KR100895304B1 - Liquid crystal device and driving device thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device and a drive device thereof.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 적색, 청색, 녹색, 및 백색의 화소들이 화상을 표시하기 위한 기본 단위인 하나의 도트를 이룬다. 그리고 외부로부터 인가되는 RGB 화상 신호를 RGBW 화상 신호로 변환하고, 상기 변환된 RGBW 화상 신호를 최적화하여 데이터 구동부로 제공한다. 이 때, 데이터 구동부로 RGBW 화상 신호를 제공할 경우에, 3 화소 단위로 데이터를 제공할 수 있다. In the liquid crystal display according to the present invention, red, blue, green, and white pixels form one dot which is a basic unit for displaying an image. The RGB image signal applied from the outside is converted into an RGBW image signal, and the converted RGBW image signal is optimized and provided to the data driver. In this case, when providing the RGBW image signal to the data driver, data may be provided in units of 3 pixels.
이러한 본 발명에 따르면, RGBW의 4개의 화소를 이용하여 화상을 표시함으로써, 광효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이에 따라 소비 전력을 보다 감소시킬 수 있다. 또한, RGB 데이터로부터 최적화된 RGBW 데이터를 산출할 수 있으므로, 액정 표시 장치의 소비 전력을 효율적으로 감소시킬 수 있고, 계조 반전시의 특성 변화를 완화시켜 화질을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, by displaying an image using four pixels of RGBW, the light efficiency can be further improved. Accordingly, power consumption can be further reduced. In addition, since optimized RGBW data can be calculated from the RGB data, the power consumption of the liquid crystal display device can be reduced efficiently, and the image quality can be improved by alleviating the characteristic change during gray level inversion.
화소배열, LCD, 휘도증가, RGBW Pixel array, LCD, Brightness increase, RGBW
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조를 나타낸 도이다. 1 is a diagram illustrating a pixel array structure of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조를 나타낸 도이다. 2 is a diagram illustrating a pixel array structure of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조를 나타낸 도이다. 3A and 3B illustrate a pixel array structure of a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조를 나타낸 도이다. 4A and 4B are diagrams illustrating a pixel array structure of a liquid crystal display according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 도이다. 5 is a diagram illustrating a structure of a thin film transistor substrate of a liquid crystal display according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에서 Ⅵ-Ⅵ' 선을 따라 잘라 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view of the TFT substrate for a liquid crystal display device taken along the line VI-VI ′ in FIG. 5.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 블록도이다. 7 is a block diagram of a driving device of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부의 구조도이다. 8 is a structural diagram of a timing controller according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 7.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부의 데이터 출력 타이밍도이다. 9 is a data output timing diagram of a timing controller according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고해상도의 화상을 표시하기 위한 화소 배열 구조를 가지는 액정 표시 장치 및 그 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having a pixel array structure for displaying a high resolution image and a driving device thereof.
액정 표시 장치는 일반적으로 전기장을 생성하는 전극을 가지고 있는 두 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 두 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device injects a liquid crystal material between two substrates having an electrode generating an electric field, and applies an electric potential different from each other to form an electric field to change the arrangement of liquid crystal molecules, thereby transmitting light. It is a device that expresses the image by adjusting.
이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 적색(R:red), 녹색(G:green), 청색(B:blue)의 컬러 필터가 형성되어 있는 다수의 화소를 가지며, 배선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 각 화소들이 구동되어 표시 동작이 이루어진다. 배선에는 주사 신호를 전달하는 게이트선(또는 주사 신호선), 화상 신호를 전달하는 데이터선(또는 화상 신호선)이 있으며, 각 화소는 하나의 게이트선 및 하나의 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며 이를 통하여 화소에 형성되어 있는 화소 전극에 전달되는 화상 신호가 제어된다. Such a liquid crystal display has a pixel electrode and a plurality of pixels in which color filters of red (R: red), green (G: green), and blue (B: blue) are formed, and each of the liquid crystal displays has a signal applied through a wiring. The pixels are driven to perform a display operation. The wiring includes a gate line (or scan signal line) for transmitting a scan signal and a data line (or image signal line) for transferring an image signal, and each pixel is formed with a thin film transistor connected to one gate line and one data line. The image signal transmitted to the pixel electrode formed in the pixel is controlled.
이때, 각각의 화소에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터들을 다양하게 배열하여 다양한 컬러를 표시할 수 있으며, 배열 방법으로는 동일 색의 칼라 필터를 화소 열 단위로 배열하는 스트라이프(stripe)형, 열 및 행 방향으로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 칼라 필터를 순차적으로 배열하는 모자이크(mosaic)형, 열 방향으로 단위 화소들을 엇갈리도록 지그재그 형태로 배치하고 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 칼라 필터를 순차적으로 배열하는 델타(delta)형 등이 있다. 델타형의 경우에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터를 포함하는 세 개의 단위 화소를 하나의 도트(dot)로 화상을 표시할 때 화면 표시에서 원형이나 대각선을 표현하는데 있어 유리한 표현 능력을 가지고 있다.In this case, various colors may be displayed by arranging various color filters of red (R), green (G), and blue (B) in each pixel, and in the arrangement method, color filters of the same color are arranged in pixel columns. Stripe type to arrange, mosaic type to sequentially arrange color filters of red (R), green (G) and blue (B) in the column and row directions, and zigzag to stagger the unit pixels in the column direction And a delta type in which color filters of red (R), green (G), and blue (B) are arranged in sequence and arranged in sequence. In the case of the delta type, when displaying an image of three unit pixels including red (R), green (G), and blue (B) color as one dot, the screen displays a circle or a diagonal line. It has the ability to express well.
그러나, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼색 화소를 토대로 하나의 도트를 표시하는 종래의 액정 표시 장치에서는 광효율이 저하되는 단점이 발생한다. 구체적으로, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각의 화소에서는 칼라 필터가 있는데, 이러한 칼라 필터는 인가되는 빛의 1/3 정도만 투과시키기 때문에, 전체적으로 광효율이 떨어지게 된다. However, in the conventional liquid crystal display device which displays one dot based on three color pixels of red (R), green (G), and blue (B), there is a disadvantage in that the light efficiency is lowered. Specifically, each of the red (R), green (G), and blue (B) pixels have a color filter. Since the color filter transmits only about one third of the applied light, the overall light efficiency decreases.
