the polarity of the data signal applied to the data line is inverted every data line. On the other hand, in the embodiment of Fig. 7A, the polarity of the data signal is inverted every row, while in the embodiment of Fig. 7B, it is inverted every two rows.
i번째 게이트선(Gi)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때, j번째 데이터선(Dj)에 인가되는 데이터 신호(dj)의 전압을 데이터 전압()이라 하자.When the gate-on voltage Von is applied to the i-th gate line G i , the voltage of the data signal d j applied to the j-th data line D j is converted into the data voltage ( Let's say
도 7a에서의 극성이 (+)이고,(x, y는 정수)의 극성은 |x+y|가 짝수이면 (+)이고, |x+y|가 홀수이면 (-)이다. 도 7a의 다음 프레임에서는 극성이 모두 반대가 된다. 따라서의 극성은 |x+y|가 짝수이면의 극성과 동일하고, |x+y|가 홀수이면의 극성과 반대임을 알 수 있다.In FIG. 7A The polarity of is (+), The polarity of (x, y is an integer) is (+) if | x + y | is even and (-) if | x + y | is odd. In the next frame of Fig. 7A, the polarities are all reversed. therefore Polarity of 이면 x + y | Is the same as the polarity of and if | x + y | is odd It can be seen that the polarity of the opposite.
이와 같이 데이터 신호를 인가하면 어떤 화소(Pi+x, Pj+y)의 극성은, |x+y|가 짝수일 때는 화소(Pi,j)와 동일한 극성이고, |x+y|가 홀수이면 반대 극성이 된다. 예를 들어, 도 7a에서 화소(Pi,j)와 아래 위로 인접한 화소(Pi-1,j)와 화소(Pi+1,j)의 극성은, |-1|=|+1|=1이므로, 화소(Pi,j)의 극성과 반대이다. 따라서 결합 축전기(Cpp)로 연결된 한 쌍의 부화소의 극성은 반대이다.In this way, when the data signal is applied, the polarity of a certain pixel Pi + x and Pj + y is the same polarity as the pixels Pi and j when | x + y is even and | x + y | Is an odd polarity. For example, the polarities of the pixels (P i, j) and pixels adjacent up and down (P i-1, j) and the pixel (P i + 1, j) in Figure 7a is, | -1 | = | +1 | Since = 1, the polarity of the pixels Pi and j is opposite. Therefore, the polarity of the pair of subpixels connected by the coupling capacitor C pp is reversed.
그러나 도 7b의 경우에는 결합 축전기(Cpp)로 연결된 한 쌍의 부화소의 극성이 반대일 수도 있고 동일할 수도 있다.However, in the case of FIG. 7B, the polarity of the pair of subpixels connected by the coupling capacitor C pp may be opposite or the same.
한편, 부화소(,)의 액정 축전기(CLC1,CLC2)에 인가되는 전압을 각각 V(), V()라 할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다.On the other hand, the subpixel ( , Voltages applied to the liquid crystal capacitors C LC1 and C LC2 ) ), V ( ), The following relation holds.
수학식 1 및 2에서 CLC2, CST2는 아래쪽 부화소()의 액정 축전기 및 유지 축전기의 정전 용량이고, Cpp는결합 축전기의 정전 용량이며,은 부화소()에 인가되었던 이전 프레임의 전압을 의미한다. 편의상 데이터선(D1-Dm)의 배선 저항은 무시하며, 공통 전압(Vcom)은 0으로 가정하다.In Equations 1 and 2, C LC2 and C ST2 represent lower subpixels ( Is the capacitance of the liquid crystal capacitor and the holding capacitor, C pp is the capacitance of the coupled capacitor, Silver subpixel ( ) Means the voltage of the previous frame that was applied to For convenience, the wiring resistance of the data lines D 1 -D m is ignored, and the common voltage V com is assumed to be zero.
