KR20070077350A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치의 액정 패널은 제 1 픽셀과 제 2 픽셀을 포함한다. 제 1 픽셀과 제 2 픽셀은 서로 상이한 용량의 액정 커패시터와 스토리지 커패시터를 각각 구비한다. 액정 패널은 제 1 픽셀을 포함하는 좌측 액정 패널 영역과 우측 액정 패널 영역, 그리고 좌측 액정 패널 영역과 우측 액정 패널 영역 사이에 형성되며 제 2 픽셀을 포함하는 중앙 액정 패널 영역으로 형성된다. 이에 따라, 공통 전압의 왜곡에 의한 그리니쉬 현상과 같은 화질 열화 현상을 개선할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2A와 도 2B는 도 1에 도시된 액정 패널에 인가되는 전압들을 보여주는 파형도이다.
도 3A와 도 3B는 도 1에 도시된 액정 패널의 제 1 및 제 3 액정 패널 영역과 제 2 액정 패널 영역에서 각 픽셀에 대한 등가 회로도이다.
도 4는 도 3A에 도시된 제 1 픽셀의 하부 기판을 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 액정 표시 장치 100: 액정 패널
110: 제 1 픽셀 111: 상부기판
112: 하부 기판 113: 액정층
114: 공통 전극 115: 컬러 필터
116: 화소 전극 117: 게이트 전극
118: 소스 전극 119: 드레인 전극
120: 제 2 픽셀 200: 타이밍 컨트롤러
300: 데이터 구동부 400: 게이트 구동부
본 발명은 표시 장치(Display Device)에 관한 것으로, 구체적으로 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display Device)에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube)을 이용한 표시 장치와 더불어 영상 표시 장치의 중요한 분야를 차지하고 있는 것 중에 하나가 액정 표시 장치이다. 액정 표시 장치는 일정한 공간을 갖고 합착된 두 개의 기판(유리 기판) 사이에 액정이 주입된 표시장치이다. 액정 표시 장치는 액정에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절함으로써 기판에 투과되는 빛의 양을 조절하는 것이 가능하다. 이러한 제어 방식으로 원하는 화상 신호가 표시된다.
액정 표시 장치로 세로 줄무늬 패턴이나 도트 패턴과 같은 특정 패턴이 입력되면, 공통 전압이 왜곡되므로 녹색 픽셀이 적색 및 청색 서브 픽셀에 비해 상대적으로 밝아진다. 그 결과, 액정 패널의 화면 전체 또는 일부가 녹색을 띄는 그리니쉬(Greenish) 현상이 발생되어 액정 표시 장치의 화질이 저하된다.
본 발명의 목적은 영상의 표시 품질이 향상된 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 패널, 타이밍 컨트롤러, 그리고 구동부를 포함한다. 액정 패널은 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인으로 정의된 픽셀 영역에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하며, 구동 신호에 응답하여 영상을 표시한다. 타이밍 컨트롤러는 외부로부터 영상 데이터 신호를 입력받아 제어 신호 및 상기 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 신호를 출력하고, 구동부는 상기 제어 신호 및 상기 데이터 신호에 응답하여 상기 액정 패널을 구동하는 상기 구동 신호를 출력한다. 액정 패널의 상기 다수의 픽셀은 제 1 픽셀 그룹과 제 2 픽셀 그룹을 포함한다. 제 1 픽셀 그룹은 제 1 액정 커패시터와 제 1 스토리지 커패시터를 구비하고, 제 2 픽셀 그룹은 상기 제 1 액정 커패시터의 용량과 상이한 용량을 갖는 제 2 액정 커패시터와 상기 제 1 스토리지 커패시터의 용량과 상이한 용량을 갖는 제 2 스토리지 커패시터를 구비한다.
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 액정 표시 장치(10)는 영상을 표시하는 액정 패널(100), 제어 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러(200), 액정 패널(100)의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부(300), 그리고 액정 패널(100)의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부(400)를 포함한다.