그러므로, 본 발명의 기술적 과제는 높은 광효율을 가지는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다. Therefore, the technical problem of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a high light efficiency.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 액정 표시 장치의 색재현성을 유지하면서 휘도 및 전력 효율을 향상시키고자 하는데 있다. In addition, another technical problem of the present invention is to improve luminance and power efficiency while maintaining color reproducibility of the liquid crystal display.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 액정 표 시 장치는, 행 방향으로는 적색, 청색, 녹색, 및 백색의 화소들이 배열되어 있으며, 열 방향으로는 동일 색의 화소만이 배열되어 있고, 상기 백색 화소의 면적이 나머지 화소의 면적보다 작은 화소 배열; 상기 가로 방향으로 상기 화소 행에 대하여 각각 배치되어 있으며, 상기 화소에 주사 신호 또는 게이트 신호를 전달하는 게이트선; 세로 방향으로 상기 게이트선과 절연 교차하여 배치되어 있으며, 화상 또는 데이터 신호를 전달하며 상기 화소 열에 대하여 각각 배치되어 있는 데이터선; 행 및 열 방향으로 상기 화소에 각각 형성되어 있으며, 상기 데이터 신호가 전달되는 화소 전극; 및 행 및 열 방향으로 상기 화소에 각각 형성되어 있으며, 상기 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극 및 상기 화소 전극과 연결되어 있는 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 포함한다. In the liquid crystal display according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, the pixels of the red, blue, green, and white are arranged in the row direction, only pixels of the same color in the column direction A pixel array arranged in which the area of the white pixel is smaller than the area of the remaining pixels; A gate line disposed in the horizontal direction with respect to the pixel row and transferring a scan signal or a gate signal to the pixel; Data lines arranged to insulate and intersect the gate lines in a vertical direction, and to transfer an image or data signal and to be arranged with respect to the pixel columns; Pixel electrodes formed on the pixels in row and column directions, respectively, to which the data signals are transmitted; And a switching element formed in each of the pixels in a row and column direction, the gate electrode connected to the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode connected to the pixel electrode. do.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 장치는, 두 개의 화소행에 걸쳐서 녹색, 적색, 청색 및 백색 화소들이 서로 인접하여 배열되어 있으며, 상기 4개의 화소가 화상을 표시하기 위한 하나의 도트를 형성하고, 상기 백색 화소의 면적이 나머지 화소의 면적보다 작은 화소 배열; 상기 가로 방향으로 상기 화소 행에 대하여 각각 배치되어 있으며, 상기 화소에 주사 신호 또는 게이트 신호를 전달하는 게이트선; 세로 방향으로 상기 게이트선과 절연 교차하여 배치되어 있으며, 화상 또는 데이터 신호를 전달하며 상기 화소 열에 대하여 각각 배치되어 있는 데이터선; 행 및 열 방향으로 상기 화소에 각각 형성되어 있으며, 상기 데이터 신호가 전달되는 화소 전극; 및 행 및 열 방향으로 상기 화소에 각각 형성되어 있으며, 상 기 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 상기 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극 및 상기 화소 전극과 연결되어 있는 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 포함한다. In addition, in the liquid crystal display according to another aspect of the present invention, green, red, blue, and white pixels are arranged adjacent to each other over two pixel rows, and the four pixels display one dot for displaying an image. A pixel array in which the area of the white pixel is smaller than the area of the remaining pixels; A gate line disposed in the horizontal direction with respect to the pixel row and transferring a scan signal or a gate signal to the pixel; Data lines arranged to insulate and intersect the gate lines in a vertical direction, and to transfer an image or data signal and to be arranged with respect to the pixel columns; Pixel electrodes formed on the pixels in row and column directions, respectively, to which the data signals are transmitted; And a switching electrode formed in each of the pixels in a row and column direction and including a gate electrode connected to the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode connected to the pixel electrode. Include.
이러한 특징을 가지는 본 발명의 액정 표시 장치에서, 상기 백색 화소에 연결된 게이트선의 면적이 나머지 화소에 연결된 게이트선의 면적보다 넓을 수 있다. 또한, 상기 백색 화소에 연결된 게이트선 및 데이터선의 면적이 나머지 화소에 연결된 게이트선 및 데이터선의 면적보다 넓을 수 있다. 여기서, 상기 녹색 화소는 상기 백색 화소에 인접하여 배치되지 않는 것이 바람직하다. In the liquid crystal display of the present invention having the above characteristics, the area of the gate line connected to the white pixel may be larger than the area of the gate line connected to the remaining pixels. The area of the gate line and the data line connected to the white pixel may be larger than the area of the gate line and the data line connected to the remaining pixels. Here, the green pixel is preferably not disposed adjacent to the white pixel.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 다수의 데이터선과 상기 게이트선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하고, 각 화소들은 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소 중 하나이며, 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소가 하나의 도트를 이루는 액정 표시 장치의 구동 장치에 있어서, 상기 게이트선에 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부; 상기 데이선으로 인가되는 RGBW 화상 신호에 해당하는 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및 외부로부터 인가되는 RGB 화상 신호를 RGBW 화상 신호로 변환하고, 상기 변환된 RGBW 화상 신호를 최적화하여 상기 데이터 구동부로 제공하는 타이밍 제어부를 포함한다. A driving device of a liquid crystal display according to another aspect of the present invention may include a plurality of gate lines, a plurality of data lines insulated from and intersecting the plurality of gate lines, and an area in which the plurality of data lines and the gate lines intersect. And a plurality of pixels arranged in a matrix form having switching elements connected to the gate line and the data line, respectively, each pixel being one of red, green, blue, and white pixels. A drive device for a liquid crystal display device, wherein the white pixels form one dot, comprising: a gate driver supplying a gate voltage to the gate line; A data driver supplying a data voltage corresponding to the RGBW image signal applied to the day line; And a timing controller converting an RGB image signal applied from the outside into an RGBW image signal and optimizing the converted RGBW image signal to provide the data driver.
여기서, 상기 타이밍 제어부는 외부로부터 인가되는 RGB 화상 신호를 RGBW 화상 신호로 변환시키는 데이터 변환부; 상기 데이터 변환부에서 출력되는 RGBW 화상 신호를 최적화하는 데이터 최적화부; 상기 최적화되어 출력되는 RGBW 화상 신호를 인가되는 클락 신호에 따라 상기 데이터 구동부로 출력하는 데이터 출력부; 및 상기 클락 신호를 생성하여 상기 데이터 출력부로 제공하는 클락 발생부를 포함한다. The timing controller may include a data converter configured to convert an RGB image signal applied from the outside into an RGBW image signal; A data optimizer which optimizes the RGBW image signal output from the data converter; A data output unit configured to output the optimized RGBW image signal to the data driver according to a clock signal applied thereto; And a clock generator for generating the clock signal and providing the clock signal to the data output unit.
특히, 상기 데이터 최적화부는 상기 데이터 변환부에서 출력되는 RGBW 화상 신호로부터 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0)을 분리하고, 상기 무채색 성분(W0)을 최대화하여[W' = Min(W0, 255), R' = R0 + Max(0, W0 -255), G' = G0 + Max(0, W0-255), B' = B0 + Max(0, W0-255)] 상기 RGBW 화상 신호를 최적화할 수 있다. In particular, the data optimizer separates the achromatic component W 0 and the color components R 0 , G 0 , B 0 from the RGBW image signal output from the data converter, and maximizes the achromatic component W 0 . [W '= Min (W 0 , 255), R' = R 0 + Max (0, W 0 -255), G '= G 0 + Max (0, W 0 -255), B' = B 0 + Max (0, W 0 -255)] The RGBW image signal can be optimized.
또한, 상기 데이터 최적화부는 상기 데이터 변환부에서 출력되는 RGBW 화상 신호로부터 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0)을 분리하고, 상기 무채색 성분(W0)을 최소화하여 [W' = W0 -{최대값 - Max(R0, G0, B 0)}, R' = R0 + 최대값 - Max(R0, G0, B0)}, G' = G0 + 최대값 - Max(R0, G0, B0)}, B' = B0 + 최대값 - Max(R0, G0, B0)}] 상기 RGBW 화상 신호를 최적화할 수 있다. In addition, the data optimizer separates the achromatic component W 0 and the color components R 0 , G 0 , B 0 from the RGBW image signal output from the data converter, and minimizes the achromatic component W 0 . [W '= W 0- {max-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}, R' = R 0 + max-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}, G '= G 0 + maximum value-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}, B '= B 0 + maximum value-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}] The RGBW image signal can be optimized. .
