KR20050069040A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 액정표시장치는 제1기판 상에 복수의 행으로 배열된 화소들과; 상기 제1기판 상에 횡방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인과; 상기 제1기판 상에 종방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인과; 상기 제 1기판 상에 형성되어 제 1콘트롤신호 또는 제 2콘트롤신호를 공급하는 제 1콘트롤배선 및 제 2콘트롤배선과; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 게이트라인에 접속되고, 소스전극이 데이터라인이 접속되는 복수의 스위칭소자와; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 제 1콘트롤배선 또는 제 2콘트롤배선과 접속되고, 소스전극이 상기 스위칭소자의 드레인전극과 접속되며, 드레인전극이 화소의 화소전극과 접속되는 복수의 콘트롤소자를 포함하여 구성된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래에 비해 적은 수의 게이트라인으로 구동되며, 개구율을 높이고 휘도가 향상된 액정표시장치에 관한 것이다.

최근의 정보화 사회에서 디스플레이(Display)는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다.

상기 디스플레이는 자체가 빛을 내는 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT), 전계발광소자(Electro Luminescence; EL), 발광소자(Light Emitting Diode; LED), 진공형광표시장치(Vacuum Fluorescent Display; VFD), 전계방출디스플레이(Field Emission Display; FED), 플라스마디스플레이패널(Plasma Display Panel; PDP) 등의 발광형과 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같이 자체가 빛을 내지 못하는 비발광형으로 나눌 수 있다.

액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 기존의 브라운관에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 브라운관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라스마디스플레이패널이나 전계방출디스플레이와 함께 최근에 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

상기 액정표시장치에 사용되는 액정은 자체가 빛을 내는 발광물질이 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절(modulation)하여 화면에 표시하는 수광성물질이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 램프 유닛을 필요로 한다.

일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정신호를 개별적으로 공급하여, 상기 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 이와 같은 액정표시장치를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

액정표시장치는 서로 대향하여 일정한 셀-갭이 유지되도록 합착된 박막트랜지스터 어레이(thin film transistor array) 기판 및 컬러필터(color filter) 기판과, 그 두 기판사이의 일정한 셀-갭에 충진된 액정층으로 구성된 액정패널(liquid crystal display panel)과, 상기 액정패널을 구동시키기 위한 구동부와, 상기 액정패널의 배면에 구비되어 상기 액정패널의 액정층에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성된다.

상기 박막트랜지스터 어레이 기판에는 횡으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인과, 종으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인이 서로 교차하며, 그 게이트라인과 데이터라인이 서로 교차하여 구획하는 영역들에는 복수의 화소가 구비된다. 상기 화소에는 스위칭소자와 화소전극이 구비되는데, 상기 스위칭소자는 상기 데이터라인을 통해 인가되는 화상신호를 화소에 인가되도록 하는 개폐역할을 하며, 상기 화소전극은 상기 컬러필터에 구비되는 공통전극과 함께 액정층에 전계를 인가한다.

상기 컬러필터 기판에는 상기 백라이트 유닛으로부터 공급되는 빛을 적색광, 녹색광 및 청색광으로 혼합하여 다양한 컬러화상을 표시하기 위한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터층이 형성되며, 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터층의 외곽에는 각 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들의 외곽으로 빛이 새어나오는 빛샘현상을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 그물형태로 형성된다. 그리고, 컬러필터 기판의 전면에는 공통전극이 형성되어 전술한 바와 같이 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 화소전극과 함께 액정층에 전계를 인가하여, 액정분자들의 배열형태를 변화시켜 상기 백라이트 유닛에서 공급되는 빛의 광투과율을 조절함으로써, 액정패널에 화상을 표시한다.

상기 구동부는 상기 액정패널에 주사신호와 화상신호를 공급하여, 액정패널을 구동시키는데, 상기 구동부는 데이터구동부와 게이트구동부로 구분된다.

상기 게이트구동부가 각 게이트라인에 순차적으로 주사신호를 인가하면, 주사신호가 인가된 게이트라인에 전기적으로 접속된 스위칭소자들은 턴-온(turn on)되고, 턴-온된 스위칭소자들은 데이터라인들로부터 화상신호를 인가받는다. 이때, 화상신호는 스위칭소자를 통해 화소에 인가되며, 화소 내에 구비된 화소전극에 인가된다.

