KR101264693B1

KR101264693B1 - 횡전계방식 액정표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101264693B1
Application number: KR1020060061531A
Authority: KR
Inventors: 최상호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2013-05-16
Also published as: US20080001873A1; US8581819B2; CN100507652C; CN101097314A; JP4579899B2; KR20080002626A; JP2008015466A

Abstract

본 발명은 액정 응답속도를 향상시켜 정확한 화상 표현을 수행할 수 있도록 하는 횡전계방식 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판에 서로 수직 교차된 제1 데이터라인과 게이트라인에 의해 형성되는 화소영역과, 상기 화소영역내의 제1 데이터라인과 연결된 화소전극과, 상기 화소영역 내에 상기 제1 데이터라인과 서로 평행하게 형성되는 제2 데이터라인과, 상기 제2 데이터라인과 연결된 리셋전극과, 상기 제2 기판에 형성된 공통전극을 포함한다.

액정응답속도

Description

횡전계방식 액정표시장치 및 그 구동방법{IPS mode LCD and driving method thereof}

도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시장치를 도시한 도면

도 2는 종래의 횡전계방식 액정표시장치의 액정화소 내 액정분자의 움직임을 설명하기 위한 액정분자 상태도

도 3은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 구성을 도시한 평면도

도 4는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치를 도시한 평면도

도 5는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 구동을 설명하기 위한 신호타이밍도

도 6a 내지 도 8a는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 구동에 따른 액정분자의 기동상태를 도시한 액정분자 상태도

도 6b 내지 도 8b는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 구동에 따른 전계분포도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

PE : 화소전극 CE : 공통전극

Dn : 제1 데이터라인 Dn' : 제2 데이터라인

Re: 리셋전극 A/A : 표시영역

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 액정 응답속도를 향상시켜 정확한 화상 표현에 의한 고품위 실현의 횡전계방식 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정표시장치는 TN 모드 액정표시장치의 큰 단점인 시야각이 좁다는 문제를 해결하기 위하여 개발된 광시야각을 갖는 액정표시장치이다. 이러한 IPS 모드(이하 횡전계방식) 액정표시장치에서는 공통 전극 및 화소 전극이 동일 기판 상에 함께 형성되며, 상기 전극들 사이에서 발생되는 수평 전계에 의해 액정들이 구동됨으로써, TN 모드의 액정표시장치보다는 더 큰 시야각을 갖게 된다.

도 1은 종래의 횡전계방식 액정표시장치를 도시한 도면으로서, 기판(10) 상의 소정 영역에 다수의 액정화소를 구성하여 화상이 표시되는 영역인 액티브영역(Active area: 이하 표시영역(A/A))을 형성하고, 상기 표시영역(A/A)으로 화상 데이터를 출력하는 다수의 데이터드라이버(30) 및 상기 다수의 액정화소로의 데이터 입력을 제어하기 위한 스캔신호(Scan signal)를 출력하는 다수의 게이트드라이버(40)가 IC(integrated circuit)칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(20)에 실장되어 상기 기판(10)과 연결된다. 상기 TCP(20)에는 다수의 도전 라인이 구성되어 있어 상기 각 드라이버(30)(40)와 상기 표시영역(A/A)과의 전기회로적인 연결을 가 능하게 한다.

이때, 통상적으로 상기 데이터드라이버(30)는 상기 기판(10)의 상부에 위치하고, 상기 게이트드라이버(40)는 상기 기판(10)의 측단에 위치하도록 구성되어, 확대도시로 나타낸 화소구조와 같이, 도면상에서 세로 방향으로 데이터라인(Dm-1, Dm, Dm+1)이 형성되고, 상기 데이터라인과 교차되게끔 가로방향으로 게이트라인(Gn)이 형성된다.

또한 상기 데이터에 상응하는 컬러를 표시하기 위한 액정화소는 상기 게이트라인(Gn)과 평행하게 적(R), 녹(G), 청(B)의 순으로 수평 배열된다.