수학식 2에서와이 동일한 극성인 경우,과은 반대 극성이므로,가 된다. 특히, 화소(Pi+1,j)가 화소(Pi,j)와 동일한 계조를 표시하며 정지 화상인 경우에,이 되어 수학식 2는 다음과 같이 정리될 수 있다.In equation (2) Wow If is the same polarity, and Is the opposite polarity, Becomes In particular, in the case where the pixels P i + 1 , j display the same gray level as the pixels P i , j and are still images, Equation 2 can be summarized as follows.
> 1 > 1
이다.to be.
반대로,와이 반대 극성이면,Contrary, Wow If is the opposite polarity,
이 된다. 화소(Pi+1,j)가 화소(Pi,j)와 동일한 계조를 표시하며 정지 화상인 경우에는Becomes In the case where the pixels P i + 1, j display the same gray level as the pixels P i, j and are still images
< 1 <1
가 된다.Becomes
수학식 3과 5에 따르면, 서로 이웃한 부화소의 극성이 동일하면 아래쪽 부화소()에 위쪽 부화소()보다 높은 전압이 인가되고, 이와 반대로 극성이 서로 반대일 경우에는 아래쪽 부화소()에 위쪽 부화소()보다 낮은 전압이 인가된다.According to Equations 3 and 5, if the subpixels adjacent to each other have the same polarity, the lower subpixel ( At the top subpixel ( If a voltage higher than) is applied, and vice versa, the lower subpixel ( At the top subpixel ( A voltage lower than) is applied.
결국 인접한 두 화소행에 인가되는 데이터 신호의 극성이 같으면 위쪽 화소의 아래쪽 부화소에 인가되는 화소 전압이 높아지고, 반대로 극성이 다르면 낮아진다. 따라서 후자의 경우에 상대적으로 전압값이 높은 데이터 신호를 인가할 필요가 있다. 특히, 도 7a의 경우에는 모든 화소행에 대해서 상대적으로 높은 전압값을 주어야 하고, 또 7b의 경우에는 한 행은 상대적으로 높은 값을, 그 다음 행은 상대적으로 낮은 값을 주는 것이 바람직하다. 더욱이, 도 7b의 경우 동일한 계조를 가지는 이웃한 화소간에 화소 전압값이 차이가 많이 날 우려가 있기 때문에 동일한 계조라 하더라도 결합 축전기(Cpp)에 의한 전압 상승 및 강하 효과를 고려한서로 다른 전압값을 인가할 필요가 있다.As a result, when the polarities of the data signals applied to two adjacent pixel rows are the same, the pixel voltage applied to the lower subpixel of the upper pixel is increased, and conversely, when the polarities are different, the pixel voltage is decreased. Therefore, in the latter case, it is necessary to apply a data signal having a relatively high voltage value. In particular, in the case of FIG. 7A, it is preferable to give a relatively high voltage value to all pixel rows, and in the case of 7b, one row is relatively high and the next row is relatively low. In addition, in the case of FIG. 7B, since the pixel voltage values may be greatly different between neighboring pixels having the same gray scale, different voltage values may be set in consideration of the voltage rising and falling effects due to the coupling capacitor C pp even in the same gray scale. It needs to be authorized.
이를 위하여 동일한 계조에 대하여 전압값이 서로 다른 둘 이상의 계조 전압을 생성하고 구동 방식에 따라 적절한 값을 선택하여 내보낼 필요가 있다. 이에 대하여, 도 6을 참고로 상세히 설명한다.To this end, it is necessary to generate two or more gray voltages having different voltage values for the same gray level, and select and export an appropriate value according to the driving method. This will be described in detail with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 전압 생성부의 상세 회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of a gray voltage generator according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 계조 전압 생성부는 네 개의 전압 생성부(11-14)와 이 네 개의 전압 생성부(11-14)에 연결되어 있고 신호 제어부(600)로부터 전압 선택 제어 신호(VSC)를 공급받으며 계조 전압(1G-18G)을 데이터 구동부(500)에 공급하는 멀티플렉서(20)를 포함한다.As shown in Fig. 6, the gradation voltage generator of this embodiment is connected to four voltage generators 11-14 and the four voltage generators 11-14, and voltage selection control from the signal controller 600 is performed. The multiplexer 20 receives a signal VSC and supplies a gray voltage 1G-18G to the data driver 500.
