KR20010016862A - Vertical Crosstalk Free Metal Insulator Metal LCD - Google Patents

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KR20010016862A
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Abstract

PURPOSE: An MIM liquid crystal display without vertical cross talk is provided to embody 256 gray scale easily without vertical crosstalk. CONSTITUTION: A pixel(12) is comprised of two sub-pixels(13,13'). A scanning line1 for driving the sub-pixel(13) and a scanning line2 for driving the sub-pixel(13') are sequentially driven by the opposite polarity to each other, so as to reduce the selection time. A binary addressing is applied to a signal line(8) and a uniform RMS(root mean square) voltage is applied to a liquid crystal layer of MIM(metal insulator metal) element regardless of pixel information during non-selection time. To solve the insufficiency of charging rate caused by the reduction of selection time, a screen is divided into the upper and the lower, scanning lines are scanned simultaneously or the interlace scan is applied to the screen. Therefore, it is possible to embody 256 gray scale easily without vertical crosstalk.

Description

수직 크로스토크가 없는 엠아이엠 액정표시소자 {Vertical Crosstalk Free Metal Insulator Metal LCD}MMC LCD without vertical crosstalk {Vertical Crosstalk Free Metal Insulator Metal LCD}

액정표시소자는 구동방법에 따라서 크게 능동행렬구동법(active matrix addressing method)과 수동행렬구동법(passive matrix addressing methode)으로 크게 나누는데 능동행렬구동법 가운데 TFT 액정표시소자와 MIM 액정표시소자가 가장 널리 쓰이고 있다. 현재 TFT 액정표시소자를 만드는데는 노광공정이 보통 5번 정도 필요하나 MIM 액정표시소자는 노광공정이 2번만으로 만들 수 있다. 따라서 MIM액정표시소자는 TFT 액정표시소자에 비하여 재료비가 적게들고 수율도 높다. 그러나 MIM 액정표시소자는 화소의 축적용량(Capacitance) 대비 MIM소자의 축적용량이 0.1정도로 매우 크기 때문에 화소의 정보에 따라서 RMS전압의 차이로 32계조 이상을 구현하기 어려워서 디지털카메라등의 중소형으로 상품화가 제한되었다. 즉 동일한 계조에 해당하는 신호가 화소에 걸리더라도, 신호선의 화소정보에 따라서 화소에 걸리는 RMS 전압이 달라져서 수직 크로스토크가 생긴다. 본 발명은 MIM 액정표시소자에서 가장 문제가 되는 수직 크로스토크를 없애 MIM 액정표시소자를 20" 이상의 TV용 화면으로 쓰일 수 있게하였다.According to the driving method, the liquid crystal display device is divided into active matrix addressing method and passive matrix addressing method. The TFT and MIM liquid crystal display devices are the most widely used active matrix driving method. It is used. Currently, about five times the exposure process is required to make a TFT liquid crystal display, but the MIM liquid crystal display can be made only two times. Therefore, the MIM liquid crystal display device has a lower material cost and higher yield than a TFT liquid crystal display device. However, the MIM liquid crystal display device has a large storage capacity of 0.1 MIM element compared to the capacitance of the pixel, so it is difficult to realize more than 32 gradations due to the difference in RMS voltage according to the information of the pixel. Limited. That is, even if a signal corresponding to the same grayscale is applied to the pixel, the RMS voltage applied to the pixel is changed according to the pixel information of the signal line, thereby generating vertical crosstalk. The present invention eliminates the vertical crosstalk, which is the most problematic problem in the MIM liquid crystal display device, so that the MIM liquid crystal display device can be used as a TV screen of 20 "or larger.