또한, 상기 데이터 최적화부는 상기 데이터 변환부에서 출력되는 RGBW로부터 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0)을 분리하고, 상기 무채색 성분(W0)과 색 채 성분(R0, G0, B0)을 균등화시켜, [W' = {W0 + Average(R 0, G0, B0)}/2, R' = R0 + {W0 - Average(R0, G0, B0)}/2, G' = G0 + {W 0 - Average(R0, G0, B0)}/2, B' = B0 + {W 0 - Average(R0, G0, B0)}/2] 상기 RGBW 화상 신호를 최적화할 수 있다. The data optimizer separates the achromatic component W 0 and the color components R 0 , G 0 , and B 0 from the RGBW output from the data converter, and separates the achromatic component W 0 and the color component. By equalizing (R 0 , G 0 , B 0 ), [W '= (W 0 + Average (R 0 , G 0 , B 0 ))} / 2, R' = R 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2, G '= G 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2, B' = B 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2] The RGBW image signal can be optimized.
한편, 상기 데이터 출력부는, 상기 클락 신호에 따라 상기 RGBW 화상 신호를 저장하였다가 3개의 화소 단위로 해당 데이터를 상기 데이터 구동부로 출력할 수 있다. The data output unit may store the RGBW image signal according to the clock signal and output the corresponding data to the data driver in units of three pixels.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법은, 다수의 게이트선, 상기 다수의 게이트선에 절연되어 교차하는 다수의 데이터선, 상기 다수의 데이터선과 상기 게이트선이 교차하는 영역에 형성되며 각각 상기 게이트선 및 데이터선에 연결되어 있는 스위칭 소자를 가지는 행렬 형태로 배열된 다수의 화소를 포함하고, 각 화소들은 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소 중 하나이며, 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소가 하나의 도트를 이루는 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서, a) 외부로부터 인가되는 RGB 화상 신호를 RGBW 화상 신호로 변환하고, 상기 변환된 RGBW 화상 신호를 최적화하는 단계; b) 상기 게이트선으로 게이트 전압을 공급하는 단계;c) 상기 최적화된 RGBW 화상 신호에 해당하는 데이터 전압을 상기 데이터선으로 공급하는 단계를 포함한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a liquid crystal display device, the method comprising: forming a plurality of gate lines, a plurality of data lines insulated from and intersecting the plurality of gate lines, and an area in which the plurality of data lines and the gate lines intersect. And a plurality of pixels arranged in a matrix form having switching elements connected to the gate line and the data line, respectively, each pixel being one of red, green, blue, and white pixels. A driving method of a liquid crystal display device in which white pixels form one dot, the method comprising: a) converting an RGB image signal applied from the outside into an RGBW image signal and optimizing the converted RGBW image signal; b) supplying a gate voltage to the gate line; c) supplying a data voltage corresponding to the optimized RGBW image signal to the data line.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명 하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
도 1에 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조가 도시되어 있다. 1 illustrates a pixel array structure of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치에는, 매트릭스 형태로 배열되어 있는 적색, 청색, 녹색의 칼라 필터용 화소 및 백색 화소(‥ R, B, G, W‥)들이 형성되어 있으며, 동일색의 화소가 화소열 단위로 배열되어 있다. 예를 들어, 행 방향으로는 적색, 청색, 녹색, 및 백색의 화소(‥ R, B, G, W ‥)들이 순차적으로 배열되어 있으며, 열 방향으로는 동일 색의 화소만이 배열되어 있다. 즉, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소가 화소열 단위로 배열되는 스트라이프 구조로 이루어진다. 여기서, 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소가 배열되는 순서는 위에 기술된 것에 한정되지 않으며, 녹색 화소의 투과율이 다른 색 화소에 비하여 높으므로 녹색 화소와 백색 화소를 인접하여 배치하지 않는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, in the liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention, red, blue, and green color filter pixels and white pixels arranged in a matrix form are provided. W ... are formed, and pixels of the same color are arranged in pixel column units. For example, red, blue, green, and white pixels (... R, B, G, W ...) are sequentially arranged in the row direction, and only pixels of the same color are arranged in the column direction. That is, the red, green, blue, and white pixels have a stripe structure in which pixel units are arranged. Here, the order in which the red, green, blue, and white pixels are arranged is not limited to the above-described one, and since the transmittance of the green pixels is higher than that of the other color pixels, it is preferable not to arrange the green pixels and the white pixels adjacently.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소 배열 구조에서는, 행 방향으로 순 차적으로 배열되어 있는 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소들이 화상을 표시하기 위한 기본 단위인 "도트"로서 사용된다. 여기서, 도트를 구성하는 화소들의 면적은 서로 동일하다. In the pixel arrangement structure according to the first embodiment of the present invention, red, green, blue and white pixels sequentially arranged in the row direction are used as "dots" which are basic units for displaying an image. Here, the areas of the pixels constituting the dots are the same.
본 발명과 같이 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소를 하나의 도트로서 이용하여 화상을 표시하면, 전체적으로 광효율이 높아진다. 예를 들어, 액정 표시 장치에서 TFT 기판 쪽 편광기(polaizer)를 통과하는 빛의 양을 "1"이라고 하자. 적색, 녹색 및 청색의 3개의 화소로 도트를 표시하는 경우에는 각 화소의 면적의 1/3이고, 칼라 필터에 의하여 투과율이 1/3이므로, 하나의 도트의 전체 투과율은 [1/3 ×1/3(R)] + [1/3×1/3(G)] + [1/3×1/3(B)] = 1/3 = 33.3%가 된다. When the image is displayed using red, green, blue and white pixels as one dot as in the present invention, the overall light efficiency is increased. For example, assume that the amount of light passing through the TFT substrate-side polarizer in the liquid crystal display device is "1". In the case of displaying dots with three pixels of red, green, and blue, one-third of the area of each pixel, and the transmittance is 1/3 by color filter, the total transmittance of one dot is [1/3 × 1 / 3 (R)] + [1/3 x 1/3 (G)] + [1/3 x 1/3 (B)] = 1/3 = 33.3%.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 각 화소의 면적의 1/4이고, 백색 화소의 투과율이 1이므로(백색 화소에는 칼라 필터가 없기 때문), 하나의 도트의 전체 투과율은 [1/4 ×1/3(R)] + [1/4×1/3(G)] + [1/4×1/3(B)] + [1/4×1(W)] = 1/2 = 50%가 된다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 종래의 액정 표시 장치에 비하여 휘도가 약 1.5배 정도 더 높아짐을 알 수 있다. However, in the embodiment of the present invention, since the pixel is 1/4 of the area of each pixel and the transmittance of the white pixel is 1 (the white pixel has no color filter), the total transmittance of one dot is [1/4 x 1 / 3 (R)] + [1/4 × 1/3 (G)] + [1/4 × 1/3 (B)] + [1/4 × 1 (W)] = 1/2 = 50% do. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the luminance is about 1.5 times higher than that of the conventional liquid crystal display.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 위의 제1 실시예와 같은 스트라이프 구조이외에, 바둑판 구조의 화소 배열 구조로 이루어질 수 있다. Meanwhile, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention may have a pixel array structure having a checkerboard structure, in addition to the stripe structure as in the first embodiment.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조를 나타낸 도이다. 2 is a diagram illustrating a pixel array structure of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 두 개의 화소행에 걸쳐서 하나의 도트를 이루는 적색, 녹색, 청색 및 백 색 화소가 서로 인접하여 배열되어 있다. 예를 들어, 행 방향으로는 녹색 및 적색의 화소들 또는 청색 및 백색의 화소들이 순차적으로 배열되어 있으며, 열 방향으로는 녹색 및 청색의 화소 또는 적색 및 백색의 화소들이 순차적으로 배열되어 있다. 여기서도 녹색 화소와 백색 화소가 인접하여 배치되지 않는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, in the liquid crystal display according to the second exemplary embodiment, red, green, blue, and white pixels forming one dot are arranged adjacent to each other over two pixel rows. For example, green and red pixels or blue and white pixels are sequentially arranged in the row direction, and green and blue pixels or red and white pixels are sequentially arranged in the column direction. Here, it is preferable that the green pixels and the white pixels are not disposed adjacent to each other.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 화소 배열 구조에서는, 두 개의 화소행에 걸쳐서 형성되는 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소들이 화상을 표시하기 위한 기본 단위인 "도트"로서 사용된다. 따라서, 제1 실시예와 동일하게, 백색 화소의 투과율에 의하여, 하나의 도트의 전체 투과율은 종래의 액정 표시 장치에 비하여 휘도가 약 1.5배 정도 더 높아지게 된다. In the pixel array structure according to the second embodiment of the present invention, red, green, blue, and white pixels formed over two pixel rows are used as "dots" which are basic units for displaying an image. Therefore, similarly to the first embodiment, the total transmittance of one dot is about 1.5 times higher than that of the conventional liquid crystal display by the transmittance of the white pixel.
