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KR100900538B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR100900538B1
KR100900538B1 KR1020020053532A KR20020053532A KR100900538B1 KR 100900538 B1 KR100900538 B1 KR 100900538B1 KR 1020020053532 A KR1020020053532 A KR 1020020053532A KR 20020053532 A KR20020053532 A KR 20020053532A KR 100900538 B1 KR100900538 B1 KR 100900538B1
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, LCD 패널 내의 화소부가 현재 데이터 라인을 통해 인가되는 계조 전압을 충전시켜 영상이 표시되도록 하는 화소 전압을 생성하는 기본 전극부와, 이렇게 생성된 화소 전압과, 전단 게이트 라인을 통해 수신되는 주사 신호에 의해 턴온된 트랜지스터를 통해 인가되는 제2 및 제3 전압을 충전시켜 보조 전압을 생성하는 보조 전극부를 각각 포함하며, 이러한 보조 전극부의 충분한 보조 전압 공급을 통해 액정 배향 및 텍스쳐 안정화를 이룰 수 있도록 한다.
Figure R1020020053532
액정 표시 장치, 보조 전압, 안정화, 텍스쳐(texture) 및 액정 배향

Description

액정 표시 장치{A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 보조 전극부 및 이를 포함하는 화소부의 세부적인 회로 구성도이다.
도 3은 도트 반전 구동 방식에 따른 화소별 극성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소부의 세부적인 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화소부의 세부적인 회로 구성도이다.
도 6은 수직 라인 반전 구동 방식에 따른 화소별 극성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화소부의 세부적인 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화소부의 세부적인 회로 구성도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 타이밍 제어부 20 : 데이터 구동부
30 : 게이트 구동부 40 : LCD 패널
41 : 기본 전극부 42 : 보조 전극부
43 : 화소부
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
근래 들어 퍼스널 컴퓨터나 텔레비전 등의 경량화, 박형화에 따라 디스플레이 장치도 경량화, 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 따라 음극선관(cathode ray tube: CRT) 대신 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD)와 같은 플랫 패널형 디스플레이가 개발되고 있다.
일반적으로 액정 표시 장치는 대향 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 대향 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.
또한, 액정 표시 장치는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트선과 이 게이트선에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터선을 포함하며, 이들 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 각각 게이트선 및 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 화소를 포함한다.
이러한 액정 표시 장치는 액정이 꼬인(twisted) 형태로 동작하는 초기 TN(Twist Nematic) 모드에서 시작하여, IPS(In-Plane Switching) 모드, VA(Vertically Aligned) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등으로 발전해 오고 있으며, 그 제작에 있어서도 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함) 등의 반도체 기술과 접목되어 보다 첨단화되고 있다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치의 여러 모드 중, VA 모드에 따른 액정 표시 장치는 일반적인 데이터 구동 전압 외에 텍스쳐(texture) 및 액정 배향 등의 안정화를 위한 목적으로 소정 크기의 보조 전압이 필요하다. 그러나, 기존의 액정 표시 장치는 이러한 기능의 보조 전압 상승분이 크질 않아, 단색 구동의 경우 약하게나마 텍스쳐가 발생하기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 충분한 보조 전압을 공급하여 액정 배향 및 텍스쳐를 안정화시키는 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 다수의 게이트 라인 및 상기 다수의 게이트 라인과 행렬 형태로 교차되도록 형성된 다수의 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인간에 격자 배열된 일정 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 연결되어 있는 다수의 화소부가 포함되어 있는 LCD 패널; 상기 다수의 데이터 라인에 화상 데이터에 따른 계조 전압을 인가하는 데이터 구동부; 및 상기 다수의 게이트 라인에 주사 신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동부를 포함하며, 상기 화소부는, 현재 데이터 라인을 통해 인가되는 계조 전압을 충전시켜 영상이 표시되도록 하는 화소 전압을 생성하는 기본 전극부; 및 상기 생성된 화소 전압과, 전단 게이트 라인을 통해 수신되는 주사 신호에 의해 턴온된 트랜지스터를 통해 인가되는 제2 및 제3 전압을 충전시켜 보조 전압을 생성하는 보조 전극부 한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 보조 전극부는, 상기 전단 게이트 라인을 통해 인가되는 주사 신호에 의해 턴온되어 상기 제2 및 제3 전압을 전달하는 제2 및 제3 트랜지스터; 및 상기 제2 및 제3 트랜지스터를 통해 전달되는 제2 및 제3 전압의 차이를 충전하는 제2 커패시터를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 구동부는 하나의 화소열을 이루고 있는 각각의 화소에 서로 다른 극성을 가지는 계조 전압을 전달하거나 또는 동일 극성을 가지는 계조 전압을 전달한다.