상기와 같이 액정화소들이 상기 게이트라인(Gn) 형성방향과 수평하게 배열됨으로써, 횡전계를 형성하기 위해 각각의 액정화소 내에 형성되는 화소전극(PE)과 공통전극(CE)은 상기 데이터라인(Dm-1, Dm, Dm+1) 형성방향과 평행하거나 또는 45도 이내의 방향으로 형성되며, 이러한 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 형성 구조에 의해 상기 화소전극(PE)과 공통전극(CE)에 전계를 인가하지 않았을 때 블랙으로 표시되는 노멀리 블랙(normally black) 모드를 표시하기 위해서 화살표 도시와 같이(필요에 따라 화살표 반대방향으로도 수행된다.) 데이터라인 형성 방향으로 러빙을 수행하여 액정을 배향한다.

도 2는 상기와 같은 구성과 특징을 갖는 종래의 횡전계방식 액정표시장치의 액정화소 내 액정분자의 움직임을 설명하기 위한 상태도로서, (a)는 전계 비형성시의 액정분자의 배열상태를 나타내고 (b)는 전계 형성시의 액정분자의 배열 상태를 나타낸다.

일반적으로 액정화소의 액정분자(LC)는, 도 2의 (a)와 같이, 화소전극(PE)과 공통전극(CE)에 전계를 인가하지 않았을 때(즉, PE=CE=0V) 초기 배향 방향으로 배열된 상태를 유지한다.

상기한 초기 상태에서 상기 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이에 각각 전압을 인가하여(예를 들어, PE=7V, CE=0V) 전계가 형성되면, 도 2의 (b)와 같이, 상기 화소전극(PE)과 공통전극(CE)이 형성하는 전계 방향으로 액정분자(LC)가 회전하고 인가된 전계의 크기에 비례하여 광 투과율을 변화시키게 되는데 이러한 액정분자(LC)의 배향 변경을 라이징(rising)이라 한다.

이후 상기 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이에 형성된 전계가 사라지면 다시 도 2의 (a)와 같은 초기 상태로 액정분자(LC)가 재배열되는데, 이러한 액정분자의 배향 복귀를 폴링(falling)이라 한다.

물론 상기와 같은 액정분자(LC)의 기동(rising 및 falling)은 IPS 모드 액정표시장치뿐 아니라 모든 액정표시장치에 대해 공통적인 특성이다.

이때 상기 액정분자(LC)는 전계 형성에 따른 라이징(rising) 기동시에는 인가된 전계의 크기에 비해 빠르게 회전되나, 전계가 사라진 후의 폴링(falling) 기동시에는 액정분자(LC)의 움직임이 라이징(rising) 기동에 비해 매우 느리게 나타난다. 이는 라이징(rising) 기동시에는 액정분자(LC)가 전계에 의해 빠르게 회전되지만 폴링(falling) 기동시에는 액정 및 배향막의 물성(예를 들어, 탄성계수, 회전점도, 배향력 등)에만 의존하여 액정분자가 기동되기 때문이다.

이처럼 액정분자(LC)의 느린 폴링(falling) 기동은 다음 프레임을 표시함에 있어서 부정확한 액정분자 배열을 초래하게 되고, 결국 표시하고자 하는 영상을 명확히 표시할 수 없게 되어 화상의 품질을 저하시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 전계의 형성 및 비형성시 액정분자의 기동이 신속하게 유도되도록 하여 고품위의 영상품질을 가지는 횡전계방식 액정표시장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판에 서로 수직 교차된 제1 데이터라인과 게이트라인에 의해 형성되는 화소영역과, 상기 화소영역내의 제1 데이터라인과 연결된 화소전극과, 상기 화소영역 내에 상기 제1 데이터라인과 서로 평행하게 형성되는 제2 데이터라인과, 상기 제2 데이터라인과 연결된 리셋전극과, 상기 제2 기판에 형성된 공통전극을 포함한다.