액정 패널(100)은 액정 패널(100)의 수평 방향으로 일정한 간격을 가지면서 배열된 복수의 데이터 라인(Da1~Dcn), 데이터 라인(Da1~Dcn)과 직교하며 액정 패널(100)의 수직 방향으로 일정한 간격을 가지면서 배열된 복수의 게이트 라인(G1~Gm), 그리고 데이터 라인(Da1~Dcn)과 게이트 라인(G1~Gm)으로 둘러싸이며, 매 트릭스(Matrix) 형태로 배열된 복수의 픽셀(PX1 또는 PX2)을 포함한다. 데이터 라인들(Da1~Dcn)은 액정 패널(100)의 수직 방향으로 서로 평행하게 배열되고, 게이트 라인들(G1~Gm)은 액정 패널(100)의 수평 방향으로 서로 평행하게 배열된다.
액정 패널(100)은 액정 패널(100)의 수평 길이를 삼등분하여 제 1 액정 패널 영역(A), 제 2 액정 패널 영역(B), 그리고 제 3 액정 패널 영역(C)으로 나눈다. 예를 들어, 액정 패널(100)이 SXGA 해상도(1280 X 1024)를 표시할 수 있다고 가정하면, 액정 패널(100)은 3840(1280 X 3(RGB))개의 데이터 라인과 1024개의 게이트 라인으로 구성된다. 이때, 제 1 액정 패널 영역(A)은 제 1 데이터 라인(Da1) 내지 제 1280 데이터 라인(Da1280)을 포함하고, 제 2 액정 패널 영역(B)은 제 1281 데이터 라인(Db1) 내지 제 2560 데이터 라인(Db1280)을 포함하며, 제 3 액정 패널 영역(C)은 제 2561 데이터 라인(Dc1) 내지 제 3840 데이터 라인(Dc1280)을 포함한다.
액정 패널(100)의 제 1 액정 패널 영역(A)과 제 3 액정 패널 영역(C)은 동일한 제 1 픽셀(PX1)을 가지며, 제 1 및 제 3 액정 패널 영역(A, C)의 제 1 픽셀(PX1)과 제 2 액정 패널 영역(B)의 제 2 픽셀(PX2)은 서로 다른 구조를 가진다. 즉, 제 1 픽셀(PX1)과 제 2 픽셀(PX2)에 포함되는 액정 커패시터와 스토리지 커패시터의 용량에 차이가 난다.
타이밍 컨트롤러(200)는 외부의 그래픽 소스로부터 영상 데이터 신호(Ri, Gi, Bi)와 입력 제어 신호(Hsync, Vsync, DE, MCLK)를 인가받아 제 1 및 제 2 출력 제어 신호(CNT1, CNT2) 및 상기 영상 데이터 신호(Ri, Gi, Bi)에 대응하는 데이터 신호(DATA)를 출력한다. 외부로부터 타이밍 컨트롤러(200)로 입력되는 입력 제어 신호에는 입력되는 영상에 대응하는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 그리고 클럭 신호(MCLK)가 있다.
타이밍 컨트롤러(200)에서 출력되는 제 1 출력 제어 신호(CNT1), 예컨대 수평 동기 시작 신호(STH), 로드 신호(LOAD), 클럭 신호(HCLK) 등은 데이터 구동부(300)로 인가된다. 또한, 타이밍 컨트롤러(200)에서 출력되는 제 2 출력 제어 신호(CNT2), 예컨대 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 클럭 신호(CPV), 출력 인에이블 신호(OE) 등은 게이트 구동부(400)로 인가된다.
데이터 구동부(300)는 복수의 데이터 드라이버 IC들을 포함한다. 데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력된 데이터 신호(DATA)와 제 1 출력 제어 신호(CNT1)에 응답하여, 액정 패널(100)의 데이터 라인들(Da1~Dcn)을 통해 데이터 라인 구동 신호를 출력한다. 데이터 라인 구동 신호는 액정 패널(100)에 인가되는 액정 인가 전압이 된다.