또한, 이러한 계조 전압을 전달하는 제2 및 제3 트랜지스터의 소스 단자는 공통 전극 전압 단자, 전단 데이터 라인 또는 보조 데이터 라인과 연결될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전체적인 블록 구성도이다.
도 1을 보면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 타이밍 제어부(10), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30) 및 LCD 패널(40)을 포함하며, LCD 패널은(40)은 다수의 화소부(43)로 이루어지며, 각 화소부(43)는 기본 전극부(41) 및 보조 전극부(42)를 각각 포함한다.
타이밍 제어부(10)는 외부의 그래픽 컨트롤러(미도시)로부터 R, G, B 화상 데이터(RGB)와 라인을 구별하기 위한 수평동기신호(Hsync), 각 프레임을 구별하기 위한 수직동기신호(Vsync), 데이터가 들어오는 구역을 표시하기 위해 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨인 데이터 인에이블 신호(DE) 및 메인 클럭 신호(MCLK)가 입력되면, 입력된 신호에 기초하여 데이터 구동부(20)와 게이트 구동부(30)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성하여 전달한다.
데이터 구동부(20)는 클록에 동기되어 타이밍 제어부(10)로부터 전송되는 R, G, B 화상 데이터(RGB)를 각각 대응하는 계조 전압으로 바꾼 후, 바뀐 계조 전압을 타이밍 제어부(10)로부터 전송되는 로드(LOAD) 신호에 따라, 각각의 데이터 라인에 전달한다.
게이트 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 게이트 클럭 신호(Gate Clk)와 수직 라인 시작 신호(STV)를 제공받고, 구동 전압 발생부(미도시)로부터 전압(Von, Voff)을 제공받아 복수의 게이트 온 신호(G1, G2, ..., Gn)를 순차적으로 LCD 패널(40)의 게이트선에 출력하여 각 화소의 전압 값이 해당 화소에 전달되도록 길을 열어준다.
LCD 패널(40)은 열방향으로 배열되어 있는 m개의 데이터 라인과, 상기 데이터 라인과 직교하여 행방향으로 배열되어 있는 n개의 게이트 라인 및, 보조 전극에 인가되기 위한 보조 데이터 라인이 포함될 수 있으며, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인간에 격자 배열된 일정 영역에 형성되며, 일단이 상기 게이트 라인에 연결되고, 타단이 상기 데이터 라인에 연결되는 다수의 화소부(43)를 포함한다.
다수의 화소부(43)는 현재 데이터 라인을 통해 전달되는 계조 전압이 충전되어 영상을 디스플레이 할 수 있도록 하는 화소 전압을 생성하는 기본 전극부(41)와, 상기 생성된 화소 전압과 전단 데이터 라인 및 공통전극 전압 또는 보조 데이터 라인을 통해 인가되는 전압을 충전시켜 그에 따른 보조 전압을 생성하는 보조 전극부(42)를 각각 포함한다. 이때, 보조 전극부(42)를 통해 생성되는 보조 전압은 텍스쳐 및 액정 배향 안정화 등을 위한 목적으로 사용되기도 하며, 경우에 따라서는 다른 목적으로 사용되기도 한다.
