KR20090048745A - Liquid crystal pixel and panel and display device including the same - Google Patents
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Abstract
전기적 신호에 빠르게 응답 가능한 액정 화소가 개시된다.A liquid crystal pixel capable of quickly responding to an electrical signal is disclosed.
액정 화소는, 수평 공통 전압 라인에 접속된 수평 공통 전극을 가지는 액정 셀; 게이트 라인 상의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터 상기 액정 셀의 화소 전극에 공급될 화소 구동 신호를 스위칭하는 제1 스위치 소자; 및 상기 게이트 라인 상의 상기 스캔 신호에 응답하여 수직 공통 라인으로부터 상기 액정 셀의 수직 공통 전극에 공급될 수직 공통 전압을 스위칭하는 제2 스위치 소자를 구비한다.The liquid crystal pixel includes a liquid crystal cell having a horizontal common electrode connected to a horizontal common voltage line; A first switch element for switching a pixel driving signal to be supplied to a pixel electrode of the liquid crystal cell from a data line in response to a scan signal on a gate line; And a second switch element for switching a vertical common voltage to be supplied to a vertical common electrode of the liquid crystal cell from a vertical common line in response to the scan signal on the gate line.
수직 전계, 수평 전계, 응답 속도, 액정, 횡 모드 공통 전극, 종 모드 공통 전극, 복귀 시간. Vertical electric field, horizontal electric field, response speed, liquid crystal, transverse mode common electrode, longitudinal mode common electrode, return time.
Description
본 명세서는 액정의 광 투광율을 제어하여 화점을 표시하는 액정 화소에 관한 것이다. 또한, 본 명세서는 액정 화소를 포함하는 액정 패널 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present specification relates to a liquid crystal pixel displaying a flash point by controlling the light transmittance of the liquid crystal. In addition, the present disclosure relates to a liquid crystal panel and a liquid crystal display device including the liquid crystal pixel.
통상의 액정 화소는 전기적 신호에 응답하여 액정 층을 통과하는 광량을 조절하여 화소 데이터에 해당하는 화점을 표시한다. 액정 층에 포함된 액정 분자들은 초기 배향 상태(예를 들면, 수평 또는 수직 배향 상태)에서 전기장의 형성 방향(예를 들면, 수직 또는 수평 방향)으로 재배열되어 투과되는 광량을 조절한다. 전기장이 제거되면, 액정 층의 액정 분자들은 재배열 상태에서 초기 배향 상태로 복귀한다. 이러한 액정 분자의 초기 배향 상태로의 복귀는, 전기장이 아닌, 액정 분자의 탄성력, 액정 분자의 회전 점도, 및 배향막과 액정 분자 사이의 앤코링(Anchoring) 에너지에 의하여 진행된다. 액정 분자의 탄성력, 액정 분자의 회전 점도, 및 배향막과 액정 분자 사이의 앤코링(Anchoring) 에너지는 전기장 에너지에 비하여 현저하게 작다.A typical liquid crystal pixel adjusts an amount of light passing through a liquid crystal layer in response to an electrical signal to display a flash point corresponding to pixel data. The liquid crystal molecules included in the liquid crystal layer are rearranged in the initial alignment state (eg, horizontal or vertical alignment state) to the formation direction of the electric field (eg, vertical or horizontal direction) to control the amount of transmitted light. When the electric field is removed, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer return to the initial alignment state from the rearranged state. The return to the initial alignment state of the liquid crystal molecules proceeds not by the electric field but by the elastic force of the liquid crystal molecules, the rotational viscosity of the liquid crystal molecules, and the anchoring energy between the alignment film and the liquid crystal molecules. The elastic force of the liquid crystal molecules, the rotational viscosity of the liquid crystal molecules, and the anchoring energy between the alignment film and the liquid crystal molecules are significantly smaller than the electric field energy.
이로 인하여 액정 분자의 초기 배향 상태로의 복귀 속도는 재배열 속도에 비하여 느릴 수밖에 없다. 액정 분자의 느린 복귀 속도는 전기적 신호에 대한 액정 화소의 응답 속도를 떨어뜨리는 요인으로 작용하고 있다. 액정 화소가 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널에서도, 비디오 데이터에 대한 화상의 응답 속도가 제한될 수밖에 없었다. 이에 더하여, 액정 패널을 이용하는 액정 표시 장치에 의하여 표시되는 화상에서는 윤곽 및 색상의 열화와 블러링 현상이 나타날 수밖에 없다. 이로 인하여, 액정 표시 장치는 화상의 질을 떨어뜨릴 수밖에 없다.For this reason, the rate of return of the liquid crystal molecules to the initial alignment state is inevitably slower than the rearrangement rate. The slow recovery speed of the liquid crystal molecules acts as a factor in reducing the response speed of the liquid crystal pixel to the electrical signal. Even in a liquid crystal panel in which liquid crystal pixels are arranged in a matrix form, the response speed of an image to video data is inevitably limited. In addition, deterioration and blurring of outlines and colors may occur in an image displayed by a liquid crystal display using a liquid crystal panel. For this reason, the liquid crystal display device has no choice but to degrade the image quality.
따라서, 본 명세서는 전기적 신호에 좀 더 빠르게 응답 가능한 액정 화소의 실시 예를 제공할 것이다.Accordingly, the present specification will provide an embodiment of a liquid crystal pixel that can respond more quickly to an electrical signal.
본 명세서에서는, 전기적 신호에 좀 더 빠르게 응답 가능한 액정 패널 및 그 제조 방법의 실시 예들이 제공될 것이다.In the present specification, embodiments of a liquid crystal panel and a method of manufacturing the same that can respond more quickly to an electrical signal will be provided.
나아가, 본 명세서는 화상의 질을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법의 실시 예들을 제공할 것이다.Furthermore, the present specification will provide embodiments of a liquid crystal display and a driving method thereof capable of improving image quality.
실시 예에 따른 액정 화소는, 수평 공통 전압 라인에 접속된 수평 공통 전극을 가지는 액정 셀; 게이트 라인 상의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터 상기 액정 셀의 화소 전극에 공급될 화소 구동 신호를 스위칭하는 제1 스위치 소자; 및 상기 게이트 라인 상의 상기 스캔 신호에 응답하여 수직 공통 라인으로부터 상기 액정 셀의 수직 공통 전극에 공급될 수직 공통 전압을 스위칭하는 제2 스위치 소자를 구비한다.In an embodiment, a liquid crystal pixel includes a liquid crystal cell having a horizontal common electrode connected to a horizontal common voltage line; A first switch element for switching a pixel driving signal to be supplied to a pixel electrode of the liquid crystal cell from a data line in response to a scan signal on a gate line; And a second switch element for switching a vertical common voltage to be supplied to a vertical common electrode of the liquid crystal cell from a vertical common line in response to the scan signal on the gate line.
상기 수직 공통 전압은, 상기 화소 구동 신호의 전압에 따라, 상기 화소 구동 신호의 최대 전압 레벨보다 높은 고 전위 레벨과 상기 수평 공통 전압 라인 상의 전압에 해당하는 저 전위 레벨을 선택적으로 가질 수 있다. 상기 수직 공통 전압은, 상기 화소 구동 신호가 흑 레벨 전압을 가질 때 상기 고 전위 레벨을 유지하는 반면, 상기 화소 구동 신호가 흑 레벨 전압보다 높은 때에는 상기 저 전위 레벨을 가지는 것이다.The vertical common voltage may selectively have a high potential level higher than the maximum voltage level of the pixel driving signal and a low potential level corresponding to the voltage on the horizontal common voltage line according to the voltage of the pixel driving signal. The vertical common voltage maintains the high potential level when the pixel drive signal has a black level voltage, while the vertical common voltage has the low potential level when the pixel drive signal is higher than the black level voltage.
상기 게이트 라인이 메인 및 서브 게이트 라인을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 스위치 소자가 상기 메인 게이트 라인 상의 메인 스캔 신호에 응답하고, 상기 제2 스위치 소자가 상기 서브 게이트 라인 상의 서브 스캔 신호에 응답할 것이다.The gate line may include a main and a sub gate line. In this case, the first switch element will respond to the main scan signal on the main gate line, and the second switch element will respond to the sub scan signal on the sub gate line.
실시 예에 따른 액정 패널은, 서로 교차하는 다수의 메인 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인에 의하여 구분된 단위 영역들 각각에, 수평 공통 전압 라인에 공통-접속된 수평 공통 전극, 이 수평 공통 전극과 교번-배열된 화소 전극, 및 대응하는 메인 게이트 라인, 및 데이터 라인 및 화소 전극 사이에 접속된 메인 박막 트랜지스터가 형성된 제1 기판; 상기 메인 게이트 라인들과 대향하는 다수의 서브 게이트 라인 및 상기 데이터 라인들과 대향하는 다수의 수직 공통 전압 라인에 의하 여 구분된 단위 영역들 각각에 위치한 수직 공통 전극, 및 대응하는 서브 게이트 라인, 대응하는 수직 공통 전압 라인 및 대응하는 수평 공통 전극 사이에 접속된 서브 박막 트랜지스터가 형성된 제2 기판; 및 상기 제1 기판의 상기 화소 및 수평 공통 전극과 상기 제2 기판의 상기 수직 공통 전극 사이에 배치된 액정 층을 구비한다.According to an exemplary embodiment, a liquid crystal panel includes a horizontal common electrode common-connected to a horizontal common voltage line in each of the unit regions divided by a plurality of main gate lines and a plurality of data lines that cross each other, and alternately with the horizontal common electrode. Arrayed pixel electrodes, and corresponding main gate lines, and data lines; A first substrate having a main thin film transistor connected between the pixel electrodes; A unit divided by a plurality of sub gate lines facing the main gate lines and a plurality of vertical common voltage lines facing the data lines. A second substrate having a vertical common electrode positioned in each of the regions, and a sub thin film transistor connected between a corresponding sub gate line, a corresponding vertical common voltage line, and a corresponding horizontal common electrode; And a liquid crystal layer disposed between the pixel and the horizontal common electrode of the first substrate and the vertical common electrode of the second substrate.
실시 예에 따른 액정 패널 제조 방법은, 단위 영역들을 구분하게 서로 교차하는 다수의 메인 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인, 수평 공통 전압 라인과 접속되게 상기 단위 영역들 각각에 마련된 수평 공통 전극, 상기 수평 공통 전극과 교번하게 배열되는 화소 전극, 및 대응하는 메인 게이트 및 데이터 라인들 및 화소 전극 사이에 접속된 메인 박막 트랜지스터를 제1 기판에 형성하는 단계; 상기 메인 게이트 라인들과 대향하는 다수의 서브 게이트 라인, 상기 데이터 라인들과 대향하는 다수의 수직 공통 전압 라인, 이들 서브 게이트 라인들 및 수직 공통 전압 라인들에 의하여 구분된 단위 영역들 각각에 위치하는 수직 공통 전극, 및 대응하는 서브 게이트 라인, 대응하는 수직 공통 전압 라인 및 대응하는 수평 공통 전극 사이에 접속된 서브 박막 트랜지스터를 제2 기판에 형성하는 단계; 상기 화소 및 수평 공통 전극이 상기 수직 공통 전극과 대향하게 상기 제1 및 제2 기판을 배치하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 기판 사이에 액정 물질을 주입하는 단계를 포함한다.According to an exemplary embodiment, a liquid crystal panel manufacturing method includes a plurality of main gate lines, a plurality of data lines, and a horizontal common electrode provided in each of the unit regions so as to be connected to a horizontal common voltage line. A pixel electrode alternately arranged with the electrode, and corresponding main gate and data lines; Forming a main thin film transistor connected between the pixel electrodes on the first substrate; A unit divided by a plurality of sub gate lines facing the main gate lines, a plurality of vertical common voltage lines facing the data lines, and these sub gate lines and vertical common voltage lines Forming on the second substrate a vertical common electrode located in each of the regions and a sub thin film transistor connected between a corresponding sub gate line, a corresponding vertical common voltage line and a corresponding horizontal common electrode; Disposing the first and second substrates such that the pixel and the horizontal common electrode face the vertical common electrode; And injecting a liquid crystal material between the first and second substrates.