액정표시장치는 홀딩(holding)방식의 표시장치로서, 상기 게이트구동부가 고전위 주사신호를 각 게이트라인에 순차적으로 인가할때, 데이터라인을 통해 화소에 인가된 화상신호는 화소전극에 인가되어 공통전극과의 전압차에 의해 액정층에 전계를 인가함과 아울러, 스토리지 용량(storage capacitor)으로 충전된다. 이 스토리지 용량은 주사신호가 저전위로 천이될 경우, 한 프레임동안 액정분자의 배열상태를 유지시켜 휘도를 유지시키게 된다.

상기한 바와 같은 액정표시장치는 액정분자의 배열에 따라 다양한 표시모드가 존재하며, 현재에는 흑백표시가 용이하고 응답속도가 빠르며 구동전압이 낮다는 장점때문에 주로 트위스트-네마틱(twisted nematic: TN)모드의 액정표시장치가 사용되고 있다. 그런데, 트위스트-네마틱모드 액정표시장치에서는 기판과 수평하게 배향된 액정분자가 전압이 인가될 때 기판과 거의 수직으로 배향된다. 따라서, 액정분자의 굴절율 이방성(refractive anisotropy)에 의해 전압의 인가시 시야각이 좁아진다는 문제가 있었다.

이러한 시야각문제를 해결하기 위해, 근래 광시야각특성(wide viewing angle characteristic)을 갖는 각종 모드의 액정표시장치가 제안되고 있지만, 그 중에서도 횡전계모드(In Plane Switching Mode)의 액정표시장치가 실제 양산에 적용되어 생산되고 있다. 상기 횡전계모드 액정표시장치는 화소 내에 평행으로 배열된 적어도 한쌍의 전극을 형성하여 기판과 실질적으로 평행한 횡전계를 형성함으로써 액정분자를 평면상으로 배향시키는 것이다.

최근, 액정표시장치는 많은 수요로 인해 대량생산되어 공급되고 있다. 이러한 액정표시장치의 대량생산체계에서 중요한 고려대상은 생산원가의 절감이다. 액정표시장치 내에는 많은 소자와 배선이 포함되어 있어 생산원가 증가의 주 요인이 되고 있다. 예를들어, 액정표시장치를 구동시키기 위한 복수의 데이터 구동 집적회로(data driver integrated circuit)와 복수의 게이트 구동 집적회로(gate driver integrated circuit) 및 복수의 데이터라인과 복수의 게이트라인이 박막트랜지스터 어레이 기판에 형성된다.

액정표시장치의 생산원가를 줄이기 위한 노력의 한 방안으로 제안된 것이 하나의 데이터라인으로 인접한 두개의 화소를 구동시키도록 한 라인분할(line sharing)기술이다. 상기 라인분할은 데이터라인분할과 게이트라인분할로 구분될 수 있다. 상기 데이터라인분할은 기존에 각 데이터라인이 인접한 하나의 화소에만 화상신호를 공급했던 것에 비해 하나의 데이터라인으로 인접한 두 개의 화소를 구동시키게 되므로, 전체 데이터라인의 수를 절감할 수 있고, 이에 따라 데이터 구동 집적회로의 사용수도 줄일 수 있다.

또한, 상기 게이트라인분할은 기존에 각 게이트라인이 하나의 행 단위의 화소들에만 주사신호를 인가했던 것에 비해 하나의 게이트라인의 상하 양측에 접속되는 두개의 행 단위의 화소들에 주사신호를 인가하게 된다. 따라서, 종래에 비해 절반의 게이트라인만으로 주사신호를 인가할 수 있게된다.

상기와 같은 라인분할 기술이 적용된 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 라인분할 기술이 적용된 액정표시장치의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도1은 횡전계모드 액정표시장치를 도시한 것으로서, 상기 액정표시장치는 제 1기판상에 배열되는 복수의 화소(R,G,B)와, 횡으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인(G1,G2)과, 종으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인(D1∼D3)과, 행 단위의 화소(R,G,B)들을 서로 상이한 위상차로 구동할 신호가 인가되는 제 1콘트롤배선(CTL1) 및 제 2콘트롤배선(CTL2)과, 상기 화소(R,G,B)들에 구비되어 상기 게이트라인(G1,G2)들 및 데이터라인(D1∼D3)들에 전기적으로 접속되는 복수의 스위칭소자(SW1)와, 상기 제 1콘트롤배선(CTL1) 또는 제 2콘트롤배선(CTL2) 및 상기 데이터라인(D1∼D3)에 전기적으로 접속되는 콘트롤소자(SW2)를 포함하여 구성된다.