이러한 기본 전극부(41) 및 보조 전극부(42)를 포함하는 화소부(43)에 대한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 도 1에 도시된 화소부(43)의 세부적인 회로 구성도이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 화소부(43)는 제1 트랜지스터(Tn)와 제1 커패시터(Cn)를 포함하는 기본 전극부(41)와, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)와 제2 커패시터(Cn')을 포함하는 보조 전극부(42)로 이루어진다.
이러한 구조를 이루는 화소부(43)의 각 연결 관계에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 기본 전극부(41) 내 제1 트랜지스터(Tn)의 소스 단자는 현재 데이터 라인(Dn)과 연결되어 있고, 게이트 단자는 현재 게이트 라인(Gn)과 연결되어 있으며, 드레인 단자는 제1 커패시터(Cn)의 일측 단자와 연결되어 있다. 이때, 제1 커패시터(Cn)의 타측 단자는 공통 전극 전압(Vcom) 단자와 연결되어 있다.
다음으로, 보조 전극부(42)의 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)의 게이트 단자 는 서로 연결되어 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있고, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)의 소스 단자는 제1 및 제2 외부 전압 단자(E1, E2)와 각각 연결되어 있으며, 각각의 드레인 단자는 제2 커패시터(Cn')의 일측 및 타측 단자에 각각 연결되어 있다.
여기서, 외부로부터 인가되는 제1 및 제2 전압(VE1, VE2)은 공통 전극 전압(Vcom)이 될 수도 있으며, 전단 데이터 라인(Dn-1)을 통해 인가되는 계조 전압 또는 보조 데이터 라인을 통해 인가되는 전압이 될 수도 있다.
이러한 구조를 이루는 화소부(43)의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 전단 게이트 라인(Gn-1)을 통해 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있는 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)가 턴 온(turn on) 되면서 제2 커패시터(Cn')에는 제1 및 제2 외부 전압차(VE1-E2) 만큼의 외부 전압이 충전된다.
이후, 전단 게이트 라인(Gn-1)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되고 현재 게이트 라인(Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제1 트랜지스터(Tn)가 턴 온(turn on) 되면서 제1 커패시터(Cn)에는 현재 데이터 라인(Dn)을 통해 인가되는 전압(VDn)이 충전된다. 이때, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)는 턴 오프(turn off)된 상태이므로, 제2 커패시터(Cn')에 충전된 전압은 방전될 경로가 없으므로 그대로 유지된다.
따라서, 보조 전극부(42)를 통한 보조 전압은, {현재 데이터 라인을 통해 인가되는 전압(VDn) + 외부 전압차(VE1-E2)} 전압으로 결정된다.
이때, 본 발명에 따른 보조 전극부(42)는 외부 전압차(VE1-E2)가 현재 데이터 라인에 공급되는 구동 전압(VDn)의 크기 만큼 될 수 있도록 조정하여, 보조 전압의 크기를 데이터 전압(VDn)의 최대 2배까지 될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 기본 전극부(41)를 통해 생성되는 기본 전압(데이터 전압, VDn)이 5V 라면, 보조 전극부(42)를 통해 생성되는 보조 전압은 최대 10V가 되도록 할 수 있다.
이렇게 생성된 보조 전압은 액정 표시 장치를 구성하는 액정 분자들의 틸트(tilt) 방향을 일정한 방향으로 제어하여 액정 배향 안정화 및 텍스쳐 감소를 이룰 수 있도록 한다. 이에 대해 잠시 언급하면 다음과 같다.
일반적으로 액정 표시 장치란, 공통 전극과 컬러 필터 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써, 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하는 장치이다.
그런데, 이러한 액정 표시 장치의 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가하기 전, 본 발명의 실시예에 따라 생성된 보조 전압을 해당 전극에 인가하게 되면 크게 두 가지 효과에 의해 액정 배향 및 텍스쳐 안정화를 이룰 수 있다.
