KR20090065110A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도트 인버젼 방식으로 구동되는 쿼드 타입의 액정패널상에 픽셀을 배열할 때 크로스토크나 그리니쉬 또는 수직 딤(dim) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 배열하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 도트 인버젼 방식으로 구동되는 액정패널상에 쿼드타입의 픽셀을 배열할 때, 수평방향으로 인접된 두 픽셀간의 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 배열하는 것에 의해 달성된다.

크로스토크, 그리니쉬, 수직 딤

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치에서 액정패널의 픽셀 배열기술에 관한 것으로, 특히 액정패널상에 쿼드 타입의 픽셀을 배열할 때 크로스토크나 그리니쉬 또는 수직 딤(dim) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 배열하는데 적당하도록 한 액정표시장치에 관한 것이다.

최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 평판표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 강조되고 있으며, 향후 보다 향상된 경쟁력을 확보하기 위해 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등이 요구되고 있다.

평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점이 있다.

이와 같은 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보를 개별적으로 공급하여, 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 따라서, 액정 표시장치는 화상을 구현하는 최소 단위인 화소들이 액티브 매트릭스 형태로 배열되는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다. 그리고, 상기 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 액정표시장치에 광을 공급하는 백라이트 유닛이 구비된다. 상기 구동부는 타이밍 콘트롤러를 비롯하여 데이터 구동부와 게이트 구동부를 구비한다.

상기 액정패널의 구동방식에는 데이터라인에 인가되는 화소(또는 데이터)신호의 위상에 따라 라인 인버젼(line inversion), 컬럼 인버젼(column inversion), 및 도트 인버젼(dot inversion) 등의 방식이 있다. 상기 라인 인버젼 방식은 데이터라인에 인가되는 화소신호의 위상을 각 라인마다 반전시켜 인가하는 방식이고, 컬럼 인버젼 방식은 데이터라인에 인가되는 화소신호의 위상을 각 컬럼마다 반전시켜 인가하는 방식이고, 도트 인버젼 방식은 데이터라인에 인가되는 화소신호의 위상을 각 컬럼과 라인마다 반전시켜 인가하는 방식이다.

상기와 같이, 인버젼 방식으로 액정을 구동하는 이유는 액정이 계속 한쪽 방향으로만 배열되어 열화현상이 나타나는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 인버젼 방식이란 정극성의 영상신호와 부극성의 영상신호를 교대로 공급하여 액정이 한번은 오른쪽 방향으로 배열되고 다음에는 반대 방향으로 배열되도록 하기 위함이다.

최근 들어, 다양한 색상의 영상을 표현하기 위하여 액정패널에 기본적으로 사용하는 적,녹,청색(RGB)의 서브픽셀 이외에 어떠한 컬러성분도 없이 광량의 조절만 가능한 백색 서브픽셀(W)이 추가되어, 적,녹,청,백색(RGBW)의 4개의 서브픽셀로 하나의 픽셀을 이루는 쿼드 타입의 픽셀을 도입하여 화소 구조를 개선하고 이를 통해 휘도를 향상시키고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 상기 쿼드 타입 픽셀의 배치도로서 RGBW 서브픽셀이 하나의 픽셀을 이루 는 쿼드(quad) 타입으로 배열된 것을 알 수 있다.

도 2의 (a)는 상기 RGBW 픽셀에 대한 종래의 픽셀 구조 중 1×N(수평×수직) 인버젼 구조를 나타낸 것으로, 이와 같은 구조에서는 인접된 픽셀간 서브픽셀들이 대응되는 극성으로 배열되어 있지 않아 공통전압(Vcom)이 정극성 또는 부극성 방향으로 시프트되는 현상이 발생되고, 이에 의해 공통전압(Vcom)이 불안정한 상태로 되며, 이에 따라 크로스토크(crosstalk), 그리니쉬(greenish) 현상 등이 발생되어 화질이 저하되었다.