실시 예에 따른 액정 표시 장치는, 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인에 의하여 구분된 단위 영역들 각각에 배치된 액정 셀, 상기 데이터 라인들에 각각 대응된 수직 공통 전압 라인들, 대응하는 게이트 라인 상의 스캔 신호에 응답하 여 대응하는 데이터 라인과 대응하는 액정 셀의 화소 전극을 선택적으로 연결하는 제1 스위치 소자, 및 대응하는 게이트 라인 상의 상기 스캔 신호에 응답하여 대응하는 수직 공통 라인과 대응하는 액정 셀의 수직 공통 전극을 선택적으로 연결하는 제2 스위치 소자를 가지는 액정 패널; 화소 데이터 스트림을 흑 레벨 제어 데이터 스트림으로 변환하는 데이터 변환기; 상기 액정 패널 상의 게이트 라인들을 순차-구동하는 게이트 드라이버; 화소 데이터 스트림에 응답하여 상기 데이터 라인들을 구동하는 데이터 드라이버; 및 상기 흑 레벨 제어 데이터 스트림에 응답하여 상기 다수의 수직 공통 전압 라인들 각각을 선택적으로 구동하는 수직 공통 라인 드라이버를 구비한다.In an exemplary embodiment, a liquid crystal display includes a liquid crystal cell disposed in each of unit regions divided by a plurality of gate lines and a plurality of data lines, vertical common voltage lines corresponding to the data lines, and corresponding gate lines. A first switch element for selectively coupling a pixel electrode of a corresponding liquid crystal cell in response to a scan signal on the corresponding liquid crystal cell, and a liquid crystal corresponding to a corresponding vertical common line in response to the scan signal on a corresponding gate line A liquid crystal panel having a second switch element for selectively connecting the vertical common electrode of the cell; A data converter for converting the pixel data stream into the black level control data stream; A gate driver sequentially driving the gate lines on the liquid crystal panel; A data driver driving the data lines in response to a pixel data stream; And a vertical common line driver for selectively driving each of the plurality of vertical common voltage lines in response to the black level control data stream.
실시 예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 화소 데이터 스트림을 흑 레벨 제어 데이터 스트림으로 변환하는 단계; 액정 패널 상의 다수의 게이트 라인들을 순차적으로 구동하는 단계; 화소 데이터 스트림에 응답하여 상기 액정 패널 상의 다수의 데이터 라인들을 구동하는 단계; 및 상기 흑 레벨 제어 데이터 스트림에 응답하여 상기 데이터 라인들과 대응하는 상기 액정 패널 상의 다수의 수직 공통 전압 라인들 각각을 선택적으로 구동하는 단계를 포함한다.A driving method of a liquid crystal display according to an embodiment may include converting a pixel data stream into a black level control data stream; Sequentially driving a plurality of gate lines on the liquid crystal panel; Driving a plurality of data lines on the liquid crystal panel in response to a pixel data stream; And selectively driving each of a plurality of vertical common voltage lines on the liquid crystal panel corresponding to the data lines in response to the black level control data stream.
상기와 같은 구성에 의하여, 실시 예에 따른 액정 화소는 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 액정 셀이 화소 전극과 수평 공통 전극 사이의 수평 전계에 의하여 구동 되게 한다. 아울러, 액정 화소는 최저 계조의 표시 시에는 액정 셀의 액정 분자들이 수직 공통 전극과 수평 공통 전극 사이의 수직 전계에 의 하여 초기화 되게 한다. 다시 말하여, 액정 셀은 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 제어된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 화소는 화소 구동 신호에 대한 광의 응답 속도가 현저하게 높아질 수 있다.According to the above configuration, the liquid crystal pixel according to the embodiment causes the liquid crystal cell to be driven by a horizontal electric field between the pixel electrode and the horizontal common electrode when displaying a gray level that is brighter than the lowest gray scale (ie, black). In addition, the liquid crystal pixel causes the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell to be initialized by the vertical electric field between the vertical common electrode and the horizontal common electrode when displaying the lowest gray scale. In other words, the liquid crystal cell is controlled by the electric field at the time of displaying the lowest gray level as well as the brightest (or higher) gray level than the lowest gray level. Accordingly, in the liquid crystal pixel according to the embodiment, the response speed of light to the pixel driving signal may be significantly increased.
실시 예에 따른 액정 패널은, 매트릭스 형태로 배열될 액정 화소들이 개별적으로 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 수평 전계에 의하여 구동되게 하는 한편 최저 계조의 표시 시에는 수직 전계에 의하여 구동된다. 다시 말하여, 액정 패널은 액정 화소들 각각이 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 구동되게 한다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 패널은 화소 구동 신호에 빠른 속도로 응답할 수 있다.In the liquid crystal panel according to the embodiment, the liquid crystal pixels to be arranged in a matrix form are individually driven by a horizontal electric field when displaying a brighter gray level than the lowest gray scale (ie, black), while a liquid crystal panel is displayed by a vertical electric field when displaying a lowest grayscale. Driven. In other words, the liquid crystal panel causes each of the liquid crystal pixels to be driven by an electric field at the time of displaying the lowest gray level as well as brighter (or higher) gray levels than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal panel according to the embodiment may respond quickly to the pixel driving signal.
이와 같이, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는, 액정 화소들이 개별적으로, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 화소 구동 신호에 의하여 구동되게 하는 한편 최저 계조의 표시 시에는 고 전위의 수직 공통 전압에 의하여 초기 화 되게 한다. 다시 말하여, 실시 예에 따른 액정 표시 장치에서는, 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 액정 화소들이 제어된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 비디오 데이터에 대응하여 빠른 속도로 응답하는 화상을 표시할 수 있다. 이 결과, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 화상의 열화 및 블러링 현상을 최소화할 수 있다. 나아가, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 화상의 질을 향상시킬 수 있다.As described above, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment allows the liquid crystal pixels to be individually driven by the pixel driving signal in the display of the brightest grayscale than the lowest grayscale (i.e. black), while in the display of the lowest grayscale, Initialized by vertical common voltage. In other words, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment, the liquid crystal pixels are controlled by the electric field during display of the lowest gray level as well as the brightest (or higher) gray level than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal display according to the embodiment may display an image that responds at high speed in response to video data. As a result, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment may minimize image deterioration and blurring. Furthermore, the liquid crystal display according to the embodiment may improve the image quality.
상기 실시 예들 외에도, 본 명세서의 다른 목적들, 다른 특징들 및 다른 이 점들은 첨부한 도면과 결부된 실시 예의 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.In addition to the above embodiments, other objects, other features and other advantages of the present specification will become apparent from the detailed description of the embodiments associated with the accompanying drawings.
이하, 전기적 신호에 빠르게 응답 가능한 액정 화소, 액정 패널 및 액정 표시 장치의 실시 예들이 첨부한 도면과 결부되어 상세하게 설명될 것이다.Hereinafter, embodiments of a liquid crystal pixel, a liquid crystal panel, and a liquid crystal display device capable of quickly responding to an electrical signal will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 화소를 상세하게 설명하는 회로도이다. 도 1의 액정 화소는 수평 공통 전압 라인(HCL)에 접속된 액정 셀(CLC), 메인 게이트 라인(MGL)에 접속된 메인 박막 트랜지스터(MT), 및 서브 게이트 라인(SGL)에 접속된 서브 박막 트랜지스터(SM)을 구비한다. 액정 셀(CLC)은, 수평 공통 전압 라인(HCL)에 연결된 수평 공통 전극(HCE), 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극에 접속된 화소 전극(PXE), 및 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극에 접속된 수직 공통 전극(VCE)을 구비한다. 메인 및 서브 게이트 라인(MGL,SGL)에는 동일한 스캔 신호가 공급된다.1 is a circuit diagram illustrating in detail a liquid crystal pixel of a fast response speed according to an embodiment. 1 includes a liquid crystal cell CLC connected to a horizontal common voltage line HCL, a main thin film transistor MT connected to a main gate line MGL, and a sub thin film connected to a sub gate line SGL. A transistor SM is provided. The liquid crystal cell CLC includes the horizontal common electrode HCE connected to the horizontal common voltage line HCL, the pixel electrode PXE connected to the source electrode of the main thin film transistor MT, and the source of the sub thin film transistor ST. A vertical common electrode VCE connected to the electrode is provided. The same scan signal is supplied to the main and sub gate lines MGL and SGL.
메인 박막 트랜지스터(MT)는, 메인 게이트 라인(MGL) 상의 스캔 신호에 응답하여, 데이터 라인(DL)으로부터 액정 셀(CLC)의 화소 전극(PXE)에 공급될 화소 구동 신호(Vpds)를 절환한다. 화소 구동 신호(Vpds)는 계조 전압 세트 중 표시될 화소의 계조에 해당하는 계조 전압을 가진다. 계조 전압 세트는, 수평 공통 전압(Vhcom)에 해당하는 흑 레벨, 수평 공통 전압(Vhcom)보다 일정한 전압 높은(또는 낮은) 양극성(또는 음극성)의 백 레벨 전압, 그리고 이들 흑 레벨 전압 및 백 레벨 전압 사이에서 서로 같은 레벨 차이 또는 가변 레벨 차이를 가지게끔 설정된 2k-1 개의 계조 전압들을 포함한다. 스캔 신호(Vsn)가 고 전위 전압(즉, 하이 논리)을 가지면, 메인 박막 트랜지스터(MT)는, 턴-온(Turn-on)되어, 데이터 라인(DL) 상의 화소 구동 신호(Vpds)가 액정 셀(CLC)의 화소 전극(PXE)에 공급되게 한다. 이때, 액정 셀(CLC)의 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이에는 화소 구동 신호(Vpds)의 전압과 수평 공통 전압(Vhcom)과의 차 전압이 충전된다. 화소 전극(PXE) 및 수평 공통 전극(HCE) 사이에 충전된 전압은 메인 박막 트랜지스터(MT)가 다시 턴-온 될 때까지 유지된다. 이와는 달리, 스캔 신호(Vsn)가 저 전위 전압(즉, 로우 논리)을 가지면, 메인 박막 트랜지스터(MT)는 턴-오프(Turn-off)되어 데이터 라인(DL) 상의 화소 구동 신호(Vpds)가 액정 셀(CLC)의 화소 전극(PXE)에 전달되지 않게 한다.The main thin film transistor MT switches the pixel driving signal Vpds to be supplied to the pixel electrode PXE of the liquid crystal cell CLC from the data line DL in response to a scan signal on the main gate line MGL. . The pixel driving signal Vpds has a gray voltage corresponding to the gray of the pixel to be displayed among the gray voltage sets. The gray level voltage set includes a black level corresponding to the horizontal common voltage Vhcom, a positive (or negative) back level voltage higher than (or lower) a constant voltage than the horizontal common voltage Vhcom, and these black level voltages and the back level. And 2 k-1 gray voltages set to have the same level difference or variable level difference between the voltages. When the scan signal Vsn has a high potential voltage (ie, high logic), the main thin film transistor MT is turned on so that the pixel driving signal Vpds on the data line DL is liquid crystal. It is supplied to the pixel electrode PXE of the cell CLC. At this time, the voltage between the pixel driving signal Vpds and the horizontal common voltage Vhcom is charged between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE of the liquid crystal cell CLC. The voltage charged between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE is maintained until the main thin film transistor MT is turned on again. On the contrary, when the scan signal Vsn has a low potential voltage (ie, low logic), the main thin film transistor MT is turned off to turn off the pixel driving signal Vpds on the data line DL. It does not transfer to the pixel electrode PXE of the liquid crystal cell CLC.
