KR20070024187A - 브이에이 모드 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광시야각을 구현하는 VA 모드 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로서, 데이터가 공급되는 복수개의 데이터라인과; 상기 복수개의 데이터라인과 교차되고 게이트구동신호가 공급되는 복수개의 게이트라인과; 서로 다른 게이트라인에 연결된 제1서브화소 및 제2서브화소를 구비하고, 상기 복수개의 데이터라인의 좌우측에 각각 구성되어 중앙부의 데이터라인과 연결되는 복수개의 구동화소를 포함하는 VA 모드 액정표시장치를 제공한다.

Description

브이에이 모드 액정표시장치 및 그 구동방법{VA mode LCD and driving method thereof}
도 1은 이러한 광시야각 목적의 VA모드 액정표시장치의 일반적인 화소구조를 도시한 도면
도 2는 도 1에 도시한 화소구조를 가지는 액정표시장치의 구동을 위해 저장커패시터로 공급되는 기준전압을 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치의 화소구조도
도 4는 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치에서 서브화소별 액정커패시터와 저장커패시터로 인가되는 공통전압과 각 기준전압들의 전압 레벨 관계를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치의 응용구동을 위한 신호타이밍도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
D(m), D(m+1) : 데이터라인 G(n-1), G(n), G(n+1) : 게이트라인
D-PXL : 구동화소 TFT : 박막트랜지스터
Clc : 액정커패시터 Cst : 저장커패시터
Vcom : 공통전압 Vst : 기준전압
본 발명은 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 새로운 화소구조와 이에 따른 구동방법을 통해 광시야각을 구현하는 VA 모드 액정표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 들어 액정표시장치의 시야각 개선을 위한 방법의 하나로 액정이 수직배향된 VA(Vertical alignment) 모드 액정표시장치가 제안되어 사용되고 있다.
도 1은 이러한 광시야각 목적의 VA모드 액정표시장치의 일반적인 화소구조를 도시한 도면으로서, 제1기판 상에, 영상의 계조에 따른 데이터가 입력되는 복수개의 데이터라인{D(m-1), D(m), D(m+1)}과, 상기 복수개의 데이터라인{D(m-1), D(m), D(m+1)}과 교차되는 복수개의 게이트라인{G(n-1), G(n), G(n+1)}에 의해 형성되는 복수개의 화소영역마다, 박막트랜지스터(TFT)와 액정커패시터(Clc: 여기서 액정은 커패시터와 유사한 동작을 수행하므로 커패시터라 칭한다.)와, 상기 데이터를 저장하는 저장커패시터(Cst)를 구비하고 있다.
이때, 상기 액정커패시터(Clc)는 별도의 제2기판 상에 ITO를 이용하여 형성된 공통전극(미도시됨)과 연결되어 공통전압(Vcom)이 인가되고, 상기 저장커패시터 (Cst)는 충전되는 데이터의 양을 결정하기 위한 기준전압(Vst)을 제공하며 상기 제1기판 상에 형성된 기준전압전송라인(미도시됨)과 연결된다.
이러한 화소구조를 가지는 종래의 VA모드 액정표시장치는 점선 도시와 같이, 데이터라인 진행방향으로 인접한 두 화소를 하나의 화소(1 PXL)처럼 구동하는 방식이 있다. 이때 상기 인접한 두 화소 중 하나를 "메인화소"라 하고 나머지 화소를 "서브화소"라 칭하는데, 편의상 도면의 상측 화소를 메인화소라 하고 그 하측의 화소를 서브화소라 한다.
도 2는 전술한 화소구조의 구동을 위해 상기 저장커패시터(Cst)로 공급되는 기준전압(Vst)을 도시한 도면으로서, 상기 액정커패시터(Clc)로 공급되는 직류전압(DC)인 공통전압(Vcom)을 기준으로 전압의 레벨이 특정 주파수를 가지고 반복 전환되는 교류전압(AC)을 인가하여 메인 및 서브화소의 도메인별 데이터 충전량 변화를 통한 액정분자의 회전각 차이를 유발시켜 시야각을 개선하는 방법으로서, 이를 메인화소와 서브화소의 분할 구동이라 한다. 이때 상기 메인화소와 서브화소의 저장커패시터(Cst)로 인가되는 기준전압(Vst)은 서로 반대의 위상을 가지도록 인가된다.