MIM 액정표시소자의 사시도가 도1에 나타나 있다. 아래유리기판(1)에는 주사선(3)과 더불어 MIM소자가 있고, 위유리기판(2)에는 투명한 신호선(8)이 있다. 현재 MIM 액정표시소자는 대부분 90oTN 모드를 쓰기 때문에 화소전극(6)을 투명한 전극으로 만든다. 위유리기판에는 ITO로 만든 신호선이 있고 아래유리기판에는 Ta와 Ta2O3두 막으로 된 주사선과 절연막(4)과 금속막(5) 그리고 ITO로 된 화소전극(6)이 있다. 신호선과 화소전극이 서로 겹치는 부분이 화소의 광투과 부분이다. MIM 액정표시소자의 위유리기판은 단순능동소자 액정표시소자와 같은 구조이다. 도2는 아래유리기판에 있는 전극의 평면도이다. 도3은 도2의 AA'면의 단면을 나타낸 것이다. 현재 가장 널리 쓰이는 MIM소자는 Ta와 Ta2O3그리고 Cr이 적층된 구조이다. Ta2O3막은 Ta막을 양극산화 시켜서 만든다. 먼저 Ta를 2000Ao정도 입히고, T자모양이 되게 포토와 에칭공정을 하고 Ta막을 양극산화시켜서 Ta2O3막을 만들고, 그 위에 Cr막을 입히고 포토와 에칭공정으로 패턴을 만들고, 이어 투명도전막인 ITO막으로 화소전극을 만든다. ITO막은 Cr막과 서로 전기적으로 연결된다.A perspective view of the MIM liquid crystal display device is shown in FIG. The lower glass substrate 1 has a MIM element along with the scanning line 3, and the upper glass substrate 2 has a transparent signal line 8. Currently, MIM liquid crystal displays mostly use the 90 o TN mode, making the pixel electrode 6 a transparent electrode. The upper glass substrate has a signal line made of ITO, and the lower glass substrate has a scanning line made of two layers of Ta and Ta 2 O 3 , an insulating film 4, a metal film 5, and a pixel electrode 6 made of ITO. The portion where the signal line and the pixel electrode overlap each other is the light transmission portion of the pixel. The upper glass substrate of the MIM liquid crystal display device has the same structure as the simple active device liquid crystal display device. 2 is a plan view of the electrodes on the bottom glass substrate. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2. Currently, the most widely used MIM device is a stacked structure of Ta, Ta 2 O 3 and Cr. Ta 2 O 3 film is made by anodizing Ta film. First, Ta is coated with 2000A o , and the photo and etching process is made to be T-shaped, and the Ta film is anodized to make Ta 2 O 3 film, Cr film is coated on it, and the pattern is formed by photo and etching process. A pixel electrode is made of a film. The ITO film is electrically connected to the Cr film.

MIM소자에 흐르는 전류는 두 금속막에 걸어주는 전압의 함수(Poole-Frenkel conduction equation)로 나타낼 수 있다. 도4는 MIM소자의 I-V곡선이다. MIM소자에 같은 전압이 걸리더라도 전압의 극성에 따라서 전류가 달라지므로 화질이 떨어진다. Ta와 Ta2O5와 ITO로 된 MIM은 바이어스전압의 극성(+,-)에 따라서 동일 전압이 걸리더라도 전류가 달라진다. Ta와 Ta2O5와 Ta로 만든 MIM 구조에서는 바이어스전압의 극성(+,-)에 따라서 전류 변화가 거의 없다. 도12와 도13은 화소전극(7)을 주사선과 같은 금속재질로 만든 MIM 액정표시소자의 전극의 평면도와 단면을 나타낸 것이다. 액정은 수직배향모드이다. 상하 두 수직배향막 가운데 최소한 한곳은 배향처리하고, 배향처리하지 않는 다른 기판 또는 능동소자가 있는 유리기판의 화소전극에는 폭이 5∼20㎛인 슬릿패턴(20)을 둔다. 배향처리 한 기판에서의 액정분자 배향의 경계조건은 배향방향이 되고, 슬릿패턴이 있는 기판의 액정분자 배향의 경계조건은 슬릿패턴에 유도되는 측면전기장이 된다. 이러한 액정의 모드가 LFIVA(Lateral Field Induced Vertical Mode)이다(LFIVA모드의 내용은 IDW 99에 발표할 예정). 슬릿패턴(20)은 화소전극을 식각해낸 부분이다. 슬릿패턴의 단축방향으로는 측면전기장이, 액정층 상하로는 수직전기장이 유도된다. 슬릿패턴에 대향하는 기판을 슬릿패턴의 장축방향으로 러빙하면, 액정층에 문턱치 이상의 전압이 걸릴 때, 슬릿패턴의 중앙을 경계로 액정의 배향이 다른 도메인이 생긴다. 슬릿패턴(20)으로 지나는 빛의 편광상태를 변조하여 화면의 밝기를 조절한다.The current flowing through the MIM device can be expressed as a function of the voltage across the two metal films (Poole-Frenkel conduction equation). 4 is an IV curve of the MIM element. Even if the same voltage is applied to the MIM device, the image quality deteriorates because the current varies depending on the polarity of the voltage. MIM made of Ta, Ta 2 O 5 and ITO has a different current even if the same voltage is applied depending on the polarity (+,-) of the bias voltage. In the MIM structure made of Ta and Ta 2 O 5 and Ta, there is little current change depending on the polarity (+,-) of the bias voltage. 12 and 13 show a plan view and a cross section of an electrode of a MIM liquid crystal display device in which the pixel electrode 7 is made of a metal material such as a scanning line. The liquid crystal is in vertical alignment mode. At least one of the two upper and lower vertical alignment layers is oriented, and a slit pattern 20 having a width of 5 to 20 µm is placed on the pixel electrode of the other substrate or the glass substrate having the active element which is not oriented. The boundary condition of the alignment of the liquid crystal molecules in the alignment-treated substrate becomes the alignment direction, and the boundary condition of the alignment of the liquid crystal molecules of the substrate with the slit pattern becomes the side electric field induced in the slit pattern. The liquid crystal mode is LFIVA (Lateral Field Induced Vertical Mode) (the contents of the LFIVA mode will be announced in IDW 99). The slit pattern 20 is a portion obtained by etching the pixel electrode. Side electric fields are induced in the uniaxial direction of the slit pattern, and vertical electric fields are induced above and below the liquid crystal layer. When the substrate facing the slit pattern is rubbed in the long axis direction of the slit pattern, when a voltage equal to or greater than a threshold is applied to the liquid crystal layer, domains having different orientations of the liquid crystal are formed around the center of the slit pattern. The brightness of the screen is controlled by modulating the polarization state of light passing through the slit pattern 20.

