KR20080107148A - 표시장치 및 이의 구동방법 - Google Patents

Abstract

표시장치 및 이의 구동방법에서, 다수의 화소부 각각은 현재단 게이트 신호에 응답하여 데이터 신호를 입력받아서 서로 동일한 전압레벨을 갖는 제1 및 제2 화소전압을 각각 충전한다. 다수의 전압 조절부 각각은 다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임에서 기 충전된 이전 화소전압을 이용하여 제2 화소전압의 전압레벨을 다운시키는 레벨다운부 및 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 제2 화소전압을 입력받아서 제1 화소전압의 전압레벨을 업시키는 레벨업부를 포함한다. 따라서, 표시장치의 시인성을 향상시킬 수 있고, 투과율을 개선할 수 있다.

Description

표시장치 및 이의 구동방법{DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 구비된 화소부 및 전압 조절부의 등가 회로도이다.

도 2a는 도 1에 도시된 제n-1 게이트 라인으로 제n-1 게이트 신호가 인가될 때 n-1번째 화소의 등가 회로도이다.

도 2b는 도 1에 도시된 제n 게이트 라인으로 제n 게이트 신호가 인가될 때 n-1번째 화소의 등가 회로도이다.

도 3a는 종래의 제1 및 제2 화소에 각각 충전되는 제1 및 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 화소에 각각 충전되는 제1 및 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 도 1에 도시된 n-1번째 화소부 및 전압 조절부의 레이아웃이다.

도 5는 도 4에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ` 및 절단선 Ⅱ-Ⅱ`에 따라 절단한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치에 구비된 화소부 및 전압 조절부의 등가 회로도이다.

본 발명은 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시인성 측면에 유리하면서 투과율을 향상시킬 수 있는 표시장치 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 하부기판, 하부기판과 대향하여 구비되는 상부기판 및 하부기판과 상부기판과의 사이에 형성된 액정층으로 이루어져 영상을 표시하는 액정표시패널을 구비한다. 액정표시패널에는 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 연결된 다수의 화소가 구비된다.

액정표시장치는 다른 표시장치에 비하여 시야각 성능이 열세하다. 이러한 시야각 문제를 개선하기 위하여, 그 동안 피브이에이(Patterned Vertical Alignment: PVA) 모드, 엠브이에이(Multi-domain Vertical Alignment: MVA) 모드 및 에스-피브이에이(Super-Patterned Vertical Alignment: S-PVA) 모드 등의 액정표시장치 구동방식이 제안되었다.

이 중 S-PVA 모드 액정표시장치는 두 개의 서브화소로 이루어진 화소를 구비하고, 화소에 서로 다른 그레이를 갖는 도메인을 형성하기 위하여 두 개의 서브화소는 서로 다른 서브전압이 인가되는 메인 및 서브 화소전극을 각각 구비한다. 이때, 액정표시장치를 바라보는 사람의 눈은 두 개의 서브전압의 중간값을 인식하므 로, 중간 계조 이하에서 감마커브가 왜곡되어 측면 시야각이 저하되는 것을 방지한다. 이로써, 액정표시장치의 측면 시인성을 개선할 수 있다.

S-PVA 모드 액정표시장치는 구동방식에 따라서 CC(Coupling Capacitor)-타입과 TT(Two Transistor)-타입으로 구분된다. CC-타입은 메인 화소전극과 서브 화소전극과의 사이에 커플링 커패시터를 추가하여 서브 화소전극으로 인가되는 데이터 전압을 전압 강하시켜 메인 픽셀전압보다 낮은 전압을 서브 픽셀전압으로써 인가하는 구동방식이다. TT-타입은 두 개의 트랜지스터를 이용하여 메인 및 서브 화소전극에 각각 서로 다른 전압레벨을 갖는 메인 및 서브 픽셀전압을 각각 인가하는 구동방식이다.

최근에는 종래의 CC 타입 S-PVA 구조의 휘도감소 및 문자 깨짐 현상을 개선한 새로운 CS(Charge Share) 타입 S-PVA 구조를 제안하고 있다. 그러나, CS 타입 S-PVA 구조에서는 시인성을 개선한 구조에서는 투과율이 저하되고, 투과율을 높이는 구조에서는 시인성이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 시인성을 개선하면서 투과율을 향상시키기 위한 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 표시장치를 구동하는데 적용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 게이트 신호를 순차적으로 입력받는 다 수의 게이트 라인 및 상기 다수의 게이트 라인과 절연되고, 데이터 신호를 입력받는 다수의 데이터 라인을 포함한다.

다수의 화소부 각각은 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 입력받아 제1 화소전압을 충전하는 제1 화소 및 상기 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 입력받아 제2 화소전압을 충전하는 제2 화소로 이루어진다. 다수의 전압 조절부는 상기 다수의 화소부에 일대일 대응하여 전기적으로 연결되고, 레벨다운부 및 레벨업부를 포함한다. 상기 레벨다운부는 다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임에서 기 충전된 이전 화소전압을 이용하여 상기 제2 화소전압을 레벨 다운시키고, 상기 레벨업부는 상기 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 상기 제1 화소전압을 레벨 업시킨다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 제1 베이스 기판, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 제1 화소, 다수의 제2 화소, 다수의 전압 조절부, 제2 베이스 기판 및 공통전극을 포함한다.