그러나 상기와 같이 교류전압(AC)을 인가하여 구동하는 방식은, 상기 저장커패시터(Cst)로 기준전압(Vst)을 인가하기 위한 상기 데이터라인 또는 게이트라인과 동일한 물질로 형성되는 기준전압전송라인(미도시됨)이 가지는 저항성 부하(Resistance) 및 용량성 부하(capacitance)에 의한 전압감소에 의해 목적된 기준전압(Vst)이 상기 저장커패시터(Cst)에 인가되지 못하는 문제점이 있다. 이러한 현상 은 직류전압에 비해 교류전압에서 더욱 현저하게 나타나며 또한 데이터의 전송라인이 길어지는 패널의 단부로 갈수록 더욱 심화되어 시야각 개선 효과의 미비로 인한 화질 불량으로 나타나게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, VA 모드 액정표시장치의 화소 분할 구동이 원활하도록 하여 광 시야각을 개선하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 라인 부하에 민감한 교류구동방법 대신 직류구동방식으로 동작될 수 있는 새로운 VA 모드 액정표시장치용 화소구조를 제시하여 신호라인 부하에 의한 영향을 최소화함으로써 최상의 화상 표시를 수행하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 데이터가 공급되는 복수개의 데이터라인과; 상기 복수개의 데이터라인과 교차되고 게이트구동신호가 공급되는 복수개의 게이트라인과; 서로 다른 게이트라인에 연결된 제1서브화소 및 제2서브화소를 구비하고, 상기 복수개의 데이터라인의 좌우측에 각각 구성되어 중앙부의 데이터라인과 연결되는 복수개의 구동화소를 포함하는 VA 모드 액정표시장치를 제안한다.
상기 VA 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 복수개의 서브화소중 서로 인접 한 두개의 서브화소는 서로 다른 게이트라인에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 VA 모드 액정표시장치에 있어서, 상기 제1 및 제2서브화소는 각각 상기 일 데이터라인 및 상기 일 게이트라인에 연결된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되고 공통전압이 인가되는 액정커패시터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되고 기준전압이 인가되는 저장커패시터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 공통전압과 기준전압은 모두 직류전압인 것을 특징으로 한다.
상기 제1서브화소의 저장커패시터로 인가되는 기준전압은 상기 제2서브화소의 저장커패시터로 입력되는 기준전압보다 높은 레벨의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 제1서브화소의 저장커패시터로 인가되는 기준전압은 상기 공통전압보다 높은 레벨의 전압인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 VA 모드 액정표시장치의 구동방법으로서, 상기 각 서브화소의 액정커패시터로 제1직류전압을 인가하는 단계와; 상기 제1서브화소의 저장커패시터로 제2직류전압을 인가하고, 상기 제2서브화소의 저장커패시터로 제3직류전압을 인가하는 단계와; 상기 복수개의 게이트라인에 게이트구동신호를 순차적으로 인가하는 단계와; 상기 게이트구동신호의 인가 타이밍에 동기하여 상기 복수개의 데이터라인으로 데이터를 인가하는 단계를 포함하는 VA 모드 액정표시장치의 구동방법을 제시한다.
상기 구동방법에 있어서, 상기 인가되는 각 직류전압은 서로 다른 전압 레벨인 것을 특징으로 한다.
상기 구동방법에 있어서, 상기 인가되는 각 직류전압은 제2직류전압>제1직류전압>제3직류전압 순의 전압 레벨을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 구동방법에 있어서, 상기 각 직류전압은 모두 양극성의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 구동방법에 있어서, 상기 일 구동화소의 제1 및 제2서브화소에는 동일한 데이터가 인가되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동방법에 있어서, 상기 게이트구동신호가 인가되는 시간은 순차적으로 증가되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치의 화소구조도로서 그 구조를 보면, 제1기판 상에, 영상데이터가 공급되는 복수개의 데이터라인{D(m), D(m+1)}이 서로 평행하게 형성되고, 게이트구동신호가 순차적으로 공급되는 복수개의 게이트라인{G(n-1), G(n), G(n+1)}이 상기 복수개의 데이터라인과 교차되도록 형성되고, 상기 데이터라인과 게이트라인이 교차되어 형성되는 영역에 각각 표시화소가 각각 형성된다.