일반적으로, 데이터 전압이 인가되는 화소 전극과 보조 전극의 전압이 다르기 때문에, 이로 인해 전극 수평 방향 전계가 발생하게 되며, 발생된 수평 전계의 방향에 의해 액정의 틸트(tilt)방향이 결정된다. 이는 다음의 두 가지 효과를 초래한다. 첫째, 인가된 보조 전압에 의해 액정 분자가 미리 특정한 방향으로 기울어지게 된다. 따라서 뒤따라 인가되는 화상 신호에 의하여 기울어지는 액정 분자들은 보조 전압에 의하여 미리 기울어져 있는 액정 분자들을 따라 기울어지게 된다. 이때, 초기에 보조 전압에 의하여 결정된 액정의 기울기 방향이 액정층 전체의 액정 분자의 기울기 방향을 주도하게 된다.
둘째, 이 수평 전계의 방향에 의해 액정의 틸트(tilt)방향이 프레임 주기 동안 변하지 않고, 일정하게 유지하는 역할을 하게 한다. 이와 같은 원리에 의해 액정 배향 및 텍스쳐 안정화를 이룰 수 있게 된다.
다음으로, 이와 같은 실시예를 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치에 적용시킨 제1 및 제2 실시예에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 도트 반전 구동 방식이란, 액정이 열화되는 것을 방지하기 위해 화상 신호를 공통 전극에 대해 양, 음 반복되도록 구동하는 방식으로서, 이러한 방식의 표시예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 도트 반전 구동 방식에 따른 화소별 극성을 도시한 도면으로서, 도시되어 있듯이, 하나의 화소열을 이루는 각각의 화소들이 서로 다른 극성을 가지며, 이러한 화소열과 순차적으로 인접하고 있는 화소열 내의 화소들 역시 서로 다른 극성을 가진다.
이러한 도트 반전 구동 방식의 액정 표시 장치에서 보조 전압을 생성하는 과정 및 그 구조에 대해 알아보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소부(43)의 세부적인 회로 구성도이다.
도 4를 보면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소부(43)는, 앞서 언급한 실시예와 같이 기본 전극부(41)와 보조 전극부(42)로 이루어지며, 이러한 기본 전극부(41) 및 보조 전극부(42)의 구성 역시 동일한 구성을 갖는다.
다만, 보조 전극부(42) 내의 내부 연결 구조가 다른 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 외부 전압(VE1)이 공통 전극 전압(Vcom)이며, 제2 외부 전압(VE2)이 전단 데이터 라인(Dn-1)에 인가되는 데이터 전압(VDn-1)이다. 또한, 전단 데이터 전압(VDn-1)은 현재 화소의 극성과 반대의 극성을 가지는 전압이며, 공통 전극 전압(Vcom)은 0V이다.
이러한 특징을 가지는 화소부의 연결 구조에 대해 알아보면 다음과 같다. 이에 앞서, 추후에 설명되는 제2 내지 제4 실시예에 따른 기본 전극부(41)의 내부 구성 및 연결 구조는 앞서 언급한 실시예와 동일하므로 생략하기로 한다. 따라서, 추후에 설명할 제2 내지 제3 실시예에서도 보조 전극부의 내부 연결 구조 및 그를 통한 화소부의 동작 과정에 대해서만 설명하기로 한다.
설명하면, 보조 전극부(42)의 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)의 각 게이트 단자는 서로 연결되어 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 소스 단자는 제1 외부 전압 단자(E1, 공통 전극 전압 단자)와 연결되어 있고, 드레인 단자는 제2 커패시터(Cn')의 일측 단자와 연결되어 있다.
제2 커패시터(Cn')의 타측 단자는 제3 트랜지스터(T2)의 드레인 단자와 연결되어 있으며, 제3 트랜지스터(T2)의 소스 단자는 전단 데이터 라인(Dn-1)과 연결되어 있는 구조를 이룬다.
