KR20050101673A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20050101673A
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Abstract

본 발명은 수직 크로스토크 발생을 크게 줄여 화질을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다. 이러한 액정 표시 장치는 스위칭 소자를 구비하는 복수의 화소로 이루어진 적어도 하나의 화소행, 상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압을 전달하는 복수 쌍의 게이트선, 그리고 상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선을 포함한다. 상기 각 쌍의 게이트선은 상기 화소행의 아래 위에 배치되어 있고, 상기 데이터선 각각은 두 화소열 사이에 배치되어 있으며, 인접 화소와 차인접 화소에 연결되어 있다. 이때, 구동부 반전은 열반전이고, 겉보기 반전은 1×2 도트 반전이다.

Description

액정 표시 장치 {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
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. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
이러한 데이터 전압의 반전 방식 중에서, 화소별로 데이터 전압의 극성을 반전시킬 경우(이하 도트 반전이라 함), 킥백 전압(kickback voltage)으로 인한 수직 플리커 현상이나 수직 크로스 토크(vertical crosstalk) 현상 등이 줄어들어 화질이 향상된다. 하지만 소정 행과 소정 열마다 데이터 전압의 극성을 반전시켜야 하므로, 데이터선으로의 데이터 전압 인가 동작이 복잡해지고 데이터선의 신호 지연으로 인한 문제가 심각해진다. 따라서 신호 지연을 줄이기 위해 저저항 물질로 데이터선을 만드는 등 제조 공정이 복잡해지고 제조 원가가 증가한다.
반면에, 소정 열마다 데이터 전압의 극성을 반전시킬 경우(이하 열 반전이라 함), 한 데이터선을 통해 흐르는 데이터 전압의 극성은 프레임별로만 반전되므로 데이터선의 신호 지연 문제가 대폭 줄어든다.
그러나 열 반전은 도트 반전의 장점을 유지하지 못하므로 수직 플리커 현상과 수직 크로스토크 현상 등으로 인해 액정 표시 장치의 화질이 악화된다.
액정 표시 장치는 또한 스위칭 소자를 제어하기 위한 게이트 신호를 전달하는 게이트선과 전계 생성 전극에 인가하기 위한 데이터 전압을 전달하는 데이터선, 그리고 게이트 신호와 데이터 전압을 생성하는 게이트 구동부와 데이터 구동부를 구비한다. 게이트 구동부와 데이터 구동부는 복수의 구동 집적 회로 칩으로 이루어지는 것이 보통인데 이러한 칩의 수효를 될 수 있으면 적게 하는 것이 생산 비용을 줄이는 데 중요한 요소이다. 특히 데이터 구동 집적 회로 칩은 게이트 구동 회로 칩에 비하여 가격이 높기 때문에 더욱더 그 수효를 줄일 필요가 있다.
이에 따라, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화질을 향상하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 열 반전의 장점과 도트 반전의 장점을 모두 가지는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 구동 회로 칩의 수효를 줄여 액정 표시 장치의 제조 비용을 줄이는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 액정 표시 장치는,
스위칭 소자를 구비하는 복수의 화소로 이루어진 적어도 하나의 화소행,
상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압을 전달하는 복수 쌍의 게이트선, 그리고
상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선
을 포함하고,
상기 각 쌍의 게이트선은 상기 화소행의 아래 위에 배치되어 있고,
상기 데이터선 각각은 두 화소열 사이에 배치되어 있으며, 인접 화소와 차인접 화소에 연결되어 있다.
상기 각 데이터선에 연결된 인접 화소 중 하나와 차인접 화소 중 하나는 동일한 화소행에 속하는 것이 좋다. 또한 상기 각 화소행에서 인접한 두 개의 데이터선 사이에 위치한 두 개의 화소는 동일한 데이터선에 연결되어 있는 것이 좋다.
아래 위로 인접한 두 개의 화소는 서로 다른 데이터선에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
이웃한 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 반대일 수 있고, 각 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 동일한 것이 바람직하다.
