KR100885016B1

KR100885016B1 - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100885016B1
Application number: KR1020020049145A
Authority: KR
Inventors: 문승환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2009-02-20
Also published as: KR20040017049A

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 열방향으로 제1 내지 제3 화소가 순차적으로 배열되어 있으며, 하나의 화소행에서는 동일한 색상의 화소만이 배열되는 있는 화소 배열 구조로 이루어진다. 이때, 하나의 도트(-화상 표시를 위한 기본 단위-)를 이루는 제1 내지 제3 화소가 열방향으로 배치되어 있기 때문에 하나의 도트 표시시에 데이터 라인의 시정수에 의한 RC 지연으로 각 화소에 전달되는 전압의 왜곡됨에 따라 화질이 저하되는 현상을 방지하기 위하여 제1 화소로서 B(Blue) 화소를 배치한다.

이를 통하여, 데이터 라인의 시정수에 의한 RC 지연에 대하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

액정 표시 장치, 수평 스트라이프 구조, B, G, R 화소

Description

액정 표시 장치{A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 패널의 화소 구조도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부의 화상 데이터 공급 동작을 나타낸 타이밍도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 타이밍 제어부 20 : 데이터 구동부

30 : 게이트 구동부 40 : LCD 패널

41 : 도트 유니트

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.

LCD는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계(electric field)를 인가하고 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다. 이러한 LCD는 휴대가 간편한 플랫 패널형 디스플레이 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

일반적으로 LCD는 주사 신호를 전달하는 다수의 게이트선과 이 게이트선에 교차하여 형성되며 화상 데이터를 전달하는 데이터선을 포함하며, 이들 게이트선과 데이터선에 의해 둘러싸인 영역에 형성되며 상기 게이트선 및 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되는 행렬 형태의 다수의 도트를 포함한다.

이러한 LCD에서 각 도트에 화상 데이터를 인가하는 방법은 다음과 같다.

먼저 다수의 게이트선에 순차적으로 게이트 온 신호(주사 신호)를 인가하여 이 게이트선에 연결된 스위칭 소자를 순차적으로 턴온시키고, 이와 동시에 상기 게이트선에 대응하는 도트 행에 인가할 화상 신호(보다 구체적으로 계조 전압)를 각 데이터선에 공급한다. 그러면, 상기 데이터선에 공급된 화상 신호는 턴온된 스위칭 소자를 통해 각 도트에 인가된다. 이때, 한 프레임 주기 동안 모든 게이트선들에 순차적으로 게이트 온 신호를 인가하여 모든 도트 행에 화상 신호를 인가함으로써, 결국 하나의 프레임의 화상을 표시한다.

이러한 LCD는 일반적으로 수직 스트라이프 화소 구조로 이루어져 있는데, 이는 행방향으로 R, G, B 화소가 순서대로 형성되어 있고, 이러한 R, G, B 화소가 하 나의 화상을 표시하는 단위, 즉 도트로서 사용된다.

그런데, 이러한 수직 스트라이프 화소 구조에서 R, G, B 화소를 구동시키기 위해서는 데이터 IC의 출력 채널수가 한 도트당 세 개 정도 필요하다. 즉, 한 화소당 하나씩 필요하기 때문에 이로 인하여, 제조 단가가 증가될 뿐만 아니라, 데이터 라인과 공통 전극간의 커플링 커패시턴스(COUPLING CAPACITANCE) 증가로 인한 수평 크로스토크(CROSSTALK)가 자주 발생하게 된다.

한편, 이러한 단점을 방지하기 위해 수평 스트라이프 화소 구조로 이루어진 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 수평 스트라이프 화소 구조란, 열방향으로 R, G, B 화소가 순서대로 형성되어 있고, 하나의 화소행에서는 동일 색상의 화소만이 배열되어 있는 구조이다.

그러나, 이러한 수평 스트라이프 화소 구조에서는 데이터 라인의 시정수에 의한 RC 지연으로 화질이 저하되는 큰 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화질 특성이 향상된 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 열방향으로 제1 내지 제3 화소가 순차적으로 배열되어 있으며, 하나의 화소행에서는 동일한 색상의 화소만이 배열되는 있는 화소 배열; 가로 방향으로 상기 화소 열에 대하여 각각 배치되어 있으며, 상기 화소에 게이트 신호를 전달하는 게이트 라인; 및 세로 방향으로 상기 게이트 라인과 절연 교차하여 배치되어 있으며, 화상 데이터 신호를 전달하고 상기 화소 행에 대하여 각각 배치되어 있는 데이터 라인을 포함하며, 상기 제1 화소는 B(Blue) 화소인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제2 및 제3 화소는 G(Green) 화소 및 R(Red) 화소일 수도 있으며, R(Red) 화소 및 G(Green) 화소일 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 외부로부터 인가되는 화상 데이터를 (1/3)H 주기별로 순차적으로 출력하는 타이밍 제어부를 포함한다. 즉, 1H 주기 동안 (1/3)H 간격으로 B, G, R 화상 데이터를 순서대로 출력하여 서로 다른 화소행에 위치한 제1 내지 제3 화소에 관련 화상 데이터가 모두 전달되도록 한다.