서브 박막 트랜지스터(ST)는, 서인 게이트 라인(SGL) 상의 스캔 신호에 응답하여, 수직 공통 전압 라인(VCL)으로부터 액정 셀(CLC)의 수직 공통 전극(VCE)에 공급될 수직 공통 전압(Vvcom)를 절환한다. 수직 공통 전압 라인(VCL)에는, 도 2에서와 같이, 수평 공통 전압(Vhcom)과 동일한 레벨에 해당하는 저 전위의 수직 공통 전압(Vvcoml) 또는 수평 공통 전압(Vhcom)을 기준으로 화소 구동 신호(Vpds)의 최대 계조 전압(즉, 백 레벨)보다 훨씬 높은 레벨에 해당하는 높은 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)이 공급될 수 있다. 저 전위 수직 공통 전압(Vvcoml)은, 도 2의 "T1"의 기간에서와 같이 데이터 라인(DL) 상의 화소 구동 신호(Vpds)가 흑 레벨보다 높은 계조 레벨 전압을 가질 때, 수직 공통 전압 라인(VCL) 상에 공급된다. 이 와는 달리, 도 2의 "T2"의 기간에서오같이 데이터 라인(DL) 상의 화소 구동 신호(Vpds)가 흑 레벨 전압일 경우에는, 고 전위 수직 공통 전압(Vvcomh)이 수직 공통 전압 라인(VCL)에 공급된다. 서브 게이트 라인(SGL) 상의 스캔 신호(Vsn)가 고 전위 전압(즉, 하이 논리)을 가지면, 서브 박막 트랜지스터(ST)는 턴-온 되어, 수직 공통 전압 라인(VCL) 상의 낮은 수직 공통 전압(Vvcoml) 또는 높은 수직 공통 전압(Vvcomh)이 액정 셀(CLC)의 수직 공통 전극(VCE)에 공급되게 한다. 이때, 액정 셀(CLC)의 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이에는 낮거나 높은 수직 공통 전압(Vvcoml 또는 Vvcomh)과 수평 공통 전압(Vhcom)과의 차 전압이 충전된다. 수직 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전극(HCE) 사이에 충전된 전압은 서브 박막 트랜지스터(ST)가 다시 턴-온 될 때까지 유지된다. 이와는 달리, 스캔 신호(Vsn)가 저 전위 전압(즉, 로우 논리)을 가지면, 서브 박막 트랜지스터(ST)는 턴-오프(Turn-off) 되어 수직 공통 전압 라인(VCL) 상의 수직 공통 전압(Vcom)이 액정 셀(CLC)의 수직 공통 전극(VCE)에 전달되지 않게 한다.The sub thin film transistor ST may be supplied to the vertical common electrode VCE of the liquid crystal cell CLC from the vertical common voltage line VCL in response to a scan signal on the sine gate line SGL. Switch to. In the vertical common voltage line VCL, as shown in FIG. 2, the pixel driving signal (Vvcoml) or the horizontal common voltage Vhcom having a low potential corresponding to the same level as the horizontal common voltage Vhcom. A high high potential vertical common voltage Vvcomh corresponding to a level much higher than the maximum gray level voltage (i.e., the back level) of Vpds may be supplied. The low potential vertical common voltage Vvcoml is a vertical common voltage line V when the pixel driving signal Vpds on the data line DL has a gradation level voltage higher than the black level as in the period of " T1 " VCL). Unlike this, when the pixel driving signal Vpds on the data line DL is a black level voltage as in the period "T2" of FIG. 2, the high potential vertical common voltage Vvcomh is the vertical common voltage line VCL. Is supplied. When the scan signal Vsn on the sub gate line SGL has a high potential voltage (ie, a high logic), the sub thin film transistor ST is turned on, so that the low vertical common voltage on the vertical common voltage line VCL ( Vvcoml or the high vertical common voltage Vvcomh is supplied to the vertical common electrode VCE of the liquid crystal cell CLC. In this case, a difference voltage between the low or high vertical common voltage Vvcoml or Vvcomh and the horizontal common voltage Vhcom is charged between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE of the liquid crystal cell CLC. The voltage charged between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE is maintained until the sub thin film transistor ST is turned on again. On the contrary, when the scan signal Vsn has a low potential voltage (ie, low logic), the sub thin film transistor ST is turned off to be the vertical common voltage Vcom on the vertical common voltage line VCL. ) Is not transmitted to the vertical common electrode VCE of the liquid crystal cell CLC.
화소 전극(PXE) 및 수평 공통 전극(HCE) 사이에 흑 레벨보다 높은 전압의 화소 구동 신호(Vpds)가 충전되는 반면에 수직 공통 전극(VCE)에 저 전위 수직 공통 전압(Vvcoml)이 충전된 경우, 액정 셀(CLC)에 포함된 액정 분자들은 화소 전극(PXE) 및 수평 공통 전극(HCE) 사이에 화소 구동 신호(Vpds)의 전압(즉, 수평 전계)에 의하여 비틀려지게 재배열되어 화소 구동 신호(Vpds)의 전압에 해당하는 광량을 통과시킨다. 이에 따라, 액정 셀(CLC)를 포함하는 액정 화소는 화소 구동 신호(Vpds)의 전압에 해당하는 계조를 표시한다. 이와는 달리, 화소 전극(PXE)에 흑 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)가 충전되는 반면에 수직 공통 전극(VCE)에 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)이 충전된 때에는, 액정 셀(CLC)을 구성하는 액정 분자들은 수직 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전극(HCE) 사이에 충전된 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)(즉, 수직 전계)에 의하여 초기 배열 상태로 빠르게 복귀하여 광이 투과되지 않게 한다. 이때, 액정 셀(CLC)을 포함하는 액정 화소는 흑색을 표시한다.When the pixel driving signal Vpds having a voltage higher than the black level is charged between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE, while the low potential vertical common voltage Vvcoml is charged in the vertical common electrode VCE. The liquid crystal molecules included in the liquid crystal cell CLC are rearranged to be twisted by the voltage of the pixel driving signal Vpds (ie, the horizontal electric field) between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE to drive the pixel. The amount of light corresponding to the voltage of the signal Vpds is passed through. Accordingly, the liquid crystal pixel including the liquid crystal cell CLC displays a gray level corresponding to the voltage of the pixel driving signal Vpds. On the other hand, when the pixel driving signal Vpds of the black level is charged in the pixel electrode PXE, while the vertical common electrode VCE is charged in the vertical common electrode VCE, the liquid crystal cell CLC is closed. The constituent liquid crystal molecules are quickly returned to the initial arrangement state by the high potential vertical common voltage Vvcomh (that is, the vertical electric field) charged between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE, so that light is not transmitted. Do not At this time, the liquid crystal pixel including the liquid crystal cell CLC displays black.
이와 같이, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 액정 셀의 액정 분자들이 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이의 수평 전계에 의하여 재배열 된다. 아울러, 최저 계조의 표시 시에는 액정 셀의 액정 분자들이 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이의 수직 전계에 의하여 초기 배열 상태로 복귀한다. 다시 말하여, 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 액정 분자들의 배열이 제어된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 화소는 화소 구동 신호에 대한 광의 응답 속도가 현저하게 높아질 수 있다.As such, the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell are rearranged by the horizontal electric field between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE when the gray scale is displayed brighter than the lowest gray scale (ie, black). In addition, during the display of the lowest gray scale, the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell return to the initial arrangement state by the vertical electric field between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE. In other words, the arrangement of the liquid crystal molecules is controlled by the electric field when displaying not only the brightest (or higher) gradations but also the lowest gradations. Accordingly, in the liquid crystal pixel according to the embodiment, the response speed of light to the pixel driving signal may be significantly increased.
도 3은 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 구성을 상세하게 설명하는 회로도이다. 도 3의 액정 패널은, 어느 한 방향(예를 들면, 수평 방향)으로 나란하게 배열된 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)과, 다른 방향(예를 들면, 수직 방향)으로 나란하게 배열된 다수의 메인 게이트 라인(MGL1~MGLn)을 구비한다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 메인 게이트 라인들(MGL1~MGLn)과 교차하여, 액정 패널이 매트릭스 형태로 배열되는 다수의 화소 영역들(예를 들면, m×n개의 화소 영역)로 구분되게 한다.3 is a circuit diagram illustrating in detail a configuration of a liquid crystal panel having a high response speed according to an embodiment. The liquid crystal panel of FIG. 3 includes a plurality of data lines DL1 to DLm arranged side by side in one direction (eg, a horizontal direction), and a plurality of lines arranged side by side in another direction (eg, a vertical direction). Main gate lines MGL1 to MGLn. The data lines DL1 to DLm cross the main gate lines MGL1 to MGLn so that the liquid crystal panel is divided into a plurality of pixel regions (for example, m × n pixel regions) arranged in a matrix form. do.
실 예에 따른 액정 패널에는, 데이터 라인들(DL1~DLm)과 각각 대응되는 다수의 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm)과, 메인 게이트 라인들(MGL1~MGLn)과 각각 대응되는 다수의 서브 게이트 라인(SGL1~SGLn)이 배열된다. 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm)및 서브 게이트 라인들(SGL1~SGLn)도, 액정 패널이 매트릭스 형태의 다수의 화소 영역들(예를 들면, m×n 개의 화소 영역)로 구분되게끔, 서로 교차한다.In the liquid crystal panel according to the exemplary embodiment, a plurality of vertical common voltage lines VCL1 to VCLm corresponding to the data lines DL1 to DLm, and a plurality of subs respectively corresponding to the main gate lines MGL1 to MGLn, respectively. Gate lines SGL1 to SGLn are arranged. The vertical common voltage lines VCL1 to VCLm and the sub gate lines SGL1 to SGLn also divide the liquid crystal panel into a plurality of pixel regions (for example, m × n pixel regions) in a matrix form. Cross each other.
다수의 화소 영역들 각각에는 액정 화소(LPX)가 형성된다. 액정 화소(LPX)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대응하는 메인 게이트 라인(MGL) 및 대응하는 데이터 라인(DL)에 접속된 메인 박막 트랜지스터(MT), 대응하는 서브 게이트 라인(SGL) 및 대응하는 수직 공통 전압 라인(VCL)에 접속된 서브 박막 트랜지스터(ST), 그리고 메인 및 서브 박막 트랜지스터들(MT,ST)과 수평 공통 전압 라인(HCL)에 접속된 액정 셀(CLC)을 구비한다. 수평 공통 전압 라인(HCL)은 액정 셀들(CLC) 모두에 공통 접속된다. 이들 액정 화소들(LPX) 각각의 구성, 작용, 효과 및 특징들이 도 1의 설명을 통하여 명백하게 드러났기 때문에, 액정 화소(LPX)의 설명은 생략될 것이다.The liquid crystal pixel LPX is formed in each of the plurality of pixel areas. As shown in FIG. 1, the liquid crystal pixel LPX includes a main thin film transistor MT connected to a corresponding main gate line MGL and a corresponding data line DL, a corresponding sub gate line SGL, and the like. A sub thin film transistor ST connected to a corresponding vertical common voltage line VCL, and a liquid crystal cell CLC connected to the main and sub thin film transistors MT and ST and a horizontal common voltage line HCL. . The horizontal common voltage line HCL is commonly connected to all of the liquid crystal cells CLC. Since the configuration, operation, effects, and features of each of these liquid crystal pixels LPX are apparent from the description of FIG. 1, the description of the liquid crystal pixels LPX will be omitted.
이렇게 매트릭스 형태로 배열될 액정 화소들(LPX)은, 개별적으로, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 수평 전계에 의하여 구동되는 반면에 최저 계조의 표시 시에는 수직 전계에 의하여 구동된다. 다시 말하여, 액정 화소들(LPX) 각각은 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 구동된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 패널은 화 소 구동 신호에 빠른 속도로 응답할 수 있다.The liquid crystal pixels LPX to be arranged in a matrix form are individually driven by a horizontal electric field when displaying a lighter gray level than the lowest grayscale (i.e. black), while driving by a vertical electric field when displaying a lowest grayscale. do. In other words, each of the liquid crystal pixels LPX is driven by an electric field at the time of displaying the lowest gray level as well as brighter (or higher) gray levels than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal panel according to the embodiment may respond quickly to the pixel driving signal.
도 3에서와 같은 빠른 응답 속도의 액정 패널은 액정 층의 양면에 배치되는 제1 및 제2 어레이 기판(즉, 하부 및 상부 어레이 기판)을 구성될 것이다. 도 4a 및 도 4b는 일 실시 예에 따른 액정 패널에 포함된 제1 및 제2 어레이 기판의 평면 구조를 상세하게 설명하는 평면도들이다. 도 4a 및 도 4b가 일부 액정 화소들(즉, 3개의 액정 화소들)의 평면 구조만을 도시하나, 본 명세서에 개시된 액정 패널과 관련하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구나, 도시된 일부 액정 화소들이 수직 및 수평 방향으로 반복됨에 의하여 매트릭스 형태로 배열된 액정 화소들이 구현될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.The fast response speed liquid crystal panel as in FIG. 3 will constitute first and second array substrates (ie, lower and upper array substrates) disposed on both sides of the liquid crystal layer. 4A and 4B are plan views illustrating the planar structures of the first and second array substrates included in the liquid crystal panel according to an exemplary embodiment. Although FIGS. 4A and 4B show only a planar structure of some liquid crystal pixels (ie, three liquid crystal pixels), anyone of ordinary skill in the art with respect to the liquid crystal panel disclosed herein may have some liquid crystal pixels shown. It will be readily appreciated that liquid crystal pixels arranged in a matrix form can be implemented by repeating in the vertical and horizontal directions.
