KR20080053831A - 액정 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

액정 패널의 표시 품질을 개선할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법이 제공된다. 액정 표시 장치는, 제1 방향으로 형성되며 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인, 제2 방향으로 상기 게이트 라인과 교차되도록 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 소스 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제1 더미 전극을 포함하는 제1 더미 라인, 상기 제1 더미 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극의 하나의 장변 및 단변과 오버랩되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 스토리지 전극을 포함하는 스토리지 전극 라인, 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제2 더미 전극을 포함하는 제2 더미 라인 및 상기 제2 더미 전극 사이에 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제3 더미 전극을 포함한다.
예비충전, 게이트 온 전압, 액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치 및 그 구동 방법{Liquid crystal display and driving method thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.
도 3b는 도 3a의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 4a는 도 3a의 Ⅳa - Ⅳa' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4b는 도 3a의 Ⅳb - Ⅳb'와 Ⅳc - Ⅳc' 및 Ⅳd - Ⅳd'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극의 충전을 나타내는 파형도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
300: 액정 패널 400L, 400R: 게이트 구동부
500: 데이터 구동 600: 타이밍 제어부
700: 전압 발생부 800: 계조 전압 발생부
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 패널의 표시 품질을 개선할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판 표시 장치의 하나로써, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display ; 이하, LCD라 함)는 기준전극과 컬러필터 등이 형성되어 있는 색필터 표시판과, 스위칭 소자와 화소전극 등이 형성되어 있는 박막트랜지스터과, 이 두 기판 사이에 액정층이 개재되며, 화소전극과 기준전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현한다.
최근, 게이트 구동부를 액정 패널의 양측에 각각 배치하여 게이트 구동 주파수를 낮추고, 데이터 구동부의 개수를 감소시키기 위해 R, G, B 화소를 가로 방향으로 배치하고 있다. 이렇게 R, G, B 화소를 가로 방향으로 배치하게 되면, 데이터 배선수가 1/3로 감소하는 반면에 게이트 배선은 3배 증가하게 되어 각각의 게이트 라인의 충전시간이 1/3으로 줄어들게 된다.
그러나, 상대적으로 데이터 라인의 개수가 줄어들게 되어 화소의 충전량 부 족으로 인해 화면에 얼룩이 생기게 되고, 이를 해결하기 위해 화소에 전압을 예비 충전하는 방식을 사용하고 있다. 이러한 방법은 대형 크기의 패널에서는 문제가 되지 않으나, 노트북이나 모니터와 같은 소형 크기의 패널에서는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 소형 크기의 패널에서는 면적을 고려하여 패널의 일측에는 홀수 번째 게이트 라인들이 연결되어 있는 게이트 구동부를, 타측에는 짝수 번째 게이트 라인들이 연결되어 있는 게이트 구동부를 배치하고, 이와 함께 예비 충전 방식을 사용하고 있다. 그러나, 이러한 방법도 화소 간에 전압 편차가 발생하게 되어 휘도차를 유발시켜서 화소 번짐 불량으로 나타나게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 액정 패널의 표시 품질을 개선할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 액정 패널의 표시 품질을 개선할 수 있는 액정 표시 장치의 구동 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 방향으로 형성되며 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인, 제2 방향으로 상기 게이트 라인과 교차되도록 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 소스 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제1 더미 전극을 포함하는 제1 더미 라인, 상기 제1 더미 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극의 하나의 장변 및 단변과 오버랩되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 스토리지 전극을 포함하는 스토리지 전극 라인, 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제2 더미 전극을 포함하는 제2 더미 라인 및 상기 제2 더미 전극 사이에 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제3 더미 전극을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 제1 수직 동기 시작 신호를 제공하는 단계, 상기 제1 수직 동기 시작 신호를 제공받아 N번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 해당 화소에 예비 충전하는 단계, 상기 (N+2)번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 데이터 전압을 충전하는 단계, 제2 수직 동기 시작 신호를 제공하는 단계 및 상기 제2 수직 동기 시작 신호를 제공받아 (N+1)번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 상기 충전된 데이터 전압을 상기 화소에 본 충전하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400L, 400R), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 이들을 제어하는 타이밍 제어부(600) 및 전압 생성부(700)를 포함한다.
액정 패널(300)은 등가 회로로 볼 때 다수의 표시 신호선(G1 - Gn, D1 -Dm)과 이에 연결되어 있으며, 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 다수의 단위 화소(Px)를 포함한다.