상기 다수의 게이트 라인은 상기 제1 베이스 기판 상에 구비되고, 게이트 신호를 순차적으로 입력받는다. 상기 다수의 데이터 라인은 상기 제1 베이스 기판 상에 구비되고, 상기 다수의 게이트 라인과 절연되게 교차하여 상기 제1 베이스 기판에 다수의 화소영역을 정의하며, 데이터 신호를 입력받는다.

상기 다수의 제1 화소는 상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비되고, 상기 다수의 제1 화소 각각은 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자의 출 력전극에 연결된 제1 화소전극으로 이루어진다. 상기 다수의 제2 화소는 상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비되고, 상기 다수의 제2 화소 각각은 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 출력전극에 연결된 제2 화소전극으로 이루어진다.

상기 다수의 전압 조절부는 상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비된다. 상기 다수의 전압 조절부 각각은 이전 프레임의 이전 화소전압이 저장된 다운 커패시터, 다음단 게이트 신호에 응답하여 상기 다운 커패시터와 상기 제2 화소전극을 전기적으로 연결시키는 제3 스위칭 소자, 상기 제1 화소전극에 전기적으로 연결된 업 커패시터 및 상기 다음단 게이트 신호에 응답하여 상기 업 커패시터와 상기 다운 커패시터를 전기적으로 연결시키는 제4 스위칭 소자를 포함한다.

상기 제2 베이스 기판은 상기 제1 베이스 기판과 대향하여 결합하고, 상기 공통전극은 상기 제2 베이스 기판 상에 구비되고, 상기 다수의 제1 및 제2 화소 각각의 상기 제1 및 제2 화소전극과 마주하며, 공통전압을 입력받는다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동방법에서, 현재단 화소부의 제1 및 제2 화소는 현재단 게이트 신호에 응답하여 제1 화소전압과 제2 화소전압을 각각 충전한다. 이후, 다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임동안 충전된 이전 화소전압을 이용하여 상기 제2 화소에 충전된 제2 화소전압을 레벨 다운시킨다. 다음, 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 상기 제1 화소전압을 레벨 업시킨다. 여기서, 상기 제1 및 제2 화소전압의 극성은 한 프레임 단위로 반전된다.

이러한 표시장치 및 이의 구동방법에 따르면, 이전 프레임에 기 충전된 이전 화소전압을 이용하여 제2 화소에 충전된 제2 화소전압을 레벨 다운시키고, 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 이용하여 제1 화소에 충전된 제1 화소전압을 레벨 업 시킴으로써, 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차를 증가시킬 수 있고, 그 결과 표시장치의 시인성을 개선하면서, 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 구비된 화소부의 등가 회로도이다. 도 2a는 도 1에 도시된 제n-1 게이트 라인으로 제n-1 게이트 신호가 인가될 때 n-1번째 화소의 등가 회로도이고, 도 2b는 도 1에 도시된 제n 게이트 라인으로 제n 게이트 신호가 인가될 때 n-1번째 화소의 등가 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에는 제1 내지 제n 게이트 라인(GL1 ~ GLn) 및 제1 내지 제m 데이터 라인(DL1 ~ DLm)이 구비된다. 상기 제1 내지 제m 게이트 라인(GL1 ~ GLn)과 상기 제1 내지 제m 데이터 라인(DL1 ~ DLm)에 의해서 매트릭스 형태로 정의된 다수의 화소영역에는 다수의 화소부가 일대일 대응하여 구비된다.

도 1에서는 다수의 화소부 중 제n-1 게이트 라인(GLn-1)과 제m 데이터 라인(DLm)에 연결된 n-1번째 화소부(P(n-1))와 n번째 화소부(P(n))의 등가 회로도를 나타낸다. 여기서, 다수의 화소부 각각은 서로 동일한 구조로 이루어진다. 따라서, 이하에서는 상기 n-1번째 화소부(P(n-1))를 예를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 n-1번째 화소부(P(n-1))는 제1 화소(P1) 및 제2 화소(P2)로 이루어진다. 상기 제1 화소(P1)는 제1 박막 트랜지스터(T1), 제1 액정 커패시터(H-Clc) 및 제1 스토리지 커패시터(H-Cst)로 이루어지고, 상기 제2 화소(P2)는 제2 박막 트랜지스터(T2), 제2 액정 커패시터(L-Clc) 및 제2 스토리지 커패시터(L-Cst)로 이루어진다.

구체적으로, 상기 제1 박막 트랜지스터(T1)는 제n-1 게이트 라인(GLn-1)에 연결된 제1 게이트 전극, 제m 데이터 라인(DLm)에 연결된 제1 소오스 전극 및 상기 제1 액정 커패시터(H-Clc)에 연결된 제1 드레인 전극을 포함한다. 상기 제1 액정 커패시터(H-Clc)는 상기 제1 드레인 전극에 연결된 제1 화소전극, 상기 제1 화소전극과 마주하고 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극 및 상기 제1 화소전극과 상기 공통전극과의 사이에 개재된 액정층(미도시)에 의해서 정의된다. 상기 제1 스토리지 커패시터(H-Cst)는 상기 제1 화소전극, 상기 공통전압이 인가되는 스토리지 전극 및 상기 제1 화소전극과 상기 스토리지 전극과의 사이에 개재된 절연층에 의해서 정의된다.