게이트 구동부(400)는 복수의 게이트 드라이버 IC들을 포함한다. 게이트 구동부(400)는 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력되는 제 2 출력 제어 신호(CNT2)에 응답하여, 액정 패널(100)의 게이트 라인들(G1~Gm)을 통해 게이트 라인 구동 신호를 출력한다. 게이트 라인 구동 신호는 액정 패널(100)의 게이트 라인(G1~Gm)으로 순차적으로 인가되어, 게이트 라인 구동 신호가 인가된 게이트 라인(G1~Gm)의 픽셀을 데이터 기록이 가능한 상태로 만든다.
도 2A와 도 2B는 도 1에 도시된 액정 패널에 인가되는 전압들을 보여주는 파형도이다.
도 2A를 참조하면, 각 픽셀에 공급되는 액정 인가 전압(VD)은 기준 공통 전압(VCOM_R)을 중심으로 정극성과 부극성을 가진다. 각 픽셀은 노멀리 화이트 모드로 동작하기 때문에 화이트 계조 레벨의 픽셀(R1, G1, B1)에 인가되는 전압은 블랙 계조 레벨의 픽셀(R2, G2, B2)에 인가되는 전압보다 작다. 블랙 계조 레벨을 표시하는 픽셀(R2, G2, B2)에 인가되는 전압은 기준 공통 전압(VCOM_R)을 중심으로 부극성의 액정 인가 전압(R2, B2)이 정극성의 액정 인가 전압(G2)보다 큰 값을 가진다. 이에 따라, 기준 공통 전압(VCOM_R)은 부극성 액정 인가 전압 쪽으로 리플되어 왜곡된 공통 전압(VCOM_D)으로 나타난다. 왜곡된 공통 전압(VCOM_D)은 액정 패널(100)에 인가되어 화면 전체가 녹색(Green)에 가까운 그리니쉬(Greenish) 현상이 발생된다.
도 2B를 참조하면, 픽셀의 하부 기판에 형성되는 스토리지 커패시터 양단 전압(VCST)은 액정 패널(100)의 위치에 따라 다른 값을 가진다. 액정 패널(100)의 스토리지 커패시터에는 액정 패널(100)의 좌측 한 지점과 우측 한 지점에서 각각 공통 전압(VCOM)이 인가된다. 예를 들어, 제 1 액정 패널 영역(A)의 한 지점과 제 3 액정 패널 영역(C)의 한 지점에서 공통 전압(VCOM)이 스토리지 커패시터로 인가된다.
공통 전압(VCOM)이 인가되는 시작 시점이 되는 제 1 및 제 3 액정 패널 영역(A, C)에서 스토리지 커패시터 양단 전압(VCSTa, VCSTc)은 거의 일정한 전압 레벨을 가진다. 반면, 제 2 액정 패널 영역(B)에 인가되는 공통 전압(VCOM)은 공통 전압 인가 라인 상의 부하에 의하여, 스토리지 커패시터 양단 전압(VCSTb)의 변동 폭 은 크게 된다. 이로 인하여, 액정 패널(100)에 표시되는 영상이 화면 전체에 균일하지 못한 문제가 발생한다.
액정 패널(100)을 세 영역(A, B, C)으로 구분하고, 세 영역(A, B, C)의 픽셀 구조를 달리함으로서, 도 2A와 도 2B에 나타난 공통 전압 왜곡에 의한 화질 열화 현상을 방지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 및 제 3 액정 패널 영역(A, C)에는 동일한 용량을 가지는 제 1 액정 커패시터와 제 1 스토리지 커패시터를 구비하고, 제 2 액정 패널 영역(B)에는 제 1 액정 커패시터와 제 1 스토리지 커패시터와 용량이 다른 제 2 액정 커패시터와 제 2 스토리지 커패시터를 구비한다.