본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 구동방법은 액정층을 사이에 두고 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판에 형성된 화소전극 및 리셋전극, 상기 제2 기판에 형성된 공통전극을 포함한 횡전계방식 액정표시장치의 구동방법에 있어서, 제1 시간동안 상기 화소전극에 제1 전압을 인가하고 상기 공통전극 및 리셋전극에 제2 전압을 인가하는 단계와, 제2 시간동안 상기 화소전극 및 상기 리셋전극에 상기 제1 전압을 인가하고, 상기 공통전극에 제2 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

상기 제2 전압은 0V 이고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은 전압인 것이다.

상기 제1 시간동안 상기 제1 전압이 인가되는 화소전극과 상기 제2 전압이 인가되는 리셋전극간에 수평전계가 형성되고, 상기 제2 시간동안 상기 제1 전압이 인가되는 화소전극 및 리셋전극과 상기 제2 전압이 인가되는 공통전극간에 수직전계가 형성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 화소구성을 도시한 평면도로서, 액정표시장치에 구성되는 전극의 구성 형태만을 평면 도시하였다.

본 발명은 횡전계방식 액정표시장치에서 화소전극과 공통전극에 의한 전계의 형성 및 비형성시 액정분자의 기동이 신속하게 유도되도록 하는데 목적이 있는 바, 이를 위해 기존의 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 외에 리셋 전극(Re)을 추가로 형성하여, 각 전극의 전압인가시기를 달리하여 횡전계방식의 액정표시장치에 수직전계를 형성하게 함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있게 된다.

도시된 바와 같이, 화소전극(PE)은 제1 기판에 형성되고, 공통전극(CE)은 화소전극이 형성된 제1 기판과 액정층(미도시)을 사이에 두고 대향 배치된 제2 기판 전면에 형성된다.

상기 리셋전극(Re)는 화소전극(PE)과 동일기판에 형성되어 공통전극(CE)와는 대향 배치되고, 화소전극(PE)와는 소정 거리 이격되어 형성된다. 상기 리셋전극(Re)은 각 화소별로 형성될 수도 있고, 여러 개의 화소를 묶은 블럭별로 형성될 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 리셋전극(Re)은 수평전계가 형성되는 횡전계방식 액정표시장치에 수직전계가 인가되도록 하여 액정분자의 기동이 신속하도록 유도하는 데 목적이 있으며, 화소전극(PE), 공통전극(CE) 및 리셋전극(Re)이 도시된 도 3에는 전극배치구조만 도시되어 있을 뿐, 통상의 횡전계방식 액정표시장치에 적용가능하다.

상기 도 3의 전극배치구조를 통상의 횡전계방식 액정표시장치에 적용한 바람직한 일 실시예를 이하에서 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치를 도시한 평면도로서 액정화소는 회로적 등가표현으로 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 화상이 표시되는 표시영역(A/A)과 화상이 표시되지 않는 비표시영역(미도시)으로 구분되는 제1 기판(100)에 제1 및 제2 데이터라인(Dn, Dn')과 게이트라인(Gn)이 형성된다.

도 4에 도시된 기판과 액정층(미도시)을 사이에 두고 대향 배치된 또 다른 기판 전면에는 공통전극(CE, 미도시)이 형성된다.

서로 수직하게 배열된 제1 데이터라인(D1, D2,...Dn)들과 게이트라인(G1, G2....Gn)들에 의해 화소영역(P)이 정의되고, 상기 화소영역(P)의 일측에는 제1 데이터라인(Dn)과 소스 전극이 연결된 제1 박막트랜지스터(T1)가 형성되고, 상기 제1 박막 트랜지스터(T1)의 드레인전극과 화소전극(PE)이 연결된다.

또한, 상기 화소영역 내에 제1 데이터라인들(Dn)과 평행하게 배치되는 제2 데이터라인들(D1', D2'....Dn')이 구비되고, 상기 화소영역의 제1 박막 트랜지스터(T1)이 형성된 다른 일측에는 제2 데이터라인(Dn')과 소스 전극이 연결된 제2 박막트랜지스터(T2)가 형성되고, 상기 제2 박막 트랜지스터(T2)의 드레인전극과 리셋전극(Re)이 연결된다.