LFIVA모드를 적용한 MIM 액정표시소자의 공정의 순서는 다음과 같다. 먼저 주사선을 Al이나 Cu로 약200nm로 스퍼터로 증착하고 그 위에 다시 200nm의 Ta를 증착하고 주사선을 형성한다. 주사선이 0.4㎛로 두껍기 때문에 경사식각을 한다. 이어 Ta를 양극산화한 다음에 그 위에 150nm의 두께로 Ta 화소전극을 만든다.The procedure of the MIM liquid crystal display device to which the LFIVA mode is applied is as follows. First, a scanning line is deposited with Al or Cu at about 200 nm by sputtering, and thereafter, 200 nm of Ta is deposited thereon to form a scanning line. Since the scanning line is 0.4 mu m thick, the inclined etching is performed. After anodizing Ta, a Ta pixel electrode having a thickness of 150 nm is formed thereon.

도5는 문자를 나타내는 MIM 액정표시소자의 구동파형이다. 비선택기간 동안에 주사선에 걸리는 전압이 OV로 기준을 삼는다. 선택기간 동안에 주사선에 걸리는 전압은 +Vs이고, 매 프레임마다 극성이 바뀐다. 신호선에는 화소정보에 따라서 +Vb 또는 -Vb의 2단계의 전압이 걸리는데, 선택화소에는 주사선의 극성과 반대인 신호전압이 걸리고, 비선택화소에는 주사선과 같은 극성의 신호전압이 걸린다. 선택기간의 선택화소에 걸리는 절대전압은 Vs + Vb이고, 선택기간의 비선택화소에 걸리는 절대전압은 Vs - Vb이다. 계조를 나타낼 경우에는 도6에서와 같이 주사선이 선택되는 기간 동안에 신호선에 걸리는 +Vb와 -Vb 전압의 시간 비율을 조절한다. MIM 액정표시소자의 바이어스전압 Vb와 Vs는 MIM소자의 I-V곡선으로부터 결정한다. Vb는 MIM소자가 1011∼1012Ω이 되는 범위로부터 1차로 정하고, MIM소자를 순차구동하면서 +Vs전압을 변화시켜가면서 밝기와 콘트라스트 등을 비교하면서 최적의 Vs를 결정한다. MIM소자에 걸리는 전압의 극성에 따라서 전류가 달라지는 문제는 주사선의 금속과 같은 재질로 화소전극을 만들면 해결할 수도 있지만, 투명도 전극을 쓸 경우에는 도8처럼 MIM소자를 두개 쓰면 극성에 대한 문제를 해결할 수 있다. 도8에서는 MIM소자가 주사선과 절연막 그리고 금속막으로 구성된 MIM소자와 금속막과 절연막 그리고 주사선으로 구성된 MIM소자가 직렬로 연결된 구조이다. MIM소자에 걸리는 전압의 극성에 상관없이 하나의 MIM소자가 +바이어스 전압이라면 다른 하나는 -바이어스 전압이 되는 구조로 만들어, 극성에 따른 I-V특성의 변화를 보상할 수 있다. 다만 이러한 구조에서는 구동전압이 증가하는 문제가 있다.Fig. 5 is a drive waveform of the MIM liquid crystal display device showing characters. During the non-selection period, the voltage across the scan line is referenced to OV. During the selection period, the voltage across the scan line is + Vs and the polarity changes every frame. The signal line is subjected to two voltages of + Vb or -Vb depending on the pixel information. The selected pixel is subjected to a signal voltage opposite to that of the scan line, and the unselected pixel is subjected to a signal voltage of the same polarity as the scan line. The absolute voltage across the selection pixel in the selection period is Vs + Vb, and the absolute voltage across the non-selection pixel in the selection period is Vs-Vb. In the case of gray scales, the time ratios of the + Vb and -Vb voltages applied to the signal lines are adjusted during the period in which the scan lines are selected as shown in FIG. The bias voltages Vb and Vs of the MIM liquid crystal display device are determined from the IV curve of the MIM device. Vb is determined primarily from the range of 10 11 to 10 12 mA, and the optimum Vs is determined by comparing the brightness and contrast while varying the + Vs voltage while sequentially driving the MIM device. The problem that the current varies according to the polarity of the voltage applied to the MIM device can be solved by making the pixel electrode made of the same material as the metal of the scan line.However, when using the transparent electrode, two MIM devices can solve the polarity problem as shown in FIG. have. In FIG. 8, the MIM element has a structure in which a MIM element composed of a scan line, an insulating film, and a metal film, and a MIM element composed of a metal film, an insulating film, and a scan line are connected in series. Regardless of the polarity of the voltage applied to the MIM device, if one MIM device is a + bias voltage, the other becomes a -bias voltage structure, thereby compensating for the change in IV characteristics according to the polarity. However, there is a problem that the driving voltage increases in such a structure.