한편, 상기 제2 박막 트랜지스터(T2)는 상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1)에 연결된 제2 게이트 전극, 상기 제m 데이터 라인(DLm)에 연결된 제2 소오스 전극 및 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)에 연결된 제2 드레인 전극을 포함한다. 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)는 상기 제2 드레인 전극에 연결된 제2 화소전극, 상기 제2 화소전극과 마주하고 상기 공통전압(Vcom)이 인가되는 상기 공통전극 및 상기 제2 화소전극과 상기 공통전극과의 사이에 개재된 액정층에 의해서 정의된다. 상기 제2 스토리지 커패시터(L-Cst)는 상기 제2 화소전극, 상기 공통전압이 인가되는 상기 스토리지 전극 및 상기 제2 화소전극과 상기 스토리지 전극과의 사이에 개재된 절연층에 의해서 정의된다.

한 프레임동안 상기 제1 내지 제n 게이트 라인(GL1 ~ GLn)에는 게이트 신호가 순차적으로 인가된다. 여기서, 상기 제1 내지 제n 게이트 라인(GL1 ~ GLn) 각각에 상기 게이트 신호가 인가되는 시간은 수평주사구간(1H)으로 정의된다.

상기 제1 내지 제m 데이터 라인(DL1 ~ DLm)에는 데이터 신호가 인가된다. 상기 데이터 신호는 상기 제1 내지 제n 게이트 라인(GL1 ~ GLn)으로 순차적으로 인가되는 상기 게이트 신호에 동기하여 상기 제1 내지 제m 데이터 라인(DL1 ~ DLm)으로 출력된다.

도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1)에 n-1번째 게이트 신호가 인가되면, 상기 제1 및 제2 화소(P1, P2)에 구비된 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온된다. 따라서, 상기 제m 데이터 라인(DLm)으로 인가된 상기 데이터 신호는 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)를 통과하여 상기 제1 및 제2 액정 커패시터(H-Clc, L-Clc)의 제1 및 제2 화소전극으로 인가된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 액정 커패시터(H-Clc, L-Clc)의 상기 제1 및 제2 화소전극은 상기 제m 데이터 라인(DLm)에 공통으로 연결되므로, 상기 데이터 신호를 동시 에 입력받는다. 따라서, n-1번째 수평주사구간동안 상기 제1 및 제2 액정 커패시터(H-Clc, L-Clc)에는 서로 동일한 전압레벨을 갖는 제1 및 제2 화소전압이 각각 충전된다.

상기 표시장치는 제n 게이트 라인(GLn)과 상기 n-1번째 화소부에 연결되고, 상기 n-1번째 화소부(P(n-1))의 상기 제1 및 제2 화소(P1, P2)에 각각 충전된 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압레벨을 조절하기 위한 전압 조절부(S1)를 더 포함한다.

상기 전압 조절부(S1)는 제3 박막 트랜지스터(T3)와 다운 커패시터(C-down)로 이루어진 레벨다운부 및 제4 박막 트랜지스터(T4)와 업 커패시터(C-up)로 이루어진 레벨업부를 포함한다.

상기 제3 박막 트랜지스터(T3)는 상기 제n 게이트 라인(GLn)에 연결된 제3 게이트 전극, 상기 제2 화소전극에 연결된 제3 소오스 전극 및 상기 다운 커패시터(C-down)에 연결된 제3 드레인 전극을 구비한다. 상기 제4 박막 트랜지스터(T4)는 상기 제n 게이트 라인(GLn)에 연결된 제4 게이트 전극, 상기 다운 커패시터(C-down)에 연결된 제3 소오스 전극 및 상기 업 커패시터(C-up)에 연결된 제4 드레인 전극을 구비한다.

상기 다운 커패시터(C-down)는 상기 스토리지 전극, 상기 스토리지 전극과 부분적으로 오버랩되고 상기 제3 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제1 대향 전극 및 상기 제1 대향 전극과 상기 스토리지 전극과의 사이에 개재된 절연층에 의해서 정의된다. 상기 업 커패시터(C-up)는 상기 제1 화소전극, 상기 제1 화소전극과 부분적으로 오버랩되고 상기 제4 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제2 대향 전극 및 상기 제2 대향 전극과 상기 제1 화소전극과의 사이에 개재된 절연층에 의해서 정의된다.

도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제n 게이트 라인(GLn)으로 인가된 n번째 게이트 신호에 응답하여 상기 제3 및 제4 박막 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온되면, 상기 제3 박막 트랜지스터(T3)에 의해서 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)와 상기 다운 커패시터(C-down)가 전기적으로 연결되고, 상기 제4 박막 트랜지스터(T4)에 의해서 상기 다운 커패시터(C-down)와 상기 업 커패시터(C-up)가 전기적으로 연결된다.