상기 표시화소는 바람직하게는 액정화소이며, 본원발명의 VA 모드 액정표시장치에서는 데이터라인 형성 방향으로 인접한 두 표시화소마다 동일한 데이터를 인가하여 하나의 표시화소처럼 구동시키는데, 이때의 두 표시화소를 각각 제1서브화소(1st sub-pixel:이하 s-PXL1) 및 제2서브화소(2nd sub-pixel:이하 s-PXL2)라 하고 상기 제1 및 제2서브화소(s-PXL1, s-PXL2)를 포함하여 하나의 구동화소(Driving pixel:이하 D-PXL)라 한다. 이하 설명의 편의를 위해 도면상의 구동화소 내에서 상부에 위치한 서브화소를 제1서브화소(s-PXL1)라 하고 상기 제1서브화소 아래의 화소를 제2서브화소(s-PXL2)라 칭한다.
상기 구동화소(D-PXL)는 각 데이터라인{D(m), D(m+1)}의 좌우측에 각각 형성되고, 일 데이터라인의 좌우측에 위치하는 구동화소(D-PXL)는 그 중앙부에 위치한 데이터라인과 연결되는 것을 특징으로 한다. 즉, 일 데이터라인으로 좌우측의 구동화소(D-PXL) 모두에 데이터를 인가할 수 있는 구조이며 이는 데이터라인의 수를 기존에 비해 1/2로 반감시킬 수 있어 개구율 증가 및 제조비용의 절감 효과가 있다.
또한 각각의 서브화소는 하나의 데이터라인 및 하나의 게이트라인에 연결된 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막트랜지스터(TFT)와 연결되고 공통전압(Vcom)이 인가되는 액정커패시터(Clc)와, 상기 박막트랜지스터(TFT)와 연결되고 제1기준전압(Vst1) 또는 제2기준전압(Vst2)이 인가되는 저장커패시터(Cst1, Cst2)를 구비한다.
아울러 일 구동화소내 제1 및 제2서브화소(s-PXL1, s-PXL2)는 각각 서로 다른 게이트라인에 연결되며, 상기 게이트라인 형성 방향으로 나열된 구동화소(D-PXL) 중 인접한 2개의 구동화소(D-PXL)는 하나의 게이트라인을 공용하도록 형성되는데, 더욱 상세하게는 상기 게이트라인 형성 방향으로 배열되어 인접한 2개의 서브화소끼리는 서로 다른 게이트라인에 연결된다.
상기한 구조의 VA 모드 액정표시장치에서 각 구동화소(D-PXL)의 각 서브화소(s-PXL1, s-PXL2)로 인가되는 전압 중 상기 공통전압(Vcom)은 액정분자의 회전각을 결정하기 위한 전압으로서 컬러필터가 형성된 제2기판상의 ITO전극을 통해 인가되 고, 상기 기준전압(Vst1, Vst2)은 상기 저장커패시터(Cst1, Cst2)에 충전되는 데이터의 양을 결정하기 위한 전압으로서 제1기판상의 각 서브화소(s-PXL1, s-PXL2)와 연결되도록 형성된 기준전압전송라인(미도시됨)을 통해 인가되는데, 본 발명에서는 상기 공통전압(Vcom)과 기준전압(Vst1, Vst2)으로 직류전압(DC voltage)을 인가한다.
이와 같이 각 서브화소의 저장커패시터(Cst1, Cst2)로 직류전압을 인가하는 이유는, 주파수에 따라 전압레벨이 변화되는 교류전압과 달리 지속적으로 동일 레벨의 직류전압 인가를 수행하여 인가 후 일정 시간 이후부터는 라인 부하에 의한 전압감쇄 영향이 나타나지 않으며 패널의 위치에 상관없이 고른 전압을 인가할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
또한 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치에서는, 일 구동화소(D-PXL)를 이루는 제1 및 제2서브화소(s-PXL1, s-PXL2)가 서로 다른 게이트라인에 연결되어 순차 인가되는 게이트구동신호에 의해 시간차를 가지고 구동되며, 이때 상기 제1 및 제2서브화소(s-PXL1, s-PXL2) 각각에 동일 데이터가 인가되면서 서로 다른 직류 레벨의 기준전압(Vst1, Vst2)을 인가하여 구동하기 때문에 도 1을 참조하여 전술한 종래기술의 화소구조와 동일하게 광 시야각 개선이 수행되는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치에서 서브화소별 상기 액정커패시터(Clc)와 저장커패시터(Cst1, Cst2)로 인가되는 공통전압(Vcom)과 각 기준전압(Vst1, Vst2)들의 전압 레벨 관계를 도시한 도면이다.