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 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 수평 스트라이프 구조로 배치되어 있는 다수의 화소를 포함한다.

먼저, LCD 패널(40)은 열방향으로 배열되어 있는 m개의 데이터 라인과, 상기 데이터 라인과 직교하여 행방향으로 배열되어 있는 n개의 게이트 라인 및, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인간에 격자 배열된 일정 영역에 형성되며, 일단이 상기 게이트 라인에 연결되고, 타단이 상기 데이터 라인에 연결되어 행렬 형태로 배 열된 다수의 화소를 포함한다.

이때, 본 발명의 실시예에 따라 LCD 패널(40)에 형성된 다수의 화소는 수평 스트라이프 구조로 배치되어 있는데, 이는 서로 다른 색상의 화소가 열방향으로 순서대로 배열되어 있고 하나의 화소행에는 동일한 색상의 화소만이 배열되어 동일한 색상의 화소들이 가로 줄무늬 형태로 배치되어 있는 구조이다.

도 2에 본 발명의 실시예에 따른 LCD 패널의 화소 구조도가 도시되어 있다.

첨부된 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 LCD 패널(40)에는 제1 내지 제3 화소가 화상을 표시하기 위한 기본 단위인 도트로 이루어지며, 열방향으로 제1 내지 제3 화소가 순서대로 배열되어 있으며, 하나의 화소행에는 제1 내지 제3 화소 중 하나의 화소만이 배열되어 있다. 여기서 하나의 화소열에서 순차적으로 배열된 제1 내지 제3 화소가 하나의 도트로서 사용된다.

특히, 본 발명의 실시예에서 하나의 도트를 이루는 각 화소가 열방향으로 배치되어 있기 때문에, 하나의 도트 표시시에 데이터 라인의 시정수에 의한 RC 지연으로 각 화소에 전달되는 전압의 왜곡됨에 따라 화질이 저하되는 현상을 방지하기 위하여, 제1 화소로서 B(Blue)화소를 배치한다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예와 같이 수평 스트라이프 구조에서는, 일반적으로 제1 내지 제3 화소가 각각 R, G, B로 이루어진다. 즉, 열방향으로 R, G, B 화소가 순서대로 배열되기 때문에, 하나의 도트 구동시 일반적으로 RGB 단위로 극성 반전이 되므로 RC 지연에 의하여 제일 처음 화소에 전달되는 데이터 전압의 왜곡이 가장 크게 발생한다. 따라서 첫번째 화소의 충전량 부족으로 화 질이 저하된다.

그러므로, 본 발명의 실시예에서는 제1 화소로서 B 화소를 배치하여 이러한 화질 저하를 방지한다. 이는 사람의 시각적 민감도가 R > G > B 순이기 때문이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 제2 제3 화소로, B, G, R 화소를 각각 배치하여 열방향으로 B, G, R 화소가 순서대로 배열되도록 하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 제1 제2 제3 화소로, B, R, G 화소를 열방향으로 순서대로 배열할 수도 있다.

한편, 타이밍 제어부(10)는 외부의 그래픽 컨트롤러(미도시)로부터 R, G, B 화상 데이터 신호와 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.

즉, 타이밍 제어부(10)는 게이트 온 신호의 시작을 명령하는 수직 라인 시작 신호(STV), 게이트 온 신호를 각각의 게이트 라인에 순차적으로 수행하기 위한 게이트 클럭 신호(Gate clk)를 게이트 구동부(30)에 전달한다.

또한, 타이밍 제어부(10)는 외부로부터 수신되는 R, G, B 화상 데이터를 데이터 구동부(20)로의 입력 시작을 명령하는 신호(STH), 화상 데이터들을 LCD 패널(40)에 인가할 것을 명령하는 신호(LOAD), 데이터 구동부(20) 내의 데이터 쉬프트를 하기 위한 클럭 신호(HCLK)를 생성하여 데이터 구동부(20)에 전달한다.

이러한 신호 전달에 있어, 타이밍 제어부(10)는 하나의 도트를 표시하기 위한 R, G, B 화상 데이터들이 한 라인을 표시하기 위한 주기 동안에 모두 전달될 수 있도록 하며, R, G, B 화상 데이터를 전송하는 순서도 제1 내지 제3 화소로서 어떠한 화소가 설정되느냐에 따라 달라진다.