도 2의 (b)는 상기 RGBW 픽셀에 대한 종래의 픽셀 구조 중 2N×M(수평×수직) 인버젼 구조를 나타낸 것으로 이와 같은 구조에서는 상기와 같은 공통전압의 불안정한 상태는 발생되지 않지만, 픽셀을 기준으로 좌우 기생캐패시턴스(Cdp)의 영향차로 인하여 일정 간격으로 픽셀이 밝고,어두운 형태의 수직 딤(Dim) 문제가 발생되었으며, 특히 TN 모드의 모델에서 그 증상이 더욱 심각하게 나타났다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 종래의 픽셀 구조를 도 3에 나타내었다. 도 3의 픽셀구조를 살펴보면, 동일 극성을 가진 2개의 서브픽셀이 대각선 방향으로 배열됨과 아울러 나머지 2개의 서브픽셀이 역대각선 방향으로 각각 배열되고, 다음 픽셀에서는 그들의 극성이 서로 바뀌는 방식으로 배열된 것을 알 수 있다. 그러나, 도 3과 같은 픽셀 구조는 기존에 범용적으로 사용되고 있는 RGB 픽셀구조를 채용한 데이터구동 집적소자, 게이트구동 집적소자 등의 회로 부품을 공용화할 수 없는 결함이 있었다.

이와 같이 종래 기술에 의한 액정표시장치의 액정패널에 있어서, 1×N 인버젼 구조의 액정패널에서는 공통전압이 불안정한 상태로 되어 크로스토크, 그리니쉬 현상 등이 발생되어 화질이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 2N×M 인버젼 구조의 액정패널에서는 픽셀을 기준으로 좌우 기생캐패시턴스의 영향차로 인하여 일정 간격으로 픽셀이 밝고,어두운 형태의 수직 딤(세로 선) 문제가 발생되었으며, TN 모드의 모델에서 그 증상이 더욱 심각하게 나타나는 문제점이 있었다.

그리고, 동일 극성의 서브픽셀이 대각선 역대각선 방향으로 배열된 구조를 가진 액정패널에서는 기존에 범용적으로 사용되고 있는 RGB 픽셀구조를 채용한 데이터구동 집적소자, 게이트구동 집적소자 등의 회로 부품을 공용화할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 도트 인버젼 방식으로 구동되는 액정패널상에 쿼드 타입의 픽셀을 배열할 때, 그들의 차징 전압이 서로 균형을 이루도록 배열하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 도트 인버젼방식으로 구동되는 액정패널에 쿼드 타입의 픽셀을 배열할 때 수평방향으로 인접된 두 픽셀 간에 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 배열함을 특징으로 한다.

상기 액정패널의 구동방식은 수평1도트 수직2도트 인버젼 방식이나 수직1도트 수직1도트 인버젼 구동방식임을 특징으로 한다.

본 발명은 액정패널에 쿼드 타입의 픽셀을 배열할 때, 수평방향으로 인접된 두 픽셀의 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 배열함으로써, 도트 인버젼 방식을 적용할 때 정,부극성의 해당 서브픽셀들의 차징 전압이 서로 균형을 이루어 공통전압이 정극성이나 부극성 방향으로 시프트되지 않으므로 액정패널상의 각 서브픽셀들에 공통전압을 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 공통전압이 안정적으로 공급되어 크로스토크나 그리니쉬, 수직 딤(dim) 현상이 발생되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명이 적용되는 액정표시장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 게이트 구동부(2) 및 데이터 구동부(3)의 구동을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC) 및 데이터 제어신호(DDC)를 출력함과 아울러, 디지털의 화소 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 재정렬하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(1)와; 상기 타이밍 콘트롤러(1)로부터 공급되는 게이트신호제어신호에 응답하여, 액정 패널(4)의 각 게이트라인(GL1∼GLn)에 게이트신호를 출력하는 게이트 구동부(2)와; 상기 타이밍 콘트롤러(1)로부터 공급되는 데이터신호제어신호에 응답하여 상기 액정 패널(4)의 각 데이터라인(DL1∼DLm)에 화소신호를 공급하는 데이터 구동부(3)와; 상기 게이트신호와 화소신호에 의해 구동되는 픽셀들을 매트릭스 형태로 구비하여 화상을 표시함에 있어서, 수평방향으로 인접된 두 픽셀의 쿼드타입의 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 배열된 액정패널(4)을 포함하여 구성한다.

도 5는 본 발명에 따른 상기 액정패널(4) 상의 쿼드타입 서브픽셀의 구조를 보인 것으로 이에 도시한 바와 같이, 수평방향으로 인접된 기수 픽셀과 우수 픽셀의 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 서로 대칭적인 구조가 되도록 배열하였다.

이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

타이밍 콘트롤러(1)는 시스템으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호(Hsync/Vsync)와 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 구동부(2)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(3)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)를 출력한다. 이와 함께, 상기 타이밍 콘트롤러(1)는 상기 시스템으로부터 입력되는 디지털의 화소 데이터(RGB)를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여 상기 데이터 구동부(3)에 공급한다.