도면에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이 기판(미도시)에는 행 단위의 화소(R,G,B)들이 배열되어 있고, 상기 행 단위의 화소(R,G,B)들은 스위칭소자(SW1)들을 통해 상기 화소(R,G,B)들을 상하로 구획하는 두 개의 게이트라인(G1,G2)들에 교번하여 접속된다.

상기 게이트라인(G1,G2)들과 데이터라인(D1∼D3)들은 서로 교차하도록 배열되어 화소(R,G,B)들을 두 개 단위로 구획한다. 즉, 종래에 비해 데이터라인(D1∼D3)의 갯수를 절반으로 감소시키고, 상기 데이터라인(D1∼D3)의 양측에 접속된 화소(R,G,B)들에 화상신호를 인가하도록 하였다.

상기 제 1콘트롤배선(CTL1) 및 제 2콘트롤배선(CTL2)은 각 게이트라인(G1,G2)들에 이격되어 개별적으로 연결되며, 상기 게이트라인(G1,G2) 양측으로 구비된 화소(R,G,B)들에 구비된 콘트롤소자(SW2)가 교번하여 접속된다. 이와 같이, 제 1콘트롤배선(CTL1), 제 2콘트롤배선(CTL2) 및 콘트롤소자(SW2)들을 형성함에 따라, 종래의 게이트라인(G1,G2)의 수를 줄일 수 있다.

상기와 같은 액정표시장치의 구동을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제 1,2콘트롤배선(CTL1,CTL2)에는 서로 위상반전된 형태의 콘트롤신호가 인가되며, 각 콘트롤신호는 1/2프레임마다 천이되어 인가된다.

첫번째 게이트라인(G1)에 고전위의 주사신호가 인가되면, 상기 첫번째 게이트라인(G1)의 상하 양측에 접속된 화소(R,G,B)들에 구비된 스위칭소자(SW1)들이 턴-온된다. 그러나, 상기 스위칭소자(SW1)의 드레인전극에는 상기 콘트롤소자(SW2)의 소스전극과 연결되므로, 상기 스위칭소자(SW1)를 통해 인가된 화상신호는 콘트롤소자(SW2)가 턴-온되어야 화소까지 전달이 가능하다. 이때, 제 1콘트롤배선(CTL1)을 통해 고전위 상태의 콘트롤신호가 인가된 경우라면, 첫번째 게이트라인(G1)의 상측에 접속된 콘트롤소자(SW2)가 턴-온되므로, 상기 스위칭소자(SW1)로 인가된 화상신호는 상기 콘트롤소자(SW2)를 경유하여 화소에 공급된다.

상기 게이트라인(G1)들은 기존에 비해 절반으로 줄어든 수로 구동됨에 따라, 1/2프레임 단위로 나누어 2회 주사한다. 즉, 첫번째 1/2프레임동안 각 게이트라인(G1)들에 순차적으로 고전위 주사신호를 인가하고, 두번째 1/2프레임동안 다시 게이트라인(G1)들에 순차적으로 고전위 주사신호를 인가한다. 이때, 상기 제 1,2콘트롤 배선(CTL1,CTL2)에도 1/2프레임 단위로 서로 천이되는 콘트롤신호가 인가되므로, 이들의 동작이 조합되면 첫번째 1/2프레임에 제 1콘트롤배선(CTL1)에 고전위 콘트롤신호가 인가될 경우, 각 게이트라인(G1,G2)에 고전위 주사신호가 순차적으로 인가되면, 각 게이트라인(G1,G2)의 상하 양측에 접속된 화소(R,G,B)들 중 상측에 접속된 화소(R,G,B)에만 화상신호가 인가된다. 그리고, 두번째 1/2프레임에서 제 1콘트롤배선(CTL1)으로 공급되는 콘트롤신호는 저전위로 천이되고, 제 2콘트롤배선(CTL2)으로 공급되는 콘트롤신호가 고전위로 천이될 경우, 각 게이트라인(G1,G2)에 다시 고전위 주사신호가 순차적으로 인가되며, 각 게이트라인(G1,G2)의 상하 양측에 접속된 화소(R,G,B)들 중 하측에 접속된 화소(R,G,B)에만 스위칭소자(SW1)들과 콘트롤소자(SW2)들을 경유해 화상신호가 인가된다.

