KR20120028623A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따르면, 실제 데이터 전압이 인가되기 전에 일정한 전압으로 선 충전하여, 고속 구동 시에도 충분한 크기의 데이터 전압을 충전할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 실제 데이터 전압이 인가된 후에, 부스팅 축전기를 이용하여 부스팅 전압을 가해줌으로써, 고속 구동에 의해 충전 시간이 부족한 경우에도 충분한 크기의 데이터 전압을 충전할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치를 이용하여 고속 동영상 등을 표시하기 위하여, 고속 구동할 때, 짧은 시간 동안 데이터 전압을 인가하게 되기 때문에, 데이터 전압이 충분히 충전되지 않을 수 있다.
이처럼, 데이터 전압이 충분히 충전되지 않을 경우, 원하는 영상이 충분히 표시되지 않게 된다.
본 발명은 액정 표시 장치의 고속 구동 시, 데이터 전압을 원하는 값으로 충분히 충전 시켜 표시 품질을 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트선 및 제2 게이트선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 상기 제1 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 게이트선에는 상기 제2 게이트선보다 먼저 게이트 온 신호가 인가된다.
상기 제2 게이트선은 전단에 배치되어 있는 게이트선과 연결될 수 있다.
상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같을 수 있다.
상기 제1 전압선에 흐르는 전압의 크기는 상기 데이터선에 흐르는 전압의 크기의 약 0.9 배 내지 약 1.0배일 수 있다.
상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 클 수 있다.
상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행할 수 있다.
상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행할 수 있다.
상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트선 및 제2 게이트선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 제2 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극, 그리고 상기 화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함하고, 상기 제1 게이트선에 게이트 온 신호가 인가된 후에, 상기 제2 게이트선에 게이트 온 신호가 인가된다.
상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고, 상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 크고, 상기 축전기는 상기 제1 화소 전극 및 상기 제1 전압선을 두 단자로 하는 제1 축전기와 상기 제2 화소 전극 및 상기 제2 전압선을 두 단자로 하는 제2 축전기를 포함할 수 있다.
상기 제1 화소 전극의 크기는 상기 제2 화소 전극의 크기보다 작을 수 있고, 상기 제1 화소 전극의 면적에 대한 상기 제1 축전기의 축전 용량의 비는 상기 제2 화소 전극의 면적에 대한 상기 제2 축전기의 축전 용량의 비에 비하여 약 1.2배 이상 클 수 있다.
상기 제1 전압선이 전달하는 전압과 극성이 다른 일정한 크기의 전압을 전달하는 제2 전압선, 그리고 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 더 포함하고, 상기 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 축전기에 연결될 수 있다.
상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같을 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 게이트선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자, 상기 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극, 그리고 상기 화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실제 데이터 전압이 인가되기 전에 일정한 전압으로 선 충전하여, 고속 구동 시에도 충분한 크기의 데이터 전압을 충전할 수 있다.
또한, 실제 데이터 전압이 인가된 후에, 부스팅 축전기를 이용하여 부스팅 전압을 가해줌으로써, 고속 구동에 의해 충전 시간이 부족한 경우에도 충분한 크기의 데이터 전압을 충전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 2는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 서로 이웃하는 복수의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 서로 이웃하는 복수의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소에 대한 배치도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 8은 도 7에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 9는 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 11은 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 13은 도 12에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 15는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 16은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 17은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 1을 참고하면, 제1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되는 수평 구간(1H) 바로 전의 수평 구간 동안 현재 화소의 화소 전극에 프리 차지(pre charge) 전압(A)이 인가된다. 프리 차지 전압(A)은 일정한 크기의 전압이 인가되는 제1 전압선으로부터 인가된다. 그 후, 제1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되고, 현재 화소 전극에 데이터 전압이 인가된다. 이 때, 원하는 데이터 전압이 충전되기 전에 현재 화소 전극에는 프리 차지 전압이 인가되어 선충전되어 있기 때문에, 원하는 데이터 값과 선 충전되어 있는 프리 차지 전압(A)의 차에 해당하는 일정 크기의 전압(B)을 충전함으로써 원하는 데이터 값까지 충전되기 때문에, 현재 화소에 화소 전압이 충전되는 시간이 감소하게 된다.
프리 차지 전압(A)은 데이터 전압이 프레임 반전될 경우, 데이터 전압과 같이, 프레임 반전될 수 있다. 즉, 데이터 전압이 양의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 양의 극성을 가질 수 있고, 데이터 전압이 음의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 음의 극성을 가질 수 있다.
프리 차지 전압의 크기는 데이터 전압 크기의 약 0.9 배 내지 약 1.0배인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 프리 차지 전압(A)은 일정한 크기의 전압이 인가되는 제1 전압선으로부터 인가된다. 프리 차지 전압을 인가하기 위한 전압선 및 구동부가 추가되기는 하지만, 프리 차지 전압은 일정한 크기를 가지기 때문에, 일정한 전압을 인가하기 위한 간단한 구동부 만을 추가하면 되기 때문에, 구동 방법이 간단하고, 제조 비용이 낮을 수 있다.