또한, 한 화소영역에 형성된 서로 평행한 상기 제1 데이터라인(Dn)과 제2 데이터라인(Dn')은 하나의 게이트라인(Gn)과 연결된다.

따라서, 상기 리셋전극(Re)에는 상기 제1 데이터라인(Dn)의 데이터전압이 화소전극에 인가된 후 제2 데이터라인(Dn')과 연결된 소정의 타이밍동안 리셋전압이 인가된다.

이러한 리셋전극(Re)의 구성을 통해 상기 화소전극/리셋전극 및 공통전극 간에 수직전계를 형성하여 액정분자의 복귀(falling) 속도를 가속시키는 구동방법을 상기 도 4와 도 5의 신호타이밍도, 도 6a 내지 도 8a의 액정분자 상태도, 6b 내지 도 8b의 전계분포도 및 기존의 횡전계방식 액정표시장치의 액정분자의 폴링기동시(F)의 투과율과, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 액정분자 폴링기동시(F')의 투과율을 도시한 그래프인 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5의 신호타이밍도는 임의의 컬러를 표시할 수 있는 소정의 데이터신호를 임의의 화소에 순차적으로 입력할 때 각 전극에 인가되는 전압의 인가 타이밍을 예시적으로 도시하고 있으며, 도 6a 내지 도 8a는 상기 액정표시장치에서의 데이터 신호 미입력시, 데이터 신호 입력시, 리셋 구동시의 액정분자의 상태를 예시하고 있고, 도 6b 내지 도 8b는 상기 각 단계에서의 전계분포를 도시하고 있다.

설명하면, n번째 프레임에서 전술한 도 3의 전극 구성을 가진 표시영역(A/A) 내의 화소(P)에 데이터전압이 인가되지 않은 상태에서의 액정분자의 상태를 도 6a 에 도시하고 있다.

이어, 상기 화소(P)에 임의의 컬러를 표시할 수 있는 소정의 데이터 전압을 인가한다. 예를 들어 화이트 컬러 표시를 위한 화이트 데이터 전압(예를 들어, 7V)을 제1 데이터신호로 하여 스캔라인(G1)으로 입력되는 스캔신호에 동기하여 제1 데이터라인(D1)을 통해 화소전극(PE)에 인가하고 공통전극(CE)에는 공통전압(예를 들어 0V)을 인가한다. 이에 상기 화소전극(PE)과 픽셀전극(CE) 사이의 수평전계가 형성되어 액정분자는 최초 배열상태인 도 6a에서 도 7a와 같이 회전하여 화이트 컬러를 표시하게 된다.

이후 리셋 구간을 가지게 되는데, 이때에는 상기 도 7a의 상태인 액정분자를 원 상태에 가까운 도 8a의 상태로 재빨리 복귀시키기 위한 구동을 수행하는 구간으로서 전극들간의 수직전계를 형성하는 단계이다.

즉, 제1 데이터 전압이 입력된 화소(P)의 화소전극(PE)과 공통전극(CE)에 동일 프레임 구간 내에 별도의 스캔신호를 인가하고, 상기 별도의 스캔신호에 동기하여 제2 데이터 라인(D1')을 통해 상기 리셋전극(Re)에 리셋전압(예를 들어, 7V 인가)이 인가된다. 이때, 상기 공통전극(CE)에는 0V가 지속적으로 인가되고, 화소전극(PE)에는 7V가 지속적으로 인가된다. 따라서, 공통전극(CE)과 리셋전극(Re)간에 수직전계 및 공통전극(CE)과 리셋전극(Re)간에 수직전계가 형성된다.

따라서, 상기 화소전극(PE)과 동일한 리셋전압이 인가된 리셋전극(Re)에 의 해 공통전극(CE)과 화소전극(PE)/리셋전극(Re)간에 수직전계가 형성되어 액정분자의 초기배향으로의 복귀력을 향상시켜 도 8a의 상태로 빠르게 복귀하게 된다.