상기 특징에 따른 액정 표시 장치의 겉보기 반전은 1×2 도트 반전이다.
상기 액정 표시 장치는 왼쪽 끝 화소열 또는 오른쪽 끝 화소열에서 적어도 하나의 화소를 반대쪽 끝 데이터선에 연결하기 위한 적어도 하나의 더미선을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 박막 트랜지스터 표시판은,
교대로 배치되어 있는 복수의 제1 및 제2 화소를 각각 포함하는 복수의 화소행,
상기 제1 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 신호선,
상기 제2 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 신호선,
상기 제1 신호선과 교차하며 인접한 한 쌍의 제1 및 제2 화소 사이에 각각 배치되어 이에 연결되어 있는 복수의 제3 신호선, 그리고
상기 각 화소행 중 왼쪽 끝 또는 오른쪽 끝에 위치한 제1 또는 제2 화소를 반대쪽 끝 제3 신호선에 연결하기 위한 적어도 하나의 제4 신호선
을 포함하며,
상기 제3 신호선 각각은 인접 제1 화소와 차인접 제2 화소에 연결되어 있다.
이때, 상기 각 제3 신호선에 연결된 상기 인접 제1 화소 중 하나와 상기 차인접 제2 화소 중 하나는 동일한 화소행에 속하는 것이 좋다.
상기 각 화소행에서 인접한 두 개의 제3 신호선 사이에 위치한 제1 및 제2 화소는 동일한 제3 신호선에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
아래 위로 인접한 제1 및 제2 화소는 서로 다른 제3 신호선에 연결되어 있을 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
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 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 또한 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.
액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-G2n, D1-Dm, L1, L2)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
표시 신호선(G1-G2n, D1-Dm, L1, L2))은 게이트 신호(주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-G2n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1 -Dm) 및 더미선(L1, L2)을 포함한다. 게이트선(G1-G2n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)과 더미선(L1, L2)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 게이트선(G1-G2n), 데이터선(D1-Dm ) 및 더미선(L1, L2)이 구비된 액정 표시판 조립체(300)의 위쪽에는 액정 표시 장치를 구동하기 위한 신호 제어부(600), 구동 전압 생성부(700) 및 계조 전압 생성부(800) 따위의 회로 요소가 구비되어 있는 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)(550)이 위치하고 있다. 더미선(L1)은 액정 표시판 조립체(300)의 최좌측 가장 자리 부근에, 또한 더미선(L2)은 액정 표시판 조립체(300)의 최우측 가장 자리 부근에 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 데이터선(D1-Dm)과 거의 평행하다.
액정 표시판 조립체(300)와 PCB(550)은 가요성 회로(flexible printed circuit, FPC) 기판(510)을 통하여 서로 전기적 물리적으로 연결되어 있다.
이 가요성 회로 기판(510)에는 데이터 구동부(500)를 이루는 데이터 구동 집적 회로 칩(540)이 실장되어 있고, 복수의 데이터 전달선(521)이 형성되어 있다. 이 데이터 전달선(521)은 접촉부(C1)를 통해 액정 표시판 조립체(300) 상에 형성된 복수의 데이터선(D1-Dm)에 각각 연결되어 해당하는 데이터 전압을 전달한다.
가장 왼쪽과 가장 오른쪽에 위치한 FPC 기판(510)에는 신호 전달선(522a, 522b, 523a, 523b)이 형성되어 있다. 신호 전달선(522a, 522b, 523a, 523b)은 접촉부(C3)를 통해 PCB(550)에 형성된 신호 전달선(551a, 551b)에 연결된다.
가장 왼쪽의 FPC 기판(510)에 형성된 신호 전달선(522a)은 접촉부(C2)를 통해 가장 왼쪽에 위치한 데이터선(D1)에 연결되어 있고, 또한 접촉부(C3)를 통해 신호 전달선(551a, 523a)에 연결되어 접촉부(C1)를 통해 더미선(L2)에 연결되어 있다.