그러면, 도 2를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 인가되는 신호에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호는 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호와 유사하다. 제1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되는 수평 구간(1H) 전의 수평 구간 동안, 현재 화소의 화소 전극에 프리 차지(pre charge) 전압(A)이 인가된다. 프리 차지 전압(A)은 일정한 크기의 전압이 인가되는 제1 전압선으로부터 인가된다. 그 후, 제1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되고, 현재 화소 전극에 데이터 전압이 인가된다. 이 때, 원하는 데이터 전압이 충전되기 전에 현재 화소 전극에는 프리 차지 전압이 인가되어 선충전되어 있기 때문에, 원하는 데이터 값과 선 충전되어 있는 프리 차지 전압(A)의 차에 해당하는 일정 크기의 전압(B)을 충전함으로써 원하는 데이터 값까지 충전되기 때문에, 현재 화소에 화소 전압이 충전되는 시간이 감소하게 된다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 프리 차지 전압은 도 1에 도시한 실시예와는 달리, 제1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되는 수평 구간(1H) 바로 전의 수평 구간 동안 프리 차지 전압이 인가되는 것이 아니라, 1 게이트선(G(n))에 게이트 온 신호가 인가되는 수평 구간(1H)보다 2 수평 구간 전에 현재 화소의 화소 전극에 프리 차지(pre charge) 전압(A)이 인가된다.
프리 차지 전압(A)은 데이터 전압이 프레임 반전될 경우, 데이터 전압과 같이, 프레임 반전될 수 있다. 즉, 데이터 전압이 양의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 양의 극성을 가질 수 있고, 데이터 전압이 음의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 음의 극성을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 프리 차지 전압(A)은 일정한 크기의 전압이 인가되는 제1 전압선으로부터 인가된다. 프리 차지 전압을 인가하기 위한 전압선 및 구동부가 추가되기는 하지만, 프리 차지 전압은 일정한 크기를 가지기 때문에, 일정한 전압을 인가하기 위한 간단한 구동부 만을 추가하면 되기 때문에, 구동 방법이 간단하고, 제조 비용이 낮을 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 실시예의 경우, 본 발명의 한 예에 불과하고, 프리 차지 전압은 현재 화소 전극에 연결되어 데이터 전압을 인가하는 게이트선에 게이트 온 신호가 인가되는 수평 구간 전의 임의의 수평 구간 동안 인가될 수 있다.
그러면, 도 3을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 서로 이웃하는 복수의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 행 방향으로 이웃하는 복수의 제1 화소(PX(m, n)) 및 복수의 제2 화소(PX(m, n+1)), 복수의 제1 화소(PX(m, n)) 및 복수의 제2 화소(PX(m, n+1))와 화소 열 방향으로 이웃하는 복수의 제3 화소(PX(m+1, n)) 및 복수의 제4 화소(PX(m+1, n+1)), 그리고 이에 연결되어 있는 복수의 신호선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2), G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)', D(n), D(n+1), D(n+2), SW1)을 포함한다.
신호선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2), G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)', D(n), D(n+1), D(n+2), SW)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2), G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)')과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D(n), D(n+1), D(n+2)), 그리고 프리 차지 전압(pre-charge voltage)을 전달하는 제1 전압선(SW1)을 포함한다. 게이트선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2), G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)')은 각 화소에 연결되어 있는 복수 쌍의 게이트선(G(m-1) 및 G(m-1)', G(m) 및 G(m)', G(m+1) 및 G(m+1)', 그리고 G(m+2) 및 G(m+2)')을 포함한다.
제1 화소(PX(m, n))는 복수 쌍의 게이트선(G(m-1) 및 G(m-1)', G(m) 및 G(m)', G(m+1) 및 G(m+1)', 그리고 G(m+2) 및 G(m+2)') 중 m번째(m은 자연수) 쌍의 게이트선(G(m) 및 G(m)), 복수의 데이터선(D(n), D(n+1), D(n+2)) 중 n번째(n은 자연수) 데이터선(D(n)), 그리고 제1 전압선(SW1)에 연결되어 있다. 제1 화소(PX(m, n))는 신호선(G(m) 및 G(m), D(n), SW1)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc), 그리고 제4 스위칭 소자(Qd) 및 이에 연결되어 있는 제1 화소 전극(PX1) 및 제2 화소 전극(PX2)을 포함한다.