전압 생성부(11-14)는 복수의 계조 전압(V1a~V18a)을 생성하는 제1 전압 생성부(11, 13)와 동일한 계조에 대해 제1 전압 생성부(11, 13)와 다른 제2 전압값을 가지는 복수의 계조 전압(V1b~V18b)을 생성하는 제2 전압 생성부(12, 14)로 나눌 수 있다. 기준 전압(Vcom)과의 차이를 고려할 때, 제1 전압 생성부(11, 13)에서 생성한 전압(V1a~V18a) 각각은 제2 전압 생성부(12, 14)에서 생성한 전압(V1b~V18b) 각각보다 모두 높거나 모두 낮다. 본 실시예에서는 편의상 전압(V1a~V18a)이 전압(V1b~V18b)보다 높은 것으로 가정한다. 즉The voltage generator 11-14 is different from the first voltage generators 11 and 13 with respect to the same gray level as the first voltage generators 11 and 13 that generate the plurality of gray voltages V1a to V18a. The second voltage generators 12 and 14 may generate a plurality of gray voltages V1b to V18b having voltage values. In consideration of the difference from the reference voltage V com , each of the voltages V1a to V18a generated by the first voltage generators 11 and 13 is the voltage V1b generated by the second voltage generators 12 and 14. ~ V18b) All higher or lower than each. In the present embodiment, for convenience, it is assumed that the voltages V1a to V18a are higher than the voltages V1b to V18b. In other words
이다. 여기에서, 정극성, 부극성의 계조 전압은 공통 전압(Vcom)을 기준으로 한 극성을 의미한다.to be. Here, the gray scale voltages of the positive and negative polarities mean polarities based on the common voltage V com .
제1 전압 생성부(11, 13) 중 하나(11)는 정극성의 계조 전압(V1a, V2a, ..., V8a, V9a)을 생성하고, 다른 하나(13)는 부극성의 계조 전압(V10a, V11a, ..., V17a, V18a)을 생성하며, 제2 전압 생성부(12, 14) 역시 정극성의 계조 전압(V1b, V2b, ..., V8b, V9b)을 내보내는 전압 생성부(12)와 부극성의 계조 전압(V10b, V11b, ..., V17b, V18b)을 내보내는 전압 생성부(14)로 나뉜다.One of the first voltage generators 11 and 13 (11) generates positive gray voltages (V1a, V2a, ..., V8a, V9a), the other 13 is a negative gray voltage (V10a) , V11a, ..., V17a, and V18a, and the second voltage generators 12 and 14 also output positive gray voltages V1b, V2b, ..., V8b, and V9b. ) And a voltage generator 14 for outputting negative gray voltages (V10b, V11b, ..., V17b, V18b).
정극성의 계조 전압을 생성하는 두 개의 전압 생성부(11, 12)는 각각 전원(Vdd)과 기준 전압(Vcom) 사이에 직렬로 연결되어 있는 일련의 저항을 포함하고 있고, 저항 사이의 접점의 전압(V1a, V1b, V2a, V2b, ..., V9a, V9b)이 출력 전압이 된다. 이들 계조 전압(V1a, V1b, V2a, V2b, ..., V9a, V9b)에는 가장 낮은 계조(블랙 계조) 및 가장 높은 계조(화이트 계조)에 대응하는 전압이 포함되어 있다. 노멀리 화이트 방식의 경우, 블랙 계조에 대응하는 전압값이 가장 크고 반대로 화이트 계조에 대응하는 전압값이 가장 작다.The two voltage generators 11 and 12 for generating a positive gray scale voltage each include a series of resistors connected in series between the power supply Vdd and the reference voltage V com , and the The voltages V1a, V1b, V2a, V2b, ..., V9a, V9b become output voltages. These gray voltages (V1a, V1b, V2a, V2b, ..., V9a, V9b) include voltages corresponding to the lowest grayscale (black grayscale) and the highest grayscale (white grayscale). In the case of the normally white system, the voltage value corresponding to the black gradation is the largest and the voltage value corresponding to the white gradation is the smallest.