즉, 타이밍 제어부(10)는 1H 주기 동안 한 도트를 이루고 있으며 서로 다른 화소열에 위치한 제1 내지 제3 화소로 해당 화상 데이터들을 모두 전달하기 위하여, (1/3)H 구간 동안에는 제1 화상 데이터(예를 들어, B 화상 데이터)가 전달되도록 하고, 그 다음 (1/3)H 구간 동안에는 제2 화상 데이터(예를 들어, G 화상 데이터), 마지막 (1/3)H 구간 동안에는 제3 화상 데이터(예를 들어, R 화상 데이터)를 전달될 수 있도록 한다. 이때, LOAD 신호를 각 구간마다 출력한다.

여기서, 제1 내지 제3 화소가 어떤 화소로 설정되느냐에 따라, 제1 내지 제3 화상 데이터의 순서 역시 변경된다.

또한, 타이밍 제어부(10)는 한 도트 구동시에 서로 다른 행에 위치한 제1 내지 제3 화소로 인가되는 각 화상 데이터의 극성이 동일하도록 데이터 구동(20)를 제공한다. 이에 따라 RC 지연에 의한 화질 열화를 최소화할 수 있다.

데이터 구동부(20)는 클록(HCLK)에 동기되어 타이밍 제어부(10)로부터 전송되는 B, G, R 데이터를 각각 대응하는 계조 전압으로 바꾼 후, 바뀐 계조 전압을 타이밍 제어부(10)로부터 전송되는 로드(LOAD) 신호에 따라, 각각의 데이터 라인에 (1/3)H의 주기로 전달한다.

한편, 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 게이트 라인에 출력하여 각 화소의 전압 값이 해당 화소에 전달되도록 길을 열어준다.

이러한 게이트 구동부(30)는 복수의 쉬프트 레지스터(SHIFT REGISTER), 레벨 쉬프터(LEVEL SHIFTER), 버퍼(BUFFER) 등을 포함하는 다수의 게이트 구동부 IC(미도시)로 이루어지는데, 이러한 게이트 구동부 IC를 통해 각 화소의 전압 값이 해당 화소로 전달된다.

이와 같은 구조를 이루는 액정 표시 장치의 동작 과정에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

외부의 그래픽 컨트롤러(미도시)로부터 R, G, B 화상 데이터 신호와 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, 타이밍 제어부(10)는 외부로부터 입력된 제어 신호에 기초하여 데이터 구동부(20)와 게이트 구동부(30)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성하여 전달한다.

타이밍 제어부(10)는 STV 신호, CPV 신호를 생성하여 게이트 구동부(30)로 전달하여, 게이트 구동부(30)가 게이트 온 신호를 다수의 게이트 라인에 순차적으로 인가하도록 한다.

또한, 타이밍 제어부(10)는 외부로부터 수신되는 R, G, B 화상 데이터를 STH 신호와 함께 데이터 구동부(20)로 전달한다.

도 3에 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전달 타이밍도가 도시되어 있다.

구체적으로, 타이밍 제어부(10)는 1H 주기 동안 (1/3)H 간격으로 STH 신호를 출력하여 데이터 구동부(20)가 화상 데이터를 입력하도록 하며, 각각의 (1/3)H 구간이 종료되면, LOAD 신호를 출력하여 데이터 구동부(20)가 입력별로 화상 데이터를 LCD 패널(40)의 데이터 라인으로 출력하도록 한다.

즉, 한 도트를 구성하는 제1 내지 제3 화소가 열방향으로 B, G, R 화소의 순서로 배치되어 있기 때문에, 타이밍 제어부(10)는 (1/3)H 구간 동안에는 B 화상 데이터를 전달하고, 그 다음 (1/3)H 구간 동안에는 G 화상 데이터, 마지막 (1/3)H 구간 동안에는 R 화상 데이터를 데이터 구동부(20)로 전달한다.

이에 따라, 데이터 구동부(20)는 (1/3)H 주기적으로 STH 신호에 따라 B 화상 데이터를 입력받아 저장한 다음에 LOAD 신호에 따라 B 화상 데이터를 데이터 라인으로 전달한다. 그리고, (1/3)H 주기 동안 STH 신호에 따라 G 화상 데이터를 입력받아 저장한 다음에 LOAD 신호에 따라 G 화상 데이터를 데이터 전달하고, 다음 (1/3)H 주기 동안 STH 신호에 따라 R 화상 데이터를 입력받아 저장한 다음에 LOAD 신호에 따라 R 화상 데이터를 데이터 라인으로 전달한다.

