KR101094291B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 게이트선에 복수의 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부, 복수의 데이터 선에 복수의 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부; 및 행렬 모양으로 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소부를 포함하고, 상기 화소부는, 상기 복수의 화소 중 인접한 두 개의 화소 열에 각각 포함되고 동일 화소 행에 포함된 대응하는 두 개의 화소가 상기 복수의 데이터 선 중 대응하는 데이터 선과 상기 복수의 게이트선 중 대응하는 게이트선에 공통으로 연결되어 이룬 화소쌍을 복수 개 포함하고, 소정의 화소 행에 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호는 상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 포함되는 복수의 화소쌍 각각 중 일측 화소와 타측 화소에 각각 전달되어 스위칭 동작을 제어한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화소의 구동시 스위칭 소자의 턴 온/오프를 제어하는 게이트 단자에 전달되는 신호를 별도 화소의 제어에 활용하는 액정 구동 장치에 관한 것이다.

근래에 와서, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치 장치(Flat Panel Display device)들이 개발되고 있다.

평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등이 있다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다.

화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다.

공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.

이러한 평판 표시 장치는 하나의 스캔 라인에 공통 연결된 다수의 화소들이 서로 상이한 데이터 라인에 연결되므로, 해상도를 증가하기 위하여 상기 스캔 라인 방향 및 데이터 라인 방향으로 배열되는 화소의 수를 증가시키는 경우, 상기 데이터 라인의 수가 상기 화소의 수에 비례하여 증가하게 되므로, 다수의 데이터 라인을 통해 각 화소에 데이터를 인가하기 위한 데이터 구동부에 포함되는 데이터 구동 회로의 수가 증가하게 되고, 이에 따라 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한 각 화소의 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자의 구동을 위하여 하나의 스캔 라인당 전달되는 게이트 신호에 동기되어 전자를 충전하는데 이러한 경우 별도의 스위칭의 로직(logic) 발생 시 제어하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정 표시 장치의 각 화소에서 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 게이트 신호를 추가되는 별도의 스위칭 소자의 제어에 이용하는 액정 표시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 게이트선에 복수의 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부; 복수의 데이터 선에 복수의 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부; 및 행렬 모양으로 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소부를 포함한다. 이때 상기 화소부는, 상기 복수의 화소 중 인접한 두 개의 화소 열에 각각 포함되고 동일 화소 행에 포함된 대응하는 두 개의 화소가 상기 복수의 데이터 선 중 대응하는 데이터 선과 상기 복수의 게이트선 중 대응하는 게이트선에 공통으로 연결되어 이룬 화소쌍을 복수 개 포함하고, 소정의 화소 행에 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호는 상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 포함되는 복수의 화소쌍 각각 중 일측 화소와 타측 화소에 각각 전달되어 스위칭 동작을 제어한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수의 화소쌍 각각 중 상기 일측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간과 상기 타측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간 동안 상기 일측 화소와 타측 화소에 공통으로 연결된 대응하는 데이터 선을 통해 인가되는 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 충전된다.

상기 턴 온 되는 기간은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 1 수평 주기(1H)일 수 있다.

상기 복수의 화소쌍 각각 중 상기 일측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간과 상기 타측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간은 서로 일치하지 않는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 일측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간과 상기 타측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간이 연달아 이어지면서 데이터 선을 통해 전달되는 데이터 신호에 대응하여 데이터 전압을 충전한다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행은, 화소부 회로의 설계 형태에 따라 다양할 수 있으나 바람직하게는 상기 소정의 화소 행의 이전 두 번째 행과 다음 행일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 게이트 구동부는, 제1 선택 신호 및 상기 제1 선택 신호의 반 주기만큼 시프트된 제2 선택 신호를 생성하고, 상기 제1 선택 신호가 액티브 되는 시점에 게이트 온 전압 레벨로 변하여 대응하는 데이터 전압의 충전 기간의 1.5배의 기간 동안 게이트 온 전압 레벨을 유지하는 제1 기간을 가지고, 상기 제1 기간 전 상기 데이터 전압의 충전 기간만큼의 시간격을 두고 상기 제2 선택 신호가 액티브 되는 시점에 게이트 온 전압 레벨로 변하여 상기 데이터 전압의 충전 기간의 0.5배의 기간 동안 게이트 온 전압 레벨을 유지하는 제2 기간을 가지는 복수의 게이트 신호를 순차로 생성하여 복수의 게이트선에 전달할 수 있다.