제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 제3 스위칭 소자(Qc), 그리고 제4 스위칭 소자(Qd)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자이다. 제1 스위칭 소자(Qa)의 제어 단자는 제1 게이트선(G(m)')에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 제1 전압선(SW1)에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제1 화소 전극(PX1)에 연결되어 있다. 제2 스위칭 소자(Qb)의 제1 게이트선(G(m)')에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 제1 전압선(SW1)에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제2 화소 전극(PX2)에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc)의 제어 단자는 제2 게이트선(G(m))에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 데이터선(D(n))에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제1 화소 전극(PX1)에 연결되어 있다. 제4 스위칭 소자(Qd)의 제어 단자는 제2 게이트선(G(m))에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 데이터선(D(n))에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제2 화소 전극(PX2)에 연결되어 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 화소 전극(PX1)과 제2 화소 전극(PX2)은 공통 전압 등을 인가받는 공통 전극(도시하지 않음) 등을 한 단자로 하는 액정 축전기의 나머지 한 단자이고, 제1 화소 전극(PX1) 및 제2 화소 전극(PX2)과 공통 전극 사이의 액정층은 유전체로서 기능한다.
각 쌍의 게이트선(G(m-1) 및 G(m-1)', G(m) 및 G(m)', G(m+1) 및 G(m+1)', 그리고 G(m+2) 및 G(m+2)') 중 제1 게이트선(G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)')은 각 화소에 프리 차지 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 게이트선이고, 제2 게이트선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2))은 각 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 게이트선이다.
각 화소에 연결되어 있는 제1 게이트선(G(m-1)', G(m)', G(m+1)')은 각기 전단에 배치되어 있는 제2 게이트선(G(m), G(m+1), G(m+2))에 연결부(C1, C2, C3)를 통해 연결되어 있다.
제2 화소(PX(m, n+1)), 제3 화소(PX(m+1, n)), 그리고 제4 화소(PX(m+1, n+1))의 연결 관계 역시 제1 화소(PX(m, n))과 유사하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
그러면, 도 1과 함께 도 3을 참고하여, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 1과 함께 도 3을 참고하면, 제1 화소(PX(m, n))의 제1 게이트선(G(m)')은 전단의 제2 게이트선(G(m-1))에 연결부(C1)를 통해 연결되어 있다. 따라서, 전단의 제2 게이트선(G(m-1))에 게이트 온 신호가 인가되는 제1 수평 구간 동안 제1 화소(PX(m, n))에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)에도 게이트 온 신호가 인가됨으로써, 화소 전극(PX1, PX2)에는 제1 신호선(SW1)에 흐르는 프리 차지 전압(A)이 인가되어, 제1 화소(PX(m, n))의 액정 축전기에는 프리 차지 전압(A)이 충전된다. 그 후, 제1 수평 구간이 끝나고, 제1 화소(PX(m, n))의 제2 게이트선(G(m))에 게이트 온 신호가 인가되는 제2 수평 구간이 되면, 제2 게이트선(G(m))에 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(Qc) 및 제4 스위칭 소자(Qd)에 게이트 온 신호가 인가됨으로써, 화소 전극(PX1, PX2)에는 제1 데이터선(D(n))에 흐르는 데이터 전압이 인가된다. 이 때, 액정 축전기는 프리 차지 전압(A)으로 선 충전되어 있기 때문에, 원하는 값의 데이터 전압 크기로 충전되기 위하여, 원하는 데이터 값과 선 충전되어 있는 프리 차지 전압(A)의 차에 해당하는 일정 크기의 전압(B) 크기만을 충전함으로써 원하는 데이터 값까지 충전되기 때문에, 화소에 원하는 크기의 화소 전압이 충전되는 시간이 감소하게 된다.
또한, 프리 차지 전압을 인가하기 위하여 추가적인 게이트 구동부 없이, 전단 게이트선을 이용하기 때문에, 프리 차지 전압을 인가하기 위한 복잡한 구동부 없이, 프리 차지 전압을 전달하는 전압선 및 일정한 프리 차지 전압을 인가하기 위한 간단한 구동부 만을 추가하면 되기 때문에, 구동 방법이 간단하고, 제조 비용이 낮을 수 있다.
도시하지는 않았지만, 각 화소에 배치되어 있는 제1 화소 전극(PX1) 및 제2 화소 전극(PX2) 중 어느 하나에는 충전되는 전압의 크기를 감소하거나 증가하기 위한 감압부 또는 승압부를 포함할 수 있다. 감압부 또는 승압부는 축전기, 저항, 스위칭 소자와 연결되어 있는 충전부 등 가능한 모든 구조가 이용될 수 있다.
이러한 감압부 또는 승압부를 포함함으로써, 각 화소에 배치되어 있는 제1 화소 전극(PX1)과 제2 화소 전극(PX2)에 충전되는 전압의 크기가 달라질 수 있고, 이에 의해 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치의 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 할 수 있다.
도시한 실시예에서, 프리 차지 전압을 인가하기 위한 제1 게이트선이 바로 전단의 제2 게이트선에 연결되어 있으나, 제1 게이트선은 임의의 전단 게이트선에 연결될 수 있다. 예를 들어, m번째 화소의 제1 게이트선은 m-1번째, m-2번째, m-3번째 등의 화소의 제2 게이트선에 연결될 수 있다.
