KR20040020318A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 이 액정 표시 장치는 서로 교차하는 복수의 게이트선과 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소를 포함하고 있다. 상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며, 상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고 있다. 또한 상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며, 상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있다. 따라서 하나의 부화소에는 본래 크기의 전압이 인가되지만 다른 부화소에는 좀더 높은 전압이 인가되어 유효 구동 전압이 커져, 액정 표시 장치의 시인성이 개선되고 투과율이 증가되며, 하측 계조 반전 현상이 개선되어, 액정 표시 장치의 화질이 좋아지는 효과가 발생한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.
이러한 액정 표시 장치 중에서 TN(twisted nematic) 액정을 사용하는 액정 표시 장치는 여러 장점을 가지고 있지만, 시야각 문제 때문에 모니터나 TV 영역으로 그 범위를 넓히는데 한계를 가지고 있다. 이 때문에 TN 모드의 시야각을 개선하기 위해 다중 도메인 방법이나 새로운 보상 필름의 개발 등 많은 연구를 통하여 일련의 성과들이 나타나고 있다. 특히, WV(wide viewing) 필름을 적용하면 좌우 방향에서는 다른 광시야각 모드에 비하여도 거의 손색이 없는 특성을 보여 주고 있다. 그러나 상하 방향에서는 계조 반전(계조 전압을 올림에 따라 증가해야할 휘도가 오히려 감소하는 현상) 문제가 여전히 남아있고, 특히 하측의 계조 반전은 매우 심각한 문제이다.
특히, 다중 도메인 액정 표시 장치의 경우, 정면의 감마(gamma) 곡선과 측면의 감마 곡선이 일치하지 않는 측면 감마 곡선 왜곡 현상이 발생하여 TN 모드 액정 표시 장치에 비하여도 좌우측면에서 열등한 시인성을 나타낸다. 예를 들어, 도메인 분할 수단으로 절개부를 형성하는 PVA(patterned vertically aligned) 모드의 경우에는 측면으로 갈수록 전체적으로 화면이 밝게 보이고 색은 흰색 쪽으로 이동하는 경향이 있으며, 심한 경우에는 밝은 계조 사이의 간격 차이가 없어져서 그림이 뭉그러져 보이는 경우도 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 시야각을 개선하는 것이다. 특히, 액정 표시 장치를 화면 아래쪽(하측)에서 바라볼 때 발생하는 계조 반전을 제거하여 시야각을 개선하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화질을 개선하여 시인성이 우수한 액정 표시 장치를 구현하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 3는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 4은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 파형도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소에 대한 극성 상태를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 파형도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소에 대한 극성 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 과제를 이루기 위한 한 액정 표시 장치는,
서로 교차하는 복수의 게이트선과 복수의 데이터선, 그리고
상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소
를 포함하고,
상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있다.
상기 게이트선 중 적어도 다른 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선에 대하여 어느 한쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 게이트선 사이에 위치하는 유지 전극선을 더 포함하며, 상기 유지 축전기는 상기 스위칭 소자와 상기 유지 전극선 사이에 연결되어 있는 것이 좋다.
또한 상기 결합 축전기로 연결된 한 쌍의 부화소는 동일한 극성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 제2 부화소의 액정 축전기 및 유지 축전기의 용량을 각각 CLC2, CST2, 상기 결합 축전기의 용량을 CPP라고 하고,라고 할 때, 상기 액정 표시 장치가 노멀리 블랙 모드이고 V블랙이 검은색을 나타내는 계조 전압이면, TV블랙은 액정 임계 전압(Vth)보다 작고, 상기 액정 표시 장치가 노멀리 화이트 모드이고 V화이트가 흰색을 나타내는 계조 전압이면, TV화이트는 액정 임계 전압(Vth)보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 액정 표시 장치는 상기 제1 및 제2 부화소에 대응하는 복수의 색 필터를 더 포함하고, 하나의 화소의 제1 부화소와 제2 부화소에 대응하는 상기 색 필터의 색상이 동일한 것이 좋다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는
서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고
상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소
를 포함하고,
상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있고,
상기 결합 축전기로 연결된 한 쌍의 부화소는 동일한 극성을 가지며,
상기 제2 부화소의 액정 축전기 및 유지 축전기의 용량을 각각 CLC2, CST2, 상기 결합 축전기의 용량을 CPP라고 하고,라고 할 때,
상기 액정 표시 장치가 노멀리 블랙 모드이고 V블랙이 검은색을 나타내는 계조 전압이면, TV블랙은 액정 임계 전압(Vth)보다 작고,
상기 액정 표시 장치가 노멀리 화이트 모드이고 V화이트가 흰색을 나타내는 계조 전압이면, TV화이트는 액정 임계 전압(Vth)보다 작다.