결과적으로, 상기 n번째 게이트 신호(Gn)에 응답하여 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)와 상기 다운 커패시터(C-down)는 충전을 공유하게 된다. 여기서, 이전 프레임에서 입력받은 데이터 신호에 의해서 상기 다운 커패시터(C-down)에는 이전 화소전압이 기 충전되어 있다. 상기 데이터 신호의 극성은 한 프레임 단위로 반전되므로, 상기 이전 화소전압은 상기 제1 및 제2 화소전압과 반대의 극성을 갖는다. 따라서, 상기 제3 박막 트랜지스터(T3)에 의해서 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)에 충전된 제2 화소전압은 상기 이전 화소전압에 의해서 레벨 다운된다.

충전 공유 과정에서 상기 다운 커패시터(C-down)에 충전된 전압은 상승하고, 이에 연동하여 상기 업 커패시터(C-up)에 연결된 제1 액정 커패시터(H-Clc)의 상기 제1 화소전압은 레벨 업된다. 결과적으로, 상기 제1 액정 커패시터(H-Clc)에 충전된 상기 제1 화소전압과 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)에 충전된 상기 제2 화소전압의 전압레벨이 상기 업 커패시터(C-up)와 상기 다운 커패시터(C-down)에 의해서 조절된다. 구체적으로, 상기 업 커패시터(C-up)와 상기 다운 커패시터(C-down)에 의해서 상기 제1 화소전압은 레벨 업되고, 상기 제2 화소전압은 레벨 다운된다.

상술한 바와 같이, 제n-1 게이트 신호에 응답하여 상기 n-1번째 화소부(P(n-1))의 제1 및 제2 화소(P1, P2)에는 서로 동일한 전압레벨을 갖는 제1 및 제2 화소전압이 충전되고, 이후 제n 게이트 신호에 의해서 상기 제1 및 제2 화소전압이 서로 다른 전압레벨을 갖도록 제어된다. 따라서, 상기 n-1번째 화소부(P(n-1))의 제1 및 제2 화소(P1, P2)는 서로 다른 계조를 갖는 두 개의 영상을 각각 표시하고, 사용자는 상기 두 개의 영상이 혼합된 영상을 시인하므로, 상기 표시장치의 시인성이 향상될 수 있다.

도 3a는 종래의 제1 및 제2 화소에 각각 충전되는 제1 및 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 화소에 각각 충전되는 제1 및 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3a에서 제1 그래프(A1)는 종래의 CS 타입 SPVA 액정표시장치에서 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타내고, 제2 그래프(A2)는 종래의 CS 타입 SPVA 액정표시장치에서 제1 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸다. 도 3b에서 제3 그래프(A3)는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 제2 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타내고, 제4 그래프(A4)는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 제1 화소전압의 시간에 따른 변화를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 제n-1 게이트 신호(Gn-1)가 하이 상태로 발생되면, 종래의 제1 및 제2 화소전압은 각각 13.5V로 챠징되고, 상기 제n-1 게이트 신호(Gn-1) 가 로우 상태로 떨어지면, 킥백 전압만큼 상기 제1 및 제2 화소전압이 감소한다. 이후, 제n 게이트 신호(Gn)가 하이 상태로 발생되면, 상기 제1 화소전압은 약 13.3V 정도로 다시 상승하고, 제2 화소전압은 12.5V 정도로 떨어진다. 상기 제n 게이트 신호(Gn)가 로우 상태로 떨어지면, 상기 제1 및 제2 화소전압은 다시 킥백 전압만큼 다운되고, 이후에는 그 상태를 계속 유지한다. 도 3a에서, 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차는 약 1.5V 정도로 나타났다.

도 3b를 참조하면, 제n-1 게이트 신호(Gn-1)가 하이 상태로 발생되면, 종래와 같이 본 발명에서도 제1 및 제2 화소전압은 각각 13.5V로 챠징되고, 상기 제n-1 게이트 신호가 로우 상태로 떨어지면, 킥백 전압만큼 상기 제1 및 제2 화소전압이 감소한다. 이후, 제n 게이트 신호(Gn)가 하이 상태로 발생되면, 상기 제1 화소전압은 종래보다 높은 약 13.7V 정도로 다시 상승하고, 제2 화소전압은 11.3V 정도로 떨어진다. 상기 제n 게이트 신호(Gn)가 로우 상태로 떨어지면, 상기 제1 및 제2 화소전압은 다시 킥백 전압만큼 다운되고, 이후에는 그 상태를 계속 유지한다. 도 3b에서, 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차는 약 2.5V 정도로 나타났다.

결과적으로, 이전 화소전압을 이용하여 제2 화소전압을 다운시키는 본 발명의 구조에서 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차가 더 크게 나타난 것을 알 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차가 증가함으로 인해서 액정표시장치의 측면 시인성이 개선될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 n-1번째 화소부 및 전압 조절부의 레이아웃이고, 도 5는 도 4에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ` 및 절단선 Ⅱ-Ⅱ`에 따라 절단한 단면도이다.