화소의 회로 구성에서 스위칭 소자의 종류에 따라서 상기 게이트 구동부의 제1 선택 신호 또는 제2 선택신호의 액티브 파형은 하이 상태로 상승된 파형이거나 혹은 그 반대로 로우 상태로 하강된 파형일 수 있다. 마찬가지로 상기 게이트 구동부에서 전달되는 게이트 신호의 게이트 온 전압 레벨도 화소의 스위칭 소자가 피모스(PMOS) 트랜지스터인지 엔모스(NMOS) 트랜지스터인지에 따라 하이 레벨 전압이거나 로우 레벨 전압이 된다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 데이터 전압의 충전 기간은 특별히 제한되지 않으며 화소의 회로 구성에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는 2 수평 주기(2H) 동안 데이터 전압이 충전될 수 있다.

또한 상기 복수의 게이트 신호 중 인접하는 복수의 게이트 신호의 제1 기간 상호간은 1 수평 주기(1H)만큼 중첩될 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 대응하는 데이터 전압의 충전 기간은, 소정의 화소 행에 대응하여 전달되는 게이트 신호의 제1 기간과 상기 화소 행의 이전 화소 행에 대응하여 전달되는 게이트 신호의 제1 기간이 중첩되는 기간, 및 상기 화소 행에 대응하여 전달되는 게이트 신호의 제1 기간과 상기 화소 행의 다음 두번 째 화소 행에 대응하여 전달되는 게이트 신호의 제2 기간이 중첩되는 기간일 수 있다.

상기 복수의 화소쌍 각각 중 일측 화소와 타측 화소 각각은, 상기 대응하는 게이트선에 연결된 게이트 단자, 제2 스위칭 소자의 드레인 단자에 연결된 소스 단자, 및 대응하는 데이터 신호의 데이터 전압을 충전하는 액정 소자의 일단에 연결된 드레인 단자를 포함하는 제1 스위칭 소자; 및 상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 대응하는 두 개의 게이트선 중 어느 하나의 게이트선에 연결된 게이트 단자, 상기 대응하는 데이터 선에 연결된 소스 단자, 및 상기 제1 스위칭 소자의 소스 단자에 연결된 드레인 단자를 포함하는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 이때 상기 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 제1 게이트 신호 및 상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 대응하는 두 개의 게이트선 중 어느 하나의 게이트선을 통해 전달되는 제2 게이트 신호의 전압 레벨에 따라 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 턴 온 되어 화소의 스위칭 동작이 제어된다.

상기 일측 화소의 제2 스위칭 소자의 게이트 단자는 상기 소정의 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 게이트선에 연결되고, 상기 타측 화소의 제2 스위칭 소자의 게이트 단자는 상기 소정의 화소 행의 다음 두 번째 화소 행에 대응하는 게이트선에 연결된다.

상기 소정의 화소 행과 다른 두 개 화소 행은, 상기 대응하는 게이트선의 이전 화소 행과 다음 두 번째 화소 행일 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며 게이트 구동부에서 전달하는 게이트 신호의 타이밍도 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

상기 일측 화소의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 동시에 턴 온 되는 기간과, 상기 타측 화소의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 동시에 턴 온 되는 기간 동안 상기 일측 화소와 타측 화소에 공통으로 연결된 대응하는 데이터 선으로부터 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 상기 일측 화소의 액정 소자와 상기 타측 화소의 액정 소자에 각각 충전된다.

본 발명에 의하면 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 게이트 신호를 추가되는 별도의 스위칭 소자의 제어에 이용하여 별도의 소자 제어를 위한 로드(load)를 감소할 수 있고 별도의 소자 제어를 위한 제어선을 줄일 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 기존 1 프레임 당 1회의 턴 온 역할을 수행하는 게이트 신호를 개선하여 별도의 소자 제어에 활용하게 되므로 화소 회로의 구성의 복잡화를 경감시킬 수 있다. 아울러, 화소에 데이터를 인가하기 위한 데이터 선의 수를 감소시킬 수 있는 회로 구성을 제공하여 액정 표시 장치의 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 액정 표시 장치의 블록도.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 화소부를 구성하는 화소 회로도.
도 3은 기존의 액정 표시 장치의 화소부에 전달되는 게이트 신호의 타이밍도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 액정 표시 장치의 화소부에 전달되는 게이트 신호의 타이밍도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

또한, 여러 실시 예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 화소(100)를 포함하는 화소부(10), 복수의 게이트선(S1 내지 Sn)에 게이트 신호를 공급하여 복수의 게이트선을 구동하는 게이트 구동부(20), 복수의 데이터 선(D1 내지 Dm)에 데이터 신호를 공급하여 복수의 데이터 선을 구동하는 데이터 구동부(30), 및 주사 구동부(20) 및 데이터 구동부(30)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(40)를 포함한다.