또한 서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소를 포함하고,
상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있는
액정 표시 장치의 구동 방법은
상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 온시키는 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 단계, 그리고
상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 단계
를 포함하며,
이웃한 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 반대이고,
상기 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 상기 게이트 온 전압이 인가되는 상기 게이트선이 바뀔 때마다 변한다.
서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소를 포함하고,
상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
상기 게이트선 중 적어도 다른 하나에 연결된 상기 화소의 제1 및 제2 부화소는 상기 데이터선에 대하여 어느 한쪽에 위치하고,
상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있는
액정 표시 장치의 구동 방법은
상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 온시키는 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 단계, 그리고
상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 단계
를 포함하며,
이웃한 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 반대이고,
상기 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 상기 게이트 온 전압이 인가되는 상기 게이트선이 두 개 바뀔 때마다 변한다.
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.
다음에 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(gate driver)(400)와 데이터 구동부(data driver)(500), 게이트 구동부(400)에 연결된 구동 전압 생성부(driving voltage generator)(700)와 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(gray voltage generator)(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함하고 있다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm, 131)과 이에 연결된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm, 131)은 주사 신호(scanning signal) 또는 게이트 신호(gate signal)를 전달하며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 주사 신호선 또는 게이트선(G1-Gn)과 화상 신호(image signal) 또는 데이터 신호(data signal)를 전달하며 열 방향으로 뻗어 있는 데이터 신호선 또는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 또한 공통 전압(common voltage, Vcom) 또는 기준 전압(reference voltage)이 인가되고 게이트선(G1-Gn) 사이에, 그리고 화소와 화소 사이에 위치하는 유지 전극선(131)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, i번째 게이트선(Gi)과 j번째 데이터선(Dj)에 연결된 각 화소(Pi,j)(i= 1, 2, ..., n, j= 1, 2, ..., m)는 두 개의 부화소(,)로 이루어져 있고, 각 부화소(,)는 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 각각 연결된 스위칭 소자(Q1, Q2)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC1, CLC2) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST1, CST2)를 포함한다. 그리고 각 화소(Pi,j)의 부화소(,)는 게이트선(Gi)을 중심으로 서로 반대쪽에, 그리고 데이터선(Dj)을 중심으로도 서로 반대쪽에 위치한다. 도 2에서, 화소(Pi,j)의 부화소 중 하나()는 게이트선(Gi)의 위쪽, 데이터선(Dj)의 오른쪽에 위치하고, 다른 하나()는 게이트선(Gi)의 아래쪽, 데이터선(Dj)의 왼쪽에 위치한다. 그리고 각 화소의 위 부화소와 아래 부화소는 각각 위아래로 이웃한 다른 부화소와 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있는데, 어떤 화소, 예를 들면 화소(Pi,j)의 위쪽 부화소()는 화소(Pi-1,j+1)의 아래쪽 부화소()와 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있고, 아래쪽 부화소()는 화소(Pi+1,j-1)의 위쪽 부화소()로 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있다. 스위칭 소자(Q1, Q2)는 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)에 연결되며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC1,CLC2) 및 유지 축전기(CST1,CST2)의 한 단자에 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC1,CLC2)는 스위칭 소자(Q1, Q2)의 출력 단자와 공통 전압(common voltage, Vcom) 또는 기준 전압(reference voltage) 사이에 연결되어 있다. 유지 축전기(CST1,CST2)는 스위칭 소자(Q1, Q2)와 유지 전극선(131) 사이에 연결되어 있다.