또한 가장 오른쪽의 FPC 기판(510)에 형성된 신호 전달선((523b)은 가장 오른쪽에 위치한 데이터선(Dm)에 접촉부(C2)를 통해 연결되어 있고, 또한 접촉부(C3)를 통해 신호 전달선(551b, 523b)에 연결되어 접촉부(C1)를 통해 더미선(L1)에 연결되어 있다.
각 화소는 표시 신호선(G1-G2n, D1-Dm) 및 더미선(L1, L2)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-G2n), 데이터선(D-Dm) 및 더미선(L1, L2)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있다.
액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.
액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 게이트선(G1 및 G2, G3 및 G4 ,)은 한 행의 화소 전극(190) 위아래에 배치되어 있다. 또한 데이터선(D1-Dm)은 두 열의 화소 전극(190) 사이에 하나씩 배치되어 있다 즉, 한 쌍의 화소열 사이에 하나의 데이터선이 배치되어 있다. 이들 게이트선(G1-G2n) 및 데이터선(D1-Dm )과 화소 전극(190) 간의 연결을 좀더 자세히 설명한다.
화소 전극(190)의 위쪽과 아래쪽에 연결된 복수 쌍의 게이트선(G1-G2n)은 각 화소 전극(190)의 위쪽 또는 아래쪽에 형성된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소 전극(190)에 연결된다.
즉, 홀수 번째 화소행에서, 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 좌측에 위치한 스위칭 소자(Q)는 위쪽에 위치한 게이트선(G1, G5, G9,)에 연결되어 있고, 데이터선(D 1-Dm)을 중심으로 우측에 위치한 스위칭 소자(Q)는 아래쪽에 위치한 게이트선(G2, G 6, G10,)에 연결되어 있다. 반면에 짝수 번째 화소행에서 위치한 위쪽 게이트선(G3, G7, G11,) 및 아래쪽 게이트선(G4, G8, G12,)과 스위칭 소자(Q)와의 연결은 홀수 번째 화소행과 반대이다. 즉, 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 우측에 위치한 스위칭 소자(Q)는 위쪽에 위치한 게이트선(G3, G7, G11,...)에 연결되어 있고, 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 좌측에 위치한 스위칭 소자(Q)는 아래쪽에 위치한 게이트선(G4, G 8, G12,...)에 연결되어 있다.
홀수 번째 행의 화소 전극(190) 중 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 좌측에 위치한 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)를 통해 바로 인접한 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있고, 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 우측에 위치한 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)를 통해 차인접한 데이터선에 연결되어 있다. 짝수 번째 행의 화소 전극(190) 중 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 좌측에 위치한 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)를 통해 바로 이전의 데이터선에 연결되어 있고, 데이터선(D1-Dm)을 중심으로 우측에 위치한 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)를 통해 바로 인접한 데이터선에 연결되어 있다. 또한 첫 번째 열 짝수 번째 행의 화소 전극(190)은 마지막 데이터선(Dm)에 연결된 더미선(L1)에 연결되어 있고, 마지막 열 홀수 번째 행의 화소 전극(190)은 첫 번째 데이터선(D1)에 연결된 연결선(L1)에 연결되어 있다.
이미 설명한 것처럼, 각 화소에 형성된 스위칭 소자(Q)는 연결된 데이터선(D1-Dm)이나 더미선(L1, L2)에 좀더 쉽게 연결될 수 있게, 즉, 연결 길이를 가능한 한 짧게 할 수 있는 위치에 형성된다. 따라서 도 3에 도시한 배치에서 스위칭 소자(Q)의 위치는 매 화소행마다 바뀐다. 즉, 홀수 번째 행에 위치한 화소쌍 중 데이터선(D1-Dm)의 왼쪽에 위치한 화소에는 우측 상단부에 스위칭 소자(Q)가 형성되어 있고, 데이터선(D1-Dm)의 오른쪽에 위치한 화소에는 우측 하단부에 스위칭 소자(Q)가 형성되어 있다.