도 4a를 참조하면, 제1 어레이 기판(10)은 서로 교차하게 배치된 데이터 라인들(DL) 및 메인 게이트 라인들(MGL)을 구비한다. 이들 데이터 라인들(DL) 및 메인 게이트 라인들(MGL)에 의하여, 제1 어레이 기판(10)이 매트릭스 형태의 다수의 화소 영역들(P)로 구분된다. 대응하는 데이터 라인(DL) 및 대응하는 메인 게이트 라인(MGL)의 교차 부분 근처에는 메인 박막 트랜지스터(MT)가 배치된다. 메인 박막 트랜지스터(MT)는, 반도체 패턴(MSP)의 하면에 형성된 게이트 전극(MGE)과, 반도체 패턴(MSP) 표면에 일정 간격 이격 배열된 소스 및 드레인 전극(MSE,MDE)을 구비한다. 게이트 전극(MGE)은 메인 게이트 라인(MGL)으로부터 돌출되게 형성된다. 드레인 전극(MDE)은 데이터 라인(DL)으로부터 돌출되게 형성된다. 또한, 제1 어레이 기판(10)은 메인 게이트 라인(MGL)과 평행하게 배치된 수평 공통 전압 라인(HCL)을 구비한다. 수평 공통 전압 라인(HCL)으로부터 데이터 라인(DL)과 팽행 하게 신장된 수평 공통 전극들(HCE)이 일정한 개수씩 화소 영역들(P) 각각에 배치된다. 또한, 화소 영역들(P) 각각에는 일정한 개수의 화소 전극(PXE)이 배치된다. 화소 전극들(PXE)도 수평 공통 전극들(HCE)과 마찬가지로, 데이터 라인(DL)과 평행하게 형성된다. 각각의 화소 영역(P)에 포함된 일정한 개수의 화소 전극들(PXE) 및 수평 공통 전극들(HCE)은 서로 교번하게 배열된다. 또한, 화소 전극들(PXE) 및 수평 공통 전극들(HCE)은, 막대 형태가 아닌, 지그 재그 형태 또는 부메랑 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 각 화소 영역(P) 상의 화소 전극(PXE)은 콘택(MCT)에 경유하여 대응하는 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 4A, the
도 4b에 도시된 제2 어레이 기판(20)은 서로 교차하게 배치된 수직 공통 전압 라인들(VCL) 및 서브 게이트 라인들(SGL)을 구비한다. 수직 공통 전압 라인들(VCE)은 제1 어레이 기판(10) 상의 데이터 라인들(DL)과 대응되는 위치에 배치되고, 서브 게이트 라인들(SGL)도 제1 어레이 기판(10) 상의 메인 게이트 라인들(MGL)과 대응되는 위치에 배치된다. 이들 수직 공통 전압 라인들(VCE) 및 서브 게이트 라인들(SGL)에 의하여 제2 어레이 기판(20)이 매트릭스 형태의 다수의 화소 영역들(P)로 구분된다. 대응하는 수직 공통 전압 라인(VCE) 및 대응하는 서브 게이트 라인(SGL)의 교차 부분 근처에는 서브 박막 트랜지스터(ST)가 배치된다. 서브 박막 트랜지스터(ST)는, 반도체 패턴(SSP)의 하면에 형성된 게이트 전극(SGE)과, 반도체 패턴(SSP) 표면에 일정 간격 이격되게 배열된 소스 및 드레인 전극(SSE,SDE)을 구비한다. 서브 박막 트랜지스터(ST)의 게이트 전극(SGE)은 서브 게이트 라인(SGL)으로부터 돌출되게 형성된다. 서브 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SDE)은 수직 공통 전압 라인(VCL)으로부터 돌출되게 형성된다. 또한, 제2 어레이 기판(20)은 화소 영역들(P) 각각에 배치된 수직 공통 전극(VCE)을 구비한다. 수직 공통 전극(VCE)은 서브 박막 트랜지스터(ST)의 일부 점유 영역을 제외한 나머지 화소 영역(P)을 점유하게 형성된다. 수직 공통 전극(VCE)은 콘택(SCT)을 경유하여 대응하는 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)에 전기적으로 연결된다.The
도 5는 일 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 단면 구조를 설명하는 도면이다. 도 5는 도 4의 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)을 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면을 도시하는 단면도이다. 도 5의 액정 패널은 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 사이에 주입된 액정 물질 층(30)을 구비한다.5 is a view illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal panel having a high response speed according to an embodiment. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II ′ of the first and
제1 어레이 기판(10)은 제1 투명 기판(12) 상에 형성된 게이트 전극(MGE) 및 수평 공통 전극(HCE)을 구비한다. 제1 투명 기판(12)은 광 투과율이 좋은 절연 물질로 된 플라스틱 필름 및 유리 기판 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 게이트 전극(MGE)은 도시되지 않은 메인 게이트 라인(MGL)에 연결됨은 물론 그 메인 게이트 라인(MGL)과 동시에 형성된다. 수평 공통 전극(HCE)은 도시되지 않은 수평 공통 전압 라인(HCL)에 연결됨은 물론 리프트-오프 공정을 통하여 수평 공통 전압 라인(HCL)과 동시에 그리고 메인 게이트 라인(MGL) 및 게이트 전극(MGE)과 같은 층에 형성된다. 실제로, 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)은, 제1 투명 기판(12) 상에 Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질 층을 증착하고 그 증착된 도전 물질을 패터닝 함에 의하여, 형성된다. 이어서, 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)이 형성된 제1 투명 기판(12) 상에 포토 레지스트 패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 포토 레지스트 패턴은 수평 공통 전극(HCE) 및 수평 공통 전압 라인(HCL)이 형성될 제1 투명 기판(12)의 표면을 노출시킨다. 포토 레지스트 패턴 및 제1 투명 기판(12)의 노출 표면에는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 및 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO)와 같은 투명 도전 물질(도시하지 않음)이 증착된다. 포트 레지스트 패턴 상의 투명 도전 물질이 세정 공정에 통하여 포토 레지스트 패턴과 함께 제거된다. 이에 따라, 수평 공통 전극(HCE) 및 수평 공통 전압 라인(HCL)이 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)과 동일한 층에 형성된다. 이들 게이트 전극(MGE), 메인 게이트 라인(MGL), 수평 공통 전극(HCE) 및 수평 공통 전압 라인(HCL)이 형성된 제1 투명 기판(12)의 전면에는, 절연막(14)이 동일한 두께로 형성된다. 절연막(14)은, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 절연 물질이 제1 투명 기판(12)의 전면에 도포 됨에 의하여, 형성된다.The
제1 어레이 기판(10)은 절연막(14) 상에 위치한 반도체 물질 패턴(MSP) 및 데이터 라인(DL)과 그리고 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격되게 배치된 드레인 및 소스 전극(MDE,MSE)을 구비한다. 드레인 및 소스 전극(MDE,MSE)은, 반도체 물질 패턴(MSP) 및 게이트 전극(MGE)과 함께 메인 박막 트랜지스터(MT)를 구성한다. 반도체 물질 패턴(MSP)은 게이트 전극(MGE)의 상부에 위치하게 절연막(14) 상에 형성된다. 드레인 전극(MDE)은, 절연막(14) 상의 데이터 라인(DL)과 연결됨은 물론 소스 전극(MSE) 및 데이터 라인(DL)과 동시에 형성된다. 반도체 물질 패턴(MSP)은, 반도체 물질이 절연막(14)의 전면에 증착되고 그 증착된 반도체 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 형성될 것이다. 반도체 물질 패턴(MSP)을 가지는 절연막(14)의 전면에는, Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어는 하나를 포함하는 도전 물질 층이 증착된다. 절연막(14) 상의 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격되게 배치된 드레인 및 소스 전극들(MDE,MSE), 및 드레인 전극(MDE)과 일체화된 데이터 라인(DL)이 형성된다.The
제1 어레이 기판(10)은, 메인 박막 트랜지스터(MT)를 가지는 제1 투명 기판(12)의 전면에 형성된 보호층(16)과 그 보호층(16) 상에 배치된 화소 전극들(PXE)을 추가로 구비한다. 화소 전극들은(PXE), 각 화소 영역(P) 내에서 서로로 전기적으로 연결되는 반면 다른 화소 영역의 화소 전극들과는 전기적으로 분리되게끔, 형성된다. 각 화소 영역(P) 내의 화소 전극들(PXE)은, 보호층(16)을 관통하는 콘택(MCT)에 의하여, 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)과 전기적으로 연결된다. 보호층(16)은, 질화 실리콘 또는 산화 실리콘과 같은 절연 물질의 도포 공정을 통하여, 평탄한 표면을 가지게끔 형성된다. 보호층(16)에는, 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 일부를 노출시키는 콘택 홀이 형성된다. 콘택 홀은, 석판 인쇄 공정에 통해 보호층(16)이 부분적으로 제거됨에 의하여, 형성된다. 다음으로, 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 일부를 노출시키는 보호층(16)의 전면에는, ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질이 증착된다. 이 때, 투명 도전 물질이 콘택 홀에 매립되어, 콘택(MCT)이 형성된다. 보호층(16) 상의 투명 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 되어, 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)과 전기적으로 연결됨과 아울러 하부의 수평 공통 전극들(HCE)과 교번 배열되는 화소 전극들(PXE)이 형성되게 한다. 화소 전극들(PXE)은, 화상의 계조 별 광 투과율을 향상시키기 위하여, 수평 공통 전극(HCE)과는 일정한 간격 이격된다. 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)는, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성의 실험을 통하여, 대략 3.0 ~ 5.0㎛ 정도가 적당한 것으로 판명되었다. 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과율은, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)에 따라, 도 6과 같은 응답 특성을 보이는 것으로 나타났다. 도 6에 있어서, "ED1"은, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 3.0㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성을 나타낸다. "ED2"는, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 4.0㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성을 나타낸다. "ED3"은, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 5.0㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성을 나타낸다. 도 6에서 알 수 있듯이, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 대략 4.0㎛ 정도일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성이 가장 좋다. 따라서, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 대략 4.0㎛ 정도를 유지할 수 있도록, 보호층(16)이 대략 4.0㎛ 정도의 두께로 형성되게 하는 것이 가 장 바람직하다.The
상기한 제1 어레이 기판(10)은 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)과 제1 투명 기판(12) 사이에 위치하는 칼라 필터 층(도시하지 않은)을 추가로 구비할 수 있다. 칼라 필터 층에는 교번-배열되는 적색, 녹색 및 청색의 필터들이 포함된다. 적색, 녹색 및 청색 필터들 각각은 화소 영역에 상응하는 크기로 형성된다. 나아가, 제1 어레이 기판(10)은 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)과 제1 투명 기판(12) 사이에 위치함과 아울러 칼라 필터들을 격리시키는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 추가로 구비할 수 있다. 블랙 매트릭스는 칼라 필터들의 가장자리에서 발생될 수 있는 색 간섭을 방지한다.The
제2 어레이 기판(20)은, 제2 투명 기판(22) 상에 형성된 게이트 전극(SGE)을 구비한다. 제2 투명 기판(22)으로는, 제1 투명 기판(12)과 마찬가지로, 광 투과율이 좋은 절연 물질로 된 플라스틱 필름 및 유리 기판 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 게이트 전극(SGE)은 도시되지 않은 서브 게이트 라인(SGL)에 연결됨은 물론 그 서브 게이트 라인(SGL)과 동시에 형성된다. 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)은, 제2 투명 기판(22) 상에 Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질이 증착되고 그 증착된 도전 물질이 패터닝 됨에 의하여, 일체화된 형태로 형성된다. 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)이 형성된 제2 투명 기판(22)의 전면에는, 절연막(24)이 동일한 두께를 가지게 형성된다. 이 절연막(24)은, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 절연 물질이 제2 투명 기판(12)의 전면에 도포 됨에 의하여, 균일한 두께로 형성된다.The
제2 어레이 기판(20)은 절연막(24) 상에 위치한 반도체 물질 패턴(SSP) 및 수직 공통 전압 라인(VCL)과 그리고 반도체 물질 패턴(SSP) 상에 일정 간격 이격되게 배치된 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE)을 구비한다. 이들 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE)은, 반도체 물질 패턴(SSP) 및 게이트 전극(SGE)과 함께 서브 박막 트랜지스터(ST)를 구성한다. 반도체 물질 패턴(SSP)은 게이트 전극(SGE)의 상부에 위치하게 절연막(24) 상에 형성된다. 드레인 전극(SDE)은, 절연막(24) 상의 수직 공통 전압 라인(VCL)과 연결됨은 물론 소스 전극(SSE) 및 수직 공통 전압 라인(VCL)과 동시에 형성된다. 반도체 물질 패턴(SSP)은, 반도체 물질이 절연막(24)의 전면에 증착되고 그 증착된 반도체 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 형성될 것이다. 이어서, 반도체 물질 패턴(SSP)을 가지는 절연막(24)의 전면에는, Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질 층이 증착된다. 절연막(24) 상의 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격되게 배치된 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE) 그리고 드레인 전극(SDE)과 일체화된 수직 공통 전압 라인(VCL)이 형성된다.The
제2 어레이 기판(20)은, 서브 박막 트랜지스터(ST)를 가지는 제2 투명 기판(22)의 전면에 형성된 오버 코팅 층(26)과 그 오버 코팅 층(26) 상에 배치된 수직 공통 전극(VCE)을 추가로 구비한다. 수직 공통 전극(VCE)은 서브 박막 트랜지스터(ST)의 점유 영역의 일부를 제외한 나머지 화소 영역(P)을 점유하게 형성된다. 수직 공통 전극(VCE)은 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부와 중첩 되게 형성된다. 이러한 수직 공통 전극(VCE)은, 오버 코팅 층(26)을 관통하는 콘택(SCT)에 의하여, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)과 전기적으로 연결된다. 오버 코팅 층(26)은, 질화 실리콘 또는 산화 실리콘과 같은 절연 물질이 도포 공정을 통해 서브 박막 트랜지스터(ST)를 가지는 절연막(24)의 전면에 도포 됨에 의하여, 평탄한 표면을 가지게끔 형성된다. 오버 코팅 층(26)에는, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부를 노출시키는 콘택 홀이 형성된다. 콘택 홀은, 석판 인쇄 공정에 통해 오버 코팅 층(26)이 부분적으로 제거됨에 의하여, 형성된다. 다음으로, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부를 노출시키는 오버 코팅 층(26)의 전면에는, ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전 물질이 증착된다. 이때, 투명 도전 물질이 콘택 홀에 매립되어, 콘택(SCT)이 형성될 것이다. 오버 코팅 층(26) 상의 투명 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 되어, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)과 전기적으로 연결되게 한다.The