상기한 바와 같이, 게이트라인분할 기술이 적용된 액정표시장치에서 제 1,2콘트롤배선(CTL1,CTL2)도 함께 적용하여 형성할 게이트라인(G1,G2) 수와 데이터라인(D1∼D3) 수를 절감하였다. 상기 게이트라인(G1,G2)의 상하 양측에 접속된 2개 행의 화소(R,G,B)들은 상기 제 1,2콘트롤배선(CTL1,CTL2)을 통해 인가되는 콘트롤신호에 의해 제어가능하다. 그런데, 데이터라인분할에 있어서, 상기 데이터라인(D1∼D3)의 양측에 접속되는 화소(R,G,B)들을 제어할 경우, 각 데이터라인(D1∼D3)의 양측에 접속된 화소(R,G,B)들에 어떤 방법으로 신호주입을 차별화하느냐가 관건이다. 이와 같은 방법들로는 각 데이터라인(D1∼D3)들에 인가되는 화상신호간 동기를 조절하는 것과, 스위칭소자들을 추가로 구비하여 인접한 화소(R,G,B)간의 점멸시간을 조절하는 것 등이 있다. 그러나, 상기 스위칭소자들을 추가로 구비하게 되면, 그 스위칭소자들을 화소들에 연결하기 위한 많은 배선들도 함께 형성되어야 하므로, 개구율 감소 등의 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 상기 스위칭소자들을 화소(R,G,B)들에 개별적으로 접속시키게 되면, 각 화소(R,G,B)들간의 스토리지 용량이 불균일하게 발생할 수 있게 되어 액정표시장치의 화질불량 문제를 일으킬 수 있다.

또한, 트위스트-네마틱모드 액정표시장치와 비교해 횡전계모드 액정표시장치에는 화소(R,G,B)들을 통과하여 공통전압라인이 형성되므로, 추가적인 개구율감소가 발생하여 상기 라인분할 기술 적용시 발생할 수 있는 개구율감소와 함께 작용하여 액정표시장치의 휘도감소를 가져올 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명이 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 라인분할 기술이 적용된 액정표시장치에서 개구율 감소를 줄이고, 휘도를 향상시킨 액정표시장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는 제1기판 상에 복수의 행으로 배열된 화소들과; 상기 제1기판 상에 횡방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인과; 상기 제1기판 상에 종방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인과; 상기 제 1기판 상에 형성되어 제 1콘트롤신호 또는 제 2콘트롤신호를 공급하는 제 1콘트롤배선 및 제 2콘트롤배선과; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 게이트라인에 접속되고, 소스전극이 데이터라인이 접속되는 복수의 스위칭소자와; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 제 1콘트롤배선 또는 제 2콘트롤배선과 접속되고, 소스전극이 상기 스위칭소자의 드레인전극과 접속되며, 드레인전극이 화소의 화소전극과 접속되는 복수의 콘트롤소자를 포함하여 구성된다.

기와 같은 본 발명의 특징은 라인분할 중 게이트라인분할만 적용하여 데이터라인분할에 따른 개구율 감소를 제거함과 아울러, 공통전압라인을 화소들간의 경계로 사용하여 공통전압라인에 의한 화소의 개구율 감소까지 방지하며, 적색, 녹색, 청색 및 백색 컬러필터 층을 형성함으로써, 액정표시장치의 휘도를 향상시킨 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일부를 간략하게 나타낸 도면이다.

도2는 횡전계모드 액정표시장치를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 액정표시장치는 행 단위로 배열된 화소(R,G,B,W)들과, 종으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인(Dn∼Dn+4)과, 횡으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인(Gm,Gm+1)과, 서로 반대 위상을 갖는 제 1,2콘트롤신호를 공급하는 제 1,2콘트롤배선(CTL11,CTL12)과, 상기 화소(R,G,B,W)들에 개별적으로 구비되어 상기 데이터라인(Dn∼Dn+4)들을 통해 화상신호를 인가받는 복수의 스위칭소자(SW11)와, 상기 스위칭소자(SW11)와 상기 제 1콘트롤배선(CTL11) 또는 제 2콘트롤배선(CTL12)에 전기적으로 접속되어 상기 제 1콘트롤신호 또는 제 2콘트롤신호에 의해 상기 스위칭소자(SW11)에 인가된 화상신호를 인가받아 화소(R,G,B,W)에 공급하는 복수의 콘트롤소자(SW12)와, 상기 데이터라인(Dn∼DN+4)들과 게이트라인(Gm,Gm+1)들이 서로 교차한 영역에 구비되는 화소(R,G,B,W)들을 구획하도록 횡으로 형성되는 복수의 공통전압라인(CMLm)을 포함하여 구성된다.