도10은 수직및 수평크로스토크를 재는 화면이다. 화면의 가운데 부분은 가장 어둡게 구동하고, 나머지 주변에는 광투과율이 보통 20%정도 되는 신호파형을 걸어준다. 계산을 간단히 하기 위하여 주변부에는 가장 낮은 전압의 파형이 걸린다고 가정한다. 도11은 이때의 신호파형의 한 예이다. 화면의 모드는 NW(Normal White)라고 가정하였다. 화면[1]에는 도11의 신호선(1)과 같이 주사선에 선택기간 동안에 걸리는 전압파형과 같은 신호전압이 걸린다. 화면[2]에는 신호선(2)과 같이 비선택기간의 반은 +Vb가 걸리고 나머지 반은 -Vb가 걸린다. 따라서 화면[1]에서는 신호선의 전압변화가 없으므로 항상 동일 전압이 걸리나, 화면[2]에서는 총비선택 기간 동안의 반은 (1)식의 값만큼 전압이 강하된다.10 is a screen measuring vertical and horizontal crosstalk. The center of the screen is driven darkest, and around the rest the signal waveforms with a light transmittance of around 20% are applied. For simplicity, we assume that the periphery has the lowest voltage waveform. Fig. 11 is an example of the signal waveform at this time. The mode of the screen is assumed to be NW (Normal White). On the screen [1], as in the signal line 1 of Fig. 11, the scan line is subjected to a signal voltage equal to the voltage waveform applied during the selection period. On the screen [2], like the signal line 2, half of the non-selection period takes + Vb and the other half takes -Vb. Therefore, in the screen [1], since there is no voltage change of the signal line, the same voltage is always applied, but in the screen [2], the voltage drops by half as much as the value in the formula (1).

(1) (One)

화면[1]에 걸리는 RMS 전압이 2V, Vb가 3V, CMIM/CLC0.1라고 가정하여 화면[2]에 걸리는 RMS전압을 계산하면 (2)식과 같다.Assuming that the RMS voltage across the screen [1] is 2V, Vb is 3V, and C MIM / C LC 0.1, the RMS voltage across the screen [2] is calculated as shown in (2).

화면[1]과 화면[2]의 RMS 전압의 차이가 0.28V이므로 종래의 MIM 액정표시소자는 128이나 256계조를 나타내기는 매우 어렵다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 미국의 OIS회사는 1998년 IDW(163p)에 도9와 같은 주사선파형을 발표하였다. 이는 신호선의 화소정보에 따르는 RMS전압의 편차를 줄이기 위하여 일정한 바이어스전압을 화소에 걸리게 한 파형으로, RMS전압의 편차는 줄어드나 비선택기간 동안에 MIM소자에 전압이 걸려 액정층에 걸리는 전압이 누설이 되는 단점이 있다.Since the difference between the RMS voltages of the screen [1] and the screen [2] is 0.28 V, the conventional MIM liquid crystal display device is very difficult to display 128 or 256 gray levels. Therefore, in order to solve this problem, the US OIS company published the scanning line waveform as shown in FIG. 9 in 1998 in IDW (163p). This waveform is applied to the pixel to reduce the deviation of the RMS voltage according to the pixel information of the signal line. The deviation of the RMS voltage is reduced, but the voltage applied to the MIM element during the non-selection period causes leakage of the voltage applied to the liquid crystal layer. There is a disadvantage.

MIM 액정표시소자는 화소의 축적용량(Capacitance) 대비 MIM소자의 축적용량이 매우 크기 때문에 화소의 정보에 따라서 RMS전압의 차이로 32계조 이상을 구현하기 어려워서 주로 디지털카메라등의 중소형 제품으로 많이 활용되었다. 본발명에서는 화소정보에 관계없이 MIM소자의 액정층에 균일한 RMS전압이 걸리게도록 화소를 2개의 부화소로 나누어 각각을 반대 극성이 걸리게하면서 신호선을 이진구동법(binary addressing)으로 순차구동하였다. 이렇게 MIM 액정표시소자를 구현하면 선택시간이 단축되므로 충전율이 부족해지는데, 이를 해소하기 위한 여러 방법을 발명하여 MIM 액정표시소자를 20" 이상의 HDTV용 화면소자로 활용할 수 있게하였다.The MIM liquid crystal display device has a large storage capacity of the MIM device compared to the storage capacity of the pixel, and thus it is difficult to realize more than 32 gradations due to the difference in RMS voltage according to the pixel information. . In the present invention, the signal lines are sequentially driven by binary addressing while dividing the pixel into two subpixels so that the liquid crystal layer of the MIM element has a uniform RMS voltage irrespective of the pixel information. If the MIM liquid crystal display device is implemented as described above, the selection time is shortened, and thus the charging rate is insufficient. By inventing various methods to solve the problem, the MIM liquid crystal display device can be utilized as a display device for a HDTV of 20 "or more.