특징을 보면, 각각의 서브화소(s-PXL1, s-PXL2)에 구성된 액정커패시터(Clc) 로 인가되는 공통전압(Vcom)의 레벨은 동일하나 각 서브화소(s-PXL1, s-PXL2)의 저장커패시터(Cst1, Cst2)로 인가되는 각 기준전압(Vst1, Vst2)의 레벨은 상이하게 인가되는데, 이는 일 구동화소(D-PXL)의 각 서브화소별 액정의 회전각에 차이를 주어 시야각을 개선 효과를 도출하기 위함이다.
구체적으로 각 전압 간 레벨 차이를 설명하면, 액정커패시터(Clc)로 인가되는 공통전압(Vcom)을 기준으로 제1서브화소(s-PXL1)의 저장커패시터(Cst1)로 인가되는 제1기준전압(Vst1)은 보다 높은 전압레벨이고, 제2서브화소(s-PXL2)의 저장커패시터(Cst2)로 인가되는 제2기준전압(Vst2)은 보다 낮은 전압레벨이다. 즉, 제1기준전압(Vst1)>공통전압(Vcom)>제2기준전압(Vst2) 순이며, 각각 양(positive)의 극성을 가진 직류전압이다. 바람직하게는 상기 공통전압(Vcom)이, 예를 들어, 약 5~6V 정도일 경우 상기 제1기준전압(Vst1)과 제2기준전압(Vst2)은 상기 공통전압과 수백 밀리볼트~수 볼트 정도의 레벨 차이를 가진다.
물론, 전술한 바와 같이 서브화소별로 인가되는 기준전압의 레벨관계는 응용에 따라 제2기준전압(Vst2)이 제1기준전압(Vst1)보다 더욱 높은 전압레벨을 가지도록 변경하여 인가할 수도 있을 것이다.
이하 상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치의 구동 방법에 대해 설명한다.
먼저 각 구동화소의 액정커패시터(Clc)로 직류전압인 공통전압(Vcom)을 인가한다.(S1) 물론 상기 구동화소(D-PXL)가 형성된 기판과는 다른 별도의 기판에 형성된 ITO전극을 통해 인가된다.
다음으로 상기 각 구동화소의 제1서브화소(s-PXL1)로는 직류전압인 제1기준전압(Vst1)을 인가하고, 상기 각 구동화소의 제2서브화소(s-PXL2)로는 직류전압인 제2기준전압(Vst2)을 인가한다.(S2) 이때 상기 제1기준전압(Vst1)은 제2기준전압(Vst2)보다 높은 전압레벨을 가지며, 전체적으로는 Vst1>Vcom>Vst2인 전압레벨 관계를 가진다.
이후 상기 복수개의 게이트라인{G(n-1), G(n), G(n+1)}에 동일한 하이레벨 타이밍의 게이트구동신호를 순차적으로 인가한다.(S3)
상기 게이트구동신호의 인가 시점에 동기하여 상기 복수개의 데이터라인{D(m), D(m+1)}으로 데이터를 인가한다.(S4) 이때 일 구동화소의 제1서브화소 및 제2서브화소에는 동일한 데이터를 인가한다.
상기와 같은 방법으로 구동될 경우, 일 구동화소의 제1서브화소(s-PXL1)와 제2서브화소(s-PXL2)는 동일 데이터가 인가되나 각 저장커패시터(Cst1, Cst2)에 인가되는 기준전압의 차이로 인해 상이한 레벨의 전압이 저장되고 이에 따라 제1 및 제2서브화소의 액정은 회전각이 상이하게 변화되는 분할 구동에 의한 시야각 개선은 물론이고, 각 저장커패시터(Cst1, Cst2)로의 직류전압 인가를 통해 라인 부하에 의한 충전전압 감소 현상을 개선할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치의 응용구동을 위한 신호타이밍도로서, 각 게이트라인{G(n-1), G(n), G(n+1)}에 순차적으로 인가되는 각 게이트구동신호의 하이레벨 인가 구간을 점차로 증가시켜 인가하는 방법이다. 즉, 각 게이트구동신호의 하이레벨 인가 구간은 T1<T2<T3 순으로 점차 증가되며, 이는 데이터 드라이버(Data driving IC)로부터 멀어질수록 데이터라인 자체의 저항성 및 용량성 부하에 의한 데이터 손실을 개선하기 위해 상기 데이터드라이버로부터 먼 게이트라인일수록 데이터가 인가될 수 있는 시간을 증가시켜 주는 방법이다.