이러한 연결 구조를 이루는 화소부(43)의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 전단 게이트 라인(Gn-1)을 통해 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있는 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)가 턴 온(turn on) 되면서 제2 커패시터(Cn')에는 제2 외부 전압(VE2), 즉, 전단 데이터 라인(Dn-1)에 인가되는 데이터 전압(VDn-1, 현재 화소의 극성과 반대의 극성을 가지는 전압, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이후, 전단 게이트 라인(Gn-1)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되고, 현재 게이트 라인(Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제1 트랜지스터(Tn)가 턴 온 (turn on) 되면서 제1 커패시터(Cn)에는 현재 데이터 라인(Dn)에 인가되는 데이터 전압(VDn, 예를 들어, 5V 정도)이 충전된다. 이때, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)는 턴 오프(turn off)된 상태이므로, 제2 커패시터(Cn')에 충전된 전압은 방전될 경로가 없으므로 그대로 유지된다.
따라서, 보조 전극부(42)를 통해 생성되는 보조 전압은 전단 및 현재 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압(VDn-1, VDn)의 합인 10V이며, 기본 전극부(41)를 통해 생성되는 기본 전압은 현재 데이터 라인(VDn)에 공급되는 구동 전압인 5V가 된다.
즉, 보조 전극부(42)를 통해 기본 전압의 두 배에 해당하는 보조 전압이 생성된다.
다음으로, 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 알아보면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화소부(43)의 세부적인 회로 구성도이다.
도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화소부(43)는, 앞서 언급한 바와 같이 기본 전극부(41)와 보조 전극부(42)로 이루어지며, 기본 전극부(41)의 내부 구성 및 연결 구조 역시 동일하다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 외부 전압(VE1)이 전단 데이터 라인(Dn-1)에 인가되는 데이터 전압(VDn-1)이며, 제2 외부 전압(VE2)이 공통 전극 전압(Vcom)이며, 경우에 따라서는 보조 데이터 라인을 통해 인가되는 전압일 수도 있다. 또한, 전단 데이터 전압(VDn-1)이 현재 화소의 극성과 동일한 극성을 가진다.
이러한 특징을 가지는 화소부 내의 보조 전극부에 대해 알아보면 다음과 같다.
보조 전극부(42)의 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)의 게이트 단자는 서로 연결되어 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 소스 단자는 현재 화소의 극성과 동일한 극성을 가지는 전압(VDn-1)을 인가 받을 수 있는 전 단 데이터 라인(Dn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 드레인 단자는 제2 커패시터(Cn')의 일측 단자와 연결되어 있다.
제2 커패시터(Cn')의 타측 단자는 제3 트랜지스터(T2)의 드레인 단자와 연결되어 있으며, 제3 트랜지스터(T2)의 소스 단자는 제2 외부 전압 단자(E2)인 공통 전극 전압 단자와 연결되어 있다.
이러한 연결 구조를 이루는 화소부(43)의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 전단 게이트 라인(Gn-1)을 통해 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)가 턴 온(turn on) 되면서 제2 커패시터(Cn')에는 전단 데이터 전압(VDn-1, 현재 화소의 극성과 동일한 극성을 가지는 전압, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이후, 전단 게이트 라인(Gn-1)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되고, 현재 게이트 라인(Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제1 트랜지스터(Tn)가 턴 온 (turn on) 되면서 제1 커패시터(Cn)에는 현재 데이터 라인(Dn)에 인가되는 데이터 전압(VDn, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이때, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)는 턴 오프(turn off)된 상태이므로, 제2 커패시터(Cn')에 충전된 전압은 방전될 경로가 없으므로 그대로 유지된다.
따라서, 보조 전극부(42)를 통한 보조 전압은, 전단 및 현재 데이터 전압(VDn-1, VDn)의 합인 10V 전압으로 충전된다.
다음으로, 이와 같은 실시예를 수직 라인 반전 구동 방식의 액정 표시 장치에 적용시킨 제3 및 제4 실시예에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 수직 라인(Vertical line) 반전 구동 방식이란, 수직 라인별 극성이 양, 음을 반복하도록 구동하는 방식으로서, 이러한 방식의 표시예가 도 6에 도시되어 있다.