제1도 MIM 액정표시소자의 사시도1 is a perspective view of a MIM liquid crystal display device

제2도 투명도전막을 화소전극으로 쓴 MIM 액정표시소자 전극의 평면도FIG. 2 is a plan view of a MIM liquid crystal display device electrode using a transparent conductive film as a pixel electrode

제3도 투명도전막을 화소전극으로 쓴 MIM 액정표시소자 전극의 단면도3 is a cross-sectional view of an MIM liquid crystal display device electrode using a transparent conductive film as a pixel electrode

제4도 전극재질에 따른 MIM 소자의 I(전류)-V(전압)특성4 (I) -V (Voltage) Characteristics of MIM Device According to Electrode Material

제5도 MIM 액정표시소자의 문자구동 파형FIG. 5 Character Drive Waveform of MIM Liquid Crystal Display

제6도 MIM 액정표시소자의 계조구현 파형Figure 6 Grayscale Implementation Waveforms of MIM Liquid Crystal Display Devices

제7도 MIM소자의 바이어스전압(Vb) 결정방법을 나타내는 설명도7 is an explanatory diagram showing a method of determining a bias voltage Vb of a MIM element

제8도 2개의 MIM소자를 쓴 MIM 액정표시소자의 등가회로8 is an equivalent circuit of a MIM liquid crystal display device using two MIM devices.

제9도 4단계를 갖는 주사선 구동 파형9 is a scanning line driving waveform having four steps

제10도 수직 크로스토크를 재는 화면10 degrees vertical crosstalk screen

제11도 수직 크로스토크를 재는 종래의 신호파형과 화소의 전압Fig. 11 Conventional Signal Waveform and Voltage of Pixel Measuring Vertical Crosstalk

제12도 LFIVA모드를 적용한 MIM 액정표시소자Fig. 12 MIM Liquid Crystal Display Device Applying LFIVA Mode

제13도 LFIVA모드를 적용한 MIM 액정표시소자의 단면도13 is a cross-sectional view of the MIM liquid crystal display device applying the LFIVA mode

제14도 본발명의 MIM 액정표시소자 전극의 평면도14 is a plan view of the MIM liquid crystal display electrode of the present invention

제15도 본발명의 MIM 액정표시소자에 인가된 전압파형Fig. 15 Voltage waveform applied to the MIM liquid crystal display device of the present invention

제16도 본발명의 수직 크로스토크를 재는 신호파형과 화소의 전압Figure 16 Signal Waveform and Pixel Voltage Measuring Vertical Crosstalk of the Present Invention

제17도 본발명의 MIM 액정표시소자의 화면의 한 예17 is an example of the screen of the MIM liquid crystal display device of the present invention

제18도 본발명의 MIM 액정표시소자의 화면의 한 예18 is an example of a screen of the MIM liquid crystal display device of the present invention

제19도 본발명의 MIM 액정표시소자의 구동파형의 한 예19 is an example of a drive waveform of the MIM liquid crystal display device of the present invention

제20도 본발명의 MIM 액정표시소자의 주사선의 구동파형20 is a drive waveform of a scanning line of the MIM liquid crystal display device of the present invention

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing

1 아래 유리기판 2 위 유리기판 3 주사선1 Lower glass substrate 2 Upper glass substrate 3 Scanning line

4 절연막 5 금속막 6 투명화소전극4 insulating film 5 metal film 6 transparent pixel electrode

7 금속화소전극 8 신호선 9 홀수 주사선패드7 Metal pixel electrode 8 Signal line 9 Odd scan line pad

11 짝수 주사선패드 12 화소부 13,13' 부화소11 Even scan line pad 12 Pixel section 13,13 'subpixel

14 윗화면 신호선패드 15 아래화면 신호선패드 16 윗화면14 Top Signal Line Pad 15 Bottom Signal Line Pad 16 Top Screen