상기한 제2 어레이 기판(20)은 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)과 제2 투명 기판(22) 사이에 위치하는 칼라 필터 층(도시하지 않은)을 추가로 구비할 수 있다. 칼라 필터 층에는 교번-배열되는 적색, 녹색 및 청색의 필터들이 포함된다. 적색, 녹색 및 청색 필터들 각각은 화소 영역에 상응하는 크기로 형성된다. 나아가, 제2 어레이 기판(20)은 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)과 제2 투명 기판(22) 사이에 위치함과 아울러 칼라 필터들을 격리시키는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 추가로 구비할 수 있다. 블랙 매트릭스는 칼라 필터들의 가장자리에서 발생 될 수 있는 색 간섭을 방지한다.The
제1 및 제2 어레이 기판(10,20)은, 밀봉 물질(도시하지 않음)에 의하여, 화소 전극(PXE) 및 수직 공통 전극(VCE)이 서로 대향하게끔, 합착된다. 밀봉 물질은 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)을 이격시켜 액정 물질의 주입 공간이 확보되게 한다. 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(즉, 화소 전극(PXE)과 수직 공통 전극(VCE)의 이격 거리, EPss)는, 화소 전극(PXE)에 공급되는 화소 구동 신호(Vpds)에 의해 액정 화소가 효과적으로 구동될 수 있도록 적절하게 설정되어야 한다. 액정 화소의 효과적인 구동을 위한 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)는, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 액정 셀(CLC)의 광 투과 특성의 실험을 통하여, 대략 3.0 ~ 5.0㎛ 정도가 적용 가능한 것으로 판명되었다. 실제로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 사이에 0.11의 굴절률 이방성 값을 가지는 액정 물질을 주입하고 화소 전극(PXE)에 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)를 공급한 경우, 액정 화소의 광 투과율은 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)에 따라 도 7과 같은 응답 특성을 보이는 것으로 나타났다. 도 7에 있어서, "SD1"은, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 3.4㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 액정 화소의 광 투과 특성을 나타낸다. "SD2"는, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 4.0㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 액정 화소의 광 투과 특성을 나타낸다. "SD3"은, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 5.0㎛일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 액정 화소의 광 투과 특성을 나타낸다. 도 7에서 알 수 있듯이, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 대략 3.4 내지 4.0 ㎛ 정도일 때, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 액정 화소의 광 투과 특성이 선형에 가까운 형태로 변하는 것으로 나타났다. 이러한 관점에서, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 대략 3.4 내지 4.0㎛ 정도를 유지할 수 있도록, 밀봉 물질은 대략 3.4 내지 4.0㎛ 정도의 높이(또는 두께)로 형성될 수 있다.The first and
액정 화소의 최대 투과율과 관련하여, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss)와 액정 물질의 굴절율 이방성 값은 상반된 특성을 가진다. 실제로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 길어지는 경우, 액정 물질이 낮은 굴절율 이방성 값을 가져야만 액정 화소의 높은 투과율이 얻어진다. 반대로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 짧아진 경우에는, 액정 물질이 높은 굴절율 이방성 값을 가져야만 액정 화소의 높은 투과율이 얻어진다. 이에 더하여, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss)와 액정 물질의 굴절율 이방성 값은 액정 화소의 광 지연량(Retardation)이 가능한 작아지게 설정되어야 한다. 액정 화소의 광 지연량은, 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 액정 화소의 최대 투과율 특성 실험을 통하여, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss)에 따른 액정 물질의 적절한 굴절율 이방성 값과 함께 측정될 수 있다. 이러한 실험에 의하여, 액정 화소의 광 지연량은 380㎚~440㎚이 적용 가능한 것으로 측정되었다.In relation to the maximum transmittance of the liquid crystal pixel, the separation distance EGss of the first and
도 8은 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss) 별 액정 화소의 최대 투과율 특성을 설명한다. 도 8 에 있어서, "RA1"은, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 3.4㎛일 때, 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 액정 화소의 최대 투과율을 나타낸다. "RA2"는, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 4.0㎛일 때, 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 액정 화소의 최대 투과율을 나타낸다. "RA3"는, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 4.5㎛일 때, 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 액정 화소의 최대 투과율을 나타낸다. "RA4"는, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 5.0㎛일 때, 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 액정 화소의 최대 투과율을 나타낸다. 도 8에서 알 수 있듯이, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 3.4㎛ 일 경우에 적합한 액정 물질의 굴절율 이방성 값은 0.12이고, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20) 간의 이격 거리(EGss)가 4.0㎛, 4.5㎛ 및 5.0㎛로 길어짐에 따라 적절한 액정 물질의 굴절율 이방성 값은 0.10, 0.05 및 0.08로 낮아진다. 다음으로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss) 별로 적절한 굴절율 이방성 값의 액정 물질을 포함하는 액정 화소에서의 광 지연량은, 3.4㎛, 40㎛, 4.5㎛ 및 50㎛의 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리들 각각에서 408㎚, 400㎚, 405㎚ 및 400㎚인 것으로 측정되었다.FIG. 8 illustrates the maximum transmittance characteristics of the liquid crystal pixel according to the separation distance EGss of the first and
나아가, 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널에서는, 흑 레벨 표시 시의 빛샘을 최소화하기 위하여, 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 간의 적절한 전위 차가 설정하여야 한다. 이를 위하여, 수직 공통 전극(VCE)와 수평 공통 전극(HCE) 간의 전위 차에 따른 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거 리(EGss) 별 광 투과율을 측정 실험을 통하여, 빛샘의 최소화를 가능케 하는 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 간의 인가될 전압이 얻어질 수 있다. 실제로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EPss)가 3.4㎛임과 아울러 액정 물질의 굴절율 이방성 값이 0.12로 설정한 상태에서, 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이의 전압을 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)의 전압보다 높은 영역에서 가변시키면서 액정 화소의 광 투과량을 측정하였다. 이 흑 레벨 표시 시의 액정 화소의 광 투과량은, 도 9에서와 같이, 8.5V의 전압이 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 사이에 공급될 때, 최소가 되었다. 이러한 형태로, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EPss)가 4.0㎛임과 아울러 액정 물질의 굴절율 이방성 값이 0.10인 경우의 액정 화소의 광 투과량은, 9.0V의 전압이 수직 및 수평 공통 전극(VCE,HCE) 사이에 공급될 때에 최소가 되는 것으로 측정되었다. 또한, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EPss)가 4.5㎛ 및 5.0㎛ 그리고 액정 물질의 굴절율 이방성 값이 0.09 및 0.08인 경우의 액정 화소의 광 투과량들은, 모두 8.5V의 전압이 수직 및 수평 공통 전극(VCE,HCE) 사이에 공급될 때에 최소가 되는 것으로 측정되었다.Furthermore, in the liquid crystal panel having a fast response speed according to the embodiment, in order to minimize light leakage during black level display, an appropriate potential difference between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE should be set. To this end, the light leakage of the first and
상기의 실험들을 통하여 얻어진 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리(EGss)에 따른 액정 화소의 최대 투과율(LTRmax), 액정 물질의 굴절율 이방성 값(△n), 액정 화소의 광 지연량(△nd) 및 고 전위 수직 공통 전압(Vvcomh)은 표 1과 같이 정리될 수 있다.The maximum transmittance (LTRmax) of the liquid crystal pixel, the refractive index anisotropy value (△ n) of the liquid crystal material, and the light of the liquid crystal pixel according to the separation distance (EGss) of the first and
도 7 및 표 1로부터 알 수 있듯이, 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성이 좀 더 선형적인 형태로 변하면서도 광 지연량이 가장 작게 할 수 있는 효율적인 액정 패널을 위해서는, 제1 및 제2 어레이 기판(10,20)의 이격 거리가 대략 4.0㎛ 정도 이격되고 대략 0.400㎚ 정도의 광 지연량의 액정 물질이 사용되는 것이 가장 바람직하다. 이를 위하여, 액정 물질의 굴절율 이방성 값과 수직 및 수평 공통 전극(VCE,HCE) 사이의 전압으로도, 대략 0.10 및 대략 9.0V 정도가 가장 바람직하다. 이러한 관점에서, 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널용의 액정 물질로는, 대략 0.0950~0.1050 범위의 굴절율 이방성 값을 가지는 액정 물질이 가장 바람직하다. 따라서, 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 액정층(30)은 플로오로(Fluoro) 치환계 액정 물질들 중 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들면, ML-0323, ML-0424, ML-0249 및 ML-0567 등의 액정 물질들 중 어느 하나가 이 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 액정층(30)의 구성 물질로 사용될 것이다.As can be seen from FIG. 7 and Table 1, for an efficient liquid crystal panel in which the light transmission characteristic of the back-level pixel driving signal Vpds is changed to a more linear shape and the light delay amount can be minimized, Most preferably, the
이렇게 매트릭스 형태로 배열될 액정 화소들은, 개별적으로, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 화소 전극(PXE) 및 수평 공통 전극(HCE) 간의 수평 전계에 의하여 구동되는 반면에 최저 계조의 표시 시에는 수직 및 수평 공통 전극들(VCE,HCE) 간의 수직 전계에 의하여 구동된다. 다시 말하여, 액정 화소들 각각은 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 구동된다. 이에 따라, 일 실시 예에 따른 액정 패널은 화소 구동 신호에 빠른 속도로 응답할 수 있다.The liquid crystal pixels to be arranged in this matrix form are individually driven by a horizontal electric field between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE at the time of displaying a lighter gray level than the lowest gray level (that is, black). In the display of, the vertical electric field is driven by the vertical electric field between the vertical and horizontal common electrodes VCE and HCE. In other words, each of the liquid crystal pixels is driven by an electric field at the time of displaying the lowest gray level as well as the brightest (or higher) gray level than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal panel according to an exemplary embodiment may respond quickly to the pixel driving signal.
도 10a 및 도 10b는 다른 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널에 포함된 제1 및 제2 어레이 기판의 평면 구조를 상세하게 설명하는 평면도들이다. 도 10a 및 도 10b가 도 4a 및 도 4b와 마찬가지로 일부 액정 화소들(즉, 3개의 액정 화소들)의 평면 구조만을 도시하나, 본 명세서에 개시된 액정 패널과 관련하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구나, 도시된 일부 액정 화소들이 수직 및 수평 방향으로 반복됨에 의하여 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정 화소들이 구현될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.10A and 10B are plan views illustrating in detail a planar structure of first and second array substrates included in a fast response speed liquid crystal panel according to another exemplary embodiment. 10A and 10B show only the planar structure of some liquid crystal pixels (i.e., three liquid crystal pixels) similarly to FIGS. 4A and 4B, but anyone skilled in the art with respect to the liquid crystal panel disclosed herein It will be readily appreciated that a plurality of liquid crystal pixels arranged in a matrix form may be implemented by repeating some of the illustrated liquid crystal pixels in the vertical and horizontal directions.