부극성의 계조 전압을 생성하는 나머지 두 개의 전압 생성부(13, 14)는 기준 전압(Vcom)과 접지 사이에 직렬로 연결되어 있는 일련의 저항을 각각 구비하고 있고, 이 또한 저항 사이의 접점의 전압(V10a, V10b, V11a, V11b, ... ,V18a, V18b)이 출력 전압이 된다.The remaining two voltage generators 13 and 14, which generate the negative gray scale voltage, each have a series of resistors connected in series between the reference voltage V com and ground, which are also contacts between the resistors. The voltages V10a, V10b, V11a, V11b, ..., V18a, V18b become the output voltages.
제1 전압 생성부(11, 13)의 각 저항값은 제2 전압 생성부(12, 14)의 각 저항값보다 작으며, 제1 전압 생성부(11, 13)에 포함되어 있는 저항의 값은 모두 동일하고, 또 제2 전압 생성부(12, 14)에 포함되어 있는 저항의 값은 모두 동일할 수 있다.Each resistance value of the first voltage generators 11 and 13 is smaller than each resistance value of the second voltage generators 12 and 14, and is a value of the resistor included in the first voltage generators 11 and 13. Are all the same, and the values of the resistors included in the second voltage generators 12 and 14 may all be the same.
본 실시예에서는 하나의 단으로 이루어진 저항열을 도시하였지만, 이 저항들은 단계적으로 연결된 계층 구조를 가질 수 있고, 이 계층 구조는 적정 수의 계조 전압이 얻어질 때까지 반복될 수 있다. 또한 각 단의 저항 수효는 필요에 따라 달라질 수 있다.In the present embodiment, a resistor string consisting of one stage is shown, but the resistors may have a hierarchical structure connected in stages, and the hierarchical structure may be repeated until an appropriate number of gradation voltages are obtained. In addition, the resistance number of each stage may vary as needed.
멀티플렉서(20)는 전압 선택 제어 신호(VSC)의 값에 따라 제1 전압 생성부(11, 13)에서 생성된 전압(V1a, V2a, ...., V17a, V18a)을 내보내거나, 제1 및 제2 전압 생성부(11-14)에서 생성된 전압(V1a-V18a, V1b-V18b)을 번갈아 내보낸다.The multiplexer 20 emits the voltages V1a, V2a, ...., V17a, and V18a generated by the first voltage generators 11 and 13 according to the value of the voltage selection control signal VSC, And alternating voltages V1a-V18a and V1b-V18b generated by the second voltage generator 11-14.
이러한 구조로 이루어져 있는 본 발명의 한 실시예에 따른 계조 전압 생성부(570)의 동작에 대하여 설명한다.An operation of the gray voltage generator 570 according to the exemplary embodiment of the present invention having the above structure will be described.