상기 게이트 제어신호(GDC)로서 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 시프트 클럭(GSC), 게이트 아웃 인에이블(GOE) 등이 있고, 데이터 제어신호(DDC)로서 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 시프트 클럭(SSC), 소스 아웃 인에이블(SOE), 극성신호(POL) 등이 있다.

게이트 구동부(2)는 상기 타이밍 콘트롤러(1)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트신호를 게이트라인(GL1∼GLn)에 순차적으로 공급하고, 이에 의해 수평라인 상의 해당 박막트랜지스터(TFT)들이 턴온된다. 이에 따라, 데이터라인(DL1∼DLm)을 통해 공급되는 화소신호들이 상기 박막트랜지스터(TFT)들을 통해 각각의 스토리지 캐패시터(C_ST)에 저장된다.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 게이트 구동부(2)는 상기 게이트 스타트 펄스(GSP)를 게이트 시프트 클럭(GSC)에 따라 시프트시켜 시프트 펄스를 발생한다. 그리고, 게이트 구동부(2)는 상기 시프트 클럭에 응답하여 수평기간마다 해당 게이트라인(GL)에 게이트 온,오프구간(신호)으로 이루어진 게이트신호를 공급하게 된다. 이 경우 상기 게이트 구동부(2)는 상기 게이트 아웃 인에이블신호(GOE)에 응답하여 인에이블 기간에서만 게이트 온 신호를 공급하고, 그 외의 기간에서는 게이 트 오프 신호(게이트 로우 신호)를 공급하게 된다.

데이터 구동부(3)는 상기 타이밍 콘트롤러(1)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 상기 화소 데이터(RGB)를 계조값에 대응하는 아날로그의 화소신호(데이터신호 또는 데이터전압)로 변환하고, 이렇게 변환된 화소신호를 액정패널(4)상의 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급한다.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 상기 데이터 구동부(3)는 상기 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 시프트 클럭에 따라 시프트시켜 샘플링신호를 발생한다. 이어서, 상기 데이터 구동부(3)는 상기 샘플링신호에 응답하여 상기 화소 데이터(RGB)를 일정 단위씩 순차적으로 입력하여 래치한다. 그리고, 상기 데이터 구동부(3)는 래치된 1 라인분의 화소데이터(RGB)를 아날로그의 화소신호로 변환하여 데이터라인(DL1∼DLm)에 공급하게 된다.

액정패널(4)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀(C_LC)들과, 데이터라인(DL1∼DLm)과 게이트라인(GL1∼GLn)의 교차부마다 형성되어 상기 각 액정셀(C_LC)들 각각에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)를 구비한다.

상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 게이트신호가 공급되는 경우 턴온되어 상기 데이터라인(DL)을 통해 공급되는 화소신호를 액정셀(C_LC)에 공급한다. 그리고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인(GL)을 통해 게이트 오프 신호가 공급될 때 턴오프되어 액정셀(C_LC)에 충전된 화소 신호가 유지되게 한다.

상기 액정셀(C_LC)은 액정을 사이에 두고 공통전극과 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고, 상기 액정셀(C_LC)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 캐패시터(C_ST)를 더 구비한다. 상기 스토리지 캐패시터(C_ST)는 화소 전극과 이전단 게이트라인의 사이에 형성된다. 이러한 액정셀(C_LC)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변되고, 이에 따라 광투과율이 조절되어 계조가 구현된다.

한편, 본 발명에서는 상기 액정패널(4)상에 쿼드 타입의 픽셀을 배열함에 있어서, 임의의 한 픽셀의 서브픽셀 RGBW는 수평방향으로 인접한 픽셀의 서브픽셀 RGBW와 대칭 구조를 이루도록 하여 공통전압이 안정화된 상태를 유지할 수 있도록 하였는데, 이에 대하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 상기 액정패널(4)상에서 본 발명에 따른 픽셀 구조를 나타낸 것으로, 적,녹,청,백색(RGBW)의 4개의 서브픽셀이 하나의 픽셀을 이루는 쿼드(quad) 타입의 픽셀 구조에서, 한 픽셀의 서브픽셀 RGBW는 수평방향으로 인접한 픽셀의 서브픽셀 RGBW와 대칭 구조를 이룬 것을 알 수 있다.