한편, 액정 표시판 조립체(300)를 구조적으로 보면 도 3에서와 같이 개략적으로 나타낼 수 있다. 편의상 도 3에는 하나의 화소만을 나타내었다.
도 3에 도시한 것처럼, 액정 표시판 조립체(300)는 서로 마주 보는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 둘 사이의 액정층(3)을 포함한다. 하부 표시판(100)에는 게이트선(Gi) 및 데이터선(Dj)과 스위칭 소자(Q1) 및 유지 축전기(CST1)가 구비되어 있다. 액정 축전기(CLC1)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 기준 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다.
화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q1)에 연결되며 기준 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면(全面)에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)에 연결된다.
여기에서 액정 분자들은 화소 전극(190)과 기준 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
화소 전극(190)은 유지 전극선(131)과 중첩되어 유지 축전기(CST1)를 이루고, 이웃하는 화소 전극과 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있다. 또한 화소 전극(190) 및 기준 전극(270)이 복수의 절개부를 가지거나 전극(190, 270) 위에 돌기가 형성될 수 있으며, 이 경우 프린지 필드에 의하여 시야각이 향상될 수 있다.
도 3은 스위칭 소자(Q1)의 예로 모스(MOS) 트랜지스터를 보여주고 있으며, 이 모스 트랜지스터는 실제 공정에서 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정규소(polysilicon)를 채널층으로 하는 박막 트랜지스터로 구현된다.
도 3에서와는 달리 기준 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형으로 만들어진다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 각 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(color filter)(230)를 구비함으로써 가능하다. 본 실시예에서는 하나의 화소에 두 개의 화소 전극(190)이 대각선 방향으로 배치되어 있으므로, 도 5에 도시한 바와 같이, 한 화소에 대한 색 필터 또한 대각선 방향으로 배치된다.
구동 전압 생성부(700)는 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴온시키는 게이트 온 전압(Von)과 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴오프시키는 게이트 오프 전압(Voff) 등을 생성한다.
계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압(gray voltage)을 생성한다.
게이트 구동부(400)는 스캔 구동부(scan driver)라고도 하며, 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 구동 전압 생성부(700)로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 소스 구동부(source driver)라고도 하며, 표시판(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 구동 전압 생성부(700) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500) 및 구동 전압 생성부(700)에 공급한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(graphic controller)(도시하지 않음)로부터 RGB 데이터 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 제어 입력 신호(input control signal), 예를 들면 수직 동기 신호(vertical synchronizing signal, Vsync)와 수평 동기 신호(horizontal synchronizing signal, Hsync), 메인 클록(main clock, CLK), 데이터 인에이블 신호(data enable signal, DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 제어 입력 신호를 기초로 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성하고 계조 신호(R, G, B)를 액정 표시판(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(400)와 구동 전압 생성부(700)로 내보내고 데이터 제어 신호와 처리한 계조 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(vertical synchronization start signal, STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(gate clock signal,CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 게이트 온 인에이블 신호(gate on enable signal, OE) 등을 포함한다. 이중에서 게이트 온 인에이블 신호(OE)와 게이트 클록 신호(CPV)는 구동 전압 생성부(700)에 공급된다. 데이터 제어 신호는 계조 신호의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(horizontal synchronization start signal, STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(load signal, LOAD 또는 TP), 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 제어 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(data clock signal, HCLK) 등을 포함한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호에 따라 게이트 온 전압(Von)을 차례로 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 두 행의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 턴온시킨다. 이와 동시에 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호에 따라, 턴온된 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함하는 화소에 대한 계조 신호(R', G', B')에 대응하는 계조 전압 생성부(800)로부터의 아날로그 계조 전압을 데이터 신호로서 해당 데이터선(D1-Dm)에 공급한다. 데이터선(D1-Dm)에 공급된 데이터 신호는 턴온된 스위칭 소자(Q1, Q2)를 통해 해당 화소에 인가된다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 신호를 인가한다. 이때, 한 프레임이 끝나고 구동 전압 생성부(700)와 데이터 구동부(500)에 반전 제어 신호(RVS)가 공급되면 다음 프레임의 모든 데이터 신호의극성이 바뀐다.