그러면, 도 4를 참고하여, 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 4는 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 4를 참고하면, 각 화소는 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)을 포함하고, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 연결되어 있는 데이터선(171), 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b), 그리고 제1 전압선(SW1)을 포함한다. 또한, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 제1 전압선(SW1)으로부터 프리 차지 전압을 인가하기 위한 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 이루는 제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b), 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제1 반도체(154a)를 포함하고, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 데이터선(171)으로부터 데이터 전압을 인가하기 위한 제3 스위칭 소자(Qc) 및 제4 스위칭 소자(Qd)를 이루는 제2 게이트 전극(124b), 제3 소스 전극(173c) 및 제4 소스 전극(173d), 제3 드레인 전극(175c) 및 제4 드레인 전극(175c), 그리고 제2 반도체(154b)를 포함한다. 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b), 그리고, 제3 드레인 전극(175c) 및 제4 드레인 전극(175c)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 연결되어 있고, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 제1 전압선(SW1)은 제3 접촉 구멍(183a) 및 제4 접촉 구멍(183b)을 통해 서로 연결되어 있다.
그러면, 도 5를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 서로 이웃하는 복수의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치는 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하다. 따라서 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치는 도 3에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와는 달리, 데이터선(D(n), D(n+1), D(n+2))과 평행하게 뻗어 있는 제2 전압선(SW2)을 포함한다. 제2 전압선(SW2)은 각 화소와 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통해 연결되어, 프리 차지 전압을 인가한다.
또한, 제2 전압선(SW2)은 복수의 화소 열마다, 예를 들어, 세 개의 화소 열마다 하나씩 배치되어 있다. 그러나, 제2 전압선(SW2)은 하나 이상의 화소 열마다 하나씩 배치될 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 각 화소에는 각 화소에 프리 차지 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 제1 게이트선(G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)') 및 각 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 제2 게이트선(G(m-1), G(m), G(m+1), G(m+2))이 연결되어 있다.
각 화소에 프리 차지 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 제1 게이트선(G(m-1)', G(m)', G(m+1)', G(m+2)')은 각기 전단에 배치되어 있는 제2 게이트선(G(m), G(m+1), G(m+2))에 연결되어 있다.
따라서, 전단의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 게이트 전압이 흐르는 수평 구간 동안, 현재 단의 화소에 제2 전압선(SW2)에 흐르는 프리 차지 전압이 선충전되고, 현재 단의 화소에 데이터 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자를 활성화하기 위한 게이트 전압이 흐르는 다음 수평 구간에 프리 차지 전압으로부터 원하는 데이터 전압까지 충전되기 때문에, 원하는 값의 데이터 전압 크기로 충전되기 위하여, 원하는 데이터 값과 선 충전되어 있는 프리 차지 전압의 차에 해당하는 일정 크기의 전압 크기에 해당하는 전압만을 충전함으로써 원하는 데이터 값까지 충전되기 때문에, 화소에 원하는 크기의 화소 전압이 충전되는 시간이 감소하게 된다.
또한, 프리 차지 전압을 인가하기 위하여 추가적인 게이트 구동부 없이, 전단 게이트선을 이용하기 때문에, 프리 차지 전압을 인가하기 위한 복잡한 구동부 없이, 프리 차지 전압을 전달하는 전압선 및 일정한 프리 차지 전압을 인가하기 위한 간단한 구동부 만을 추가하면 되기 때문에, 구동 방법이 간단하고, 제조 비용이 낮을 수 있다.
또한, 앞서 설명하였듯이, 각 화소에 인가되는 프리 차지 전압과 데이터 전압의 극성은 같기 때문에, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 화소 열을 따라 극성이 같은 데이터 전압이 인가되게 된다. 그러므로, 데이터 구동이 좀 더 간단해져서 데이터 구동부의 로드를 줄일 수 있다.
또한, 프리 차지 전압을 전달하는 신호선이 데이터선과 평행하고, 복수의 화소 열마다 하나씩 배치되기 때문에, 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 각 화소에 배치되어 있는 제1 화소 전극(PX1) 및 제2 화소 전극(PX2) 중 어느 하나에는 충전되는 전압의 크기를 감소하거나 증가하기 위한 감압부 또는 승압부를 포함할 수 있다. 감압부 또는 승압부는 축전기, 저항, 스위칭 소자와 연결되어 있는 충전부 등 가능한 모든 구조가 이용될 수 있다.
이러한 감압부 또는 승압부를 포함함으로써, 각 화소에 배치되어 있는 제1 화소 전극(PX1)과 제2 화소 전극(PX2)에 충전되는 전압의 크기가 달라질 수 있고, 이에 의해 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치의 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 할 수 있다.
도시한 실시예에서, 프리 차지 전압을 인가하기 위한 제1 게이트선이 바로 전단의 제2 게이트선에 연결되어 있으나, 제1 게이트선은 임의의 전단 게이트선에 연결될 수 있다. 예를 들어, m번째 화소의 제1 게이트선은 m-1번째, m-2번째, m-3번째 등의 화소의 제2 게이트선에 연결될 수 있다.