도14는 LFIVA모드를 적용한 본 발명의 MIM 액정표시소자의 전극을 나타낸 것이다. 한 화소(12)는 두개의 부화소(13,13')로 구성이 된다. 신호선(8)은 빨간색(R)과 녹색(G)과 파란색(B) 정보를 각각 나타내는 전극들로 구성된다. 주사선(3)과 구동 IC를 연결하는 주사선패드(9,11)는 홀수번째와 짝수번째를 교대로 연결하도록 구성하였다. 따라서 한 화소를 이루는 부화소(13')의 주사선은 하나는 오른쪽에서 구동 IC와 연결되고 다른 부화소(13)는 왼쪽에서 구동 IC와 연결되도록 하였다. 이렇게하면 주사선의 저항과 화소의 축적용량으로 생기는 RC지연 효과를 보상할 수 있어 화질을 균일하게 할 수 있다. 즉 오른쪽 패드의 첫 화소는 주사선의 RC 지연효과가 최대인 부화소와 주사선의 RC지연 효과가 거의 없는 부화소로 구성이 되기 때문에 서로 평균효과로 화질이 균등해진다. 주사선은 RC지연효과가 최소가 되도록 보통 Al이나 Cu등을 먼저 증착하고 그 위에 Ta를 증착한다. 신호선의 패드는 종래와 같게 구성하였다. 도15는 본발명의 구동파형이다. 화소의 선택기간 T동안에 부화소(13)을 구동하는 주사선1과 부화소(13')를 구동하는 주사선2가 서로 반대 극성으로 순차 구동한다. 이 때 신호선에는 화소정보에 대응되도록 2단계의 전압이 시간비율로 걸린다. 화소의 계조를 조절하는 두 부화소의 계조차이가 최소가 되도록 조절한다. 예를 들어 화소에 256계조의 신호가 들어오면 부화소(13)와 부화소(13')에는 128계조에 맞는 파형을 걸어주고, 화소에 127계조의 신호가 들어오면 부화소(13)와 부화소(13')에는 각각 64계조와 63계조에 해당하는 파형을 걸어준다. 이러한 방법으로 신호선을 이진구동하면(binary addressing) 신호선에는 +Vb가 걸리는 시간과 -Vb가 걸리는 시간의 차이가 최대 0.7% (1/128) 이내가 된다. 주사선1이 선택되는 (T/2) 동안에 +Vb의 비율이 x라면 -Vb가 걸리는 비율은 (1-x)가 된다. 이어 주사선2가 선택되는 (T/2) 동안에 -Vb의 비율이 x가 되고 +Vb가 걸리는 비율은 (1-x)가 된다. 따라서 신호선에 걸리는 +Vb와 -Vb의 비율은 항상 같게 된다.Fig. 14 shows the electrodes of the MIM liquid crystal display device of the present invention to which the LFIVA mode is applied. One pixel 12 is composed of two subpixels 13 and 13 '. The signal line 8 is composed of electrodes representing red (R), green (G), and blue (B) information, respectively. The scanning line pads 9 and 11 connecting the scanning line 3 and the driving IC are configured to alternately connect the odd and even numbers. Therefore, one scanning line of the subpixel 13 'constituting one pixel is connected to the driving IC at the right side and the other subpixel 13 is connected to the driving IC at the left side. In this way, the RC delay effect caused by the resistance of the scan line and the storage capacity of the pixel can be compensated for, thereby making the image quality uniform. That is, since the first pixel of the right pad is composed of a subpixel having the maximum RC delay effect of the scan line and a subpixel having little RC delay effect of the scan line, the image quality is equalized by the average effect. Scanning lines usually deposit Al or Cu first and Ta on them to minimize the RC delay effect. The pad of the signal line was constructed as in the prior art. 15 is a drive waveform of the present invention. During the selection period T of the pixel, the scan line 1 driving the subpixel 13 and the scan line 2 driving the subpixel 13 'are sequentially driven with opposite polarities. At this time, the voltage of the second stage is applied to the signal line at a time ratio to correspond to the pixel information. Even the two sub-pixels that adjust the gradation of the pixel are adjusted to the minimum. For example, when 256 gradation signals are inputted to a pixel, sub-pixel 13 and sub-pixel 13 'apply waveforms conforming to 128 gradations. Waveforms corresponding to 64 and 63 gray levels are applied to the pixels 13 ', respectively. When the signal line is binary driven in this manner, the difference between the time taken for + Vb and the time taken for -Vb is within 0.7% (1/128) of the signal line. If the ratio of + Vb is x while scanning line 1 is selected (T / 2), the ratio of applying -Vb becomes (1-x). Then, while scan line 2 is selected (T / 2), the ratio of -Vb becomes x and the ratio of + Vb becomes (1-x). Therefore, the ratio of + Vb and -Vb applied to the signal line is always the same.

도16은 도10과 같은 화면으로 수직크로스토크를 잴 때의 전압 파형이다. 기본 조건은 앞에서와 동일하게 설정하였다. 선택기간 동안에 화면(1,2)에 걸리는 전압을 2V, Vb가 3V, CMIM/CLC0.1이고 해상도는 VGA라고 가정한다. 화면[1]에는 신호선(1)과 같이 비선택기간에 +Vb와 -Vb가 교대로 걸린다. 화면[2]에서는 신호선의 전압변화가 초기에는 화면[1]과 동일하다가 가운데 어두운 화면을 주사할 때는 위상이 반전되어 -Vb와 +Vb가 교대로 걸린다. 화면1과 화면2에 걸리는 RMS전압은 (3),(4)식과 같다.FIG. 16 is a voltage waveform when a vertical crosstalk is turned on the screen as shown in FIG. The basic condition was set same as before. Assume that the voltage across the screens 1 and 2 during the selection period is 2V, Vb is 3V, C MIM / C LC 0.1 and the resolution is VGA. In the screen [1], + Vb and -Vb are alternately caught in the non-selection period as in the signal line 1. In the screen [2], the voltage change of the signal line is initially the same as the screen [1], but when scanning the dark screen in the middle, the phase is reversed and alternately takes -Vb and + Vb. The RMS voltage across screen 1 and screen 2 is as shown in (3) and (4).