도 10a의 제1 어레이 기판(40)은, 콘택(MCT)가 제거된 것을 제외하고는, 도 4a의 제1 어레이 기판(10)과 동일한 평면 구조를 가진다. 도 4a에 도시된 것들과 동일한 기능, 구조 및 배치 상태를 가지는 도 10a의 구성 요소들은 동일한 참조 번호 및 명칭으로 인용될 것이다. 또한, 도 4a에 도시된 것들과 동일한 도 10a의 구성 요소들은 이미 도 4a의 설명을 통하여 명백하게 드러났기 때문에, 그들에 관한 설명은 생략될 것이다.The
도 10a의 제1 어레이 기판(40)에 있어서, 각 화소 영역(P) 상의 화소 전극들(PXE)은 서로 전기적으로 연결되게 일체화된 형태로 형성된다. 이 화소 전극(PXE)의 일부는 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 일부와 중첩된다. 화소 전극(PXE)과 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 중첩 부분들은 서로 직접 접촉한다. 이에 따라, 화소 전극(PXE)은, 콘택에 의하지 않으면서도, 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)과 전기적으로 연결된다.In the
한편, 도 10b의 제2 어레이 기판(50)도, 콘택(SCT)가 제거된 것을 제외하고는, 도 4b의 제2 어레이 기판(20)과 동일한 평면 구조를 가진다. 도 4b에 도시된 것들과 동일한 기능, 구조 및 배치 상태를 가지는 도 10b의 구성 요소들은 동일한 참조 번호 및 명칭으로 인용될 것이다. 또한, 도 4b에 도시된 것들과 동일한 도 10b의 구성 요소들은 이미 도 4b의 설명을 통하여 명백하게 드러났기 때문에, 그들에 관한 설명은 생략될 것이다.Meanwhile, the
도 10b의 제2 어레이 기판(50)에 있어서, 각 화소 영역(P) 상의 수직 공통 전극(VCE)의 일부는 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부와 중첩된다. 수직 공통 전극(VCE)과 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 중첩 부분들은 서로 직접 접촉한다. 이에 따라, 수직 공통 전극(VCE)은, 콘택에 의하지 않으면서도, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)과 전기적으로 연결된다.In the
도 11은 다른 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 단면 구조를 설명하는 도면이다. 도 11은 도 10의 제1 및 제2 어레이 기판(40,50)을 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면을 도시하는 단면도이다. 도 11의 액정 패널은 제1 및 제2 어레이 기판(40,50) 사이에 주입된 액정 물질 층(60)을 구비한다.11 is a view illustrating a cross-sectional structure of a liquid crystal panel having a high response speed according to another embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II-II ′ of the first and
제1 어레이 기판(40)은 제1 투명 기판(42)상에 순차-형성된 수평 공통 전극들(HCE) 및 층간 절연막(44)을 구비한다. 제1 투명 기판(42)은 광 투과율이 좋은 절연 물질로 된 플라스틱 필름 및 유리 기판 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 수평 공통 전극(HCE)은 도시되지 않은 수평 공통 전압 라인(HCL)에 연결됨은 물론 수평 공통 전압 라인(HCL)과 일체화된 형태로 형성된다. 이들 수평 공통 전극(HCE) 및 수평 공통 전압 라인(HCL)은, 제1 투명 기판(42)상에 ITO 또는 IZO와 투명 도전 물질(도시하지 않음)이 증착되고 그 증착된 투명 도전 물질이 석판 인쇄 공정에 통해 패턴닝 됨에 의하여, 일체화된 형태로 형성된다. 수평 공통 전극(HCE) 및 수평 공통 전압 라인(HCL)이 형성된 제1 투명 기판(42)의 전면에는, 층간 절연막(44)이 평탄화 표면을 가지게끔 형성된다. 층간 절연막(44)은, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 절연 물질이 제1 투명 기판(42)의 전면에 도포 됨에 의하여, 형성된다.The
제1 어레이 기판(40)은 층간 절연막(44) 상에 형성된 게이트 전극(MGE)을 구비한다. 게이트 전극(MGE)은 도시되지 않은 메인 게이트 라인(MGL)에 연결됨은 물론 그 메인 게이트 라인(MGL)과 동시에 형성된다. 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)은, 층간 절연막(44) 상에 Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질이 증착되고 그 증착된 도전 물질이 석판 인쇄 공정을 통해 패터닝 됨에 의하여, 형성된다. 이들 게이트 전극(MGE) 및 메인 게이트 라인(MGL)이 형성된 층간 절연막(44)의 전면에는, 게이트 절연막(46)이 동일한 두께를 가지게 형성된다. 게이트 절연막(46)은, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 절연 물질이 게이트 전극(MGE), 메인 게이트 라인(MGL) 및 층간 절연막(44)의 전면에 도포 됨에 의하여, 형성된다.The
또한, 제1 어레이 기판(40)은 게이트 절연막(46) 상에 위치한 반도체 물질 패턴(MSP) 및 데이터 라인(DL), 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격되게 배치된 드레인 및 소스 전극들(MDE,MSE), 그리고 소스 전극(MSE)과 전기적으로 연결된 화소 전극들(PXE)를 구비한다. 이들 드레인 및 소스 전극들(MDE,MSE)은 반도체 물질 패턴(MSP) 및 게이트 전극(MGE)과 함께 메인 박막 트랜지스터(MT)를 구성한다. 반도체 물질 패턴(MSP)은 게이트 전극(MGE)의 상부에 위치하게 게이트 절연막(46) 상에 형성된다. 드레인 전극(MDE)은 게이트 절연막(46) 상의 데이터 라인(DL)과 연결됨은 물론 소스 전극(MSE) 및 데이터 라인(DL)과 동시에 형성된다. 화소 전극들은(PXE), 각 화소 영역(P) 내에서 서로로 전기적으로 연결되는 반면 다른 화소 영역(P) 상의 화소 전극들(PXE)과는 전기적으로 분리되게끔, 형성된다. 각 화소 영역(P) 내의 화소 전극(PXE)의 일부는 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 일부와 서로 중첩된다. 화소 전극(PXE)과 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)의 중첩 부분들은 직접 접촉하여 화소 전극(PXE)이 메인 박막 트랜지스터(MT)의 소스 전극(MSE)과 전기적으로 연결되게 한다. 또한, 화소 전극들(PXE)은 게이트 절연막(46)과 직접 접촉함과 아울러 데이터 라인(DL)과 동일한 층에 위치한다. 나아가, 화소 전극들(PXE)은 게이트 절연막(46) 하부의 수평 공통 전극들(HCE)과 교번하게 배열된다. In addition, the
반도체 물질 패턴(MSP)은, 반도체 물질이 게이트 절연막(46)의 전면에 증착되고 그 증착된 반도체 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 형성될 것이다. 이어서, 반도체 물질 패턴(MSP)을 가지는 게이트 절연막(46)의 전면에는, Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질 층이 증착된다. 절연막(14) 상의 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격-배치된 드레인 및 소스 전극들(MDE,MSE), 그리고 게이트 절연막(46)과 직접 접촉함과 아울러 드레인 전극(MDE)과 일체화된 데이터 라인(DL)이 형성된다. 다음으로, 반도체 물질 패턴(MSP), 데이터 라인(DL), 드레인 및 소스 전극들(MDE,MSE)이 형성된 게이트 절면막(46)의 전면에는 포토 레지스트가 도포된다. 이 포토 레지스트 층은 노광 및 현상 공정을 통하여 패턴닝 되어, 소스 전극(MSE)의 일부를 포함한 화소 전극들(PXE)이 위치할 영역에 해당하는 게이트 절연막(46)을 노출시킨다. 포토 레지스트 패턴 및 그에 의해 노출된 게이트 절연막(46) 상에는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 절연 물질이 균일한 두께로 증착된다. 마지막으로, 포토 레지스트 패턴 상의 투명 절연 물질이 세정 공정을 통하여 포토 레지스트 패턴과 함께 제거되어, 소스 전극(MSE)의 일부 및 게이트 절연막(46)과 직접 접촉되는 화소 전극들(PXE)이 형성되게 한다.The semiconductor material pattern MSP will be formed by depositing a semiconductor material over the
화소 전극들(PXE)은, 화상의 계조 별 광 투과율을 향상시키기 위하여, 수평 공통 전극(HCE)과는 일정한 간격 이격된다. 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)는 대략 3.0 ~ 5.0㎛ 정도로 설정될 수 있다. 이에 따라, 층간 절연막(44) 및 게이트 절연막(46)은, 그들의 총 두께가 대략 3.0 ~ 5.0㎛ 범위 내의 어느 한 값을 가지게끔, 형성될 수 있다. 광 투과율의 극대화를 위해서는, 화소 전극(PXE)과 수평 공통 전극(HCE)과의 이격 거리(EGph)가 대략 4.0㎛ 정도를 유지할 수 있도록, 층간 절연막(44) 및 게이트 절연막(46)은 대략 4.0㎛ 정도의 총 두께로 형성되는 것이 가장 바람직하다.The pixel electrodes PXE are spaced apart from the horizontal common electrode HCE at regular intervals to improve light transmittance for each gray level of the image. The separation distance EGph between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE may be set to about 3.0 to 5.0 μm. Accordingly, the
상기한 제1 어레이 기판(40)은 수평 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전압 라인(VGL)과 제1 투명 기판(42) 사이 또는 수평 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전압 라인(VGL)과 층간 절연막(44) 사이에 위치하는 칼라 필터 층(도시하지 않은)을 추가로 구비할 수 있다. 칼라 필터 층에는 교번-배열되는 적색, 녹색 및 청색의 필터들이 포함된다. 적색, 녹색 및 청색 필터들 각각은 화소 영역에 상응하는 크기로 형성된다. 나아가, 제1 어레이 기판(40)은 수평 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전압 라인(VGL)과 제1 투명 기판(42) 사이 또는 수평 공통 전극(VCE) 및 수평 공통 전압 라인(VGL)과 층간 절연막(44) 사이에 위치함과 아울러 칼라 필터들을 격리시키는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 추가로 구비할 수 있다. 블랙 매트릭스는 칼라 필터들의 가장자리에서 발생될 수 있는 색 간섭을 방지한다.The
제2 어레이 기판(50)은 제2 투명 기판(52) 상에 형성된 게이트 전극(SGE)을 구비한다. 제2 투명 기판(52)으로는, 제1 투명 기판(42)과 마찬가지로, 광 투과율이 좋은 절연 물질로 된 플라스틱 필름 및 유리 기판 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 게이트 전극(SGE)은 도시되지 않은 서브 게이트 라인(SGL)에 연결됨은 물론 그 서브 게이트 라인(SGL)과 동시에 형성된다. 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)은, 제2 투명 기판(52) 상에 Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질 층을 증착하고 그 증착된 도전 물질을 패터닝 함에 의하여, 일체화된 형태로 형성된다. 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)이 형성된 제2 투명 기판(52)의 전면에는, 절연막(54)이 동일한 두께를 가지게 형성된다. 이 절연막(54)은, 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 절연 물질이 제2 투명 기판(52)의 전면에 도포 됨에 의하여, 균일한 두께로 형성된다.The
제2 어레이 기판(50)은, 절연막(54) 상에 위치한 반도체 물질 패턴(SSP) 및 수직 공통 라인(VCL), 반도체 물질 패턴(SSP) 상에 일정 간격 이격-배치된 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE), 그리고 수직 공통 전극(VCE)을 구비한다. 이들 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE)은 반도체 물질 패턴(SSP) 및 게이트 전극(SGE)과 함께 서브 박막 트랜지스터(ST)를 구성한다. 반도체 물질 패턴(SSP)은 게이트 전극(SGE)의 상부에 위치하게 절연막(54) 상에 형성된다. 드레인 전극(SDE)은 절연막(24) 상의 수직 공통 전압 라인(VCL)과 연결됨은 물론 소스 전극(SSE) 및 수직 공통 전압 라인(VCL)과 동시에 형성된다. 수직 공통 전극(VCE)은 서브 박막 트랜지스터(ST)의 점유 영역의 일부를 제외한 나머지 화소 영역(P)을 점유한다. 수직 공통 전극(VCE)은 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부와 중첩된다. 수직 공통 전극(VCE) 및 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 중첩 부분들은 서로 직접 접촉하여 수직 공통 전극(VCE)이 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)와 전기적으로 연결되게 한다. 또한, 수직 공통 전극(VCE)은, 리프트 오프 공정을 통하여, 서브 박막 트랜지스터(ST)의 소스 전극(SSE)의 일부분 및 절연막(54)과 직접 접촉함과 아울러 수직 공통 라인(VCL)과 같은 층에 위치하게 형성된다.The
반도체 물질 패턴(SSP)은, 반도체 물질이 절연막(54)의 전면에 증착되고 그 증착된 반도체 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 형성될 것이다. 이어서, 반도체 물질 패턴(SSP)을 가지는 절연막(54)의 전면에는, Cu, Al, AlNd, Au, Ag 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는 도전 물질 층이 증착된다. 절연막(54) 상의 도전 물질 층이 석판 인쇄 공정을 통해 패턴닝 됨에 의하여, 반도체 물질 패턴(MSP) 상에 일정 간격 이격-배치된 드레인 및 소스 전극들(SDE,SSE) 그리고 드레인 전극(SDE)과 일체화된 수직 공통 전압 라인(VCL)이 형성된다. 다음으로, 반도체 물질 패턴(SSP), 수직 공통 전압 라인(VCL), 드레인 및 소스 전극(SDE,SSE)이 형성된 절면막(54)의 전면에는 포토 레지스트가 도포된다. 이 포토 레지스트 층은 노광 및 현상 공정을 통하여 패턴닝 되어, 소스 전극(MSE)의 일부를 포함한 수직 공통 전극(VCE)이 위치할 영역에 해당하는 절연막(54)을 노출시킨다. 포토 레지스트 패턴 및 그에 의해 노출된 절연막(54) 상에는 ITO 또는 IZO와 같은 투명 절연 물질이 균일한 두께로 증착된다. 마지막으로, 포토 레지스트 패턴 상의 투명 절연 물질이 세정 공정을 통하여 포토 레지스트 패턴과 함께 제거되어, 소스 전극(MSE)의 일부 및 절연막(54)과 직접 접촉되는 수직 공통 전극(VCE)이 형성된다.The semiconductor material pattern SSP will be formed by depositing a semiconductor material over the insulating