그러면, 도 4 내지 도 5를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따라 액정 표시판 조립체에 데이터 신호를 인가하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 파형도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 각 화소의 극성 상태를 나타내는 도면이다. 여기에서, dj는 j번째 데이터선에 인가되는 데이터 신호이고, 표시 "+"와 "-"는 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 극성을 나타낸다.
도 4에 나타나 있듯이, 본 발명의 한 실시예에서 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 극성은 매 데이터선마다 반전되고, 또한 매 행마다 반전된다.
i번째 게이트선(Gi)에 게이트 온 전압(Von)이 인가될 때, j번째 데이터선(Dj)에 인가되는 데이터 신호(dj)의 전압을 데이터 전압()이라 하자. 도 4에서의 극성이 (+)이고,(x, y는 정수)의 극성은 ｜x+y｜가 짝수이면 (+)이고, ｜x+y｜가 홀수이면 (-)이다. 도 4의 다음 프레임에서는 극성이 모두 반대가 된다. 따라서의 극성은 ｜x+y｜가 짝수이면의 극성과 동일하고, ｜x+y｜가 홀수이면의 극성과 반대임을 알 수 있다.
이와 같이 데이터 신호를 인가하면 어떤 화소(Pi+x, Pj+y)의 극성은, ｜x+y｜가 짝수일 때는 화소(Pi,j)와 동일한 극성이고, ｜x+y｜가 홀수이면 반대 극성이 된다. 예를 들어, 화소(Pi-1,j+1)와 화소(Pi+1,j-1)의 극성은, ｜-1+1｜=｜1+(-1)｜=0이므로, 화소(Pi,j)의 극성과 동일하다.
그런데 화소(Pi,j)의 위쪽 부화소()는 화소(Pi-1,j+1)의 아래쪽 부화소()와 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있고, 아래쪽()는 화소(Pi+1,j-1)의 위쪽 부화소()와 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있으므로, 결합 축전기(CPP)로 연결된 한 쌍의 부화소의 극성은 도 5에 도시한 것처럼 동일하다.
한편, 부화소(,)의 액정 축전기(CLC1,CLC2)에 인가되는 전압을 각각 V(), V()라 할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다.
) =
수학식 1 및 2에서 CLC2, CST2는 아래쪽 부화소()의 액정 축전기 및 유지 축전기의 정전 용량이고, CPP는결합 축전기의 정전 용량이며,은 이전 프레임의 부화소()에 인가되었던 전압을 의미하고, 편의상 데이터선(D1-Dm)의 배선 저항은 무시하며, 공통 전압(Vcom)은 0으로 가정하다.
수학식 2에서와은 동일한 극성이고와은 반대 극성이므로,가 된다. 특히, 화소(Pi+1,j-1)가 화소(Pi,j)와 동일한 계조를 표시하며 정지 화상인 경우에,이 되어 수학식 2는 다음과 같이 정리될 수 있다.
,
＞ 1
이다.
결국 수학식 2 및 3에 따르면 부화소()에는 부화소()보다 높은 전압이 인가되므로 유효 구동 전압이 상승하게 된다. 이때, 상승한 유효 구동 전압은 액정 임계 전압(Vth)보다 작아야 하므로, 노멀리 블랙 모드에서는 TV블랙＜ Vth를충족하도록 V블랙값을 정하며, 노멀리 화이트 모드에서는 TV화이트＜ Vth가 충족되도록 V화이트값을 정해야 한다. 여기에서, V블랙, V화이트는 노멀리 블랙 모드, 노멀리 화이트 모드에서 각각 검은색, 흰색을 나타내는 계조 전압을 의미한다.