화소부(10)는 복수의 화소(100)가 행렬 형태로 배열되어 있으며, 복수의 화소(100) 각각에 대응하는 게이트선으로부터 게이트 신호가 공급될 때 대응하는 데이터 선으로부터 데이터 신호를 공급받아 상기 데이터 신호에 대응되는 데이터 전압을 저장한다. 복수의 화소(100) 각각은 해당 데이터 전압에 비례하도록 액정층의 액정 분자를 재배열시킴에 따라 영상을 표시한다.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 화소부(10)는 복수의 화소(100) 중 인접한 두 개의 화소 열에 각각 포함되고 동일 화소 행에 포함된 대응하는 두 개의 화소가 복수의 데이터 선 중 대응하는 하나의 데이터 선과 복수의 게이트선 중 대응하는 하나의 게이트선에 공통으로 연결된 화소쌍으로 배열되어 있다. 상기 화소쌍에 포함되는 화소 각각은 공통으로 연결된 상기 대응하는 게이트선 외에 각각 별도의 다른 행의 게이트선과 연결되어 스위칭이 제어된다. 이하 복수의 화소쌍을 포함하는 화소부(10)의 회로 구성은 도 2에서 상세히 설명하도록 한다.

도 1의 일 실시 예에서 게이트 구동부(20)는 신호 제어부(40)에서 공급되는 게이트 구동 제어 신호에 응답하여 게이트 신호를 생성하고, 생성된 게이트 신호를 화소부(10)와 전기적으로 연결된 복수의 게이트선(S1 내지 Sn)에 순차적으로 전달한다. 이때 복수의 게이트선(S1 내지 Sn) 중 게이트 온 전압을 가지는 게이트 신호가 공급된 게이트선에 연결된 화소 행이 선택된다. 게이트 온 전압이란 화소부(10)에 포함된 복수의 화소(100)의 스위칭 소자의 게이트 전극에 데이터 신호가 전달되어 대응하는 데이터 전압만큼 저장되도록 스위칭 소자를 턴 온 시키는 레벨을 의미한다.

이때 게이트선에 의하여 선택된 화소 행에 포함된 복수의 화소(100)는 복수의 데이터 선(D1 내지 Dm) 중 대응하는 데이터 선으로부터 데이터 신호를 공급받는다. 본 발명의 일 실시 예에서는 화소쌍이 하나의 데이터 선과 공통으로 연결되어 데이터 신호를 공통으로 공급받게 된다.

상기 공급된 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압은 게이트 온 전압을 가지는 게이트 신호가 게이트 온 전압 레벨로 유지되는 기간 동안 충전되어 이에 따라 액정 분자를 재배열하여 영상을 표시한다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 선택된 화소 행에 연결된 게이트선은 다른 화소 행에 포함된 복수의 화소와 연결되어 대응하는 게이트 신호로 다른 화소 행의 화소 구동을 제어할 수 있게 된다.

또한 데이터 구동부(30)는 복수의 데이터 선(D1 내지 Dm)으로 복수의 데이터 신호를 공급한다. 구체적으로 데이터 구동부(30)는 외부로부터 공급된 영상 신호를 전달받은 신호 제어부(40)로부터 전달되는 영상 데이터 신호에 따라 복수의 데이터 신호를 생성하고, 데이터 구동 제어 신호에 따라 복수의 데이터 선(D1 내지 Dm)을 통해 화소부(100)으로 순차적으로 전달한다.

신호 제어부(40)는 외부로부터 공급되는 동기 신호들에 대응하여 데이터 구동 제어 신호 및 게이트 구동 제어 신호를 생성한다. 신호 제어부(40)에서 생성된 데이터 구동 제어 신호는 데이터 구동부(30)로 공급되고, 게이트 구동 제어 신호는 게이트 구동부(20)로 공급된다.

그리고, 신호 제어부(40)는 외부로부터 공급되는 영상 신호를 영상 데이터 신호(DATA)로 변환하여 데이터 구동부(30)로 공급한다.

도 2는 도 1의 액정 표시 장치에서 화소부를 구성하는 화소 회로도이다.

도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치 중 화소부(10)에 포함된 복수의 화소(100) 배열을 일부 도시한 화소 회로도이다.