위에 기술된 제1 및 제2 실시예와 같이, 하나의 도트 표시시에 백색 화소를 사용하면, 휘도가 올라가는 반면에 고휘도에서의 색농도가 저하될 수 있다. As in the first and second embodiments described above, when white pixels are used in one dot display, the luminance may be increased while the color concentration at high luminance may be reduced.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에서는 휘도를 높이면서도 색농도의 저하를 방지하기 위하여, 백색 화소의 면적을 조절한다. Therefore, in the third embodiment of the present invention, the area of the white pixel is adjusted in order to increase the luminance and to prevent the color concentration from decreasing.
도 3a 및 도 3b에 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조가 도시되어 있다. 3A and 3B illustrate a pixel array structure of a liquid crystal display according to a third exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 실시예와 동일하게, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 화소가 화소열 단위로 배열되는 스트라이프 구조로 이루어지며, 제1 실시예와는 달리, 백색 화소의 면적이 다른 화소보다 예를 들어 1/4로 축소된다. 3A and 3B, in the liquid crystal display according to the third embodiment of the present invention, red, green, blue, and white pixels are arranged in pixel columns as in the first embodiment. It has a stripe structure, and unlike the first embodiment, the area of the white pixel is reduced to, for example, 1/4 of the other pixels.
보다 구체적으로 설명하면, 도 3a에 도시되어 있듯이, 제1 실시예와 같이 스 트라이프 구조로 이루어지는 하나의 도트내에서 백색 화소의 크기를 조절하기 위해서 각 화소를 분리시키는 데이터선을 시프트시켜서 적색, 녹색, 및 청색 화소의 면적을 증가시켜 백색 화소를 축소시킨다. More specifically, as shown in FIG. 3A, in order to adjust the size of the white pixel in one dot having a stripe structure as in the first embodiment, the data line separating each pixel is shifted to red, The white pixels are reduced by increasing the area of the green and blue pixels.
이와는 달리, 도 3b에 도시되어 있듯이, 데이선의 이동에 따라 각 화소의 면적을 조절하지 않고, 각 화소의 주변에 설치되는 배선(예를 들어, 데이터 배선, 게이트 배선 등)의 크기를 조절하여, 해당 화소의 면적을 조절한다. 즉, 면적을 줄이고자 하는 백색 화소 주변에 형성된 배선의 크기를 증가시켜 상대적으로 백색 화소의 빛이 투과되는 영역을 감소시킨다. 이 때, 각 화소의 데이터 배선과 게이트 배선이 교차되는 영역은 서로 캐패시티브 로드(capacitive load)로 작용하고 있으므로, 증가시키지 않는 것이 바람직하다. In contrast, as shown in FIG. 3B, without adjusting the area of each pixel according to the movement of the day line, the size of the wiring (for example, data wiring, gate wiring, etc.) provided around each pixel is adjusted. Adjust the area of the pixel. That is, by increasing the size of the wiring formed around the white pixel to reduce the area, the area in which light of the white pixel is relatively transmitted is reduced. At this time, the area where the data line and the gate line of each pixel cross each other acts as a capacitive load, so it is preferable not to increase the area.
이러한 제3 실시예에서는 백색 화소의 영역이 감소됨에 따라 상대적으로 다른 화소의 영역이 증가됨으로써, 색농도를 유지하면서 백색 화소에 의한 휘도 증가 효과를 얻을 수 있다. In this third embodiment, as the area of the white pixel is reduced, the area of the other pixel is increased, so that the luminance increase effect of the white pixel can be obtained while maintaining the color density.
도 4a 및 도 4b에 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 배열 구조가 도시되어 있다. 4A and 4B illustrate a pixel array structure of a liquid crystal display according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치에는, 제2 실시예와 동일하게, 두 개의 화소행에 걸쳐서 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소가 인접하여 배열되어 있는 바둑판 구조로 이루어진다. 여기서는 하나의 화소행에 인접하여 배열된 녹색 및 적색의 화소, 그리고 인접한 다른 화소행에 서로 인접하여 배열된 청색 및 백색의 화소가 하나의 도트로서 사용되는 바둑 판 구조로 화소가 배열되어 있으며, 제2 실시예와는 달리, 백색 화소의 면적이 다른 화소에 비하여 작다. As shown in FIGS. 4A and 4B, in the liquid crystal display according to the fourth embodiment of the present invention, red, green, blue, and white pixels are adjacent to each other over two pixel rows as in the second embodiment. It consists of a checkerboard structure arranged. Here, the pixels are arranged in a checkerboard structure in which green and red pixels arranged adjacent to one pixel row and blue and white pixels arranged adjacent to each other adjacent pixel row are used as one dot. Unlike the second embodiment, the area of the white pixel is smaller than that of the other pixels.
보다 구체적으로 설명하면, 도 4a에 도시되어 있듯이, 제3 실시예와 동일하게, 각 화소를 분리시키는 데이터선을 시프트시켜서 적색, 녹색, 및 청색 화소의 면적을 증가시켜 백색 화소를 축소시킨다. 이 때, 하나의 도트의 면적은 고정되어 있는 상태에서 백색 화소의 면적이 감소됨에 따라, 상대적으로 다른 화소의 면적이 증가된다. 따라서, 이 경우에는 백라이트의 광량 및 최종 목표가 되는 색온도 등을 고려하여 적색, 녹색 및 청색 화소의 면적을 증가시키는 비율, 색 화소의 면적을 감소시키는 비율을 결정한다. 예를 들어, 청색 화소가 다른 색 화소에 비하여 상대적으로 시인성에 영향을 주지 않으므로, 도 4a에 도시되어 있듯이, 청색 화소의 면적이 증가되도록 제2 실시예 기술된 화소 배열 구조에서, 녹색 화소와 청색 화소의 위치를 변경하고 데이터 배선의 위치를 조절하여 백색 화소의 면적을 감소시킨다. More specifically, as shown in Fig. 4A, as in the third embodiment, the white pixels are reduced by shifting the data lines separating each pixel to increase the area of the red, green, and blue pixels. At this time, as the area of the white pixel is reduced while the area of one dot is fixed, the area of the other pixel is relatively increased. Therefore, in this case, the ratio of increasing the area of the red, green, and blue pixels, and the ratio of decreasing the area of the color pixels are determined in consideration of the amount of light of the backlight and the color temperature as the final target. For example, since blue pixels do not affect visibility relative to other color pixels, as shown in FIG. 4A, in the pixel arrangement structure described in the second embodiment such that the area of the blue pixels is increased, the green pixels and the blue pixels are increased. The area of the white pixel is reduced by changing the position of the pixel and adjusting the position of the data line.