다음에, 도 6 내지 도 8을 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 등가 회로도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 파형도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시판 조립체의 화소에 대한 극성 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배치는 다음과 같다.
도 6에 도시한 바와 같이, 각 화소의 두 부화소는 연결된 게이트선을 중심으로 위 아래에 위치하고 있는데, i번째 게이트선(Gi)에 연결된 화소, 예를 들면 화소(Pi,j)의 두 부화소(,)는 데이터선(Dj)을 중심으로 반대쪽에 위치하고 있고, 이에 인접한 (i-1)번째 및 (i+1)번째 게이트선(Gi-1, Gi+1)에 연결된 화소, 예를 들면 화소(Pi+1,j-1)의 두 부화소(,)는 데이터선(Dj-1)에 대해서 오른쪽에 위치하고 있다. 즉, 도 6에서 화소(Pi+x,j)의 두 부화소(,)는 x가 짝수이면 데이터선(Dj)에 대하여 반대쪽에 위치하고, x가 홀수이면 데이터선(Dj)에 대하여 오른쪽에 위치한다. 이때, 한 화소의 위 부화소와 아래 부화소는 위 아래로 인접한 다른 부화소에 결합 축전기(CPP)로 연결되어 있다. 예를 들어, 화소(Pi+x,j)의 위쪽 부화소()는, x가 짝수일 때 화소(Pi+x-1,j)의 아래쪽 부화소()에, x가 홀수일 때는 화소(Pi+x-1,j+1)의 아래쪽 부화소()에 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있고, 아래쪽 부화소()는 x가 짝수일 때는 화소(Pi+x+1,j-1)의 위쪽 부화소()에, x가 홀수일 때는 화소(Pi+x-1,j)의 위쪽 부화소()에 결합 축전기(Cpp)로 연결되어 있다.
본 실시예에서도 역시 각 부화소에 대응하게 색 필터가 배치되어 있고, 한 화소의 위쪽 부화소와 아래쪽 부화소에 대응하는 색 필터의 색상은 동일하다.
도 7에 나타나 있듯이, 본 발명의 한 실시예에서는 데이터선에 인가되는 데이터 신호의 극성은 매 데이터선마다 반전되고, 또한 두 행마다 반전된다.
행에 대한 극성 반전은 도 8에 도시한 바와 같이 결합 축전기로 연결된 부화소의 극성이 동일하게 되도록 행해져야 한다. 도 7에서,,(l은 정수)의 극성은 y가 짝수이면의 극성과 반대이고, 반대로 y가 홀수이면의 극성과 동일하다. 그리고,의 극성은 y가 짝수이면의 극성과 동일하고, y가 홀수이면의 극성과 반대이다.
이와 같이, 아래쪽 부화소에는 위쪽 부화소보다 높은 전압이 인가되므로 유효 구동 전압이 상승하게 된다.
이와 같이, 화소를 두개의 부화소로 나누어 1개의 화소당 두개의 스위칭 소자와 두개의 액정 축전기를 형성하고, 결합 축전기를 사용하여 이웃하는 화소를 결합해 놓은 액정 표시 장치에서, 결합 축전기로 연결된 두 개의 부화소의 극성이 서로 동일해지므로, 하나의 부화소에는 본래 크기의 전압이 인가되지만 다른 부화소에는 좀더 높은 전압이 인가되어 유효 구동 전압이 커진다. 따라서 액정 표시 장치의 시인성이 개선되고 투과율이 증가되며, 하측 계조 반전 현상이 개선되어, 액정 표시 장치의 화질이 좋아진다.