상기 제 1기판(미도시)에는 화소(R,G,B,W)들이 복수의 행으로 배열된다.

상기 화소(R,G,B,W)들은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W)으로 구분된다. 여기서, 백색화소(W)는 액정패널 배면에 구비되는 백라이트 유닛으로 공급되는 빛을 컬러필터층없이 그대로 통과시켜 나타내는 화소로서, 나머니 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)를 통과한 빛이 혼합되어 컬러화상을 표시할 때, 그 컬러화상의 휘도를 향상시켜주는 역할을 한다.

상기 게이트라인(Gm,Gm+1)들의 상하 양측에는 두개행의 화소(R,G,B,W)들이 스위칭소자(SW11) 및 콘트롤소자(SW12)를 통해 상기 게이트라인(Gm,Gm+1)들과 전기적으로 접속된다. 상기 스위칭소자(SW11) 및 콘트롤소자(SW12)는 박막트랜지스터 등과 같은 동일한 소자로 구성할 수 있으나, 기능상 구분을 정확하게 하기 위하여 명칭을 상이하게 붙였다.

상기 화소(R,G,B,W)들의 각 스위칭소자(SW11)는 게이트전극이 게이트라인(Gm,Gm+1)에 전기적으로 접속되고, 소스전극이 데이터라인(D1∼D4)에 전기적으로 접속되며, 드레인전극은 상기 콘트롤소자(SW12)의 소스전극과 연결된다. 그리고, 상기 콘트롤소자(SW12)의 게이트전극은 상기 제 1콘트롤배선(CTL11) 또는 제 2콘트롤배선(CTL12)에 전기적으로 접속되고, 드레인전극은 화소와 접속된다. 즉, 게이트라인(Gm,Gm+1)을 통해 고전위 주사신호가 인가되어 스위칭소자(SW11)가 구동됨과 아울러, 상기 제 1콘트롤배선(CTL11) 또는 제 2콘트롤배선(CTL12)을 통해 제 1,2콘트롤신호가 인가되어 콘트롤소자(SW12)도 구동되어야 비로소 데이터라인(Dn∼Dn+4)의 화상신호가 상기 스위칭소자(SW11) 및 콘트롤소자(SW12)를 경유하여 화소까지 인가된다.

이와 같이, 인가되는 화상신호는 화소 내의 화소전극에 인가되어 공통전극(미도시)에 인가되는 공통전압과의 전압차에 의해 액정층에 전계를 인가하게 된다.

상기와 같이, 화소(R,G,B,W)들에 구비된 콘트롤소자(SW12)들과 전기적으로 접속되는 제 1,2콘트롤배선(CTL11,CTL12)에는 각각 제 1,2콘트롤신호가 인가되며, 상기 제 1,2콘트롤신호는 서로 반대 위상을 가진다. 또한, 상기 제 1,2콘트롤신호는 1/2프레임마다 고전위에서 저전위로 또는 저전위에서 고전위로 천이된다.

한편, 상기 화소전극과 함께 액정층에 전계를 형성하기 위한 공통전극은 N번째 행의 화소(R,G,B,W)들과, N+1번째 행의 화소(R,G,B,W)들을 구획하고, 공통적으로 공통전압을 인가하는 공통전압라인(CMLm)에 전기적으로 접속된다. 상기 공통전극은 상기 화소전극과 적어도 한쌍이 구비되어 수평전계를 형성하게 된다. 또한, 상기 공통전압라인(CMLm)은 종래의 횡전계모드 액정표시장치와 같이 화소(R,G,B,W)들이 형성되는 영역에 중첩되어 형성되지 않으므로, 화소(R,G,B,W)들의 개구율 향상에 기여한다.