이와는 달리 도 4b에 도시되어 있듯이, 제3 실시예와 동일하게, 각 화소의 주변에 설치되는 배선(예를 들어, 데이터 배선, 게이트 배선 등)의 크기를 조절하여, 백색 화소의 면적을 조절할 수 있다. 이 경우에도 각 화소의 데이터 배선과 게이트 배선이 교차되는 영역의 면적은 변경시키지 않는다. Alternatively, as shown in FIG. 4B, as in the third embodiment, the area of the white pixel can be adjusted by adjusting the size of the wiring (eg, data wiring, gate wiring, etc.) provided around each pixel. have. Even in this case, the area of the region where the data wiring and the gate wiring of each pixel cross each other is not changed.
다음은, 위의 화소 배열 구조를 가지는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Next, the structure of the thin film transistor substrate of the liquid crystal display according to the fourth exemplary embodiment having the pixel array structure described above will be described in more detail.
도 5는 위의 화소 배치를 가지는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장 치의 박막 트랜지스터 기판의 구체적인 화소 구조도이다. 도 6는 도 5에서 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 잘라 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다. 5 is a detailed pixel structure diagram of a thin film transistor substrate of a liquid crystal display device according to a fourth exemplary embodiment of the present invention having the pixel arrangement above. FIG. 6 is a cross-sectional view of the TFT substrate for a liquid crystal display device taken along the line IV-IV ′ in FIG. 5.
도 5에 보는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에는 도 4b와 동일하게, 하나의 화소행에 인접하여 녹색 및 적색의 화소가 배열되고, 그리고 인접한 다른 화소행에 서로 인접하여 청색 및 백색의 화소가 배열된다. 이 경우 녹색 및 청색 화소가 동일열에 위치되며, 적색 및 백색 화소가 동일열에 위치된다. 그리고, 백색 화소의 개구율이 다른 화소에 비하여 작도록 백색 화소의 면적을 감소시킨다. 여기서는 도 4b에 개시된 바와 같이 데이터선 및 게이트선의 면적을 증가시켜 백색 화소의 개구율을 감소시킨다. As shown in FIG. 5, in the thin film transistor substrate according to the fourth embodiment of the present invention, green and red pixels are arranged adjacent to one pixel row, and adjacent to each other pixel row, similarly to FIG. 4B. The blue and white pixels are arranged. In this case, the green and blue pixels are located in the same column, and the red and white pixels are located in the same column. The area of the white pixel is reduced so that the aperture ratio of the white pixel is smaller than that of the other pixels. Here, as shown in FIG. 4B, the area of the data line and the gate line is increased to reduce the aperture ratio of the white pixel.
구체적으로, 도 5에서 보는 바와 같이, 가로 방향으로는 주사 신호 또는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(또는 주사 신호선, 121)이 화소의 행 방향으로 각각의 화소 행에 대하여 하나씩 형성되어 있으며, 세로 방향으로는 데이터 신호를 전달하며 게이트선(121)과 교차하여 단위 화소를 정의하는 데이터선(171)이 게이트선(121)과 절연되어 화소(‥ B, R, G, ‥) 열에 대하여 형성되어 있다. 여기서, 게이트선(121)과 데이터선(171)이 교차하는 부분에는 게이트선(121)과 연결되어 있는 게이트 전극(123)과 데이터선(171)과 연결되어 있는 소스 전극(173) 및 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)과 맞은편에 형성되어 있는 드레인 전극(175) 및 반도체층(150)을 포함하는 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막 트랜지스터를 통하여 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있다.
Specifically, as shown in FIG. 5, in the horizontal direction, one gate line (or a scan signal line 121) for transmitting a scan signal or a gate signal is formed in the pixel row direction, one for each pixel row, and the vertical direction. The
또한, 게이트선(121)과 동일한 층으로 화소 전극(190)과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)이 형성되어 있으며, 유지 축전기용 도전체 패턴(177)은 게이트선(121) 상에 형성되어 있으며, 접촉 구멍(187)을 통하여 화소 전극(190)과 연결된다. 게이트선(121)에서 유지 축전기용 도전체 패턴(177)이 형성되어 있는 부분의 폭은 충분한 유지 용량을 확보하기 위하여 유지 축전기용 도전체 패턴(177)이 형성되어 있지 않은 부분의 폭보다 넓게 형성되어 있다. In addition, a
또한, 데이터 배선은 드레인 전극(175)에 연결되어 있다. 또한, 화소 전극(190)과 데이터 배선을 연결하기 위한 보호막(180, 도 5 및 도 6 참조)의 접촉 구멍(187)은 유지 축전기용 도전체 패턴(177)의 상부에 형성되어 있으며, 각각의 데이터선(171) 끝에는 외부로부터 영상 신호를 전달받아 데이터선(171)으로 전달하기 위한 데이터 패드(179)가 각각 연결되어 있다. 이러한 구조에서 각 화소열은 데이터선(171)에 연결되어 있는 데이터 패드를 통하여 각각 화상 신호를 전달받는다. The data line is also connected to the
보다 구체적으로 설명하면, 절연 기판(100) 위에 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 화소의 행 방향으로 각각의 화소 행에 대하여 하나씩 형성되어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(125) 및 게이트선(121)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(123)을 포함한다. 여기서, 게이트 배선은 테이퍼각을 가지며, 예를 들어 테이퍼각은 30°∼90°일 수 있다.
In more detail, the gate wiring is formed on the insulating
기판(100) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 게이트 배선을 덮고 있다.On the
게이트 전극(125)의 게이트 절연막(140) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(150)이 섬 모양으로 형성되어 있으며, 반도체층(150)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(160)이 각각 형성되어 있다. 이와는 달리, 반도체층(150)이 데이터선(171)의 모양을 따라 형성될 수도 있다. A
저항성 접촉층(160) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(171), 데이터선(171)의 분지이며 저항성 접촉층(160)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가 받는 데이터 패드(179), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항성 접촉층(160) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(175)을 포함한다.The data line is formed on the
데이터 배선 및 이들이 가리지 않는 반도체층(150) 상부에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)를 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 189)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 SiNX 단일막 또는 유기막으로 이루어질 수 있으며, 또한 유기막/SiNX로 이루어질 수도 있 다. The
보호막(180) 위에는 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(180) 위에는 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 각각 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(95) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. On the
여기서, 화소 전극(190)은 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 게이트선(121)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(121, 125, 123)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수도 있다. 5 and 6, the
한편, 위에 기술된 제1 내지 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기술의 구조도, 당업자라면 위에 기술된 화소 배치와, 위의 제4 실시예에 기술된 구조(도 5 및 도 6)로부터 용이하게 고안할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. On the other hand, the structure of the thin film transistor technology of the liquid crystal display device according to the first to the third embodiments described above, those skilled in the art and the pixel arrangement described above, and the structure described in the fourth embodiment (Figs. 5 and 6) Since it can be easily devised, detailed description is omitted.
다음에는 위에 기술된 제1 내지 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치에 대하여 설명한다. Next, a driving device of the liquid crystal display device according to the first to fourth embodiments described above will be described.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 블록도이다. 7 is a block diagram of a driving device of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 액정 패널(100)로 게이트 신호 및 데이터 신호를 각각 공급하는 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300), 그리고 구동 전압 발생부(400), 계조 전압 발생부(500) 및 타이밍 제어부(600)를 포함한다.