도 6은 수직 라인 반전 구동 방식에 따른 라인별 극성을 도시한 도면으로서, 도시되어 있듯이, 하나의 화소열을 이루는 다수의 화소가 동일한 극성을 가지며, 이러한 화소열과 순차적으로 인접하고 있는 화소열 내의 각 화소들 역시 동일한 극성을 가진다. 단, 화소열 단위로 서로 다른 극성을 가진다.
이러한 수직 라인 반전 구동 방식에 따른 액정 표시 장치의 보조 전압 생성하는 원리 및 그 구조에 대해 알아보면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 화소부(43)의 세부적인 회로 구성도이다.
도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 화소부(43)는, 앞서 언급한 바와 같이 기본 전극부(41)와 보조 전극부(42)로 이루어지며, 이러한 기본 전극부(41)와 보조 전극부(42)의 구성 및 연결 구조 역시 앞서 언급한 제1 실시예와 동일하다.
다만, 본 발명의 제3 실시예에서는 전단 데이터 라인(Dn-1)을 통해 인가되는 데이터 전압(VDn-1)이 현재 화소에 인가되는 데이터 전압과 동일한 극성을 가진다
이러한 화소부 내의 보조 전극부에 대해 알아보면 다음과 같다.
보조 전극부(42)의 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)의 게이트 단자는 서로 연결되어 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 소스 단자는 제1 외부 전압 단자(E1)인 공통 전극 전압 단자와 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 드레인 단자는 제2 커패시터(Cn')의 일측 단자와 연결되어 있다.
제2 커패시터(Cn')의 타측 단자는 제3 트랜지스터(T2)의 드레인 단자와 연결되어 있으며, 제3 트랜지스터(T2)의 소스 단자는 현재 화소의 극성과 동일한 극성의 데이터 전압을 전달하는 전단 데이터 라인(Dn-1)과 연결되어 있다.
이러한 연결 구조를 이루는 화소부(43)의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 전단 게이트 라인(Gn-1)을 통해 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)가 턴 온(turn on) 되면서 제2 커패시터(Cn')에는 전단 데이터 전압(VDn-1, 현재 화소의 극성과 동일한 극성을 가지는 데이터 전압, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이후, 현재 게이트 라인(Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제1 트랜지스터(Tn)가 턴 온(turn on) 되면서 제1 커패시터(Cn)에는 현재 데이터 라인(Dn)에 인가되는 데이터 전압(VDn, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다. 이때, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)는 턴 오프(turn off)된 상태이므로, 제2 커패시터(Cn')에 충전된 전압은 방전될 경로가 없으므로 그대로 유지된다.
따라서, 보조 전극부(42)를 통한 보조 전압은, 전단 및 현재 데이터 전압(VDn-1, VDn)의 합인 10V 전압으로 충전되며, 기본 전극부(41)를 통해 생성되는 기본 전압은 현재 데이터 라인(VDn)에 공급되는 구동 전압인 5V가 된다.
즉, 보조 전극부(42)를 통해 기본 전압의 두 배에 해당하는 보조 전압이 생성되며, 이렇게 생성된 보조 전압은 액정 표시 장치를 구성하는 액정 분자들의 선경사(pre-tit)를 제어하여 그로 인한 액정 배향 안정화 및 텍스쳐 감소를 이룰 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 대해 알아보면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 화소부(43)의 세부적인 회로 구성도이다.
도 8에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 화소부(43)는, 앞서 언급한 바와 같이 기본 전극부(41)와 보조 전극부(42)로 이루어지며, 이러한 기본 전극부(41) 및 보조 전극부(42) 내의 연결 구조 역시 앞서 언급한 제2 실시예와 동일한 구성 및 연결 구조를 갖는다.
다만, 본 발명의 제4 실시예에서는 전단 데이터 전압(VDn-1)이 현재 화소의 극성과 서로 다른 극성을 가지는 전압이다.