여기서, 표시 신호선(G1 - Gn, D1 - Dm)은 게이트 신호를 전달하는 다수의 게이트 라인(G1 - Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이트선(D1 - Dm)을 포함한다. 게이트 라인(G1 - Gn)은 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이트선(D1 - Dm)은 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
여기에서 도시되지 않았으나, 각 단위 화소(PX)는 표시 신호선(G1 - Gn, D1 - Dm)에 연결된 스위칭 소자와 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor) 및 스토리지 캐패시터(storage capacitor)를 포함한다. 스토리지 캐패시터는 필요에 따라 생략할 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 단위 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터를 구비함으로써 가능하다. 또한, 컬러 필터는 제2 표시판의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 제1 표시판의 화소 전극 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
액정 패널(300)의 제1 표시판 및 제2 표시판 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(미도시)가 부착된다.
계조 전압 생성부(800)는 단위 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성할 수 있다. 즉, 두 벌 중 한 벌은 정극성 전압이고, 다른 한 벌은 부극성 전압이 된다. 정극성 전압과 부극성 전압은 공통 전압(Vcom)에 대해 데이터 전압의 극성이 반대인 전압을 의미하며, 반전 구동시 교대하여 액정 패널에 각각 제공된다.
게이트 구동부(400L, 400R)는 액정 패널(300)의 좌측과 우측에 배치되고, 각각의 게이트 라인(G1 - Gn)과 연결되어 있으며, 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 제1 및 제2 게이트 클럭 신호(CPV1, CPV2)를 게이트 라인(G1 - Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 액정 패널(300)의 데이트선(D1 - Dm)에 연결되어 있으 며, 계조 전압 생성부(800)로부터 제공된 전압에 기초하여 다수의 계조 전압을 생성하고, 생성된 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 단위 화소에 인가하며 통상 다수의 집적 회로로 이루어진다.
타이밍 제어부(600)는 게이트 구동부(400L, 400R) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400L, 400R) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.
전압 생성부(700)는 다수의 구동 전압을 생성한다. 예를 들어, 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 제1 및 제2 게이트 클럭 신호(CPV1, CPV2) 및 공통 전압(Vcom)을 생성한다. 여기에서, 제1 및 제2 게이트 클럭 신호(CPV1, CPV2)는 스위칭 소자를 구동할 수 있도록 하이 레벨인 경우에는 게이트 온 전압(Von)이고, 로우 레벨인 경우에는 게이트 오프 전압(Voff)을 의미한다.
이하에서 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
타이밍 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 타이밍 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호(R, G, B)를 액정 패널(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400L, 400R)로 제공하고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신 호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 제공한다.
여기서, 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von) 구간의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV1, STV2), 게이트 온 전압(Von)의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이트선(D1 - Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 데이터 로드 신호(TP), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 '공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성'을 줄여 '데이터 전압의 극성'이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클럭 신호(HCLK) 등을 포함한다.
데이터 구동부(500)는 타이밍 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 단위 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.
게이트 구동부(400L, 400R)는 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트 라인(G1 - Gn)에 인가하여 이 게이트 라인(G1 - Gn)에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨다.
하나의 게이트 라인(G1 - Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자가 턴온되어 있는 동안[이 기간을 '1H' 또는 '1 수평주기(horizontal period)'이라고 함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이트선(D1 - Dm)에 공급한다. 데이트선(D1 - Dm)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자를 통해 해당 단위 화소에 인가된다.
액정 분자들은 화소 전극과 공통 전극이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 제1 표시판 및 제2 표시판에 부착된 편광자(미도시)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트 라인(G1 - Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 단위 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 단위 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다('프레임 반전'). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이트선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나('라인 반전'), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다('도트 반전').
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 2를 참조하면, 하나의 화소는 게이트 라인(G1), 게이트 라인(G1)과 동일한 방향으로 뻗어 있는 스토리지 전극 라인(SL1), 게이트 라인(G1) 및 스토리지 전극 라인(SL1)과 교차하는 데이터 라인(D1), 다수의 스위칭 소자(Q1 내지 Q3) 및 화소 전극(PX1)을 포함한다. 이때, 게이트 라인(G1)에는 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)가 연결되어 있다.
여기서 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)는 박막 트랜지스터로 구현될 수 있으며, 이 러한 스위칭 소자(Q1)는 예를 들어 게이트 라인(G1)에 연결된 제어 단자, 스토리지 전극 라인(SL1)에 연결된 입력 단자 및 액정 커패시터(Clc)에 연결된 출력 단자를 구비하는 삼단자 소자로 구현될 수 있다.
또한 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(PX1, PX2)과 컬러 필터 표시판(미도시)의 공통 전극을 두 단자로 하며, 두 전극 사이의 액정층(미도시)는 유전체로서 기능한다. 화소 전극(PX1, PX2)은 스위칭 소자에 연결되며 공통 전극은 제2 표시판의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 또한, 공통 전극이 제1 표시판에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.