또한, 제2 어레이 기판(50)은 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)과 제2 투명 기판(52) 사이에 칼라 필터 층(도시하지 않은)을 추가로 구비할 수 있다. 칼라 필터 층에는 교번-배열되는 적색, 녹색 및 청색의 필터들이 포함된다. 적색, 녹색 및 청색 필터들 각각은 화소 영역에 상응하는 크기로 형성된다. 나아가, 제2 어레이 기판(50)은 게이트 전극(SGE) 및 서브 게이트 라인(SGL)과 제2 투명 기판(52) 사이에 위치함과 아울러 칼라 필터들을 격리시키는 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 추가로 구비할 수 있다. 블랙 매트릭스는 칼라 필터들의 가장자리에서 발생될 수 있는 색 간섭을 방지한다.In addition, the
상기한 1 및 제2 어레이 기판(40,50)은, 밀봉 물질(도시하지 않음)에 의하여, 화소 전극(PXE) 및 수직 공통 전극(VCE)이 서로 대향하게 합착된다. 밀봉 밀질은 제1 및 제2 어레이 기판(40,50)을 이격시켜, 액정 물질(60)의 주입 공간이 확보될 수 있게 한다. 제1 및 제2 어레이 기판(40,50)의 이격 간격(즉, 화소 전극(PXE)과 수직 공통 전극(VCE)의 이격 거리, EPss)는, 화소 전극(PXE)에 공급되는 화소 구동 신호(Vpds)에 의해 액정 화소가 효과적으로 구동될 수 있도록, 대략 3.4 ~ 4.0㎛ 정도 설정될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 어레이 기판(40,50)의 이격시키는 밀봉 물질은 대략 3.4 내지 4.0㎛ 정도의 높이(또는 두께)로 형성될 것이다. 백 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)에 대한 광 투과 특성이 좀 더 선형적인 형태로 변하면서도 광 지연량이 가장 작게 할 수 있는 효율적인 액정 패널을 위해서는, 제1 및 제2 어레이 기판(40,50)의 이격 거리(EGss)가 대략 4.0㎛ 정도가 되도록, 밀봉 물질은 대략 4.0㎛ 정도의 높이(또는 두께로)로 형성되는 것이 가장 바람직하다. 또한, 액정 층(60)의 구성 물질로는, 대략 400~408㎚ 정도의 광 지연량을 일으키는 대락 0.08 내지 012 정도의 굴절율 이방성 값의 액정 물질들이 사용될 수 있으나, 대략 400㎚ 정도의 광 지연이 일어나게 하는 대략 0.10 정도의 굴절율 이방성 값을 가지는 액정 물질이 가장 바람직하다. 이를 위하여, 대략 0.0950~0.1050 범위의 굴절율 이방성 값을 가지는 플로오로(Fluoro) 치환계 액정 물질들 중 어느 하나가 액정층(60)의 구성 물질로 사용될 것이다. 이러한 플로오로 치환계 액정 물질들로는, ML-0323, ML-0424, ML-0249 및 ML-0567 등의 액정 물질들이 포함된다. 나아가, 수직 및 수평 공통 전극(VCE,HCE) 사이의 인가되는 전압으로는, 대략 8.5 내지 9.0V 정도가 사용될 수 있으나, 대략 9.0V가 가장 바람직하다.In the above-described first and
이와 같은 다른 실시 예의 액정 패널에서도, 매트릭스 형태로 배열된 액정 화소들은, 개별적으로, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 화소 전극(PXE) 및 수평 공통 전극(HCE) 간의 수평 전계에 의하여 구동되는 반면에 최저 계조의 표시 시에는 수직 및 수평 공통 전극들(VCE,HCE) 간의 수직 전계에 의하여 구동된다. 다시 말하여, 액정 화소들 각각은 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 구동된다. 이에 따라, 다른 실시 예에 따른 액정 패널은 화소 구동 신호에 빠른 속도로 응답할 수 있다.Also in the liquid crystal panel of this other embodiment, the liquid crystal pixels arranged in a matrix form, respectively, the horizontal electric field between the pixel electrode PXE and the horizontal common electrode HCE at the time of displaying a lighter gray level than the lowest gray level (ie, black). In the case of display of the lowest gray scale, it is driven by a vertical electric field between the vertical and horizontal common electrodes VCE and HCE. In other words, each of the liquid crystal pixels is driven by an electric field at the time of displaying the lowest gray level as well as the brightest (or higher) gray level than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal panel according to another exemplary embodiment may respond quickly to the pixel driving signal.
도 12는 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 표시 장치를 상세하게 설명하는 블록도이다. 도 12의 빠른 응답 속도의 액정 표시 장치는, 액정 패널(100) 상의 다수의 메인 게이트 라인(MGL1~MGLn)에 접속된 메인 게이트 드라이버(102A), 액정 패널(100) 상의 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)과 접속된 데이터 드라이버(104), 및 이들 메인 게이트 드라이버(102A) 및 데이터 드라이버(104)의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(106)를 구비한다. 액정 패널(100)은, 다수의 메인 게이트 라인(MGL1~MGLn) 및 다수의 데이터 라인(DL1~DLm) 외에도, 다수의 서브 게이트 라인(SGL1~SGLn) 및 다수의 수직 공통 전압 라인(VCL1~VCLm)을 구비한다. 액정 패널(100)은, 메인 게이트 라인들(MGL1~MGLn) 및 데이터 라인들에 의하여 및/또는 서브 게이트 라인들(SGL1~SGLn) 및 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm)에 의하여, 구분된 매트릭스 형태의 m×n 화소 영역들로 구분된다. 이들 화소 영역들 각각에는, 메인 및 서브 박막 트랜지스터들(MT,ST) 및 액정 셀(CLC)을 포함하는 액정 화소(LPX)가 형성된다. 액정 셀들(CLC)은 수평 공통 라인(HCL)에 전기적으로 공통-접속된다. 이러한 액정 패널(100)의 구성, 작용 및 효과 등은, 도 1 및 도 3을 통하여, 이미 명백하게 개시된 만큼, 액정 패널(100)에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.12 is a block diagram illustrating in detail a liquid crystal display device having a fast response speed according to an exemplary embodiment. 12 includes a
메인 게이트 드라이버(102)는 액정 패널(100) 상의 메인 게이트 라인들(MGL1~MGLn)이 순차적으로 번갈아 인이에블 되게 하는 메인 게이트 라인(MGL)의 수(n)에 해당하는 메인 스캔 신호들을 발생한다. 메인 스캔 신호들은 수평 동기 신호(Hsync)의 주기에 해당하는 폭과 고 전위의 게이트 하이 전압(Vgh)을 가지는 펄스가 순차적으로 그 폭 만큼 쉬프트 되는 파형을 가진다. 다시 말하여, 메인 게이트 드라이버(102A)는 게이트 하이 전압(Vgh)이 인에이블 될 어느 한 메인 게이트 라인(MGL)에 인가되게 하는 한편 나머지 메인 게이트 라인들(MGL)에는 저 전위의 게이트 로우 전압(Vgl)이 공급되게 한다. 이러한 메인 스캔 신호에 응답하는 액정 화소들(LPX)은 1라인 분씩 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 상의 화소 구동 신호(Vpds)를 충전하게 된다. 이러한 메인 스캔 신호들을 발생하기 위하여, 메인 게이트 드라이버(102A)는 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 게이트 제어 신호(GCS)에 응답한다. 게이트 제어 신호(GCS)에는, 수직 동기 신호(Vsync)의 주기마다 발생하는 게이트 스타트 펄스(GSP)와 그리고 수평 동기 신호(Hsync)와 동일한 주파수를 가지는 적어도 1의 게이트 쉬프트 클럭(GSC)이 포함된다.Main gate driver 102 on
데이터 드라이버(104)는, 액정 패널(100) 상의 메인 게이트 라인들(MGL) 중 어느 하나가 인에이블 될 때마다, 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 1 라인 분씩의 화소 데이터(VDr)를 아날로그 형태의 화소 구동 신호들(Vpds)로 변환하여 변환된 화소 구동 신호들(Vpds)을 액정 패널(100) 상의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 각각 공급한다. 1 라인 분씩의 화소 데이터(VDr)는, 타이밍 컨트롤러(106)를 경유하지 않고, 외부의 비디오 데이터 소스(예를 들면, 컴퓨터 시스템의 그래픽 모듈 또는 텔레비전 수신기의 영상 복조 모듈)로부터 데이터 드라이버(104)에 직접 공급될 수도 있다. 1 라인 분씩의 화소 데이터(VDr)의 화소 구동 신호(Vpds)로의 변환을 위하여, 데이터 드라이버(104)는 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 데이터 제어 신호(DCS)에 응답한다. 데이터 제어 신호(DCS)에는, 수평 동기 신호(Hsync)와 같은 주파수의 데이터 인에이블 신호(DEN) 및 화소 데이터의 전송 주기를 지시하는 데이터 클럭(DCLK) 등이 포함된다.Whenever any one of the main gate lines MGL on the
타이밍 컨트롤러(106)는, 메인 게이트 드라이버(102A) 및 데이터 드라이버(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위하여, 외부의 비디오 데이터 소스(예를 들면, 컴퓨터 시스템의 그래픽 모듈 또는 텔레비전 수신기의 영상 복조 모듈)로부터의 동기 신호(SYNC)를 입력한다. 타이밍 컨트롤러(106)에 공급되는 동기 신호(SYNC)에는, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DEN), 및 데이터 클럭(DCLK)이 포함된다. 타이밍 컨트롤러(106)는, 이들 동기 신호(SYNC)를 이용하여, 메인 게이트 드라이버(102A)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)와 그리고 데이터 드라이버(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 발생한다. 이에 더하여, 타이밍 컨트롤러(106)는 외부의 비디오 데이터 소스로부터의 화소 데이터(VDf)를 1 프레임 분씩 순차적으로 입력할 수 있다. 1 프레임 분씩의 화소 데이터(VDf)는, 타이밍 컨트롤러(106)에 의하여, 1 라인 분씩의 화소 데이터(VDr)로 구분되게끔 재배열된다. 재배열된 프레임 분의 화소 데이터(VDf)는, 데이터 제어 신호(DCS)와 동기되게끔, 1 라인 분씩 데이터 드라이버(104)에 공급된다.The
또한, 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 표시 장치는, 액정 패널(100) 상의 다수의 서브 게이트 라인(SGL1~SGLn)과 접속된 서브 게이트 드라이버(102B) 및 액정 패널(100) 상의 수평 공통 전압 라인(HCL)과 접속된 공통 전압 발생부(110)를 구비한다. 서브 게이트 드라이버(102B)는 액정 패널(100) 상의 서브 게이트 라인들(SGL1~SGLn)을 대응하는 메인 게이트 라인(MGL)과 동기되게끔 순차적으로 번갈아 인이에블시키는 서브 게이트 라인(SGL)의 수(n)에 해당하는 서브 스캔 신호들을 발생한다. 서브 스캔 신호들은 메인 게이트 드라이버(102A)에서 발생되는 메인 스캔 신호들과 주기 및 타이밍이 일치하는 파형을 가진다. 이러한 서브 스캔 신호에 응답하는 액정 화소들(LPX)은 1라인 분씩, 화소 구동 신호(Vpds)를 충전함과 아울러 수직 공통 전압 라인들(VCL1 내지 VCLm) 상의 수직 공통 전압(Vvcoml 또는 Vvcomh)을 충전하게 된다. 이러한 서브 스캔 신호들을 발생하기 위하여, 서브 게이트 드라이버(102A)는, 메인 게이트 드라이버(102A)와 마찬가지로, 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 게이트 제어 신호(GCS)에 응답한다. 다른 형태로, 액정 패널(100) 상의 서브 게이트 라인들(SGL1~SGLn)이 대응하는 메인 게이트 라인(MSL1~MSLn)과 함께 메인 게이트 드라이버(102A)로부터의 메인 스캔 신호에 의하여 구동될 수도 있다. 이 경우, 서브 게이트 드라이버(102B)가 제거될 수 있으나, 메인 게이트 드라이버(102A)의 부하 부담이 커지게 된다.In addition, the liquid crystal display device having a high response speed according to the embodiment may include a
공통 전압 발생부(110)는 화소 구동 신호(Vpds)의 기저 전압 레벨에 해당하는 수평 공통 전압(Vhcom)을 발생한다. 공통 전압 발생부(110)에서 발생된 수평 공통 전압(Vhcom)은, 액정 패널(100) 상의 수평 공통 전압 라인(HCL)을 경유하여, 액정 패널(100) 상의 모든 액정 화소(LPX)(좀 더 상세하게는, 모든 액정 셀(CLC)의 수평 공통 전극(HCE))에 공통적으로 공급된다. 또한, 공통 전압 발생부(110)는, 수평 공통 전압(Vhcom)을 기준으로 화소 구동 신호(Vpds)의 최고 전압 레벨(즉, 백 레벨에 해당하는 전압 레벨)보다 현저하게 높은 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)을 발생한다. 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)는, 수직 공통 전압(Vhcom) 보다 대략 8.5~9.5V 정도 높은 전압 레벨로 설정될 수 있으나, 바람직하게는 수평 공통 전압(Vhcom)보다 대략 9.0V 정도 높게 설정되는 것이 좋다.The
나아가, 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 표시 장치는, 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 1 라인 분씩의 화소 데이터(VDr)를 입력하는 데이터 변환기(108)와, 액정 패널(100) 상의 다수의 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm)과 접속된 수직 공통 전압 라인 드라이버(112)를 구비한다. 데이터 변환기(108)는, 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 1 라인 분의 화소 데이터 각각을 흑 레벨 제어 데이터로 변환한다. 데이터 변환기(108)에서 변환된 1 라인 분의 흑 레벨 제어 데이터(CVDr)는 순차적으로 수직 공통 전압 라인 드라이버(112)에 공급된다. 흑 레벨 제어 데이터는, 화소 데이터가 흑 레벨의 계조 값(예를 들어 6비트의 화소 데이터의 경우 "000000")일 때, "1"(또는 "0")의 논리 값으로 인에이블 된다. 이와는 달리, 화소 데이터가 흑 레벨보다 높은 계조 값(예를 들어 6비트의 화소 데이터의 경우 "적어도 000001")을 가질 때에는, 흑 레벨 제어 데이터는 "0"(또는 "1")의 논리 값으로 디스에이블 된다. 이러한 화소 데이터의 흑 레벨 제어 데이터로의 변환을 위하여, 데이터 변환기(108)는 NOR 연산 또는 OR 연산을 수행하는 NOR 게이트 또는 OR 게이트를 구비한다.Furthermore, the liquid crystal display of the fast response speed according to the embodiment includes a