그러면, 도 6을 참고하여, 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 6은 도 5에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부 화소에 대한 배치도이다.
도 6을 참고하면, 각 화소는 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)을 포함하고, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 연결되어 있는 데이터선(171), 제1 게이트선(121a) 및 제2 게이트선(121b), 그리고 제2 전압선(SW2)을 포함한다. 또한, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 제1 전압선(SW2)으로부터 프리 차지 전압을 인가하기 위한 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 이루는 제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b), 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b), 그리고 제1 반도체(154a)를 포함하고, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 데이터선(171)으로부터 데이터 전압을 인가하기 위한 제3 스위칭 소자(Qc) 및 제4 스위칭 소자(Qd)를 이루는 제2 게이트 전극(124b), 제3 소스 전극(173c) 및 제4 소스 전극(173d), 제3 드레인 전극(175c) 및 제4 드레인 전극(175c), 그리고 제2 반도체(154b)를 포함한다. 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b), 그리고, 제3 드레인 전극(175c) 및 제4 드레인 전극(175c)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통해 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 연결되어 있고, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 제2 전압선(SW2)은 제3 접촉 구멍(183a, 183b, 183c)을 통해 서로 연결되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 5 및 도 6에 도시한 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 인가되는 신호의 파형도이다.
도 7을 참고하면, 제3 게이트선에 게이트 온 신호(Vg(n))이 인가되면, 일정한 크기(A)의 데이터 전압(Vd)이 인가된다. 이 데이터 전압은 킥백 전압(ΔA)에 의해 일부 감소한다. 그 후, 제4 게이트선에 게이트 온 신호(Vg(n)')이 인가되면, 일정한 크기(B)의 부스팅(boosting) 전압이 인가되고, 킥백 전압(ΔB)에 의해 감소하게 된다. 이처럼 데이터 전압을 짧은 시간 동안 인가하는 고속 구동 시, 데이터 전압의 인가 시간이 짧아져서 데이터 전압이 충분히 충전되지 않더라도, 부스팅 전압을 인가하여 줌으로써, 데이터 전압(V(d))을 원하는 크기(Vdd)로 유지할 수 있다.
그러면, 도 8과 함께 도 7을 참고하여, 도 7에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 도 7에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제3 게이트선(Gn) 및 제4 게이트선(Gn'), 데이터선(D), 그리고 제3 전압선(VS)을 포함하는 신호선, 그리고 신호선(Gn, Gn', D, VS)에 연결되어 있는 제5 스위칭 소자(Qa'), 제6 스위칭 소자(Qb') 및 제7 스위칭 소자(Qc')와 이에 연결된 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L) 및 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)를 포함한다.
제5 스위칭 소자(Qa'), 제6 스위칭 소자(Qb'), 그리고 제7 스위칭 소자(Qc')는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자이다. 제5 스위칭 소자(Qa') 및 제6 스위칭 소자(Qb')의 제어 단자는 제3 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 데이터선(D)에 연결되어 있으며, 그 출력 단자는 각기 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 연결되어 있다. 제7 스위칭 소자(Qc')의 제어 단자는 제4 게이트선(Gn')에 연결되어 있고, 그 입력 단자는 제3 전압선(VS)에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자에 연결되어 있다. 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 나머지 한 단자는 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 연결되어 있다.
먼저, 제3 게이트선(Gn)에 게이트 온 신호(Vg(n))가 인가되면, 제5 스위칭 소자(Qa') 및 제6 스위칭 소자(Qb')를 통해, 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 데이터선(D)에 흐르는 데이터 전압(A')이 충전된다. 이 데이터 전압(A')은 킥백 전압(ΔA)에 의해 일부 감소할 수 있다. 그 후, 제4 게이트선(Gn')에 게이트 온 신호(Vg(n)')가 인가되면, 제7 스위칭 소자(Qc')를 통해, 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자에 부스팅 전압(B')인 인가된다. 이때, 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 나머지 한 단자인 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 데이터선(D)는 플로팅 상태에 있다. 따라서, 플로팅 상태에 있는 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에는 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 대응하는 단자에 인가된 부스팅 전압(B')이 충전되게 된다. 따라서, 충분한 시간 동안 데이터 전압이 인가되지 않아, 원하는 크기의 데이터 전압으로 충전되지 않더라도, 데이터 전압은 부스팅 전압(B')이 인가됨에 따라 승압되기 때문에, 원하는 크기의 데이터 전압 값을 유지하게 된다.