복수의 화소(100)는 행렬 형태로 배열되어 있으며, 도 2는 그 중에서 n-1번째 행 내지 n+4번째 행에 포함된 복수의 화소를 나타낸다.

도 2를 참조하여 알 수 있듯이, 동일한 행에 포함된 복수의 화소는 인접한 2 개의 화소 열에 포함된 2 개의 화소를 묶어 하나의 화소쌍으로 구분된다. 즉, 도 2에서 n번째 화소 행에 포함된 복수의 화소 중 인접하는 2개의 화소 열에 포함된 대응하는 2개의 화소(201,203)가 하나의 화소쌍(200)을 구성한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 화소부(10)는 이러한 화소쌍(200)을 복수 개 포함하고 있으며 행렬 형태로 배열되어 있다.

이는 본 발명의 일 실시 예일 뿐이며 화소부(10)에 포함된 복수의 화소(100) 배열 구조는 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 2의 회로도의 일부를 확대한 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화소쌍(200)은 일측 화소(201)과 타측 화소(203)을 포함한다.

일측 화소(201)과 타측 화소(203)는 공통적으로 대응하는 하나의 데이터 선(Dx)과 대응하는 화소 행, 즉 n 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn)에 연결되어 있다. n 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소를 연결하는 게이트선(Sn)을 통해 게이트 신호(Gn)가 전달된다.

또한 n 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소는 다른 두 개의 화소 행에 대응하는 게이트선들에 연결된다. 즉, 해당 화소 행(n번째 화소 행)의 이전 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn-1)과 해당 화소 행(n번째 화소 행)의 다음 두 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn+2)에 각각 연결된다.

따라서, n 번째 화소 행에 포함된 화소쌍(200) 중 일측 화소(201)는 n 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn) 외에 n-1 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn-1)에 연결되어 이를 통해 게이트 신호(Gn-1)를 전달받는다. 또한, 타측 화소(203)는 n 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn) 외에 n+2 번째 화소 행에 대응하는 게이트선(Sn+2)에 연결되어 이를 통해 게이트 신호(Gn+2)를 전달받는다.

구체적으로 일측 화소(201)와 타측 화소(203)는 각각 제1 스위칭 소자(M1, M1´), 제1 스위칭 소자(M1, M1´)에 일단이 연결된 액정 소자(C, C´), 및 제2 스위칭 소자(M2, M2´)를 포함한다. 상기 액정 소자는 전기적으로 커패시터와 동일한 역할을 수행하므로, 커패시터와 동일한 기호로 액정 소자를 나타내었다.

일측 화소(201)의 제1 스위칭 소자(M1)는, n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)에 접속된 게이트 단자, 일측 화소(201)의 제2 스위칭 소자(M2)의 드레인 단자에 연결된 소스 단자, 및 대응하는 데이터 신호의 데이터 전압을 충전하는 액정 소자(C)의 일단에 연결된 드레인 단자를 포함한다.

일측 화소(201)의 제2 스위칭 소자(M2)는, 대응하는 n번째 화소 행과 다른 행으로서 n번째 화소 행의 이전 행인 n-1번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn-1)에 연결된 게이트 단자, 대응하는 데이터 선(Dx)에 연결된 소스 단자, 및 제1 스위칭 소자(M1)의 소스 단자에 연결된 드레인 단자를 포함한다.

한편, 타측 화소(203)의 제1 스위칭 소자(M1´)는, n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)에 접속된 게이트 단자, 타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2´)의 드레인 단자에 연결된 소스 단자, 및 대응하는 데이터 신호의 데이터 전압을 충전하는 액정 소자(C´)의 일단에 연결된 드레인 단자를 포함한다.

타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2´)는, 대응하는 n번째 화소 행과 다른 행으로서 n번째 화소 행의 다음 두 번째 행인 n+2번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn+2)에 연결된 게이트 단자, 대응하는 데이터 선(Dx)에 연결된 소스 단자, 및 제1 스위칭 소자(M1´)의 소스 단자에 연결된 드레인 단자를 포함한다. 상술한 화소쌍(200)의 구체적인 화소의 구성은 일 실시 예일 뿐 이에 제한되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.

상술한 구조를 가진 화소쌍(200)의 일측 화소(201)와 타측 화소(203)는 n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 전달되더라도 각 화소가 턴 온되는 것이 아니며 다른 화소 행에 연결된 게이트선으로부터 전달된 게이트 신호의 전압 레벨 상태에 따라 각 화소의 구동이 제어된다.