화면[1]과 화면[2]의 RMS 전압의 차이가 3mV로 수직크로스토크는 거의 없다.Since the difference between the RMS voltages of screens [1] and [2] is 3mV, there is almost no vertical crosstalk.

그러나 이 방법은 한 화소의 선택시간을 부화소(13,13')가 나누어 쓰기 때문에 HDTV 등과 같이 주사선이 많은 경우에는 충전시간이 부족할 수 있다. 도17은 화면을 윗화면(16)과 아래화면(17)으로 나누어 각각의 화면을 동시에 주사하도록 한 것이다. 윗화면을 구동하는 구동IC는 신호선패드(14)에서 연결되고, 아래화면을 구동하는 구동IC는 신호선패드(15)에서 연결된다. 주사선 패드(11,9)는 달라지지 않는다. 이 때 주의할 점은 윗화면과 아래화면의 경계면 처리이다. 신호선의 경계면을 도17과 같이 일직선으로 두면 눈에 매우 잘 띈다. 도18은 윗화면과 아래화면의 경계면을 무질서하게 둔 것이다. 윗화면과 아래화면이 경계화면(18)에서 서로 겹치도록 화면을 구성하였다. 도18처럼 화면을 구성할 경우 주사선의 신호처리는 윗화면과 아래화면을 동시에 주사하는 시간과 경계화면을 주사하는 시간으로 구성한다. 그리고 경계화면을 주사하는 시간 동안에는 상하화면의 신호선에 같은 정보가 입력되게 신호를 처리한다.However, in this method, since the selection time of one pixel is divided by the subpixels 13 and 13 ', charging time may be insufficient when there are many scanning lines such as HDTV. Fig. 17 divides the screen into an upper screen 16 and a lower screen 17 to simultaneously scan each screen. The drive IC driving the upper screen is connected to the signal line pad 14, and the drive IC driving the lower screen is connected to the signal line pad 15. The scanning line pads 11 and 9 are not changed. At this time, be careful to handle the boundary between the top screen and the bottom screen. When the boundary line of the signal line is placed in a straight line as shown in Fig. 17, it is very noticeable. 18 shows disorderly the boundary between the upper screen and the lower screen. The screen was configured such that the top screen and the bottom screen overlap each other on the border screen 18. When the screen is configured as shown in Fig. 18, the signal processing of the scanning line is composed of a time for simultaneously scanning the top screen and a bottom screen and a time for scanning the border screen. The signal is processed so that the same information is input to the signal lines of the upper and lower screens during the scanning of the border screen.

충전시간의 부족은 앞단의 화소의 정보가 기입이 될 때, 뒷단의 주사선을 주사하여 충전율 특성을 개선할 수 있다. 부화소를 주사하는 동안에만 뒷단의 주사선을 주사할 경우에는 기입정보에 따라서 충전특성이 달라질 수 있으므로, 도19와 같이 앞단의 두 부화소에 화소정보가 기입되는 동안에 선택기간의 주사선 주사해야 한다. MIM 액정표시소자는 한프레임 동안에 충방전을 동시에 할 수 없으므로 선 주사 전압 Vs'는 Vs보다 작게해야된다.The lack of the charging time can improve the charging rate characteristics by scanning the scanning line of the rear end when the information of the preceding pixel is written. In the case where the back end scan line is scanned only during the subpixel scanning, the charging characteristic may vary depending on the write information. Thus, as shown in Fig. 19, the scanning line scan of the selection period should be performed while the pixel information is written to the two front end subpixels. Since the MIM liquid crystal display cannot simultaneously charge and discharge during one frame, the line scan voltage Vs' must be smaller than Vs.

충전시간의 부족은 비월주사(Interlace Scan)로도 개선될 수 있다. 홀수 프레임 동안에는 홀수번째 화소의 화소정보를 주사한다. 홀수번째 화소의 주사선만 주사하면 액정은 약 30Hz로 충방전 되므로 이 경우 반응시간이 느려져 동화상을 구현이 어려워진다. 홀수번째 주사선(1,3,5,7...)에 대응되는 신호선의 전압이 인가될 때, 인접 주사선을 묶어 (1,2; 3,4; 5,6;....) 동시에 주사한다. 짝수번째 주사선(2,4,6,8...)에 대응되는 신호선의 전압이 인가될 때, 인접 주사선을 묶어(2,3; 4,5; 6,7;....) 동시에 주사한다. 이 경우에는 응답특성도 개선되고 해상도가 높은 화면을 실현할 수 있다.The lack of charge time can also be ameliorated by Interlace Scan. During odd frames, pixel information of odd-numbered pixels is scanned. If only the scan line of the odd pixel is scanned, the liquid crystal is charged and discharged at about 30 Hz. In this case, the reaction time is slowed, which makes it difficult to implement a moving image. When the voltage of the signal line corresponding to the odd-numbered scan line (1, 3, 5, 7 ...) is applied, the adjacent scan lines are bundled and scanned simultaneously (1, 2; 3, 4; 5, 6; ...) do. When the voltage of the signal line corresponding to the even-numbered scan line (2,4,6,8 ...) is applied, the adjacent scan lines are bundled (2,3; 4,5; 6,7; ....) and scanned simultaneously. do. In this case, the response characteristic is also improved and a screen with high resolution can be realized.