도 5의 게이트구동신호를 이용해 본 발명에서 제시하는 VA 모드 액정표시장치를 구동할 경우 데이터라인에 의한 데이터 전송손실의 최소화는 물론이고 저장커패시터에 저장되는 데이터의 손실을 최소화할 수 있어 최상의 화질을 표시 할 수 있다.
상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 VA 모드 액정표시장치는, 화소 분할 구동을 수행함에 있어 신호라인 고유의 부하에 의해 화소내 저장커패시터로의 비정상적인 전압이 인가되는 현상을 개선하여 패널의 전체 영역에서 정상적인 화소 구동이 수행되도록 하는 장점이 있다. 이는 VA 모드로의 구동에서 패널 전체에서 고른 광 시야각 구현이 가능하도록 하여 제품의 경쟁력을 제고시켜 주는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 데이터가 공급되는 복수개의 데이터라인과;
    상기 복수개의 데이터라인과 교차되고 게이트구동신호가 공급되는 복수개의 게이트라인과;
    서로 다른 게이트라인에 연결된 제1서브화소 및 제2서브화소를 구비하고, 상기 복수개의 데이터라인의 좌우측에 각각 구성되어 중앙부의 데이터라인과 연결되는 복수개의 구동화소
    를 포함하는 VA 모드 액정표시장치
  2. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 서브화소중 서로 인접한 두개의 서브화소는 서로 다른 게이트라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치
  3. 청구항 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2서브화소는 각각 상기 일 데이터라인 및 상기 일 게이트라인에 연결된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되고 공통전압이 인가되는 액정커패시터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되고 기준전압이 인가되는 저장커 패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치
  4. 청구항 제 3 항에 있어서,
    상기 공통전압과 기준전압은 모두 직류전압인 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치
  5. 청구항 제 3 항에 있어서,
    상기 제1서브화소의 저장커패시터로 인가되는 기준전압은 상기 제2서브화소의 저장커패시터로 입력되는 기준전압보다 높은 레벨의 전압인 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치
  6. 청구항 제 3 항에 있어서,
    상기 제1서브화소의 저장커패시터로 인가되는 기준전압은 상기 공통전압보다 높은 레벨의 전압인 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치
  7. 데이터가 공급되는 복수개의 데이터라인과; 상기 복수개의 데이터라인과 교 차되고 게이트구동신호가 공급되는 복수개의 게이트라인과; 박막트랜지스터와 액정커패시터 및 저장커패시터가 구성되고 각각 서로 다른 게이트라인에 연결된 제1서브화소 및 제2서브화소를 구비하고, 상기 복수개의 데이터라인의 좌우측에 각각 구성되어 중앙부의 데이터라인과 연결되는 복수개의 구동화소를 포함하는 VA 모드 액정표시장치의 구동방법으로서,
    상기 각 서브화소의 액정커패시터로 제1직류전압을 인가하는 단계와;
    상기 제1서브화소의 저장커패시터로 제2직류전압을 인가하고, 상기 제2서브화소의 저장커패시터로 제3직류전압을 인가하는 단계와;
    상기 복수개의 게이트라인에 게이트구동신호를 순차적으로 인가하는 단계와;
    상기 게이트구동신호의 인가 타이밍에 동기하여 상기 복수개의 데이터라인으로 데이터를 인가하는 단계
    를 포함하는 VA 모드 액정표시장치의 구동방법
  8. 청구항 제 7 항에 있어서,
    상기 인가되는 각 직류전압은 서로 다른 전압 레벨인 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치의 구동방법
  9. 청구항 제 7 항 또는 제 8 항 중 일 항에 있어서,
    상기 인가되는 각 직류전압은 제2직류전압>제1직류전압>제3직류전압 순의 전압 레벨을 가지는 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치 구동방법
  10. 청구항 제 7 항에 있어서,
    상기 각 직류전압은 모두 양극성의 전압인 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치 구동방법
  11. 청구항 제 7 항에 있어서,
    상기 일 구동화소의 제1 및 제2서브화소에는 동일한 데이터가 인가되는 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치 구동방법
  12. 청구항 제 7 항에 있어서,
    상기 게이트구동신호가 인가되는 시간은 순차적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 VA 모드 액정표시장치 구동방법
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