상기 공통전압라인(CMLm)들은 상기 데이터라인(Dn∼Dn+4)들과 서로 교차하여 화소(R,G,B,W)들을 구획한다. 따라서, 상기 공통전압라인(CMLm)은 화소(R,G,B,W)들의 경계역할을 하며, 그 공통전압라인(CMLm) 양측에 위치한 화소(R,G,B,W)들은 상기 공통전압라인(CMLm)을 통해 공통전압을 인가받게 된다. 또한, 상기 공통전압라인(CMLm) 양측에 구비된 화소(R,G,B,W) 내의 화소전극의 일부는 상기 공통전압라인(CMLm)과 중첩되며, 그 중첩된 공간은 스토리지 용량이 된다. 즉, 화소전극에 화상신호가 인가되면, 화소전극과 공통전극 사이에는 수평전계가 형성되어 액정층의 광투과율을 조절함으로써, 화상을 표시하게 되며, 또한, 화상신호가 인가된 화소전극과 상기 공통전압라인(CMLm)사이에는 스토리지 용량이 충전되어 화소에 저전위 주사신호가 인가되는 구간동안 액정층의 광투과율을 유지시키게 된다.

한편, 하나의 게이트라인(Gm,Gm+1)으로 그 게이트라인(Gm,Gm+1) 양측에 접속된 화소(R,G,B,W)들을 구동시키게 되므로, 종래에 비해 절반의 게이트라인(Gm,Gm+1)의 수만으로도 종래와 동일하게 액정표시장치를 구동시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 게이트 구동 집적회로의 수를 줄일 수 있게 되어 액정표시장치의 제작에 있어서, 생산원가의 절감효과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같은 액정표시장치의 구동을 자세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1콘트롤배선(CTL11) 및 제 2콘트롤배선(CTL12)을 통해 공급되는 제 1콘트롤신호와 제 2콘트롤신호는 1/2프레임마다 전위가 천이되며, 동일한 1/2프레임에서 두 신호는 서로 반전된 전위를 갖고 있다.

제 M번째 게이트라인(Gm)에 고전위 주사신호가 인가되면, 상기 제 M번째 게이트라인(Gm)의 상하 양측에 접속된 스위칭소자(SW11)들은 모두 턴온상태가 되어 데이터라인(Dn∼Dn+4)들로부터 화상신호를 인가받는다. 그러나, 콘트롤소자(SW12)가 턴온된 상태가 아닐 경우에는 스위칭소자(SW11)에 인가된 화상신호는 화소까지 인가되진 못한다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 동작은 두 구간으로 구분할 수 있다. 즉, 상기 제 1콘트롤배선(CTL11) 및 제 2콘트롤배선(CTL12)을 통해 인가되는 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호의 천이 간격에 따라서이다. 상기 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호는 1/2프레임마다 각각 전위가 천이된다.

예를 들어, 제 1콘트롤배선(CTL11)을 통해 1/2프레임동안 고전위의 제 1콘트롤신호가 공급될 경우, 1/2프레임동안 각 게이트라인(Gm,Gm+1)들에는 순차적으로 고전위의 주사신호가 인가된다. 이때, 상기 게이트라인(Gm,Gm+1) 상하 양측에 접속되는 두개행의 화소(R,G,B,W)들 중 상측에 접속된 화소(R,G,B,W)들만 고전위의 제 1콘트롤신호에 의해 구동되는데, 상기 데이터라인(Dn∼Dn+4)으로 공급되는 화상신호를 스위칭소자(SW11) 및 콘트롤소자(SW12)를 경유하여 인가받는다. 그리고, 다음 1/2프레임에는 전위가 천이되므로, 고전위로 천이된 제 2콘트롤신호가 제 2콘트롤배선을 통해 인가되면, 게이트라인(Gm,Gm+1)들에 고전위의 주사신호가 순차적으로 인가될 때, 상기 게이트라인(Gm,Gm+1)의 하측에 접속된 화소(R,G,B,W)들에 화상신호가 인가된다.

이와 같은, 제 1,2콘트롤신호와 화소의 구동과의 관계는 도3에 파형들로 자세하게 도시되어 있다.

도3은 제1,2콘트롤신호와 주사신호에 의한 화소들의 구동상태를 나타내는 파형도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 제 1콘트롤신호(CS11) 및 제 2콘트롤신호(CS12)는 서로 반전된 전위의 파형으로 형성되며, 1/2프레임마다 반대전위로 천이된다. 즉, 동일한 1/2프레임에서는 제 1콘트롤신호(CS11)와 제 2콘트롤신호(CS12)중 어느 하나의 신호만 고전위상태를 가지게 된다.