표시장치는 영상을 표시하는 표시패널로 이루어지고, 표시패널에는 다수의 화소부가 매트릭스 형태로 배열되는데, 도 4에서는 n-1번째 화소부의 레이아웃을 도시하였다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 표시패널은 서로 결합된 두 개의 베이스 기판으로 이루어지고, 이 중 어느 하나의 베이스 기판(111) 상에는 게이트 메탈로 이루어진 제n-1 게이트 라인(GLn-1), 제n 게이트 라인(GLn) 및 스토리지 전극(SSE)이 형성된다. 상기 스토리지 전극(SSE)에는 공통전압이 인가되고, 상기 제n-1 및 제n 게이트 라인(GLn)에는 제n-1 및 제n 게이트 신호가 각각 인가된다.

상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1)은 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)의 게이트 전극으로써 이용된다. 상기 제n 게이트 라인(GLn)은 제3 및 제4 박막 트랜지스터(T3, T4)의 게이트 전극으로써 이용된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(112)은 상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1), 제n 게이트 라인(GLn) 및 스토리지 전극(SSE)을 커버한다. 상기 게이트 절연막(112) 상에는 상기 제1 내지 제4 박막 트랜지스터(T1 ~ T4)가 형성된 영역에 대응하여 액티브층(113b) 및 오믹 콘택층(113a)이 더 구비된다.

상기 게이트 절연막(112) 상에는 데이터 메탈로 이루어진 데이터 라인, 제1 소오스 전극(SE1), 제2 소오스 전극(SE2), 제1 드레인 전극(DE1), 제2 드레인 전극(DE2)이 구비된다. 상기 제2 소오스 전극(SE2)은 상기 제m 데이터 라인(DLm)으로부터 분기되고, 상기 제1 소오스 전극(SE1)은 상기 제2 소오스 전극(SE2)으로부터 연장된다. 상기 제1 드레인 전극(DE1)은 상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1) 상부에서 상기 제1 소오스 전극(SE1)과 소정의 간격으로 이격되고, 상기 제2 드레인 전극(DE2)은 상기 제n-1 게이트 라인(GLn-1) 상부에서 상기 제2 소오스 전극(SE2)과 소정의 간격으로 이격된다.

한편, 상기 게이트 절연막(112) 상에는 제3 소오스 전극(SE3), 제3 드레인 전극(DE3), 제4 소오스 전극(SE4) 및 제4 드레인 전극(DE4)이 더 구비된다. 상기 제3 소오스 전극(SE3)은 상기 제n 게이트 라인(GLn) 상부에서 상기 제3 드레인 전극(DE3)과 소정의 간격으로 이격되고, 상기 제4 드레인 전극(DE4)은 상기 제n 게이트 라인(GLn)의 상부에서 상기 제4 소오스 전극(SE4)과 소정의 간격으로 이격된다. 본 발명의 일 예로, 상기 제3 드레인 전극(DE3)과 상기 제4 소오스 전극(SE4)은 서로 일체로 형성된다.

이로써, 상기 베이스 기판(111) 상에는 제1 내지 제4 박막 트랜지스터(T1 ~ T4)가 형성된다.

또한, 다운 커패시터(C-down)를 형성하기 위한 제1 대향 전극(CE1)은 상기 제3 소오스 전극(SE3)으로부터 연장되어 상기 스토리지 전극(SSE)과 마주하도록 부분적으로 오버랩된다. 업 커패시터(C-up)를 형성하기 위한 제2 대향 전극(CE2)은 상기 제4 드레인 전극(DE4)으로부터 연장된다. 상기 제2 대향 전극(CE2)은 이후에 형성된 제1 화소전극(PE1)과 부분적으로 오버랩된다.

상기 베이스 기판(111) 상부에는 상기 제1 내지 제4 박막 트랜지스터(T1 ~ T4)를 커버하기 위한 보호막(114)이 더 구비된다. 상기 보호막(114) 상에는 유기 절연막(115)이 형성된다. 상기 제1 드레인 전극(DE1), 제2 드레인 전극(DE2) 및 제 3 소오스 전극(SE3)은 상기 보호막(114) 및 상기 유기 절연막(115)을 관통하여 형성된 제1 내지 제3 콘택홀(C1, C2, C3)에 의해서 각각 노출된다.

상기 유기 절연막(115) 상에는 투명성 도전 물질로 이루어진 제1 및 제2 화소전극(PE1, PE2)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 화소전극(PE1, PE2) 사이에는 제1 개구부(OP1)가 제공되어, 상기 제1 및 제2 화소전극(PE1, PE2)은 서로 소정의 간격으로 이격되어 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 제1 화소전극(PE1)은 상기 제1 콘택홀(C1)을 통해 상기 제1 박막 트랜지스터(T1)의 제1 드레인 전극(DE1)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 화소전극(PE2)은 상기 제2 콘택홀(C2)을 통해 상기 제2 박막 트랜지스터(T2)의 제2 드레인 전극(DE2)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제2 화소전극(PE2)은 상기 제3 콘택홀(C3)을 통해 상기 제3 박막 트랜지스터(T3)의 제3 소오스 전극(SE3)에 전기적으로 연결된다.