즉, n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 일측 화소(201)와 타측 화소(203)의 제1 스위칭 소자(M1, M1´)의 게이트 전극에 각각 전달되면 제1 스위칭 소자(M1, M1´)는 턴 온 되지만 대응하는 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 인가될 수 없으며, 나머지 제2 스위칭 소자(M2, M2´)의 턴 온 여부에 따라 구동이 제어된다.

그러나, 일측 화소(201)와 타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2, M2´)는 n번째 화소 행과 다른 화소 행에 각각 연결되어 있으므로 그 구동이 다른 화소 행에 연결된 게이트 신호의 전압 레벨 상태에 따라 달라지게 된다.

만일 n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 전달되는 기간 중에 일측 화소(201)의 제2 스위칭 소자(M2)에 연결된 n-1번째 화소 행의 게이트선(Sn-1)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 전달된다면 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 온 되어 일측 화소(201) 전체가 턴 온 된다. 따라서 대응하는 데이터 선(Dx)으로부터 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압이 일측 화소(201)의 액정 소자(C)에 충전된다.

한편, 만일 n번째 화소 행에 연결된 게이트선(Sn)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 전달되는 기간 중에 타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2´)에 연결된 n+2번째 화소 행의 게이트선(Sn+2)으로부터 게이트 온 전압 레벨의 게이트 신호가 전달된다면 제2 스위칭 소자(M2´)마저 턴 온 되어 타측 화소(201) 전체가 턴 온 된다. 따라서 이번에는 대응하는 데이터 선(Dx)으로부터 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압이 타측 화소(203)의 액정 소자(C´)에 충전된다.

따라서 본 발명의 일 실시 예에서는 해당 화소 행(n번째 화소 행)에 포함된 복수의 화소를 제어함에 있어서, 해당 화소 행에 연결된 게이트선으로부터 전달되는 게이트 신호 이외에 다른 화소 행(n-1번째 화소 행과 n+2번째 화소 행)에 연결된 게이트선으로부터 전달되는 게이트 신호의 턴 온 레벨의 유지 기간에 따라 화소쌍의 구동이 제어될 수 있다.

두 개의 화소가 쌍을 이루어 하나의 대응하는 데이터 선을 공유하므로 데이터 선의 개수를 줄일 수 있게 된다. 또한 하나의 데이터 선을 공유하는 두 개의 화소에 포함된 스위칭 소자를 제어하기 위해 별도의 제어 신호가 필요 없다.

도 3은 기존의 액정 표시 장치의 화소부에 전달되는 게이트 신호의 타이밍도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 액정 표시 장치의 화소부에 전달되는 게이트 신호의 타이밍도이다.

도 3과 도 4를 비교하여 살펴보면 본 발명의 일 실시 예에 대한 액정 표시 장치의 화소부와 연결된 복수의 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호의 구동 타이밍에 따라 대응하는 화소의 구동 방식이 달라지는 것을 구체적으로 이해할 수 있을 것이다.

기존 액정 표시 장치의 화소부의 복수의 화소 각각에 전달되는 게이트 신호는 화소 행에 대응하여 배열된 복수의 게이트선을 통해 전달된다. 복수의 게이트선마다 전달되는 복수의 게이트 신호는 도 3에서 보듯이, 1 수평 주기(1H) 동안 게이트 온 전압 레벨로 유지되는 게이트 신호가 순차적으로 공급되어 대응하는 화소 행에 포함된 복수의 화소를 스캔한다.

즉, 각 화소 행 n-2, n-1, n, n+1, n+2번째 화소 행에 포함된 복수의 화소는 대응하는 게이트선에 전달되는 게이트 신호, 즉, Gn-2, Gn-1, Gn, Gn+1, Gn+2 신호가 하이 레벨 전압으로 상승하는 시점에 따라 각각 스캔되어 복수의 화소 각각에 연결된 다수의 데이터 선을 통해 데이터 신호를 전달받아 대응하는 데이터 전압만큼 액정 소자에 충전하게 된다.

도 3을 참조하면 Gn-2, Gn-1, Gn, Gn+1, Gn+2의 게이트 신호는 T1, T2, T3, T4, T5 기간의 시작되는 시점에 하이 레벨 전압으로 상승하여 각 화소 행의 복수의 화소를 스캔하고 T1, T2, T3, T4, T5 기간 동안 상기 복수의 화소 각각은 전달된 데이터 전압에 따른 전압만큼 액정 소자에 충전된다.