이러한 특징을 가지는 화소부 내의 보조 전극부에 대해 알아보면 다음과 같다.
보조 전극부(42)의 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)의 게이트 단자는 서로 연 결되어 전단 게이트 라인(Gn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 소스 단자는 현재 화소의 극성과 서로 다른 극성을 가지는 데이터 전압(VDn-1)을 전달하는 전단 데이터 라인(Dn-1)과 연결되어 있으며, 제2 트랜지스터(T1)의 드레인 단자는 제2 커패시터(Cn')의 일측 단자와 연결되어 있다.
제2 커패시터(Cn')의 타측 단자는 제3 트랜지스터(T2)의 드레인 단자와 연결되어 있으며, 제3 트랜지스터(T2)의 소스 단자는 현재 데이터 라인(Dn)과 연결되어 있다.
이러한 연결 구조를 이루는 화소부(43)의 동작 과정에 대해 알아보면 다음과 같다.
먼저, 전단 게이트 라인(Gn-1)을 통해 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)가 턴 온(turn on) 되면서 제2 커패시터(Cn')에는 전단 데이터 전압(VDn-1, 현재 화소의 극성과 반대의 극성을 가지는 전압, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이후, 전단 게이트 라인(Gn-1)에 게이트 오프 전압(Voff)이 인가되고, 현재 게이트 라인(Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되면, 제1 트랜지스터(Tn)가 턴 온 (turn on) 되면서 제1 커패시터(Cn)에는 현재 데이터 라인(Dn)에 인가되는 데이터 전압(VDn, 예를 들어 5V 정도)이 충전된다.
이때, 제2 및 제3 트랜지스터(T1, T2)는 턴 오프(turn off)된 상태이므로, 제2 커패시터(Cn')에 충전된 전압은 방전될 경로가 없으므로 그대로 유지된다.
따라서, 제2 커패시터(Cn')에 충전되는 전압은 전단 및 현재 데이터 전압(VDn-1, VDn)의 합인 10V 전압이며, 이렇게 충전된 보조 전압은 액정 배향 및 텍스쳐 안정화를 위해 사용된다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 전단 및 현재 데이터 라인을 통해 각각 전달되는 데이터 전압을 모두 충전시킨 보조 전압을 통해 액정 배향 및 텍스쳐 안정화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 게이트 라인 및 상기 다수의 게이트 라인과 행렬 형태로 교차되도록 형성된 다수의 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인간에 격자 배열된 일정 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 연결되어 있는 다수의 화소부가 포함되어 있는 LCD 패널;
    상기 다수의 데이터 라인에 화상 데이터에 따른 계조 전압을 인가하는 데이터 구동부; 및
    상기 다수의 게이트 라인에 주사 신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동부
    를 포함하며,
    상기 화소부는,
    상기 게이트 라인을 통해 인가되는 주사 신호에 의해 턴온되어 상기 데이터 라인을 통해 인가되는 계조 전압을 전달하는 제1 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터를 통해 전달되는 계조 전압을 충전시켜 화소 전압을 생성하는 제1 커패시터;
    전단 게이트 라인을 통해 인가되는 주사 신호에 의해 턴온되어 제2 및 제3 전압을 전달하는 제2 및 제3 트랜지스터; 및
    상기 제2 및 제3 트랜지스터를 통해 전달되는 상기 제2 및 제3 전압의 차이를 충전하여 보조 전압을 생성하는 제2 커패시터
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    하나의 화소열을 이루고 있는 각각의 화소에 서로 다른 극성을 가지는 계조 전압을 전달하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    하나의 화소열을 이루고 있는 각각의 화소에 동일 극성을 가지는 계조 전압을 전달하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 트랜지스터의 소스 단자는 공통 전극 전압 단자 또는 전단 데이터 라인 또는 보조 데이터 라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압은 공통 전압이고, 상기 제3 전압은 전단 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압인 액정 표시 장치.
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