상기 제1 화소전극(PE1)은 상기 제2 캡 전극(CE2)과 마주하도록 연장되어 상기 업 커패시터(C-up)를 형성하고, 상기 스토리지 전극(SSE)과 부분적으로 오버랩되어 제1 스토리지 커패시터(H-Cst, 도 1에 도시됨)를 형성한다. 상기 제2 화소전극(PE2)은 상기 스토리지 전극(SSE)과 부분적으로 오버랩되어 제2 스토리지 커패시터(L-Cst, 도 1에 도시됨)를 형성한다.

한편, 나머지 베이스 기판 상에는 공통전극이 구비된다. 상기 공통전극은 상기 제1 화소전극(PE1)과 함께 제1 액정 커패시터(H-Clc)를 형성하고, 상기 제2 화소전극(PE2)과 함께 제2 액정 커패시터(L-Clc)를 형성한다.

상기 공통전극에는 상기 제1 및 제2 화소전극(PE1, PE2)의 상부에 위치하는 제2 개구부(OP2)가 제공된다. 상기 제2 개구부(OP2)는 상기 제1 및 제2 화소전극(PE1, PE2)이 각각 형성된 영역을 다수의 도메인으로 분할하는 역할을 수행한다. 상기한 구조에 따르면, 두 개의 베이스 기판 사이에 개재된 액정층이 각 도메인에서 서로 다른 방향으로 배열됨으로써, 표시장치의 시야각이 개선될 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 공통 전극이 형성된 베이스 기판 상에는 블랙 매트릭스 및 컬러필터층이 더 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치에 구비된 화소부, 전압 조절부 및 더미 전압 조절부의 등가 회로도이다. 단, 도 6에 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면. n번째 화소부(P(n))에는 더미 전압 조절부(S2)가 연결된다. 상기 더미 전압 조절부(S2)는 더미 게이트 라인(D-GL), 제1 더미 박막 트랜지스터(T3(D)) 및 더미 다운 커패시터(C-down(D))로 이루어진 더미 레벨다운부 및 더미 업 커패시터(C-up(D))와 제2 더미 박막 트랜지스터(T4(D))로 이루어진 더미 레벨업부를 포함한다.

상기 더미 게이트 라인(D-GL)은 제n 게이트 라인(GLn)과 평행하면서 소정의 간격으로 이격되어 배치되고, 제1 게이트 라인(GL1)하고만 전기적으로 연결된다. 따라서, 다음 프레임에서 제1 게이트 라인(GL1)으로 제1 게이트 신호가 인가되면, 상기 제1 게이트 신호는 상기 제1 게이트 라인(GL1)과 전기적으로 연결된 상기 더미 게이트 라인(D-GL)으로도 제공된다.

상기 제1 더미 박막 트랜지스터(T3(D))는 상기 더미 게이트 라인(D-GL)에 전기적으로 연결된 게이트 전극, 상기 n번째 화소부(P(n))의 제2 액정 커패시터(L-Clc)에 전기적으로 연결된 소오스 전극 및 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))에 전기적으로 연결된 드레인 전극으로 이루어진다. 상기 제2 더미 박막 트랜지스터(T4(D))는 상기 더미 게이트 라인(D-GL)에 전기적으로 연결된 게이트 전극, 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))에 전기적으로 연결된 소오스 전극 및 상기 더미 업 커패시터(C-up(D))에 전기적으로 연결된 드레인 전극으로 이루어진다.

현재 프레임에서 제n 게이트 라인(GLn)에 제n 게이트 신호까지 인가되어 n번째 화소부까지 구동된 이후, 다음 프레임에서 제1 게이트 라인(GL1) 및 상기 더미 게이트 라인(D-GL)에 제1 게이트 신호가 인가되면, 상기 제1 게이트 신호에 응답하여 n번째 화소부(P(n))에 연결된 상기 더미 전압 조절부(S2)가 동작한다.

구체적으로, 상기 더미 게이트 라인(D-GL)으로 공급된 상기 제1 게이트 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 더미 박막 트랜지스터(T3(D), T4(D))가 턴-온된다. 턴-온된 상기 제1 더미 박막 트랜지스터(T3(D))에 의해서 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)와 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))는 서로 충전을 공유한다. 즉, 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))에는 이전 프레임에서 충전된 이전 화소전압이 기 저장되어 있다. 상기 이전 화소전압은 제1 및 제2 화소전압과 반대의 극성을 가지므로, 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)에 충전된 상기 제2 화소전압은 상기 이전 화소전압에 의해서 소정 전압레벨만큼 다운된다.