도 3에서 n번째 화소 행에 포함된 복수의 화소에 대응하는 데이터 전압이 충전되는 기간(Cn)은 n번째 화소 행에 게이트 신호를 전달하는 게이트선 Gn을 통해 전달되는 게이트 신호의 구동 타이밍 중 T3 기간(1 수평 주기)으로서 게이트 온 전압 레벨인 하이 레벨로 유지되는 기간이다.

n번째 화소 행에 포함된 복수의 화소에 대응하는 데이터 전압이 충전되는 기간(Cn)이 종료된 후에, 다음 화소 행인 n+1번째 화소 행에 포함된 복수의 화소에 전달된 데이터 전압에 따른 전압이 충전되는 기간(Cn+1)이 순차적으로 이어지며 그 기간은 T4 기간으로서 역시 1 수평 주기(1H)이다.

이처럼 기존 액정 표시 장치에 있어서 각 화소 행에 포함된 복수의 화소에 충전되는 데이터 전압은, 각 화소 행에 전달되는 게이트 신호가 액티브 시점에 동기되어 액티브된 기간 동안 충전되므로, 프레임당 1회의 선택을 통해 각 화소 행이 전자를 충전하는 구조이다. 따라서 기존 액정 표시 장치의 회로 구성으로는 본 발명과 같이 두 개의 화소가 데이터 선을 공유하는 경우 필요한 별도의 스위칭 소자를 제어하기 위한 별도의 제어 신호가 필요하다.

이에 반하여 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치에서 각 화소 행, 즉 n-2, n-1, n, n+1, n+2, n+3, n+4번째 화소 행에 포함된 복수의 화소에 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호, 즉, Gn-2, Gn-1, Gn, Gn+1, Gn+2, Gn+3, Gn+4 신호의 구동 타이밍은 하이 레벨 전압으로 상승하여 액티브되는 제1 기간과 제2 기간을 가지고 있다.

구체적으로 각 화소 행으로 전달되는 복수의 게이트 신호는 하이 레벨 전압으로 상승하여 액티브되는 제1 기간과, 상기 제1 기간의 2배 기간 동안 게이트 오프 전압 레벨 상태로 유지되다가 다시 하이 레벨 전압으로 상승하여 상기 제1 기간의 3배 기간 동안 액티브되는 제2 기간을 가지는 구동 타이밍을 가진다.

각 화소 행으로 전달되는 복수의 게이트 신호 중 인접하는 게이트 신호의 제1 기간 상호간은 서로 중첩되지 않으며, 해당 게이트 신호의 제1 기간이 종료된 후 게이트 오프 전압 레벨 상태인 기간 동안 후속하는 다음 행에 전달되는 게이트 신호의 제1 기간이 설정된다.

또한 각 화소 행으로 전달되는 복수의 게이트 신호 중 인접하는 게이트 신호의 제2 기간 상호간은 제1 기간만큼 중첩된다. 해당 게이트 신호의 제2 기간이 종료되기 전 제1 기간만큼의 기간 동안 후속하는 다음 행에 전달되는 게이트 신호의 제2 기간이 중첩되게 된다.

한편, 해당 게이트 신호의 제2 기간은 후속하는 다음 두 번째 행에 전달되는 게이트 신호의 제1 기간과 중첩된다.

일례를 들어 구체적으로 살펴보면, 도 4에서 n번째 화소 행에 포함된 복수의 화소에 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호(Gn)의 구동 타이밍은 1 수평 주기(1H) 동안 하이 레벨 전압으로 상승하여 액티브 되는 제1 기간(P1), 제1 기간(P1)의 2배, 즉 P2 기간 및 P3 기간 동안 게이트 오프 레벨 전압으로 유지되었다가 다시 하이 레벨 전압으로 상승하여 제1 기간(P1)의 3배, 즉 P4 기간 내지 P6 기간 동안 액티브 되는 제2 기간을 포함한다.

n번째 화소 행 다음 행의 복수의 화소에 전달되는 게이트 신호(Gn+1)의 구동 타이밍은 이전 행의 게이트 신호의 구동 타이밍에 비하여 2 수평 주기(2H)만큼 뒤로 시프트된다.

이러한 구동 타이밍으로 복수의 화소 행에 전달되는 복수의 게이트 신호들의 제1 기간과 제2 기간은 순차적으로 시프트된다.

따라서 n번째 화소 행에 연결된 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호(Gn)의 제2 기간은, 다음 행인 n+1번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn+1)의 제2 기간과 P6 기간 동안 중첩되고, 또한 다음 두 번째 행인 n+2번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn+2)의 제1 기간과 P5 기간 동안 중첩된다.