구체적으로, 제 2 액정 패널 영역(B)에서 공통 전압(VCOM) 왜곡으로 인한 스토리지 커패시터 양단 전압(VCSTb)의 변동 폭이 크므로, 제 2 액정 패널 영역(B)의 제 2 스토리지 커패시터의 용량을 제 1 및 제 3 액정 패널 영역(A, C)의 제 1 스토리지 커패시터의 용량보다 적게 형성한다. 이 경우, 액정 패널(100)의 위치에 관계없이 동일한 화질을 갖기 위해서는 제 1 액정 커패시터와 제 1 스토리지 커패시터의 용량 합과 제 2 액정 커패시터와 제 2 스토리지 커패시터의 용량 합은 동일해야 한다.
도 3A와 도 3B는 도 1에 도시된 액정 패널의 제 1 및 제 3 액정 패널 영역과 제 2 액정 패널 영역에서 각 픽셀에 대한 등가 회로도이다.
도 3A를 참조하면, 액정 패널(100)의 제 1 및 제 3 액정 패널 영역(A, C)에 포함되는 제 1 픽셀(PX1)은 서로 마주보는 상부 기판(111)과 하부 기판(112), 그리고 상부 기판(111)과 하부 기판(112) 사이에 들어있는 액정층(113)을 포함한다.
제 1 픽셀(PX1)의 상부 기판(111)의 전면에는 공통 전압(VCOM: Common Voltage)을 인가받는 공통 전극(114)이 형성된다. 하부 기판(112)의 화소 전극(116)과 대응되는 상부 기판(111)의 일부 영역에는 컬러 필터(115)가 구비된다. 상부 기판(111)에는 액정 패널(100)이 컬러 표시를 구현할 수 있도록 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue) 컬러 필터 중 하나가 형성된다. 컬러 필터(115)의 위치는 상부 기판(111) 내로 제한되는 것이 아니라, 하부 기판(112)의 화소 전극(116) 위 또는 아래에 형성될 수도 있다.
제 1 픽셀(PX1)의 하부 기판(112)에는 박막 트랜지스터(T), 화소 전극(116), 그리고 스토리지 커패시터(CSTa)가 형성된다. 박막 트랜지스터(T)의 게이트는 게이트 라인(G1)과 연결되고, 소스는 데이터 라인(Da1)과 연결되며, 드레인은 화소 전극(116)과 연결된다.
스토리지 커패시터(CSTa)는 하부 기판(112)에 구비된 별개의 신호선(미 도시됨)과 화소 전극(116)이 중첩되어 이루어지며, 이 별개의 신호선에는 공통 전압(VCOM)이 인가된다. 또한, 스토리지 커패시터(CSTa)는 화소 전극(116)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트 라인과 중첩되어 이루어질 수도 있다.
액정 커패시터(CLCa)는 하부 기판(112)의 화소 전극(116)과 상부 기판(111)의 공통 전극(114)을 두 단자로 하여 연결된다.
액정층(113)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(113)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 상부 및 하부 기판(111, 112)의 표면에 대하여 수직하게 배향된다.
도 3B를 참조하면, 액정 패널(100)의 제 2 액정 패널 영역(B)에 포함되는 제 2 픽셀(PX2)은 제 1 픽셀(PX1)과 동일하게 구성된다. 제 1 픽셀(PX1)과 제 2 픽셀(PX2)의 차이는 액정 커패시터(CLCa, CLCb)와 스토리지 커패시터(CSTa, CSTb)의 용량이 다르다는 점이다. 예를 들어, 제 1 픽셀(PX1)의 액정 커패시터(CLCa)의 용량은 제 2 픽셀(PX2)의 액정 커패시터(CLCb)의 용량에 비해 적은 값을 가지며(CLCa < CLCb), 제 1 픽셀(PX1)의 스토리지 커패시터(CSTa)의 용량은 제 2 픽셀(PX2)의 스토리지 커패시터(CSTb)의 용량에 비해 큰 값을 가진다(CSTa > CSTb). 이 경우, 액정 패널(100)의 위치에 관계없이 동일한 화질을 갖기 위해서, 제 1 픽셀(PX1)의 액정 커패시터(CLCa)와 스토리지 커패시터(CSTa)의 용량 합은 제 2 픽셀(PX2)의 액정 커패시터(CLCb)와 스토리지 커패시터(CSTb)의 용량 합과 동일해야 한다.