액정 커패시터(Clc)의 보조 역할을 하는 스토리지 커패시터(Cst)는 스토리지 전극 라인(SL1)과 화소 전극(PX1)이 절연체를 사이에 두고 서로 중첩되어 형성될 수 있다. 여기서 스토리지 전극 라인(SL1)에는 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압이 인가될 수 있으며(독립 배선 방식), 또한 스토리지 전극 라인(SL1)이 생략되고, 화소 전극(PX1)과 전단의 게이트 라인이 절연체를 매개로 중첩되어 스토리지 커패시터(Cst)를 형성할 수도 있다(전단 게이트 방식).
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 단위 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(PX1, PX2)에 대응하는 컬러 필터 표시판의 소정 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터를 구비함으로써 가능하다. 여기에서, 컬러 필터는 컬러 필터 표시판의 해당 영역에 형성할 수 있으며, 또한, 박막 트랜지스터 표시판(100)의 화소 전극(PX1, PX2) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 패널(300)의 화소(PX1, PX2)는 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 매트릭스의 제1 방향으로는 동일한 색을 갖는 R 화소가 배열되고, 제 2 방향으로는 R, G, B 화소가 반복적으로 배열되어 있다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 각각 행 방향과 열 방향을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 3b는 도 3a의 A 부분을 확대한 도면이고, 도 4a는 도 3a의 Ⅳa - Ⅳa' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4b는 도 3a의 Ⅳb - Ⅳb'와 Ⅳc - Ⅳc' 및 Ⅳd - Ⅳd' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 절연 기판(10) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선(22, 24, 25)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트 라인(22), 게이트 라인(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트 라인으로 전달하는 게이트 끝단(25), 게이트 라인(22)에 연결되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(24)을 포함한다.
게이트 배선(22, 24, 25)은 예를 들어 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 게이트 배선(22, 24, 25)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 배선(22, 24, 25)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 여러 가지 금속과 도전체로 이루어질 수 있다.
기판(10), 게이트 배선(22, 24, 25)의 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
게이트 전극(24)의 게이트 절연막(30) 상부에는 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40a, 40b, 40c)이 섬 모양으로 형성되어 있으며, 반도체층(40a, 40b, 40c)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 이루어진 저항성 접촉층(55a, 55b, 55c)이 각각 형성되어 있다.
저항성 접촉층(55a, 55b, 55c) 및 게이트 절연막(30) 위에는 데이터 배선(62, 65, 66, 68)이 형성되어 있다. 데이터 배선(62, 65, 66, 68)은 세로 방향으로 형성되어 게이트 라인(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터 라인(62), 데이터 라인(62)의 분지이며 저항성 접촉층(55b)의 상부에 형성되어 있는 소스 전극(65), 데이터 라인(62)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 끝단(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부에 대하여 소스 전극(65) 사이의 저항성 접촉층(55b) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함한다.
이러한 데이터 배선(62, 65, 66, 68)은 예를 들어 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어질 수 있다. 또한, 데이터 배선(62, 65, 66, 68)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 데이터 배선(62, 65, 66, 68)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어진다.
소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)은 반도체층(40b)과 적어도 일부분이 중첩되고, 소스 전극(65)은 드레인 전극(66)의 양쪽에 형성되어 있다. 여기서, 저항성 접촉층(55b)은 그 하부의 반도체층(40b)과, 그 상부의 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, 저항성 접촉층(55a) 위에는 화소 전극(82)의 일측과 타측에 위치하는 하나의 장변과 단변과 오버랩되도록 지그 재그 형태로 형성되며, 게이트 전극(24)과 오버랩되는 스토리지 전극(75)을 포함하는 스토리지 전극 라인(71)과, 게이트 라인(22)과 동일한 방향으로 형성되며, 게이트 전극(24)과 오버랩되는 제1 더미 전극(76)을 포함하는 제1 더미 라인(72)이 형성되어 있다. 이때, 스토리지 전극(75)과 제1 더미 전극(76)은 소스 및 드레인 전극(65, 66)과 동일한 방향으로 형성되어 있다.
여기서, 스토리지 전극 라인(71)과 제1 더미 라인(72)은 각각 스토리지 전 극(75) 및 제1 더미 전극(76)과 연결되어 있으며, 스토리지 전극 라인(71)과 스토리지 전극(75) 및 제1 더미 전극(76)은 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이때, 제1 더미 전극(76)은 화소 전극(82)과 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 저항성 접촉층(55c) 위에는 데이터 라인(62)을 중심으로 일측과 타측에 적어도 일부분이 게이트 전극(24)과 오버랩되도록 지그 재그 형태로 제2 더미 라인(91)이 형성되어 있으며, 소스 및 드레인 전극(65, 66)과 동일한 방향으로 제2 더미 전극(77)과 제3 더미 전극(95)이 형성되어 있다.