한편, 상기 턴-온된 제2 더미 박막 트랜지스터(T4(D))에 의해서 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))와 상기 더미 업 커패시터(C-up(D))가 전기적으로 연결된다. 상기 제2 액정 커패시터(L-Clc)와의 충전 공유로 상기 더미 다운 커패시터(C-down(D))에 충전된 전압은 상승하므로, 이와 연동하여 상기 더미 업 커패시터(C-up(D))에 연결된 제1 액정 커패시터(H-Clc)의 충전 전압인 상기 제1 화소전압도 소정의 레벨만큼 상승한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 다음단 게이트 라인이 존재하지 않는 마지막행 화소부(P(n))에 충전된 제1 및 제2 화소전압을 조절하기 위한 더미 전압 조절부(S2)가 더 구비된다. 상기 더미 전압 조절부(S2)는 상기 마지막행 화소부(P(n))에 충전된 제1 및 제2 화소전압이 조절되지 않아서 다른 화소부들보다 밝게 표시되는 백색화 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 상기 더미 전압 조절부(S2)는 제2 화소전압과 반대의 극성을 갖는 이전 화소전압을 이용하여 상기 제2 화소전압을 다운시키므로, 전압 조절 후 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압 차이를 증가시킬 수 있다. 그 결과 상기 표시장치의 시인성을 개선할 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 더미 전압 조절부(S2)의 더미 게이트 라인(D-GL)은 상기 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 제1 내지 제n 게이트 라인(GL1 ~ GLn)에 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부(미도시)에 상기 더미 게이트 라인(D-GL)으로 더미 게이트 신호를 출력하기 위한 더미 스테이지가 더 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 더미 게이트 라인(D-GL)은 상기 더미 스테이지에 전기적으로 연결되어 상기 더미 게이트 신호를 입력받아서 상기 마지막행 화소부(P(n))에 충전된 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압레벨을 조절할 수 있다.

이와 같은 표시장치 및 이의 구동방법에 따르면, 다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임에 기 충전된 이전 화소전압을 이용하여 제2 화소에 충전된 제2 화소전압의 전압레벨을 크게 다운시킴으로써, 상기 제1 및 제2 화소전압의 전압차를 증가시킬 수 있고, 그 결과 표시장치의 측면 시인성을 개선할 수 있다.

또한, 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 제1 화소에 충전된 제1 화소전압의 전압레벨을 업시킬 수 있음으로써, 표시장치의 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 게이트 신호를 순차적으로 입력받는 다수의 게이트 라인;

   상기 다수의 게이트 라인과 절연되고, 데이터 신호를 입력받는 다수의 데이터 라인;

   현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 입력받아 제1 화소전압을 충전하는 제1 화소 및 상기 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 입력받아 제2 화소전압을 충전하는 제2 화소로 이루어진 다수의 화소부; 및

   상기 다수의 화소부에 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 레벨 다운부 및 레벨업부를 포함하고, 상기 레벨 다운부는 다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임에서 기 충전된 이전 화소전압을 이용하여 상기 제2 화소전압을 레벨 다운시키고, 상기 레벨업부는 상기 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 상기 제1 화소전압을 레벨 업시키는 다수의 전압 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화소전압의 극성은 한 프레임 단위로 반전되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 화소는,

   상기 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제1 스위 칭 소자; 및

   상기 제1 스위칭 소자의 출력단자에 연결되어 상기 데이터 신호를 입력받아서 상기 제1 화소전압을 충전하는 제1 액정 커패시터를 포함하고,

   상기 제2 화소는,

   상기 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제2 스위칭 소자; 및

   상기 제2 스위칭 소자의 출력단자에 연결되어 상기 데이터 신호를 입력받아서 상기 제2 화소전압을 충전하는 제2 액정 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 레벨다운부는,

   상기 각 화소부의 다음단 게이트 라인과 상기 각 화소부의 제2 액정 커패시터에 연결된 제3 스위칭 소자; 및

   상기 제3 스위칭 소자의 출력전극에 전기적으로 연결된 다운 커패시터를 포함하고,

   상기 레벨업부는,

   상기 각 화소부의 다음단 게이트 라인과 상기 다운 커패시터에 전기적으로 연결된 제4 스위칭 소자; 및

   상기 제4 스위칭 소자의 출력전극에 전기적으로 연결된 업 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 서로 동일한 게이트 라인과 서로 동일한 데이터 라인에 전기적으로 연결되어 서로 동시에 턴-온되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 제1 화소는 상기 제1 액정 커패시터에 병렬 연결된 제1 스토리지 커패시터를 더 포함하고,

   상기 제2 화소는 상기 제2 액정 커패시터와 병렬 연결된 제2 스토리지 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 다수의 화소부 중 마지막행 화소부들에 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 다수의 더미 전압 조절부를 더 포함하고,

   상기 더미 전압 조절부들 각각은,

   더미 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임에서 기 충전된 더미 이전 화소전압을 이용하여 상기 마지막행 화소부들에 충전된 제2 화소전압을 레벨 다운시키는 더미 레벨다운부; 및

   상기 더미 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 상기 마지막행 화소부들에 충전된 제1 화소전압을 레벨 업시키는 더미 레벨업부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 더미 전압 조절부 각각은 상기 다수의 게이트 라인 중 첫번째 게이트 라인에 전기적으로 연결되어 첫번째 게이트 신호를 상기 더미 게이트 신호로써 입력받는 더미 게이트 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 화소는,

   상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제1 스위칭 소자; 및

   상기 제1 스위칭 소자의 출력단자에 연결되어 상기 데이터 신호를 입력받아서 상기 제1 화소전압을 충전하는 제1 액정 커패시터를 포함하고,

   상기 제2 화소는,

   상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제2 스위칭 소자; 및

   상기 제2 스위칭 소자의 출력단자에 연결되어 상기 데이터 신호를 입력받아서 상기 제1 화소전압과 동일한 상기 제2 화소전압을 충전하는 제2 액정 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위칭 소자는 서로 동일한 게이트 라인과 서로 동일한 데이터 라인에 전기적으로 연결되어 서로 동시에 턴-온되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 레벨다운부는,