도시된 바와 같이, 상기 제 1콘트롤신호(CS11)가 고전위일때, 게이트라인들에는 순차적으로 주사신호(GS1∼GSm)가 인가되며, 짝수번째 행의 화소들에는 화상신호가 인가되어 스토리지 용량으로 충전됨과 아울러, 액정패널 상에 화상으로 표시된다. 다음 1/2프레임에서 제 1콘트롤신호(CS11)가 저전위로 천이되고, 제 2콘트롤신호(CS12)가 고전위로 천이되면, 홀수번째 행의 화소들에는 화상신호가 인가되어 스토리지 용량으로 충전됨과 아울러, 액정패널 상에 화상으로 표시된다. 또한, 짝수번째 행의 화소들은 이전 1/2프레임에서 스토리지 용량에 충전된 전압에 의해 액정층의 구동이 유지되게 된다.

이와 같이, 1/2프레임 단위로 게이트라인들에는 고전위 주사신호가 순차적으로 인가되며, 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호의 전위에 따라 짝수번째 행의 화소들 및 홀수번째 행의 화소들은 충전 및 유지를 반복하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치는 하나의 게이트라인으로 그 게이트라인 상하 양측에 접속된 화소들을 구동시킴에 따라, 종래에 비해 절반의 게이트라인 수만으로도 액정표시장치를 구동하는 것이 가능해지므로, 게이트 구동집적회로의 수를 절반으로 줄일 수 있어서 생산원가 절감에 도움이 된다.

특히, 화소전극과 공통전극이 제 1기판 상에 함께 형성되는 횡전계모드 액정표시장치에서 종래에는 공통전압라인이 화소들과 중첩되어 형성되므로, 화소의 개구율을 감소시켰으나, 본 발명에 따라 공통전압라인을 화소들의 경계로 활용됨에 따라 개구율을 향상시키게 되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 종래에 비해 감소된 게이트라인으로 화소들을 구동시킴에 따라, 게이트 구동 집적회로의 수를 줄일 수 있으므로, 액정표시장치의 제작에 있어서 생산원가를 절감시킬 수 있다.

그리고, 공통전압라인을 화소간의 경계로 활용하게 되어 개구율을 높일 수 있다.

또한, 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소들을 적용함에 따라 액정표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.

도1은 라인분할 기술이 적용된 액정표시장치의 일부를 확대하여 나타낸 도면.

도2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일부를 간략하게 나타낸 도면.

도3은 제1,2콘트롤신호와 주사신호에 의한 화소들의 구동상태를 나타내는 파형도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

CMLm: 공통전압라인 Dn∼Dn+1: 데이터라인

Gm,Gm+1: 게이트라인 R,G,B,W: 화소

SW11: 스위칭소자 SW12: 콘트롤소자

CTL11: 제 1콘트롤배선 CTL12: 제 2콘트롤배선

Claims (9)

1. 제1기판 상에 복수의 행으로 배열된 화소들과; 상기 제1기판 상에 횡방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 게이트라인과; 상기 제1기판 상에 종방향으로 일정하게 이격되어 배열되는 복수의 데이터라인과; 상기 제 1기판 상에 형성되어 제 1콘트롤신호 또는 제 2콘트롤신호를 공급하는 제 1콘트롤배선 및 제 2콘트롤배선과; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 게이트라인에 접속되고, 소스전극이 데이터라인이 접속되는 복수의 스위칭소자와; 상기 화소들에 개별적으로 구비되어 게이트전극이 제 1콘트롤배선 또는 제 2콘트롤배선과 접속되고, 소스전극이 상기 스위칭소자의 드레인전극과 접속되며, 드레인전극이 화소의 화소전극과 접속되는 복수의 콘트롤소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호는 서로 반전된 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호는 1/2프레임마다 전위가 천이되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭소자 및 콘트롤소자는 박막트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1콘트롤신호 및 제 2콘트롤신호의 전위에 따라 홀수번째 행의 화소들과 짝수번째 행의 화소들에 교번하여 화상신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 데이트라인들과 서로 교차하여 화소들을 구획하며, 공통전압을 공급하는 복수의 공통전압라인이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 공통전압라인의 양측에는 화소들이 구비되어 상기 공통전압라인을 통해 공통전압을 인가받는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 1 항에 있어서, 각 게이트라인 양측에는 화소들이 전기적으로 접속된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 화소들은 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소들로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.