As shown in FIG. 7, the driving device of the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention includes a
액정 패널(100)은 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(G1-Gn, D1-D
m)과 이에 연결된 복수의 화소(pixel)를 포함하며, 각 화소는 신호선(G1-Gn, D1-D
m)에 연결된 스위칭 소자(switching element)(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 신호선(G1-Gn, D
1-Dm)은 게이트 신호(또는 주사 신호라고 명명됨)을 전달하며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선(또는 주사 신호선이라고 명명됨)(G1-Gn)과, 데이터 신호(또는 화상 신호라고 명명됨)(data signal)를 전달하며 열 방향으로 뻗어 있는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 스위칭 소자(Q)는 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 있고 입력 단자는 데이터선(D1-Dm)에 연결되며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc
) 및 유지 축전기(Cst)의 한 단자에 연결되어 있다. 한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소의 화소 전극에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(color filter)가 구비되어 있으며, 백색에 해당하는 화소에는 색 필터가 구비되어 있지 않다. 이러한 구조로 이루어지는 각 화소는 위에 기술된 제1 내지 제4 실시예와 동일하게 배열될 수 있으며, 적색, 녹색, 청색 및 백색의 4 화소가 하나의 도트를 이룬다. The
타이밍 제어부(600)는 LCD 모듈 외부의 화상 공급원(도시하지 않음)으로부터 R, G, B 데이터 신호, 프레임 구별 신호인 수직 동기 신호 (Vsync), 행 구별 신호 인 수평 동기 신호(Hsync) 및 클락 신호를 제공받아 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)를 구동하기 위한 디지털 신호를 출력한다.The
타이밍 제어부(600)에서 게이트 구동부(200)로 출력하는 타이밍 신호에는, 게이트선에 게이트 온 전압이 인가되도록 하기 위해 게이트 온 전압의 인가 시작을 명령하는 수직 시작 신호(STV), 이 게이트 온 전압을 각각의 게이트선에 순차적으로 인가하기 위한 게이트 클락 신호(CPV 신호) 및 게이트 구동부(200)의 출력을 인에이블(enable)시키는 게이트 온 인에이블 신호(OE) 등이 있다. The timing signal output from the
타이밍 제어부(600)에서 데이터 구동부(300)로 출력하는 타이밍 신호에는, 외부의 데이터 소스(예를 들어, 그래픽 제어기 등)로부터 넘어오는 디지털 데이터 신호[R(0:N), G(0:N), B(0:N)]를 데이터 구동부(300)로 입력하라고 명령하는 수평 시작 신호(Hstart), 데이터 구동부(300) 내에서 아날로그로 변환된 데이터 신호를 패널에 인가할 것을 명령하는 신호(이하, "LOAD 신호"라고 명명함) 및 데이터 구동부(300) 내 데이터 시프트를 하기 위한 수평 클록 신호(HCLK) 등의 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 타이밍 제어부(600)는 인가되는 화상 신호 즉, 디지털 데이터 신호 [R, G, B]를 [R, G, B, W]로 변환하여 출력한다. The timing signal output from the
도 8에 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 제어부(600)의 상세 구조가 도시되어 있다. 8 shows a detailed structure of the
타이밍 제어부(600)는 도 8에 도시되어 있듯이, 외부로부터 인가되는 RGB를 RGBW로 변환시키는 데이터 변환부(601), 데이터 변환부에서 출력되는 RGBW를 최적화하는 데이터 최적화부(602), 최적화되어 출력되는 RGBW를 인가되는 클락 신호(OPC)에 따라 데이터 구동부(300)로 출력하는 데이터 출력부(603), 그리고 클락 신호(OPC)를 생성하여 데이터 출력부(603)로 제공하는 클락 발생부(604)를 포함한다. As illustrated in FIG. 8, the
이러한 타이밍 제어부(600)는 위에 기술된 요소만을 포함하지는 않으며, 일반적인 액정 표시 장치의 구동을 위한 각종 제어 신호를 처리 및 생성, 입력되는 화상 데이터를 처리하는 기능 등을 수행하는 다수의 요소를 더 포함할 수 있다. 이러한 기능 및 이를 수행하는 구성 요소는 이미 공지된 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. The
이러한 구조로 토대로 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 장치의 작용에 대하여 설명한다. Based on this structure, the operation of the driving apparatus of the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention will be described.
외부의 그래픽 제어기(graphic controller)(도시하지 않음)로부터 RGB 데이터 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 다수의 제어 입력 신호, 예를 들면 수직 동기 신호와 수평 동기 신호, 클록 신호(IPC) 등이 입력되면, 타이밍 제어부(600)는 제어 입력 신호를 기초로 다수의 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성하고, RGB 데이터 신호를 처리하여 본 발명의 실시예와 같이 하나의 도트를 표시하기 위한 RGBW 데이터를 생성한다. A plurality of control input signals for controlling the RGB data signals R, G, B and their display from an external graphic controller (not shown), for example, a vertical sync signal, a horizontal sync signal, and a clock signal ( When the IPC) or the like is input, the
구체적으로, 타이밍 제어부(600)의 데이터 변환부(601)가 입력되는 RGB 데이터를 연산을 통하여 RGBW 데이터로 변환한다. 이러한 데이터 변환 방법으로는 이치화된 R, G, B, 데이터로부터 각각 백색 성분을 추출하고, 이를 하프톤(half-tone) 프로세스를 통하여 RGBW를 생성하는 방법, RGB 데이터의 증가값들 중 최소값을 증 가값에서 차감하여 이를 백색 성분의 입력값으로 활용하고 백색 차감량 이외의 RGB 증가분을 RGB 출력 신호로 사용하는 방법 등이 사용될 수 있다. 여기서는 RGB 데이터를 RGBW 데이터로 변환하는 방법은 이미 공지된 기술임으로 상세한 설명을 생략한다. In detail, the
이 때, 데이터 변환부(601)에 의하여 RGB 데이터로부터 하나의 RGBW 데이터가 생성되지 않고, 다수의 RGBW 데이터가 생성된다. 따라서, 데이터 최적화부(602)는 다수의 RGBW 데이터 중에서 현재 액정 표시 장치의 특성에 따라 RGBW 데이터를 최적화한다. 예를 들어, 백색 화소를 127 계조로 표현하는 방법에는 (W=0, RGB=255), (W=1, RGB=254), …, (W=255, RGB=0) 등 256가지가 있다. 본 발명에서는 이러한 계조 표현 방법의 리던던시(redundancy)를 이용하여 액정 표시 장치의 성능을 향상시키고자 하며, 어떤 성능을 향상시키고자 하는 가에 따라 데이터의 최적화를 선택적으로 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 해상도를 향상시키고자 하는 경우, 소비 전력을 감소시키고자 하는 경우, RGB와 W의 값을 평균적으로 하고자 하는 경우 등에 따라 RGBW의 최적화를 선택적으로 수행한다. At this time, one RGBW data is not generated from the RGB data by the
먼저, 데이터 최적화부(602)는 데이터 변환부(601)로부터 출력되는 RGBW 데이터를 받아서 다음과 같이 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B
0)으로 나눈다. 각 무채색 성분과 색채 성분은 다음과 같이 나타낼 수 있다. First, the
R0 = R - Min(R, G, B)R 0 = R-Min (R, G, B)
G0 = G - Min(R, G, B)G 0 = G-Min (R, G, B)
B0 = B - Min(R, G, B)B 0 = B-Min (R, G, B)
다음에, 액정 표시 장치에서 해상도를 향상시키고자 하는 경우에는 W 화소의 계조치와 RGB 화소의 계조치의 차이를 극대화시킨다. Next, when the resolution of the liquid crystal display is to be improved, the difference between the gray level of the W pixel and the gray level of the RGB pixel is maximized.