    상기 각 화소부의 다음단 게이트 라인과 상기 각 화소부의 제2 액정 커패시터에 연결된 제3 스위칭 소자; 및

    상기 제3 스위칭 소자의 출력전극에 전기적으로 연결된 다운 커패시터를 포함하고,

    상기 레벨업부는,

    상기 각 화소부의 다음단 게이트 라인과 상기 다운 커패시터에 전기적으로 연결된 제4 스위칭 소자; 및

    상기 제4 스위칭 소자의 출력전극에 전기적으로 연결된 업 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제9항에 있어서, 더미 레벨다운부는,

    더미 게이트 라인;

    상기 더미 게이트 라인와 상기 마지막행 화소부의 제2 액정 커패시터에 연결된 제1 더미 스위칭 소자; 및

    상기 제1 더미 스위칭 소자의 출력전극에 연결된 더미 다운 커패시터를 포함하고,

    상기 더미 레벨업부는,

    상기 더미 게이트 라인과 상기 더미 다운 커패시터에 연결된 제2 더미 스위칭 소자; 및

    상기 제2 더미 스위칭 소자의 출력전극에 연결된 더미 업 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
13. 제1 베이스 기판;

    상기 제1 베이스 기판 상에 구비되고, 게이트 신호를 순차적으로 입력받는 다수의 게이트 라인;

    상기 제1 베이스 기판 상에 구비되고, 상기 다수의 게이트 라인과 절연되게 교차하여 상기 제1 베이스 기판에 다수의 화소영역을 정의하며, 데이터 신호를 입력받는 다수의 데이터 라인;

    상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비되고, 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 스위칭 소자의 출력전극에 연결된 제1 화소전극으로 이루어진 다수의 제1 화소; 및

    상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비되고, 현재단 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 출력하는 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 출력전극에 연결된 제2 화소전극으로 이루어진 다수의 제2 화소;

    상기 제1 베이스 기판의 상기 다수의 화소영역에 일대일 대응하여 구비되고, 이전 프레임의 이전 화소전압이 저장된 다운 커패시터, 다음단 게이트 신호에 응답하여 상기 다운 커패시터와 상기 제2 화소전극을 전기적으로 연결시키는 제3 스위 칭 소자, 상기 제1 화소전극에 전기적으로 연결된 업 커패시터 및 상기 다음단 게이트 신호에 응답하여 상기 업 커패시터와 상기 다운 커패시터를 전기적으로 연결시키는 제4 스위칭 소자를 포함하는 다수의 전압 조절부;

    상기 제1 베이스 기판과 대향하여 결합하는 제2 베이스 기판; 및

    상기 제2 베이스 기판 상에 구비되고, 상기 제1 및 제2 화소전극과 마주하며, 공통전압을 입력받는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 베이스 기판 상에 구비되고, 상기 제1 및 제2 화소전극과 마주하며, 상기 공통전압을 입력받는 스토리지 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 다운 커패시터는 상기 공통전압을 입력받는 스토리지 전극 및 상기 스토리지 전극과 마주하는 제1 대향전극에 의해서 정의되고,

    상기 업 커패시터는 상기 제1 화소전극 및 상기 제1 화소전극과 마주하는 제2 대향전극에 의해서 정의되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 제3 스위칭 소자는,

    상기 다음단 게이트 라인으로부터 연장된 제1 전극;

    상기 제2 화소전극과 전기적으로 연결된 제2 전극; 및

    상기 제1 대향전극으로부터 연장된 제3 전극으로 이루어지고,

    상기 제4 스위칭 소자는,

    상기 다음단 게이트 라인으로부터 연장된 제4 전극;

    상기 스토리지 전극과 마주하는 상기 제1 대향전극으로부터 연장된 제5 전극; 및

    상기 제2 대향전극으로부터 연장된 제6 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화소전극은 서로 소정의 간격으로 이격되어 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 공통전극에는 상기 제1 및 제2 화소전극의 이격 공간과 서로 다른 위치에 형성된 개구부가 제공되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
19. 현재단 게이트 신호에 응답하여 현재단 화소부의 제1 화소와 제2 화소에 제1 화소전압과 제2 화소전압을 각각 충전하는 단계;

    다음단 게이트 신호에 응답하여 이전 프레임동안 충전된 이전 화소전압을 이용하여 상기 제2 화소에 충전된 제2 화소전압을 레벨 다운시키는 단계; 및

    상기 다음단 게이트 신호에 응답하여 레벨 다운된 상기 제2 화소전압을 입력받아서 상기 제1 화소전압을 레벨 업시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 화소전압의 극성은 한 프레임 단위로 반전되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 제1 화소와 제2 화소에 상기 제1 화소전압과 제2 화소전압을 각각 충전하는 단계에서,

    상기 제1 및 제2 화소전압은 서로 동일한 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.

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