부스팅 전압은 데이터 전압과 동일한 극성을 가지고, 데이터 전압이 프레임 반전될 경우, 데이터 전압과 같이, 프레임 반전될 수 있다. 즉, 데이터 전압이 양의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 양의 극성을 가질 수 있고, 데이터 전압이 음의 극성을 가질 경우, 프리 차지 전압도 음의 극성을 가질 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 일정한 크기의 전압을 인가하는 제3 전압선(VS)을 통해, 각 화소에 부스팅 전압을 인가한다. 부스팅 전압을 인가하기 위한 전압선 및 구동부가 추가되기는 하지만, 부스팅 전압은 일정한 크기를 가지기 때문에, 일정한 전압을 인가하기 위한 간단한 구동부 만을 추가하면 되기 때문에, 구동 방법이 간단하고, 제조 비용이 낮을 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)은 하나의 화소를 이루는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극에 연결될 수 있고, 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극 중 어느 하나에는 충전되는 전압의 크기를 감소하거나 증가하기 위한 감압부 또는 승압부를 포함할 수 있다. 감압부 또는 승압부는 축전기, 저항, 스위칭 소자와 연결되어 있는 충전부 등 가능한 모든 구조가 이용될 수 있다.
이러한 감압부 또는 승압부를 포함함으로써, 각 화소에 배치되어 있는 제1 화소 전극(PX1)과 제2 화소 전극(PX2)에 충전되는 전압의 크기가 달라질 수 있고, 이에 의해 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode)의 액정 표시 장치의 측면 시인성을 정면 시인성에 가깝게 할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기가 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 클 수 있고, 이 경우, 제2 화소 전극의 크기는 제1 화소 전극의 크기 보다 클 수 있다. 또한, 이 경우, 제1 화소 전극의 면적에 대한 제1 부스팅 축전기의 축전 용량의 비는 제2 화소 전극의 면적에 대한 제2 부스팅 축전기의 축전 용량의 비에 비하여, 약 1.2배 이상 큰 것이 바람직하다. 이에 의하여, 높은 전압으로 충전되는 화소 전극에 더 큰 부스팅 전압이 충전되어, 킥백 전압에 의해 전압 강하가 큰 화소 전극의 전압 강하를 줄일 수 있다.
그러면, 도 9를 참고하여, 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 9는 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 9를 참고하면, 각 화소는 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)을 포함하고, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 연결되어 있는 데이터선(171), 제3 게이트선(121) 및 제4 게이트선(123), 그리고 제3 전압선(178)을 포함한다.
제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 데이터선(171)으로부터 데이터 전압을 인가하기 위한 제5 스위칭 소자(Qa') 및 제6 스위칭 소자(Qb')를 이루는 제3 게이트 전극(124c), 제5 소스 전극(173a') 및 제6 소스 전극(173b'), 제5 드레인 전극(175a') 및 제6 드레인 전극(175b')를 포함한다. 또한, 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)에 제3 신호선(178)으로부터 부스팅 전압을 인가하기 위한 제7 스위칭 소자(Qc')를 이루는 제4 게이트 전극(124d), 제7 소스 전극(173c') 및 제7 드레인 전극(175c')을 포함한다. 제7 드레인 전극(175c')은 제1 화소 전극(191a) 및 제2 화소 전극(191b)의 확장부(E1, E2)와 각기 중첩하여 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)를 이룬다.
도시한 실시예에서는 인접한 복수의 화소의 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자를 이루는 부분은 접촉 구멍(184)을 통해 서로 연결되어, 복수의 화소에 부스팅 전압이 동시에 인가될 수 있다. 본 실시예에서는 세 개의 인접한 화소 열이 하나의 제3 신호선(178)으로부터 동시에 부스팅 전압을 인가 받을 수 있다. 이에 의하여, 부스팅 전압을 인가하기 위한 신호선의 수가 줄어, 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 한 실시예에서는 하나 이상의 화소 열이 하나의 부스팅 전압선으로부터 동시에 부스팅 전압을 인가 받을 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 11은 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 신호선의 배치 및 화소의 배치가 거의 유사하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와는 달리, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전압을 감압하기 위한 추가적인 감압 스위칭 소자(Qs)를 포함한다. 감압 스위칭 소자(Qs)의 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clc_L)에 연결되어 있기 때문에, 제1 액정 축전기(Clc_H) 및 제2 액정 축전기(Clc_L)에 동일한 크기의 전하가 충전됨과 동시에, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전하 중 일부가 감압 스위칭 소자(Qs)의 출력단을 통해 이동하게 되고, 이에 의해, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전되는 전압의 크기는 제2 액정 축전기(Clc_H)에 충전되는 전압의 크기보다 낮아지게 된다.
도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
다음으로, 도 12 및 도 13을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이고, 도 13은 도 12에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 세 개의 화소에 대한 배치도이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 신호선의 배치 및 화소의 배치가 거의 유사하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전압을 감압하기 위한 추가적인 감압 축전기(CP)를 포함한다. 감압 축전기(CP)의 한 단자는 제2 액정 축전기(Clc_L)에 연결되어 있기 때문에, 제1 액정 축전기(Clc_H) 및 제2 액정 축전기(Clc_L)에 동일한 크기의 전하가 충전됨과 동시에, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전하 중 일부가 감압 축전기(CP)의 한 단자로 이동하게 되고, 이에 의해, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전되는 전압의 크기는 제2 액정 축전기(Clc_H)에 충전되는 전압의 크기보다 낮아지게 된다.