게이트 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 게이트 클럭 신호(Gate clk)와 수직 라인 시작 신호(STV)에 따라, 게이트 온 신호(G1, G2, ..., Gn)를 순차적으로 LCD 패널(40)의 게이트 라인에 출력하여 각 화소의 전압 값이 해당 화소에 (1/3)H 주기로 전달되도록 길을 열어준다. 따라서, 1H 동안에 3개의 화소행에 각 화소의 전압값을 전달한다.

LCD 패널(40)은 데이터 라인에 공급되는 계조 전압과 게이트 라인에 공급되는 게이트 온 전압에 따라 원하는 화상을 표시하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에는 수평 스트라이프 화소 구조로 인한 RC 지연으로 화질이 나빠지는 현상을 방지하기 위해 최상단에 B 화소를 배치한다.

자세히 설명하면, 일반적으로 수직 스트라이프 화소 구조로 이루어진 액정 표시 장치는 한 도트를 구성하는 제1, 제2 및 제3 화소의 배치 순서를 투과율이 좋은 레드(RED)/그린(GREEN)/블루(BLUE) 화소의 순서로 한다.

그러나, 이는 투과율이 좋은 레드(RED) 화소를 최상단에 배치하기 때문에 외부로부터 인가되는 왜곡된 전압에 의해 시인성 측면 화질이 나빠지게 된다. 이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 각 도트를 구성하는 제1, 제2, 제3 화소를 열방향으로 순서대로 배치함에 있어, 투과율이 제일 낮은 블루(BLUE) 화소를 최상단에 배치함으로써, 외부로부터 인가되는 신호 및 전압 등의 RC 지연 왜곡에 대한 충전 전압 부족으로 시인성 측면 화질이 나빠지는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 수평 스트라이프 화소 구조이기 때문에, 게이트 구동부 IC의 출력 채널 수가 일반 수직 스트라이프 화소 구조에 비해, 3배 증가된 구조(-게이트 구동부 IC의 출력 채널 수는 LCD 패널의 세로 해상도에 3배인 구조-)를 이룬다.

이에 반하여, 데이터 구동부 IC의 출력 채널 수는 3배 축소된 구조를 이루어 제조 원가적인 측면에서 볼 때 매우 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

즉, 한 도트를 구성하는 제1 내지 제3 화소가 열방향으로 순서대로 배열되어 있기 때문에, 한 도트로 화상 데이터 관련 전압 값이 전달되도록 하는 데이터 구동부 IC의 출력 채널 수는 한 개이면 된다. 이는, 제조 원가적인 측면에서 볼 때, 데이터 구동부 IC의 구조가 게이트 구동부 IC의 구조에 비해 훨씬 복잡하기 때문에, 데이터 구동부 IC의 출력 채널 수 감소는 게이트 구동부 IC의 출력 채널 수 증가에 비해 제조 원가적인 측면에서 볼 때 훨씬 경제적이다. 또한, 이와 같은 원가절감 위해 본 발명의 실시예서는 게이트 구동부 IC의 쉬프트 레지스터를 저가의 비정질 실리콘(AMOPHOSE) 박막 트랜지스터로 형성한다.

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 수평 스트라이프 화소 구조에서 열방향으로 순서대로 형성되어 있는 제1 내지 제3 화소 중 최상단에 배치되는 제1 화소로서 투과율이 낮은 B 화소를 배치하여 데이터 라인의 시정수에 의한 RC 지연에 대하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

열방향으로 제1 내지 제3 화소가 순차적으로 배열되어 있으며, 하나의 화소행에서는 동일한 색상의 화소만이 배열되는 있는 화소 배열;

가로 방향으로 상기 화소 열에 대하여 각각 배치되어 있으며, 상기 화소에 게이트 신호를 전달하는 게이트 라인;

세로 방향으로 상기 게이트 라인과 절연 교차하여 배치되어 있으며, 화상 데이터 신호를 전달하고 상기 화소 행에 대하여 각각 배치되어 있는 데이터 라인, 그리고

외부로부터 인가되는 화상 데이터를 (1/3)H 주기별로 순차적으로 출력하는 타이밍 제어부

를 포함하며,

상기 제1 화소는 B(Blue) 화소인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제2 및 제3 화소는 G(Green) 화소 및 R(Red) 화소인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1 항에 있어서,

상기 제2 및 제3 화소는 R(Red) 화소 및 G(Green) 화소인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
삭제
제1 항에 있어서,

상기 타이밍 제어부로부터 인가되는 화상 데이터를 (1/3)H 주기별로 상기 데이터 라인에 인가되는 데이터 구동부; 및

상기 화소에 게이트 온 신호를 (1/3)H 주기별로 인가하는 게이트 구동부

를 포함하는 액정 표시 장치.