수직 공통 전압 라인 드라이버(112)는, 액정 패널(100) 상의 서브 게이트 라인들(SGL) 중 어느 하나가 인에이블 될 때마다, 데이터 변환기(108)로부터의 1 라인 분씩의 흑 레벨 제어 데이터(CVDr)에 응답하여 액정 패널(100) 상의 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm)에 각각에 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh) 또는 수평 공통 전압(Vhcom)과 동일한 저 전위의 수직 공통 전압(Vvcoml)을 공급한다. 예를 들어, 흑 레벨 제어 데이터가 "1"(또는 "0")의 논리 값을 가지면, 수직 공통 전압 라인 드라이버(112)은 그 흑 레벨 제어 데이터에 대응하는 수직 공통 전압 라인(VCL)에 공통 전압 발생부(110)로부터의 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)이 공급되게 한다. 이와는 달리, 흑 레벨 제어 데이터가 "0"(또는 "1")의 논리 값을 가지면, 수직 공통 전압 라인 드라이버(112)는 그 흑 레벨 제어 데이터에 대응하는 수직 공통 전압 라인(VCL)에, 저 전위의 수직 공통 전압(Vvcoml)으로서, 공통 전압 발생부(110)로부터의 수평 공통 전압(Vhcom)이 공급되게 한다. 1 라인 분씩의 흑 레벨 제어 데이터(CVDr)에 따른 수직 공통 전압 라인들(VCL1~VCLm) 각각에로의 저 전위 및 고 전위 수직 공통 전압(Vvcoml,Vvcomh)의 절환을 위하여, 수직 공통 전압 라인 드라이버(112)는 데이터 드라이버(104)와 마찬가지로 타이밍 컨트롤러(106)로부터의 데이터 제어 신호(DCS)에 응답한다.The vertical common
대응하는 메인 및 서브 게이트 라인들(MGL,SGL)이 동시에 인에이블 됨에 따라, 1 라인 분씩 충전 동작을 수행하는 액정 패널(100) 상의 액정 화소들(LPX) 각각은 대응하는 데이터 라인(DL) 상의 화소 구동 신호(Vpds)와 함께 대응하는 수직 공통 전압 라인(VCL) 상의 저 전위 또는 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcoml 또는 Vvcomh)을 충전하게 된다. 액정 화소들(LPX) 각각은, 흑 레벨보다 높은 전압의 화소 구동 신호(Vpds)와 저 전위의 수직 공통 전압(Vvcoml)이 충전된 경우, 액정 셀(CLC)에 포함된 액정 분자들이 화소 구동 신호(Vpds)에 의하여 재배열되게 하여, 화소 구동 신호(Vpds)의 전압에 해당하는 광량을 통과시킨다. 이에 따라, 액정 화소는 화소 구동 신호(Vpds)의 전압에 해당하는 계조를 표시한다. 이와는 달리, 액정 화소들(LPX) 각각은, 흑 레벨의 화소 구동 신호(Vpds)와 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)이 충전된 때에는, 액정 셀(CLC)을 구성하는 액정 분자들은 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)에 의하여 초기 배열 상태로 빠르게 복귀하게 하여, 광이 투과되지 않게 한다. 이때, 액정 화소(LPX)는 흑색을 표시한다.As the corresponding main and sub gate lines MGL and SGL are enabled at the same time, each of the liquid crystal pixels LPX on the
이와 같이, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는, 액정 화소들이 개별적으로, 최저 계조(즉, 흑색) 보다 밝은 계조의 표시 시에 화소 구동 신호(Vpds)에 의하여 구동되게 하는 한편 최저 계조의 표시 시에는 고 전위의 수직 공통 전압(Vvcomh)에 의하여 초기 화 되게 한다. 다시 말하여, 실시 예에 따른 액정 표시 장치에서는, 최저 계조 보다 밝은(또는 높은) 계조들 뿐만 아니라 최저 계조의 표시 시에도 전계에 의하여 액정 화소들이 제어된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 비디오 데이터에 대응하여 빠른 속도로 응답하는 화상을 표시할 수 있다. 이 결과, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 화상의 열화 및 블러링 현상을 최소화할 수 있다. 나아가, 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 화상의 질을 향상시킬 수 있다.As described above, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment, the liquid crystal pixels are individually driven by the pixel driving signal Vpds at the time of displaying the grayscale which is brighter than the minimum grayscale (that is, black), and at the time of displaying the minimum grayscale. It is initialized by the high potential vertical common voltage (Vvcomh). In other words, in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment, the liquid crystal pixels are controlled by the electric field during display of the lowest gray level as well as the brightest (or higher) gray level than the lowest gray level. Accordingly, the liquid crystal display according to the embodiment may display an image that responds at high speed in response to video data. As a result, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment may minimize image deterioration and blurring. Furthermore, the liquid crystal display according to the embodiment may improve the image quality.
이상과 같이, 도 1 내지 도 12에 도시된 따른 빠른 응답 속도의 액정 화소, 액정 패널 및 액정 표시 장치들로 국한하여 실시 예들이 설명되었으나, 실시 예들이 속하는 기술 분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 실시 예를 통해 드러난 기술적 사상 및 범위를 일탈하지 않으면서 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 실시 예들에서 드러난 기술적 사상 및 범위는 실시 예의 설명에 국한될 수는 없고 첨부된 특허청구의 범위에 기재된 사항에 의하여 설정되어야 할 것이다.As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the liquid crystal pixels, the liquid crystal panel, and the liquid crystal display devices of the fast response speed shown in FIGS. It will be apparent that various modifications, changes, and equivalent other embodiments may be made without departing from the spirit and scope disclosed by the embodiments. Accordingly, the spirit and scope disclosed in the embodiments should not be limited to the description of the embodiments, but should be set by the matters set forth in the appended claims.
도 1 은 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 화소를 상세하게 설명하는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating in detail a liquid crystal pixel of a fast response speed according to an embodiment.
도 2 는 도 1의 액정 화소에 공급되는 신호들의 파형을 설명하는 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating waveforms of signals supplied to the liquid crystal pixel of FIG. 1.
도 3 는 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널의 구성을 개략적으로 설명하는 회로도이다.3 is a circuit diagram schematically illustrating a configuration of a liquid crystal panel having a high response speed according to an embodiment.
도 4a 및 도 4b 는 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널에 포함된 제 1 및 제2 어레이 기판의 평면 구조를 상세하게 설명하는 평면도이다.4A and 4B are plan views illustrating in detail the planar structures of the first and second array substrates included in the fast response liquid crystal panel according to the embodiment.
도 5 는 실시 예의 빠른 응답 속도의 액정 패널의 단면 구조를 상세하게 설명하기 위하여 도 4의 제1 및 제2 어레이 기판들을 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the first and second array substrates of FIG. 4 taken along the line II ′ of FIG. 4 to describe in detail the cross-sectional structure of a liquid crystal panel having a high response speed according to an embodiment.
도 6 은 백 레벨의 화소 구동 신호에 대한 화소 전극과 수평 공통 전극과의 이격 거리별 액정 화소의 광 투과 특성들을 설명하는 특성도이다.6 is FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating light transmission characteristics of a liquid crystal pixel according to a separation distance between a pixel electrode and a horizontal common electrode for a pixel driving signal of a back level.
도 7 은 백 레벨의 화소 구동 신호에 대한 제1 및 제2 어레이 기판의 이격 거리별 액정 화소의 광 투과 특성들을 설명하는 특성도이다.7 is A characteristic diagram illustrating light transmission characteristics of liquid crystal pixels according to separation distances of the first and second array substrates with respect to the back level pixel driving signal.
도 8은 액정 물질의 굴절율 이방성 값에 대한 제1 및 제2 어레이 기판의 이격 거리별 액정 화소의 최대 투과율 특성들을 설명하는 특성도이다.FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating maximum transmittance characteristics of liquid crystal pixels according to separation distances of first and second array substrates with respect to refractive index anisotropy values of the liquid crystal material.
도 9는, 제1 및 제2 어레이 기판의 이격 거리가 3.4㎛임과 아울러 액정 물질의 굴절율 이방성 값이 0.12로 설정한 상태에서, 수직 공통 전극(VCE)과 수평 공통 전극(HCE) 간의 전위 차에 대한 액정 화소의 광 투과 특성을 비교-설명하는 특성도 이다.FIG. 9 illustrates a potential difference between the vertical common electrode VCE and the horizontal common electrode HCE while the separation distance between the first and second array substrates is 3.4 μm and the refractive index anisotropy value of the liquid crystal material is set to 0.12. Is a characteristic diagram comparing and explaining the light transmission characteristics of the liquid crystal pixel with respect to.
도 10a 및 도 10b 는 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 패널에 포함된 제1 및 제2 어레이 기판의 평면 구조를 상세하게 설명하는 평면도이다.10A and 10B are plan views illustrating in detail a planar structure of first and second array substrates included in a fast response speed liquid crystal panel according to an exemplary embodiment.
도 11 는 일 실시 예의 빠른 응답 속도의 액정 패널의 단면 구조를 상세하게 설명하기 위하여 도 10의 제1 및 제2 어레이 기판들을 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the first and second array substrates of FIG. 10 to describe in detail a cross-sectional structure of a liquid crystal panel having a high response speed according to an embodiment.
도 12는 실시 예에 따른 빠른 응답 속도의 액정 표시 장치를 상세하게 설명 하는 블록도이다.12 is a block diagram illustrating in detail a liquid crystal display device having a fast response speed according to an exemplary embodiment.
≪도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명≫`` Explanation of symbols for main parts of drawings ''
10,40 : 제1 어레이 기판 12,42 : 제1 투명 기판10,40:
14,24,54 : 절연막 16 : 보호층14,24,54 insulating film 16: protective layer
20,50 : 제2 어레이 기판 22,52 : 제2 투명 기판20,50: second array substrate 22,52: second transparent substrate
26 : 오버 코팅 층 44 : 층간 절연막26: overcoating layer 44: interlayer insulating film
46 : 게이트 절연막 100 : 액정 패널46
102A : 메인 게이트 드리이버 102B : 서브 게이트 드라이버102A:
104 : 데이터 드라이버 106 : 타이밍 컨트롤러104: data driver 106: timing controller
108 : 데이터 변환기 110 : 공통 전압 발생부108: data converter 110: common voltage generator
112 : 수직 공통 라인 드라이버112: vertical common line driver
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