도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 액정 표시 장치의 많은 특징들은 도 12 및 도 13에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 14를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 14를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 신호선의 배치 및 화소의 배치가 거의 유사하다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 인접하여 배치되어 있는 두 개의 화소(PX(n), PX(n+1))를 포함한다. 각 화소(PX(n), PX(n+1)) 영역에 배치는 도 8에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 유사하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
서로 인접하여 배치되어 있는 두 개의 화소(PX(n), PX(n+1))에 부스팅 전압을 인가하기 위한 제4 신호선(VS1) 및 제5 신호선(VS2)에는 서로 다른 극성의 부스팅 전압이 인가될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제3 게이트선(Gn)에 연결되어 있는 리셋 스위칭 소자(Qp)를 더 포함한다. 리셋 스위칭 소자(Qp)의 입력 단자는 이웃한 화소에 연결되어 이웃한 화소에 부스팅 전압을 인가하기 위한 제4 신호선(VS1) 또는 제5 신호선(VS2)이고, 출력 단자는 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자에 연결되어 있다. 따라서, 두 개의 화소(PX(n), PX(n+1)) 중 제1 화소(PX(n))에 데이터 전압이 충전될 때, 제2 화소(PX(n+1))의 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)에는 제4 신호선(VS1)에 흐르는 전압이 충전되게 된다. 제4 신호선(VS1)에 흐르는 전압의 극성은 데이터선(Dn+1) 및 제5 신호선(VS2)을 통해 제2 화소(PX(n+1))에 인가되는 데이터 전압 및 부스팅 전압의 극성과 반대의 극성이다. 이처럼, 제2 화소(PX(n+1))에 부스팅 전압이 인가되기 전에, 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)를 제1 화소(PXn)에 부스팅 전압을 인가하는 신호선으로부터 반대의 극성을 가지는 전압으로 선충전하여 리셋시킴으로써, 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)에 인가되는 부스팅 전압의 크기를 정확하게 유지할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시한 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능한다.
그러면, 도 15를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 15를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 14에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 신호선의 배치 및 화소의 배치가 거의 유사하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 14에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와는 달리, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전압을 감압하기 위한 추가적인 감압 스위칭 소자(Qs)를 포함한다. 감압 스위칭 소자(Qs)의 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clc_L)에 연결되어 있기 때문에, 제1 액정 축전기(Clc_H) 및 제2 액정 축전기(Clc_L)에 동일한 크기의 전하가 충전됨과 동시에, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전하 중 일부가 감압 스위칭 소자(Qs)의 출력단을 통해 이동하게 되고, 이에 의해, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전되는 전압의 크기는 제2 액정 축전기(Clc_H)에 충전되는 전압의 크기보다 낮아지게 된다.
도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 액정 표시 장치의 많은 특징들, 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들, 그리고 도 14에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 16을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 16은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 16을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 14에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치와 신호선의 배치 및 화소의 배치가 거의 유사하므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 14에 도시한 액정 표시 장치와는 달리, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전압을 감압하기 위한 추가적인 감압 축전기(CP)를 포함한다. 감압 축전기(CP)의 한 단자는 제2 액정 축전기(Clc_L)에 연결되어 있기 때문에, 제1 액정 축전기(Clc_H) 및 제2 액정 축전기(Clc_L)에 동일한 크기의 전하가 충전됨과 동시에, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전된 전하 중 일부가 감압 축전기(CP)의 한 단자로 이동하게 되고, 이에 의해, 제2 액정 축전기(Clc_L)에 충전되는 전압의 크기는 제2 액정 축전기(Clc_H)에 충전되는 전압의 크기보다 낮아지게 된다.
도 8 및 도 9에 도시한 실시예에 액정 표시 장치의 많은 특징들, 도 12 및 도 13에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들, 그리고 도 14에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 모두 적용 가능하다.
그러면, 도 17을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 17을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제3 게이트선(Gn), 데이터선(D), 그리고 제3 전압선(VS)을 포함하는 신호선, 그리고 신호선(Gn, D, VS)에 연결되어 있는 제5 스위칭 소자(Qa'), 제6 스위칭 소자(Qb') 및 제7 스위칭 소자(Qc')와 이에 연결된 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L) 및 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)를 포함한다.
제5 스위칭 소자(Qa'), 제6 스위칭 소자(Qb'), 그리고 제7 스위칭 소자(Qc')는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자이다. 제5 스위칭 소자(Qa'), 제6 스위칭 소자(Qb'), 그리고 제7 스위칭 소자(Qc')의 제어 단자는 제3 게이트선(Gn)에 연결되어 있고, 제5 스위칭 소자(Qa') 및 제6 스위칭 소자(Qb') 입력 단자는 데이터선(D)에 연결되어 있으며, 그 출력 단자는 각기 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 연결되어 있고, 제7 스위칭 소자(Qc')의 입력 단자는 제3 전압선(VS)에 연결되어 있고, 그 출력 단자는 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자에 연결되어 있다. 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 나머지 한 단자는 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 연결되어 있다.