여기서, 제2 더미 라인(91)은 제3 더미 전극(95)과 연결되어 있으며, 제2 더미 라인(91)과 제2 더미 전극(77) 및 제3 더미 전극(95)은 소스 전극(65) 및 드레인 전극(66)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제2 더미 전극(77)은 제1 더미 전극(76) 형성시 함께 형성될 수 있으며, 제3 더미 전극(95)은 소스 전극(65)과 동일한 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 도 4b에서와 같이 스토리지 전극 라인(71)은 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 후술할 화소 전극(82)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 스토리지 캐패시터를 형성한다. 이와 같은 스토리지 전극 라인(71) 및 스토리지 전극(75)의 모양 및 배치 등은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체층(40a) 위에는 스토리지 전극(75)과 제1 더미 전극(76)이 각각 소스 전극과 드레인 전극 역할을 하는 제1 박막 트랜지스터(TFT1)가 형성되고, 반도체층(40b) 위에는 소스 및 드레인 전극(65, 66)으로 이 루어지는 제2 박막 트랜지스터(TFT2)가 형성되며, 반도체층(40c) 위에는 제2 및 제3 더미 전극(77, 95)이 각각 드레인 및 소스 전극 역할을 하는 제3 박막 트랜지스터(TFT3)가 형성된다. 따라서, 본 발명에서는 제1, 제2 및 제3 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2, TFT3)를 사용하여 하나의 화소 전극(82)에 전압을 충전하게 되며, 이에 대한 설명은 추후 도 5를 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.
데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40a, 40b, 40c) 상부에는 보호막(70)이 형성되어 있다. 보호막(70)은 예를 들어 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화 규소(SiNx) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 보호막(70)을 유기 물질로 형성하는 경우에는 노출된 반도체층(40a, 40b, 40c)에 보호막(70)의 유기 물질이 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 유기막의 하부에 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 이루어진 절연막(미도시)이 추가로 형성될 수도 있다.
보호막(70)에는 제1 더미 전극 확장부(미도시)와 데이터 라인 끝단(68)을 각각 드러내는 컨택홀(73, 74, 78)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트 라인 끝단(25)을 드러내는 컨택홀(75)이 형성되어 있다. 보호막(70) 위에는 컨택홀(73, 74)을 통하여 제1 더미 전극(76)과 전기적으로 연결되며 화소에 위치하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 데이터 전압이 인가된 화소 전 극(82)은 상부 표시판의 공통 전극과 함께 전기장을 생성함으로써 화소 전극(82)과 공통 전극 사이의 액정층의 액정 분자들의 배열을 결정한다.
또한, 보호막(70) 위에는 컨택홀(75, 78)을 통하여 각각 게이트 끝단(25) 및 데이터 끝단(68)과 연결되어 있는 보조 게이트 끝단(85) 및 보조 데이터 끝단(88)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)과 보조 게이트 및 데이터 끝단(85, 88)은 ITO로 이루어져 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 전극의 충전을 나타내는 파형도이다.
본 발명에서는 홀수 게이트 라인과 짝수 게이트 라인을 나누어서 구동하며, 홀수 게이트 라인은 게이트 구동부(400L)에 연결되어 있고, 짝수 게이트 라인은 게이트 구동부(400R)에 연결되어 있다. 도 5에서와 같이, 첫 번째 게이트 라인(G1)이 턴온되어 있는 시간(2H) 동안 데이터 전압이 2회 인가되므로 두 개의 스위칭 소자(Q5, Q6)를 사용하여 게이트 라인(G1)이 턴온되어 있는 시간(2H) 동안 데이터 전압이 1회 인가되도록 한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 화소 전극(PX1)의 충전 형태를 살펴보기로 한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 게이트 구동부(400L)는 타이밍 제어부(600)로부터 제1 수직 동기 시작 신호(STV1)를 제공받아 첫 번째 게이트 라인(G1)에 게이트 온 전압(Von)을 인가한다. 그러면, 첫 번째 게이트 라인(G1)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q1)가 턴온되어 스토리지 전극 라인(SL1)을 통해 스토리지 전압(Vcst)이 제1 화소 전극(PX1)에 예비 충전(pre-charge)(a)된다. 이때, 제1 화소 전극(PX1)에는 공통 전압(Vcom)과 동일한 전압 레벨을 갖는 전압이 충전된다.