예를 들어, TN(twisted nematic) 액정 표시 장치의 경우에는 백색 화소와 RGB 화소가 나타내는 계조의 차이를 극대화할수록 계조 반전시의 변화를 완화시킬 수 있다. 즉, W 화소를 127 계조로 표현하고자 하는 경우에는 (W=127, RGB=127)로 하는 것보다 (W=0, RGB=255) 또는 (W=255, RGB=0)로 하는 것이 측면 시인성 등의 관점에서 훨씬 유리하다. 이에 따라 현재 액정 표시 장치가 TN 모드인 경우에는 데이터 변환부(601)에서 출력되는 RGBW 데이터를 연산처리하여 W 화소와 RGB 화소간의 계조 차이를 극대화시킨다. 이 때, 계조 차이를 극대화하는 방법으로는 W 화소의 계조치를 최대치로 하거나, W 화소의 계조치를 최소치로 하여 RGB 화소와의 차이를 극대화시킬 수 있다. For example, in the case of a twisted nematic (TN) liquid crystal display, the change in gray level inversion may be alleviated as the difference between gray levels represented by the white pixel and the RGB pixel is maximized. In other words, when the W pixel is to be expressed with 127 gradations, it is better to set (W = 0, RGB = 255) or (W = 255, RGB = 0) rather than (W = 127, RGB = 127). It is much more advantageous from the standpoint of such. Accordingly, when the current liquid crystal display is in the TN mode, the RGBW data output from the
이 경우에는 소비 전력의 효율성 관점에 따라 W 화소의 계조치를 최대치로 하거나, W 화소의 계조치를 최소치로 한다. 구체적으로, 액정 표시 장치가 휴대폰 등에 사용되는 경우에는 소비 전력을 최대한 감소시키는 것이 중요하다. 소비 전력을 최대한 감소시키고자 하는 경우에는 W 화소에 높은 전압이 걸리고 RGB 화소에 낮은 전압이 걸리도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 노멀리 블랙 모드(normally black mode)에서 127 계조를 표현할 때, (W=255, RGB=0)로 하는 것이 소비 전력 감소 측면에서 유리하고, 반대로 노멀리 화이트 모드(normally white mode)에서는 (W=255, RGB=0)로 하는 것이 더 유리하다. In this case, the gradation value of the W pixel is made maximum or the gradation value of the W pixel is made minimum, depending on the efficiency of power consumption. Specifically, when the liquid crystal display device is used in a mobile phone or the like, it is important to reduce power consumption as much as possible. In order to reduce power consumption as much as possible, it is desirable to apply a high voltage to the W pixel and a low voltage to the RGB pixel. For example, when expressing 127 grayscales in a normally black mode, (W = 255, RGB = 0) is advantageous in terms of power consumption reduction, and vice versa in a normally white mode. It is more advantageous to set (W = 255, RGB = 0).
이에 따라 소비 전력을 최대한 감소시키고자 하는 경우에는 다음과 같이 RGB 데이터로부터 산출된 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0 )을 연산하여, W 화소가 최대값을 가지는 RGBW 데이터를 산출한다. Accordingly, in order to reduce power consumption as much as possible, the achromatic component (W 0 ) and the color components (R 0 , G 0 , B 0 ) calculated from the RGB data are calculated as follows. Branches yield RGBW data.
R' = R0 + Max(0, W0-255)R '= R 0 + Max (0, W 0 -255)
G' = G0 + Max(0, W0-255)G '= G 0 + Max (0, W 0 -255)
B' = B0 + Max(0, W0-255)B '= B 0 + Max (0, W 0 -255)
이와는 달리, W 화소가 최소값을 가지는 RGBW 데이터를 산출하고자 하는경우에는 다음과 같이 RGB 데이터로부터 산출된 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0)을 연산하여, W가 최소값을 가지는 RGBW 데이터를 산출한다. On the contrary, in the case of calculating RGBW data having the minimum value of the W pixel, the achromatic component W 0 calculated from the RGB data and the color components R 0 , G 0 , B 0 are calculated as follows. Yields RGBW data having the minimum value.
R' = R0 + {255 - Max(R0, G0, B0)}R '= R 0 + {255-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}
G' = G0 + {255 - Max(R0, G0, B0)}G '= G 0 + {255-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}
B' = B0 + {255 - Max(R0, G0, B0)}B '= B 0 + {255-Max (R 0 , G 0 , B 0 )}
이와는 달리, 측면 시인성이나 소비 전력을 고려하지 않아도 되는 액정 표시 장치의 경우에는 W와 RGB의 차이를 극대화하는 것보다 유사한 값으로 하는 것이 화질이 좋다. 해상도가 낮은 액정 표시 장치(보기:TV용 액정 표시 장치)의 경우에는 각 화소가 구분되어서 보일 수 있기 때문에, W와 RGB 의 인텐시티(intensity)가 유사하게 분포되는 것이 균일한(uniform) 느낌을 주게 되어 화질이 더 좋아진다. 이 때, W 화소에는 색 필터가 없기 때문에 단위 면적당 더 많은 빛이 투과하므로, W와 RGB 의 계조값이 동일한 것보다는 W의 계조값이 상대적으로 더 낮은 것이 화질 향상에 더 유리하다. On the other hand, in the case of a liquid crystal display device which does not need to consider side visibility or power consumption, it is better to set the image to a similar value than to maximize the difference between W and RGB. In the case of a low-resolution liquid crystal display device (e.g., a liquid crystal display device for a TV), since the pixels may be seen separately, a similar distribution of the intensity of W and RGB gives a uniform feeling. The image quality is better. At this time, since there is no color filter in the W pixel, more light is transmitted per unit area. Therefore, it is more advantageous for the image quality improvement that the W gray value is relatively lower than the same gray value of W and RGB.
W와 RGB의 값을 동일하게 하고자 하는 경우에는, 다음과 같이 RGB 데이터로부터 산출된 무채색 성분(W0)과, 색채 성분(R0, G0, B0)을 연산하여, RGBW 데이터를 산출한다. In the case where the values of W and RGB are to be equal, RGBW data is calculated by calculating achromatic components W 0 and color components R 0 , G 0 , B 0 calculated from RGB data as follows. .
R' = R0 + {W0 - Average(R0, G0, B0)}/2R '= R 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2
G' = G0 + {W0 - Average(R0, G0, B0)}/2G '= G 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2
B' = B0 + {W0 - Average(R0, G0, B0)}/2 B '= B 0 + {W 0 -Average (R 0 , G 0 , B 0 )} / 2
한편, 더 좋은 화질을 얻기 위하여 W의 계조값이 상대적으로 더 낮도록 하고자 하는 경우에는, 위의 수학식4에 따라 RGBW를 산출하지 않고 다른 방법을 사용한다. On the other hand, in order to obtain a relatively low gray level value of W in order to obtain better image quality, another method is used without calculating RGBW according to Equation 4 above.