먼저, 신호 제어부(600)는 데이터선(D1-Dm)에 인가되는 데이터 신호의 극성을 반전시키는 반전 방식에 따라 전압 선택 제어 신호(VSC)의 값을 달리하여 계조 전압 생성부(800)의 멀티플렉서(20)에 공급한다. 예를 들어, 매 데이터선과 매 열마다 반전시키는 1도트 반전 방식을 선택한 경우에는 전압 선택 제어 신호(VSC)는 고레벨인 "하이(high)" 상태의 신호로 되지만, 매 데이터선마다 반전시키지만 두 행마다 극성을 반전시키는 2도트 반전 방식을 선택한 경우에는 고레벨인 "하이"와 저레벨인 "로우(low)" 상태를 번갈아 나타낸다. 이때 전압 선택 제어 신호(VSC)는 멀티플렉서(20)의 선택 신호로 작용한다.First, the signal controller 600 varies the value of the voltage selection control signal VSC according to an inversion method of inverting the polarity of the data signal applied to the data lines D 1 -D m , and thus the gray voltage generator 800. It is supplied to the multiplexer 20 of the. For example, if the 1-dot inversion method is selected, which inverts every data line and every column, the voltage selection control signal VSC becomes a signal of a high level " high " state, but inverts every data line but inverts every row. In the case of selecting the 2-dot inversion method of inverting the polarity every time, the high level "high" and the low level "low" states are alternately shown. In this case, the voltage selection control signal VSC serves as a selection signal of the multiplexer 20.
먼저, 데이터 신호의 극성 반전 방식을 1도트 반전 방식으로 택할 경우에 대하여 설명한다.First, the case where the polarity inversion method of the data signal is selected as the one-dot inversion method will be described.
이미 설명한 바와 같이, 1도트 반전 방식의 경우, 서로 이웃한 화소행의 부화소끼리는 반대 극성을 갖게 되어, 아래쪽 화소의 위쪽 부화소에 인가되는 화소 전압이 낮아지므로, 상대적으로 높은 전압을 인가해야 한다.As described above, in the case of the 1-dot inversion method, since the subpixels of adjacent pixel rows have opposite polarities and the pixel voltage applied to the upper subpixel of the lower pixel is lowered, a relatively high voltage must be applied. .
따라서 전압 선택 제어 신호(VSC)가 "하이" 상태이면, 멀티플렉서(20)는 제1 전압 생성부(11, 13)에서 출력되는 전압(V1a, V2a, ...., V17a, V18a)을 선택하여 출력 단자를 통해 계조 전압(1G-18G)으로 데이터 구동부(500)에 공급한다.Therefore, when the voltage selection control signal VSC is in the "high" state, the multiplexer 20 selects the voltages V1a, V2a, ...., V17a and V18a output from the first voltage generators 11 and 13. The data driver 500 supplies the data driver 500 with the gray voltage 1G-18G through the output terminal.
그러나 2도트 반전 방식인 경우, 2개의 화소행마다 데이터 신호의 극성이 반전되므로, 상대적으로 높은 전압과 상대적으로 낮은 전압을 데이터 구동부(600)에 번갈아 인가해야 한다.However, in the 2-dot inversion method, since the polarity of the data signal is inverted every two pixel rows, a relatively high voltage and a relatively low voltage must be alternately applied to the data driver 600.
따라서 극성이 바뀌는 화소행에 대해서는 전압 선택 제어 신호(VSC)가 "하이" 상태로 되어 상대적으로 높은 전압(V1a~V18a)을 선택한다. 하지만, 극성이 전 행과 동일한 화소행에 대해서는 전압 선택 제어 신호(VSC)가 "로우" 상태로 되어 상대적으로 낮은 전압(V1b, V2b, ..., V17b, V18b)을 선택하고 계조 전압(1G-118)으로서 데이터 구동부(500)에 공급하는 동작을 반복한다.Therefore, the voltage selection control signal VSC is set to the "high" state for the pixel row whose polarity is changed to select relatively high voltages V1a to V18a. However, for the pixel row whose polarity is the same as the previous row, the voltage selection control signal VSC is set to the "low" state, so that the relatively low voltages V1b, V2b, ..., V17b, and V18b are selected and the gray scale voltage (1G) is selected. -118), the operation of supplying to the data driver 500 is repeated.
이와 같이 실시예에서는 데이터 신호의 인가 방식에 따라 동일한 계조에 대해서도 데이터 구동부(500)에 인가되는 계조 전압(1G-18G)의 값을 선택하여 인가할수 있다.As described above, according to the method of applying the data signal, a value of the gray voltage 1G-18G applied to the data driver 500 may be selected and applied to the same gray level.