이후, 세 번째 게이트 라인(G3)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 스위칭 소자(Q7)가 턴온되어 데이터 라인(D1)을 통해 인가되는 데이터 전압이 스위칭 소자(Q6)로 전달되어 충전된다.
그 다음, 게이트 구동부(400R)는 타이밍 제어부(600)로부터 제2 수직 동기 시작 신호(STV2)을 제공받아 두 번째 게이트 라인(G2)에 게이트 온 전압(Von)을 인가한다. 그러면, 두 번째 게이트 라인(G2)에 연결되어 있는 스위칭 소자(Q6)가 턴온되어 스위칭 소자(Q6)에 충전된 데이터 전압이 제1 화소 전극(PX1)에 본 충전(main-charge)(b)된다. 이때, 스위칭 소자(Q4)가 턴온되어 스토리지 전압(Vcst)이 제2 화소 전극(PX2)에 예비 충전된다. 이와 같은 과정을 통해 한 프레임 동안 화소에 데이터 전압을 충전하게 된다.
상기와 같이 액정 표시 장치를 구동하는 경우, 실제 해당 게이트 라인에 게이트 온 전압이 인가되는 시간 동안(2H), 해당 화소 전극에는 스토리지 전압(Vst)으로 예비 충전을 하기 때문에 이전 프레임에서 반대 극성을 갖는 데이터 전압이 인가된 경우에도 충전률 불량으로 인해 발생하는 번짐 불량을 방지할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 구동 방법은, 세 개의 박막 트랜지스터를 사용하여 화소 간의 전압 편차가 발생하는 것을 방지함으로써 화소 번짐 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 화면 품질을 개선할 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1 방향으로 형성되며 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인;
    제2 방향으로 상기 게이트 라인과 교차되도록 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 소스 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인;
    상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제1 더미 전극을 포함하는 제1 더미 라인;
    상기 제1 더미 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극;
    상기 화소 전극의 하나의 장변 및 단변과 오버랩되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 스토리지 전극을 포함하는 스토리지 전극 라인;
    상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제2 더미 전극을 포함하는 제2 더미 라인; 및
    상기 제2 더미 전극 사이에 형성되며, 상기 게이트 전극과 오버랩되는 제3 더미 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 전극 상에 형성된 상기 스토리지 전극과 상기 제1 더미 전극으로 이루어지는 제1 박막 트랜지스터;
    상기 게이트 전극 상에 형성된 상기 소스 및 드레인 전극으로 이루어지는 제2 박막 트랜지스터; 및
    상기 게이트 전극 상에 형성된 상기 제2 및 제3 더미 전극으로 이루어지는 제3 박막 트랜지스터를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 제1 방향으로 형성된 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극 라인은 상기 화소 전극의 일측과 타측에 위치하는 하나의 장변 및 단변과 오버랩되도록 지그재그 형태로 형성된 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극 라인 및 상기 제1 더미 라인은 소스 및 드레인 전극과 동일한 물질로 형성되는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 더미 라인은 상기 데이터 라인을 중심으로 일측과 타측에 적어도 일부분이 상기 게이트 전극과 오버랩되도록 지그재그 형태로 형성된 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 더미 라인은 상기 드레인 전극과 동일한 물질로 형성되는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 더미 전극은 상기 제1 더미 전극 형성시 함께 형성되는 액정 표시 장치.
  9. 제1 수직 동기 시작 신호를 제공하는 단계;
    상기 제1 수직 동기 시작 신호를 제공 받아 N번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 해당 화소에 예비 충전하는 단계;
    상기 (N+2)번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 데이터 전압을 충전하는 단계;
    제2 수직 동기 시작 신호를 제공하는 단계; 및
    상기 제2 수직 동기 시작 신호를 제공받아 (N+1)번째 게이트 라인에 게이트 온 전압을 인가하고, 해당 게이트 라인에 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 턴온시켜 상기 충전된 데이터 전압을 상기 화소에 본 충전하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 해당 화소에 예비 충전하는 단계는 공통 전압과 동일한 전압 레벨로 충전하는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 게이트 온 전압은 2 수평주기를 갖는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 N번째 게이트 라인에 인가되는 게이트 온 전압과 상기 (N+1)번째 게이트 라인에 인가되는 게이트 온 전압은 1 수평주기가 오버랩되는 액정 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    홀수 번째 게이트 라인은 제1 게이트 구동부에 연결되어 있고, 짝수 번째 게이트 라인은 제2 게이트 구동부에 연결되 있는 액정 표시 장치의 구동 방법.
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