도 9는 기존의 횡전계방식 액정표시장치의 액정분자의 폴링기동시(F)의 투과율과, 본 발명의 횡전계방식 액정표시장치의 액정분자 폴링기동시(F')의 투과율을 도시한 그래프이다. 이를 통해서도 수직전계를 형성할 수 있는 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치의 액정분자 폴링 기동시의 속도는 종래의 액정표시장치보다 신속함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 화소전극(PE)와 리셋전극(Re)에 상이한 전압을 인가하여 수평전계를 형성하게 하고, 리셋구간동안에는 화소전극(PE)와 리셋전극(Re)에는 동일한 전압이 인가되고, 이들 전극과 상이한 전압이 인가된 공통전극에 의해 수직전계가 인가되도록 하여, 액정분자의 기동이 신속하도록 유도하게 된다.

상술한 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시장치 및 그 구동방법은 리셋전극을 구비하고, 이 리셋전극에 리셋전압을 인가함으로써, 데이터 입력에 따른 액정 응답 후 다음 데이터의 입력을 위한 액정의 폴링(falling) 기동이 신속하게 수행되기 때문에 액정표시패널의 정확한 영상표현이 가능한 효과가 있다.

Claims

액정층을 사이에 두고 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판,

상기 제2 기판에 형성된 공통전극과,

상기 제1 기판에 서로 수직 교차된 제1 데이터라인과 게이트라인에 의해 형성되는 화소영역과,

상기 화소영역내의 제1 데이터라인과 제 1 박막트랜지스터를 통해 연결된 화소전극과,

상기 화소영역 내에 상기 제1 데이터라인과 서로 평행하게 형성되는 제2 데이터라인과,

상기 화소영역 내에 상기 제2 데이터라인과 제 2 박막트랜지스터를 통해 연결된 리셋전극을 포함하며,

매 프레임 기간 중 컬러 표시기간에는 상기 제 1 박막트랜지스터를 통해 상기 제 1 데이터라인으로부터의 제 1 전압이 상기 화소 전극에 공급됨과 아울러 상기 리셋 전극에는 상기 제 2 박막트랜지스터를 통해 상기 제 2 데이터라인으로부터의 제 2 전압이 인가됨으로써, 상기 화소 전극과 상기 리셋 전극 간에 수평 전계가 형성되고,

매 프레임 기간 중 리셋 기간에는 상기 제 2 박막트랜지스터를 통해 상기 제 2 데이터라인으로부터의 제 1 전압이 상기 리셋전극에 공급됨으로써 상기 리셋 전극과 상기 공통전극 간에 수직 전계가 형성되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자.
액정층을 사이에 두고 서로 대향 배치된 제1 기판과 제2 기판, 상기 제2 기판에 형성된 공통전극과,

상기 제1 기판에 서로 수직 교차된 제1 데이터라인과 게이트라인에 의해 형성되는 화소영역과, 상기 화소영역내의 제1 데이터라인과 제 1 박막트랜지스터를 통해 연결된 화소전극과, 상기 화소영역 내에 상기 제1 데이터라인과 서로 평행하게 형성되는 제2 데이터라인과, 상기 화소영역 내에 상기 제2 데이터라인과 제 2 박막트랜지스터를 통해 연결된 리셋전극을 포함한 횡전계방식 액정표시장치의 구동방법에 있어서,

매 프레임 기간 중 컬러 표시기간에는 상기 제 1 박막트랜지스터를 통해 상기 제 1 데이터라인으로부터의 제 1 전압을 상기 화소 전극에 공급함과 아울러, 상기 리셋전극에는 제 2 전압을 인가함으로써, 상기 화소 전극과 상기 리셋 전극 간에 수평 전계가 형성되도록 하는 단계;

매 프레임 기간 중 리셋 기간에는 상기 제 2 박막트랜지스터를 통해 상기 제 2 데이터라인으로부터의 제 1 전압을 상기 리셋전극에 공급함으로써 상기 리셋 전극과 상기 공통전극 간에 수직 전계가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 횡전계방식 액정표시장치의 구동방법.
제2 항에 있어서,

상기 제2 전압은 0V 이고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은 전압인 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시장치의 구동방법.
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