도 8은 종래 기술에 따라 1도트 반전 방식과 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 때와 본 발명의 한 실시예에 따라 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 때의 각 계조에 대한 투과율을 나타내는 그래프이다.FIG. 8 shows the transmittance for each grayscale when the data signal is applied in the one-dot inversion method and the two-dot inversion method according to the related art, and when the data signal is applied in the two-dot inversion method according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
도 8에서, 그래프 A와 B는 종래 기술에 따라 계조 전압을 데이터 구동부(500)에 인가할 때, 즉 한 계조에 하나의 계조 전압만을 출력할 때 2도트 반전 방식과 1도트 반전 방식으로 각각 데이터 신호를 인가할 경우 각 계조에 대한 투과율을 나타낸 것이다. 이에 비하여, 그래프 C는 본 실시예에 따른 계조 전압 생성부(800)를 적용하고 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 때 각 계조에 대한 투과율을 나타낸 것이다.In FIG. 8, graphs A and B respectively show data in a 2-dot inversion method and a 1-dot inversion method when the gray voltage is applied to the data driver 500 according to the related art, that is, when only one gray voltage is output to one gray level. When a signal is applied, the transmittance of each gray scale is shown. In contrast, graph C shows the transmittance for each gray level when the gray voltage generator 800 according to the present embodiment is applied and the data signal is applied in a 2-dot inversion scheme.
그래프에서도 볼 수 있듯이, 본 계조 전압 생성부(800)를 적용하여 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 때, 1도트 반전 방식과 유사한 곡선을 나타내어, 1도트 반전 방식과 2도트 반전 방식간의 휘도 차이가 보상되었음을 알 수 있다.As can be seen from the graph, when the data signal is applied in the 2-dot inversion method by applying the gray scale voltage generator 800, a curve similar to that of the 1-dot inversion method is shown, so that the luminance between the 1-dot inversion method and the 2-dot inversion method is reduced. It can be seen that the difference is compensated.
이와 같이, 화소를 두개의 부화소로 나누어 1개의 화소당 두개의 스위칭 소자와 두개의 액정 축전기를 형성하고, 결합 축전기를 사용하여 이웃하는 화소를 결합해 놓은 액정 표시 장치에서, 서로 이웃하는 부화소의 극성이 동일할 경우에는 상대적으로 낮은 계조 전압을 데이터 구동부에 인가하고, 이웃한 부화소의 극성이 다른 경우에는 상대적으로 큰 계조 전압을 데이터 구동부에 인가한다. 그로 인해,전체적으로 화소 전압을 균일하게 하여 휘도 차이를 보상하므로 액정 표시 장치의 화질을 개선하고 시인성을 향상시킨다.As such, in a liquid crystal display in which pixels are divided into two subpixels, two switching elements and two liquid crystal capacitors are formed per pixel, and neighboring pixels are combined using a coupling capacitor, neighboring subpixels. When the polarities are the same, a relatively low gray voltage is applied to the data driver, and when the neighboring subpixels are different, a relatively large gray voltage is applied to the data driver. Therefore, the luminance difference is compensated for by making the pixel voltage uniformly as a whole, thereby improving the image quality of the liquid crystal display and improving the visibility.
또한 1도트 반전 방식과 2도트 반전 방식으로 데이터 신호를 인가할 경우에 발생하는 휘도 차이를 보상할 수 있다.In addition, the luminance difference generated when the data signal is applied in the one-dot inversion method and the two-dot inversion method can be compensated for.
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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (8)
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KR1020020053542A KR20040021893A (en) | 2002-09-05 | 2002-09-05 | Driving apparatus of liquid crystal display |
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2002
- 2002-09-05 KR KR1020020053542A patent/KR20040021893A/en not_active Application Discontinuation
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