도 4는 도 3A에 도시된 제 1 픽셀의 하부 기판을 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 픽셀의 하부 기판(112)에는 데이터 라인(Da1)과 게이트 라인(G1)으로 둘러싸인 화소 전극(116)과 박막 트랜지스터(T)를 구비한다. 박막 트랜지스터(T)의 소스 전극(118)은 데이터 라인(Da1)과 연결되고, 게이트 전극(117)은 게이트 라인(G1)과 연결되며, 드레인 전극(119)은 화소 전극(116)과 연결된다.
일반적으로, 커패시터의 용량은 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006005048917-PAT00001
제 1 및 제 2 픽셀(PX1, PX2)의 액정 커패시터(CLCa, CLCb) 용량은 화소 전 극(116)의 면적에 비례하므로, 화소 전극(116)의 가로 길이(w)를 조절하여 제 1 및 제 2 픽셀(PX1, PX2)의 액정 커패시터(CLCa, CLCb) 용량을 가변할 수 있다. 마찬가지로, 제 1 및 제 2 픽셀(PX1, PX2)의 스토리지 커패시터(CSTa, CSTb) 용량은 스토리지 커패시터(CSTa, CSTb)를 형성하는 전극의 면적을 조절하여 그 용량을 가변할 수 있다.
이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 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.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 액정 패널을 세 영역으로 구분하고, 세 영역의 각 픽셀에 포함된 액정 커패시터와 스토리지 커패시터의 용량을 달리하여 공통 전압의 왜곡에 의한 그리니쉬 현상과 같은 화질 열화 현상을 개선할 수 있다.

Claims (7)

  1. 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인으로 정의된 픽셀 영역에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함하며, 구동 신호에 응답하여 영상을 표시하는 액정 패널;
    외부로부터 영상 데이터 신호를 입력받아 제어 신호 및 상기 영상 데이터 신호에 대응하는 데이터 신호를 출력하는 타이밍 컨트롤러; 및
    상기 제어 신호 및 상기 데이터 신호에 응답하여 상기 액정 패널을 구동하는 상기 구동 신호를 출력하는 구동부를 포함하고,
    상기 다수의 픽셀은,
    제 1 액정 커패시터와 제 1 스토리지 커패시터를 구비하는 제 1 픽셀 그룹; 및
    상기 제 1 액정 커패시터의 용량과 상이한 용량을 갖는 제 2 액정 커패시터와 상기 제 1 스토리지 커패시터의 용량과 상이한 용량을 갖는 제 2 스토리지 커패시터를 구비하는 제 2 픽셀 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 액정 커패시터의 용량은 상기 제 2 액정 커패시터의 용량보다 적으며,
    상기 제 1 스토리지 커패시터의 용량은 상기 제 2 스토리지 커패시터의 용량 보다 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 픽셀 그룹의 상기 제 1 액정 커패시터의 용량과 상기 제 1 스토리지 커패시터의 용량과의 합은 상기 제 2 픽셀 그룹의 상기 제 2 액정 커패시터의 용량과 상기 제 2 스토리지 커패시터의 용량과의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정 패널은,
    상기 제 1 픽셀 그룹으로 이루어진 제 1 액정 패널 영역; 및
    상기 제 2 픽셀 그룹으로 이루어진 제 2 액정 패널 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 액정 패널 영역은 상기 액정 패널의 중앙부에 위치하고,
    상기 제 1 액정 패널 영역은 상기 중앙부에 위치한 상기 제 2 액정 패널 영역의 양측에 각각 인접하도록 상기 데이터 라인들이 연장된 방향과 수직하는 방향으로 상기 액정 패널의 양단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀 각각은,
    화소 전극; 및
    상기 데이터 라인과 연결되는 소스, 상기 게이트 라인과 연결되는 게이트, 그리고 상기 화소 전극과 연결되는 드레인을 갖는 박막 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 액정 커피시터의 용량은 상기 화소 전극의 면적에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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