위에 기술된 RGBW의 최적화 방법이외에도 다른 최적화 방법이 사용될 수 있으며, RGBW가 나타낼 수 있는 최대값(예를 들어 255)을 고려하여 RGBW의 값을 산출한다. In addition to the above-described optimization method of RGBW, another optimization method may be used, and the RGBW value is calculated in consideration of the maximum value (for example, 255) that the RGBW can represent.
이와 같이 데이터 최적화부(602)에 의하여 선택적으로 최적화되어 RGBW가 생성되어 출력되면, 데이터 출력부(603)는 클락 발생부(604)로부터 제공되는 클락 신호(OPC)에 따라 RGBW를 데이터 구동부(300)로 출력한다. When the RGBW is selectively generated and output by the data optimizer 602 as described above, the
본 발명의 실시예에서, 데이터 구동부(300)로서 RGBW의 4색 화소에 따른 데이터를 처리하도록 하는 장치를 사용할 수 있으나, 제조 원가의 상승 등을 고려하여 기존의 RGB 3색 화소의 데이터를 처리하는 데이터 구동부를 사용하는 것이 더 바람직하며, 이 경우 데이터 최적화부(602)가 다음과 같이 RGBW 데이터를 재편성(reorganization)하여 데이터 구동부(300)로 출력한다. In the exemplary embodiment of the present invention, an apparatus for processing data according to four color pixels of RGBW may be used as the
RGBW 데이터를 처리하는 경우에는 기존의 RGB 데이터를 처리하는 경우보다 데이터량이 1/3가량 더 많아지므로 화소 클락(pixel clock) 즉, 클락 신호가 그만큼 증가되어야 한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서는 클락 발생부(604)가 외부로부터 인가되는 클락 신호(IPC)를 처리하여 4/3 배의 클락 신호(OPC)를 생성한다. In the case of processing the RGBW data, the amount of data is about one third more than in the case of the processing of the conventional RGB data, so the pixel clock, that is, the clock signal, must be increased by that much. Accordingly, in the exemplary embodiment of the present invention, the
도 9에, 위의 제1 실시예 및 제3 실시예와 같이 액정 패널상에 수직 스트라이트 구조 형태로 RGBW 각 화소가 배열되어 있는 경우에, RGBW 데이터를 출력하는 타이밍도가 도시되어 있다. FIG. 9 shows timing charts for outputting RGBW data when RGBW pixels are arranged in the form of vertical stripes on the liquid crystal panel as in the first and third embodiments.
첨부한 도 9에 도시되어 있듯이, 데이터 최적화부(602)로부터 최적화된 RGBW가 순차적으로 입력(R0G0B0W0, R1G1
B1W1, R2G2B2W2, …)되고 외부로부터 클락 신호(IPC)가 입력되면, 데이터 출력부(603)는 클락 발생부(604)로부터 입력되는 클락 신호(OPC) 즉, 입력 클락 신호의 4/3배가 되는 주기를 가지는 클락 신호(OPC)에 따라 입력된 RGB 데이터를 R0G0B0, W0R1G1
, B1W1R2, G2B2W2, …의 순서대로 출력한다. As shown in FIG. 9, RGBW optimized from the
한편, 위의 제2 실시예 및 제4 실시예와 같이 액정 패널상에 바둑판 구조 형태로 RGBW 각 화소가 배열되어 있는 경우에는, 하나의 도트를 이루는 RGBW가 2개의 게이트선에 걸쳐서 디스플레이 되므로, 하나의 도트를 디스플레이하기 위한 화소 데이터를 저장하였다가 다음과 같이 RGBW 데이터를 출력한다. On the other hand, when the RGBW pixels are arranged in the form of a checkerboard structure on the liquid crystal panel as in the second and fourth embodiments above, the RGBW constituting one dot is displayed over two gate lines. The pixel data for displaying the dot is stored and then output RGBW data as follows.
구체적으로, R0G0B0W0, R1G1B
1W1, R2G2B2W2, …의 순서대로 RGBW 데이터가 입력되면 이를 저장하였다가, 클락 발생부(604)로부터 입력되는 클락 신호(OPC)에 따라 G0R0G1, R1G2R2,…,RN-2
GN-1RN-1을 먼저 출력하고, 다음 게이트선 구동시에 B0W
0B1, W1B2W2,…,WN-2BN-1WN-1,의 순서대로 출력한다. 이 경우에는 데이터 출력부(603)가 인가되는 RGBW 데이터를 저장할 수 있도록 라인 버퍼를 포함할 수 있다. Specifically, R 0 G 0 B 0 W 0 , R 1 G 1 B 1 W 1 , R 2 G 2 B 2 W 2 ,. When the RGBW data is input in the order of, it is stored, and G 0 R 0 G 1 , R 1 G 2 R 2 ,... , R N-2 G N-1 R N-1 is output first, and then B 0 W 0 B 1 , W 1 B 2 W 2 ,... , W N-2 B N-1 W N-1 In this case, the
위에 기술된 바와 같이 타이밍 제어부(600)에서 처리된 RGBW 데이터는 데이터 구동부(300)로 제공되며, 데이터 구동부(300)는 수평 시작 신호(Hstart)에 동기하여 인가되는 RGBW 화상 데이터를 각각 대응하는 계조 전압으로 변환시킨 다음 에 인가되는 로드 신호에 따라 액정 패널(100)의 스위칭 소자 즉, TFT의 소스 전극으로 인가한다. 그리고, 게이트 구동부(200)는 타이밍 제어부(600)로부터 출력되는 게이트 클락 신호에 동기하여 게이트 온 전압을 TFT의 게이트 전극으로 인가하며, 그 결과 소스 전극으로 인가된 데이터 전압이 화소 전극에 충전된다. As described above, the RGBW data processed by the
따라서, 각각의 화소 전극에 공급된 데이터 전압과 공통 전극의 전압의 전위차에 따라 액정의 배향 상태가 달라지고, 그에 따라 빛의 투과량이 달라져서 원하는 화상이 표시된다. Therefore, the alignment state of the liquid crystal varies according to the potential difference between the data voltage supplied to each pixel electrode and the voltage of the common electrode, and accordingly, the amount of light transmitted varies so that a desired image is displayed.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, RGBW의 4개의 화소를 이용하여 화상을 표시함으로써, 광효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이에 따라 소비 전력을 보다 감소시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by displaying an image using four pixels of RGBW, the light efficiency can be further improved. Accordingly, power consumption can be further reduced.
또한, RGBW에서 W 화소의 면적을 적절하게 조절함으로써, 높은 휘도와 함께 색농도 특성을 유지할 수 있다,. In addition, by appropriately adjusting the area of the W pixel in RGBW, it is possible to maintain color density characteristics with high luminance.
또한, RGB 데이터로부터 최적화된 RGBW 데이터를 산출할 수 있으므로, 액정 표시 장치의 소비 전력을 효율적으로 감소시킬 수 있고, 계조 반전시의 특성 변화를 완화시켜 화질을 향상시킬 수 있다. In addition, since optimized RGBW data can be calculated from the RGB data, the power consumption of the liquid crystal display device can be reduced efficiently, and the image quality can be improved by alleviating the characteristic change during gray level inversion.
또한, RGBW 데이터를 기존의 구동 회로(보기; 데이터 구동부, 게이트 구동부 등)를 이용하여 액정 패널로 공급할 수 있도록 RGBW 데이터를 재편성함으로써, 새로운 구동 회로 사용에 따른 비용을 절감할 수 있다. In addition, by reorganizing the RGBW data to supply the RGBW data to the liquid crystal panel using an existing driving circuit (eg, data driver, gate driver, etc.), the cost of using the new driving circuit can be reduced.
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