제3 게이트선(Gn)에 게이트 온 신호(Vg(n))가 인가되면, 제5 스위칭 소자(Qa') 및 제6 스위칭 소자(Qb')를 통해, 제1 및 제2 액정 축전기(Clc_H, Clc_L)에 데이터선(D)에 흐르는 데이터 전압이 충전되고, 동시에 제7 스위칭 소자(Qc')를 통해, 제1 및 제2 부스팅 축전기(Cs_H, Cs_L)의 한 단자에 부스팅 전압(B')인 인가된다. 이처럼, 데이터 전압과 부스팅 전압을 하나의 게이트선을 통해 인가함으로써, 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.
위에서 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 구동 방법들은 모든 형태의 화소 구조에 적용될 수 있다.
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.

Claims (36)

  1. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트선 및 제2 게이트선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선,
    상기 제1 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 제2 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자, 그리고
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 게이트선에는 상기 제2 게이트선보다 먼저 게이트 온 신호가 인가되는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 게이트선은 전단에 배치되어 있는 게이트선과 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같은 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전압선에 흐르는 전압의 크기는 상기 데이터선에 흐르는 전압의 크기의 약 0.9 배 내지 약 1.0배인 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행한 액정 표시 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행한 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같은 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 전압선에 흐르는 전압의 크기는 상기 데이터선에 흐르는 전압의 크기의 약 0.9 배 내지 약 1.0배인 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행한 액정 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행한 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 제1 전압선에 흐르는 전압의 크기는 상기 데이터선에 흐르는 전압의 크기의 약 0.9 배 내지 약 1.0배인 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행한 액정 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행한 액정 표시 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  20. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행한 액정 표시 장치.
  22. 제20항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행한 액정 표시 장치.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  24. 제1항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 제1 게이트선 및 상기 제2 게이트선과 평행한 액정 표시 장치.
  25. 제1항에서,
    상기 제1 전압선은 상기 데이터선과 평행한 액정 표시 장치.
  26. 제25항에서,
    상기 제1 전압선은 복수의 화소마다 하나씩 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  27. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 제1 게이트선 및 제2 게이트선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선,
    상기 제1 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 제2 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자,
    상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극, 그리고
    상기 화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함하고,
    상기 제1 게이트선에 게이트 온 신호가 인가된 후에, 상기 제2 게이트선에 게이트 온 신호가 인가되는 액정 표시 장치.
  28. 제27항에서,
    상기 화소 전극은 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 제1 화소 전극에 충전되는 전압의 크기는 상기 제2 화소 전극에 충전되는 전압의 크기보다 큰 액정 표시 장치.
  29. 제28항에서,
    상기 축전기는 상기 제1 화소 전극 및 상기 제1 전압선을 두 단자로 하는 제1 축전기와 상기 제2 화소 전극 및 상기 제2 전압선을 두 단자로 하는 제2 축전기를 포함하는 액정 표시 장치.
  30. 제29항에서,
    상기 제1 화소 전극의 크기는 상기 제2 화소 전극의 크기보다 작을 수 있고,
    상기 제1 화소 전극의 면적에 대한 상기 제1 축전기의 축전 용량의 비는 상기 제2 화소 전극의 면적에 대한 상기 제2 축전기의 축전 용량의 비에 비하여 약 1.2배 이상 큰 액정 표시 장치.
  31. 제30항에서,
    상기 제1 전압선이 전달하는 전압과 극성이 다른 일정한 크기의 전압을 전달하는 제2 전압선, 그리고
    상기 제1 게이트선 및 상기 제2 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 축전기에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  32. 제31항에서,
    상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같은 액정 표시 장치.
  33. 제27항에서,
    상기 제1 전압선이 전달하는 전압과 극성이 다른 일정한 크기의 전압을 전달하는 제2 전압선, 그리고
    상기 제1 게이트선 및 상기 제2 전압선에 연결되어 있는 제4 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제4 스위칭 소자의 출력 단자는 상기 축전기에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  34. 제33항에서,
    상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같은 액정 표시 장치.
  35. 제27항에서,
    상기 제1 전압선과 상기 데이터선에 흐르는 전압의 극성은 서로 같은 액정 표시 장치.
  36. 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 액정 분자를 포함하는 액정층,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 신호를 전달하는 게이트선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 일정한 크기의 전압을 전달하는 제1 전압선,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 데이터 신호를 전달하는 데이터선,
    상기 게이트선 및 상기 데이터선에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자,
    상기 게이트선 및 상기 제1 전압선에 연결되어 있는 제2 스위칭 소자,
    상기 제1 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극, 그리고
    상기 화소 전극 및 상기 제2 스위칭 소자에 연결되어 있는 축전기를 포함하는 액정 표시 장치.
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