본발명에서는 MIM 액정표시소자의 화소(12)를 두개의 부화소(13,13')로 구성하고, 각각의 부화소에는 반대극성의 전압이 걸리도록 순차 구동하고 더불어 신호선(8)에는 이진구동(Binary Addressing)을 적용하여 비선택기간 동안에 화소정보에 관계없이 MIM소자의 액정층에 균일한 RMS전압이 걸리게하였다. 또한 선택시간의 단축으로 인한 충전율 부족을 해소하기 위하여, 화면을 상하로 나누거나 또는 주사선을 동시에 주사하거나 또는 화면을 비월주사하였다. 본발명의 MIM 액정표시소자는 수직 크로스토크가 거의 없기 때문에 256계조를 쉽게 실현할 수 있고, 또한 MIM소자를 2 노광마스크로 만들 수 있으므로, 20" 이상 HDTV용 화면소자로 쓰일 수 있다.In the present invention, the pixel 12 of the MIM liquid crystal display device is composed of two sub-pixels 13 and 13 ', and each sub-pixel is sequentially driven so as to apply an opposite polarity voltage, and the signal line 8 is binary-driven. By applying (Binary Addressing), a uniform RMS voltage is applied to the liquid crystal layer of the MIM element regardless of the pixel information during the non-selection period. In addition, in order to solve the lack of charge rate due to the shortening of the selection time, the screen was divided up and down, or the scanning line was simultaneously scanned or the screen was interlaced. Since the MIM liquid crystal display device of the present invention has almost no vertical crosstalk, 256 gray levels can be easily realized, and the MIM device can be made into two exposure masks, so that it can be used as a display device for HDTVs of 20 "or larger.

Claims (7)

한화소(12)가 두개 이상의 부화소(13,13')로 구성이 되고; 각각의 부화소에는 반대극성의 전압이 걸리도록 순차 구동하고; 신호선(8)에는 이진구동(Binary Addressing)을 적용한 MIM 액정표시소자One pixel 12 is composed of two or more subpixels 13, 13 '; Each subpixel is sequentially driven to receive a voltage of opposite polarity; MIM liquid crystal display device using binary addressing on signal line 8 제1항에 있어서 부화소(13, 13')의 계조단계(Gray Level)의 차이가 1계조 이하인 것을 특징으로하는 MIM 액정표시소자The MIM liquid crystal display device according to claim 1, wherein the difference between the gray levels of the sub-pixels 13 and 13 'is less than 1 gradation. 제1항에 있어서 화면을 상하화면(16,17)으로 나누어, 동시에 주사하는 것을 특징으로하는 MIM 액정표시소자The MIM liquid crystal display device according to claim 1, wherein the screen is divided into upper and lower screens 16 and 17 and simultaneously scanned. 제3항에 있어서 상하화면(16,17)의 경계가 일직선이 아닌 것을 특징으로하는 MIM 액정표시소자4. The MIM liquid crystal display device according to claim 3, wherein the boundaries of the upper and lower screens 16 and 17 are not straight. 제1항에 있어서 앞단의 화소의 정보가 기입이 될 때, 주사선에 주사전압(Vs)보다 낮은 선주사전압(Vs')을 걸어주는 것은 특징으로하는 MIM 액정표시소자The MIM liquid crystal display device according to claim 1, wherein when the information of the preceding pixel is written, a line scan voltage (Vs') lower than the scan voltage (Vs) is applied to the scan line. 제1항에 있어서 인접하는 두 프레임에서 화소정보를 비월주사하고, 한 프레임 동안에는 위(아래) 주사선과 동시에 주사하고 다른 프레임 동안에는 아래(위) 주사선(3)과 동시에 주사하는 것을 특징으로하는 MIM 액정표시소자The MIM liquid crystal according to claim 1, wherein the pixel information is interlaced in two adjacent frames, simultaneously scanned with the upper (down) scan line for one frame and simultaneously with the lower (up) scan line (3) during another frame. Display element 제1항에 있어서 주사선(3)이 구리나 알루미늄 성분을 포함하고 있는 것을 특징으로하는 MIM 액정표시소자The MIM liquid crystal display device according to claim 1, wherein the scanning line 3 contains a copper or aluminum component.
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