한편, n번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn)의 제2 기간은, 그 이전 행인 n-1번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn-1)의 제2 기간과도 P4 기간 동안 중첩된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치에 있어서 각 화소 행에 포함된 복수의 화소는 데이터 선을 공유하는 화소쌍으로 구분되어 배열되므로, 해당하는 화소 행에 전달된 게이트 신호로부터 하이 레벨 전압이 전달되더라도 화소쌍에 포함된 일측 화소와 타측 화소 모두의 스위칭 소자가 턴 온 되지 않는다.

n 번째 화소 행에 대응하는 게이트선에 연결된 복수의 화소쌍 중 도 2에 도시된 화소쌍(200)을 예로 들어 설명한다. 기간 P4-P6 일측 화소(201)의 제1 스위칭 소자(M1)와 타측 화소(203)의 제1 스위칭 소자(M1´)는 턴 온 되어 있으나, 기간 P4 동안 일측 화소(201)의 제2 스위칭 소자(M2)가 턴 온 되므로, 데이터 선(Dx)으로부터 전달되는 데이터 전압은 액정 화소(C)에만 전달된다. 그리고 기간 P5 동안 타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2´)가 턴 온 되므로, 데이터 선(Dx)을 통해 전달되는 데이터 전압은 액정 화소(C´)에만 전달된다.

이와 같이, 대응하는 현재 화소 행에 전달되는 게이트 신호, 이전 화소 행에 전달되는 게이트 신호, 및 다음 두 번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호 각각의 액티브 상태에 따라 데이터 선을 통해 전달되는 데이터 전압이 화소쌍 중 하나에 전달된다.

더욱 구체적으로 살펴보면, n번째 화소 행에 포함되는 복수의 화소쌍 각각 중 일측 화소(화소쌍 중 데이터 선을 기준으로 왼쪽에 위치한 화소)와 타측 화소(화소쌍 중 데이터 선을 기준으로 오른쪽에 위치한 화소)의 각 제1 스위칭 소자는 모두 해당 n번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn)를 공급받아 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P4,P5,P6) 동안 턴 온 되지만, 일측 화소 및 타측 화소 각각의 제2 스위칭 소자는 제2 기간(P4,P5,P6) 중 대응하는 기간 동안만 턴 온 된다.

더욱 구체적으로, 일측 화소(201)의 제2 스위칭 소자(M2)는 n-1번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn-1)의 액티브 기간과 중첩되는 기간 P4 동안 턴 온 되고, 타측 화소(203)의 제2 스위칭 소자(M2´)는 n+2번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호(Gn+2)의 액티브 기간과 중첩되는 기간 P5 동안만 턴 온 된다.

이들 일측 화소와 타측 화소의 제2 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 것은 이전 화소 행(n-1번째 화소 행)에 연결된 게이트선과 다음 화소 행의 다음 두 번째 화소 행(n+2번째 화소 행)에 연결된 게이트선과 연결되어 전달되는 게이트 신호(Gn-1, Gn+2)들이다.

따라서, 기간 P4 및 P5 동안 복수의 화소쌍 각각에 대응하는 데이터 선을 통해 전달되는 데이터 신호에 따른 데이터 전압은 시간적으로 분리되어 일측 화소와 타측 화소 각각의 액정 소자를 충전한다.

n번째 화소 행의 복수의 화소쌍 각각이 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 충전하는 기간(CRn)은 P4 및 P5 기간이며, 후속하는 n+1번째 화소 행의 복수의 화소쌍 각각이 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 충전하는 기간(CRn+1)은 P4 및 P5 기간에 이은 P6 및 P7 기간이 된다.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 장치에서 복수의 화소 각각에 전달되어 화소를 구동시키는 게이트 신호는, 상기 게이트 신호가 전달되는 해당 화소 행에 포함된 화소뿐만 아니라 다른 화소 행에 포함된 화소의 제어에 사용되는 것이다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

10: 화소부 20: 게이트 구동부
30: 데이터 구동부 40: 신호 제어부
100: 화소 200: 화소쌍
201: 화소쌍의 일측 화소 203: 화소쌍의 타측 화소

Claims (13)