즉, 수평방향으로 인접된 기수,우수 픽셀의 경계면을 기준으로 할 때, 기수 픽셀에서는 2사분면을 기준으로 시계 방향으로 RGBW 서브픽셀을 순차적으로 배열하고, 우수픽셀에서는 2사분면을 기준으로 시계 방향으로 GRWB 서브픽셀을 순차적으로 배열하였다.

도 6은 상기 도 5에서와 같은 픽셀 구조를 수평 1도트 수직 2도트 인버젼에 적용한 예를 나타낸 것으로, 이와 같은 경우 수평 방향으로 인접된 픽셀 간에 서로 다른 극성을 가지는 동일 색상의 서브픽셀들이 인접되게 배열된 것을 알 수 있다.

즉, 첫 번째 수평라인의 픽셀들을 예로 할 때, 도 6의 (a)에서와 같이 두 번째 픽셀의 부극성의 R 서브픽셀과 세 번째 픽셀의 정극성의 R 서브픽셀을 서로 인접되게 배열한다.

도 6의 (b)에서와 같이 첫 번째 픽셀의 부극성의 G 서브픽셀과 두 번째 픽셀의 정극성의 G 서브픽셀을 인접되게 배열한다. 이와 마찬가지로, 세 번째 픽셀의 부극성의 G 서브픽셀과 네 번째 픽셀의 정극성의 G 서브픽셀을 인접되게 배열한다.

도 6의 (c)에서와 같이 첫 번째 픽셀의 부극성의 B 서브픽셀과 두 번째 픽셀의 정극성의 B 서브픽셀을 인접되게 배열한다. 이와 마찬가지로, 세 번째 픽셀의 부극성의 B 서브픽셀과 네 번째 픽셀의 정극성의 B 서브픽셀을 인접되게 배열한다.

이렇게 함으로써, 정,부극성의 해당 서브픽셀들의 차징 전압이 서로 균형을 이루어 공통전압이 정극성이나 부극성 방향으로 시프트되는 일이 발생되지 않는다. 이에 따라, 액정패널(4)상의 각 서브픽셀들에 공통전압을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.

한편, 도 7은 상기 도 5에서와 같은 본 발명의 픽셀 구조를 수평 1도트 수직 1도트 인버젼에 적용한 예를 나타낸 것이며, 여기에서는 B 서브픽셀을 예시적으로 나타낸 것이다. 이와 같은 경우에도 상기 설명에서와 같이 수평 방향으로 인접된 픽셀 간에 서로 다른 극성을 가지는 B 서브픽셀이 인접되게 배열된 것을 알 수 있 다.

따라서, 정,부극성의 해당 서브픽셀들의 차징 전압이 서로 균형을 이루어 공통전압이 정극성이나 부극성 방향으로 시프트되는 일이 발생되지 않는다. 이에 따라, 액정패널(4)상의 각 서브픽셀들에 공통전압을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.

도 1은 쿼드 타입 픽셀의 배치도.

도 2의 (a)는 수평1도트 수직2도트 인버젼 방식의 픽셀 배치도이고,

도 2의 (b)는 수평2도트 수직2도트 인버젼 방식의 픽셀 배치도.

도 3은 종래 기술에 의한 수평2도트 수직1도트 인버젼 방식의 픽셀 배치도.

도 4는 본 발명이 적용되는 액정표시장치의 구동 블록도.

도 5는 본 발명에 의한 액정패널의 픽셀 배치도.

도 6의 (a)-(c)는 RGB 서브픽셀별 대칭 구조를 보인 설명도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를보인 수평1도트 수직1도트 인버젼 방식의 픽셀 배치도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 타이밍 콘트롤러 2 : 게이트 구동부

3 : 데이터 구동부 4 : 액정패널

Claims (5)

1. 도트 인버젼 방식으로 구동되는 액정패널상에 쿼드타입의 픽셀을 배열할 때, 수평방향으로 인접된 두 픽셀간의 서브픽셀 RGBW가 경계면을 기준으로 대칭 구조를 이루도록 배열한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 수평방향으로 인접된 두 픽셀은 기수 픽셀과 우수 픽셀인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서, 서브픽셀 RGBW는 수평방향으로 인접된 기수,우수 픽셀의 경계면을 기준으로 할 때, 기수 픽셀에서는 2사분면을 기준으로 시계 방향으로 RGBW 순서로 배열되고, 우수픽셀에서는 GRWB 순서로 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 도트 인버젼 방식은 수평1도트 수직2도트 인버젼 방식인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 도트 인버젼 방식은 수평1도트 수직1도트 인버젼 방식인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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