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 (10)

  1. 서로 교차하는 복수의 게이트선과 복수의 데이터선, 그리고
    상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소
    를 포함하고,
    상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
    상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있는
    액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트선 중 적어도 다른 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선에 대하여 어느 한쪽에 위치하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 액정 표시 장치는 상기 게이트선 사이에 위치하는 유지 전극선을 더 포함하며,
    상기 유지 축전기는 상기 스위칭 소자와 상기 유지 전극선 사이에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 결합 축전기로 연결된 한 쌍의 부화소는 동일한 극성을 갖는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 부화소의 액정 축전기 및 유지 축전기의 용량을 각각 CLC2, CST2, 상기 결합 축전기의 용량을 CPP라고 하고,라고 하며, 상기 액정 표시 장치가 노멀리 블랙 모드이고 V블랙이 검은색을 나타내는 계조 전압일 때, TV블랙은 액정 임계 전압(Vth)보다 작은 액정 표시 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 부화소의 액정 축전기 및 유지 축전기의 용량을 각각 CLC2, CST2, 상기 결합 축전기의 용량을 CPP라고 하고,라고 하며, 상기 액정 표시 장치가 노멀리 화이트 모드이고 V화이트가 흰색을 나타내는 계조 전압일 때, TV화이트는 액정 임계 전압(Vth)보다 작은 액정 표시 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 액정 표시 장치는 상기 제1 및 제2 부화소에 대응하는 복수의 색 필터를 더 포함하고, 하나의 화소의 제1 부화소와 제2 부화소에 대응하는 상기 색 필터의 색상이 동일한 액정 표시 장치.
  8. 서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고
    상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소
    를 포함하고,
    상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
    상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있고,
    상기 결합 축전기로 연결된 한 쌍의 부화소는 동일한 극성을 가지며,
    상기 제2 부화소의 액정 축전기 및 유지 축전기의 용량을 각각 CLC2, CST2, 상기 결합 축전기의 용량을 CPP라고 하고,라고 할 때,
    상기 액정 표시 장치가 노멀리 블랙 모드이고 V블랙이 검은색을 나타내는 계조 전압이면, TV블랙은 액정 임계 전압(Vth)보다 작고,
    상기 액정 표시 장치가 노멀리 화이트 모드이고 V화이트가 흰색을 나타내는 계조 전압이면, TV화이트는 액정 임계 전압(Vth)보다 작은
    액정 표시 장치.
  9. 서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소를 포함하고,
    상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를 각각 포함하고,
    상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 온시키는 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 단계, 그리고
    상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 단계
    를 포함하며,
    이웃한 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 반대이고,
    상기 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 상기 게이트 온 전압이 인가되는 상기 게이트선이 바뀔 때마다 변하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
  10. 서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선과 상기 데이터선에 연결된 복수의 화소를 포함하고,
    상기 각 화소는 상기 게이트선을 중심으로 반대쪽에 배치된 제1 부화소와 제2 부화소를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 부화소는 상기 게이트선 중 하나와 상기 데이터선 중 하나에 연결된 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자에 연결된 액정 축전기 및 유지 축전기를각각 포함하고,
    상기 게이트선 중 적어도 하나에 연결된 상기 화소의 제1 부화소와 제2 부화소는 상기 데이터선을 중심으로 반대쪽에 위치하며,
    상기 게이트선 중 적어도 다른 하나에 연결된 상기 화소의 제1 및 제2 부화소는 상기 데이터선에 대하여 어느 한쪽에 위치하고,
    상기 제1 및 제2 부화소는 인접한 다른 부화소와 결합 축전기로 연결되어 있는
    액정 표시 장치의 구동 방법으로서,
    상기 게이트선에 상기 스위칭 소자를 온시키는 게이트 온 전압을 차례로 인가하는 단계, 그리고
    상기 데이터선에 데이터 전압을 인가하는 단계
    를 포함하며,
    이웃한 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 반대이고,
    상기 데이터선에 인가되는 상기 데이터 전압의 극성은 상기 게이트 온 전압이 인가되는 상기 게이트선이 두 개 바뀔 때마다 변하는
    액정 표시 장치의 구동 방법.
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