1. 복수의 게이트선에 복수의 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부;
   복수의 데이터 선에 복수의 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부; 및
   행렬 모양으로 배치된 복수의 화소를 포함하는 화소부를 포함하고,
   상기 화소부는,
   상기 복수의 화소 중 인접한 두 개의 화소 열에 각각 포함되고 동일 화소 행에 포함된 대응하는 두 개의 화소가 상기 복수의 데이터 선 중 대응하는 데이터 선과 상기 복수의 게이트선 중 대응하는 게이트선에 공통으로 연결되어 이룬 화소쌍을 복수 개 포함하고,
   상기 화소 행에 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 게이트 신호는 상기 화소쌍의 일측 화소와 타측 화소에 공통으로 전달되고, 상기 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 대응하는 두 개의 게이트선을 통해 각각 전달되는 두 개의 게이트 신호는 상기 화소쌍의 일측 화소와 타측 화소에 각각 전달되어 스위칭 동작을 제어하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 화소쌍 각각 중 상기 일측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간과 상기 타측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간 동안 상기 일측 화소와 타측 화소에 공통으로 연결된 대응하는 데이터 선을 통해 인가되는 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 충전되는 액정 표시 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 턴 온 되는 기간은 1 수평 주기(1H)인 액정 표시 장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 복수의 화소쌍 각각 중 상기 일측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간과 상기 타측 화소에 포함된 스위칭 소자가 턴 온 되는 기간은 서로 일치하지 않는 액정 표시 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 화소 행과 다른 두 개 화소 행은,
   상기 대응하는 게이트선의 이전 화소 행과 다음 두 번째 화소 행인 액정 표시 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 게이트 구동부는,
   게이트 온 전압 레벨로 변하여 액티브되는 제1 기간, 및
   상기 제1 기간의 2배 기간 동안 게이트 오프 전압 레벨을 유지하다 다시 게이트 온 전압 레벨로 변하여 상기 제1 기간의 3배 기간 동안 액티브되는 제2 기간을 가지는 복수의 게이트 신호를 순차로 생성하여 복수의 게이트선에 전달하고,
   상기 복수의 게이트 신호 중 대응하는 게이트 신호의 제2 기간과 상기 대응하는 게이트 신호가 전달되는 화소 행의 이전 화소 행에 전달되는 게이트 신호의 제2 기간이 중첩되고, 상기 대응하는 게이트 신호의 제2 기간과 상기 대응하는 게이트 신호가 전달되는 화소 행의 다음 두 번째 화소 행에 전달되는 게이트 신호의 제1 기간이 중첩되는 액정 표시 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제1 기간 상호간은 1 수평 주기(1H)인 액정 표시 장치.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 중첩되는 기간 각각은 1 수평 주기(1H)인 액정 표시 장치.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 복수의 게이트 신호 중 대응하는 게이트 신호의 제2 기간 중 상기 중첩되는 각 기간 동안 상기 대응하는 게이트 신호가 전달되는 화소 행에 포함된 화소쌍 각각에 대응하는 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 충전되는 액정 표시 장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 화소쌍 각각 중 일측 화소와 타측 화소 각각은,
    상기 대응하는 게이트선에 연결된 게이트 단자, 제2 스위칭 소자의 드레인 단자에 연결된 소스 단자, 및 대응하는 데이터 신호의 데이터 전압을 충전하는 액정 소자의 일단에 연결된 드레인 단자를 포함하는 제1 스위칭 소자; 및
    상기 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 대응하는 두 개의 게이트선 중 어느 하나의 게이트선에 연결된 게이트 단자, 상기 대응하는 데이터 선에 연결된 소스 단자, 및 상기 제1 스위칭 소자의 소스 단자에 연결된 드레인 단자를 포함하는 제2 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 대응하는 게이트선을 통해 전달되는 제1 게이트 신호 및 상기 화소 행과 다른 두 개 화소 행에 대응하는 두 개의 게이트선 중 어느 하나의 게이트선을 통해 전달되는 제2 게이트 신호의 전압 레벨에 따라 상기 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 턴 온 되는 액정 표시 장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 일측 화소의 제2 스위칭 소자의 게이트 단자는 상기 소정의 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 게이트선에 연결되고, 상기 타측 화소의 제2 스위칭 소자의 게이트 단자는 상기 소정의 화소 행의 다음 두 번째 화소 행에 대응하는 게이트선에 연결되는 액정 표시 장치.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 화소 행과 다른 두 개 화소 행은,
    상기 대응하는 게이트선의 이전 화소 행과 다음 두 번째 화소 행인 액정 표시 장치.
13. 제 10항에 있어서,
    상기 일측 화소의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 동시에 턴 온 되는 기간과, 상기 타측 화소의 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자가 동시에 턴 온 되는 기간 동안 상기 일측 화소와 타측 화소에 공통으로 연결된 대응하는 데이터 선으로부터 데이터 신호에 따른 데이터 전압이 각각 충전되는 액정 표시 장치.

Images