반면에 짝수 번째 행에 위치한 화소의 스위칭 소자(Q)의 형성 위치는 인접한 화소행의 형성 위치와 정반대이다. 즉, 짝수 번째 행에 위치한 화소쌍 중 데이터선(D1-Dm)의 왼쪽에 위치한 화소에는 좌측 하단부에 스위칭 소자(Q)가 형성되어 있고, 데이터선(D1-Dm)의 오른쪽에 위치한 화소에는 좌측 상단부에 스위칭 소자(Q)가 형성되어 있다.
도 3에 도시한 화소 전극(190)과 데이터선(D1-Dm)의 연결을 정리하면, 각 화소행에서, 인접한 두 데이터선 사이에 위치한 두 화소의 스위칭 소자(Q)는 동일한 데이터선에 연결되어 있다. 즉, 홀수 번째 화소행에서 두 데이터선 사이에 형성된 두 화소의 스위칭 소자(Q)는 오른쪽에 위치한 데이터선에 연결되어 있고, 짝수 번째 화소행에서 두 데이터선 사이에 형성된 두 화소의 스위칭 소자(Q)는 왼쪽에 위치한 데이터선에 연결되어 있다.
도 3에 도시한 배치는 단지 하나의 예이고, 홀수 번째 행과 짝수 번째 행의 화소 전극(190)과 데이터선(D1-Dm) 및 게이트선(G1-G2n)의 연결은 서로 바뀔 수 있으며, 또한 다른 연결 관계를 가질 수 있다.
한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.
도 3은 색필터(230)가 행 방향으로는 적색, 녹색, 청색의 순서로 배열되고 각 화소열은 한 색상의 색필터(230)만을 포함하는 스트라이프 배열을 이루고 있다.
액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.
그러면, 이러한 액정 표시판 조립체(300)의 하부 표시판(100)의 구조에 대하여 도 4 내지 도 6을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V'선 및 VI-VI'선을 따라 절단한 단면도이다.
투명한 유리 등의 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121a, 121b)과 복수의 유지 전극선(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121a, 121b)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 각 게이트선(121)의 일부는 아래 또는 위로 돌출하여 게이트 전극(124)을 이룬다. 두 개의 게이트선(121a, 121b)은 서로 인접하여 쌍을 이루며, 서로 반대 방향으로 뻗은 게이트 전극(124)을 포함하고 있다. 맨 위의 게이트선(121b)과 맨 아래의 게이트선(121a)은 쌍을 이루지 않을 수 있다.
유지 전극선(131)은 거리가 먼 게이트선(121a, 121b) 사이에 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며 세로 방향으로 뻗은 복수의 유지 전극(133)을 포함한다.
게이트선(121a, 121b) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
상기 게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부 (extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
저항 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있는 확장부(179)와 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 데이터선(171)의 일부는 인접한 두 게이트선(121) 사이를 가로 방향으로 뻗어 차인접 화소의 소스 전극(173)이 된다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165)와 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 즉, 선형 반도체(151)는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165)의 아래에 존재하는 부분 외에도 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 이들에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다. 이와는 달리 돌출부(154)만을 남기고 다른 부분은 모두 제거될 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 확장부(179)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185, 181)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 확장부(129)를 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190)과 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(192, 199)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(Vcom)을 인가 받는 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(CLC)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하며, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 유지 전극선(131)의 중첩 등으로 만들어진다.
유지 전극(133)은 또한 데이터선(171)이 사이에 없는 두 화소 전극(190)의 사이에 위치하여 두 화소 전극(190)의 결합 용량에 의한 간섭을 줄이는 역할을 한다.
화소 전극(190) 위에는 액정층을 배향할 수 있는 배향막(도시하지 않음)이 도포되어 있다.
이 때, 게이트선(121a, 121b), 유지 전극선(131), 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 등은 각각 Cr, Al, AlNd, Mo, MoW 등의 단일층으로 이루어질 수 있으며, 또한, 두 가지 금속으로 이루어진 이중층 구조를 가질 수도 있다.
다시 도 1을 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-G2n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-G2n)에 인가하며 복수의 집적 회로로 이루어진다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다
복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 칩의 형태로 FPC 기판에 실장하여 FPC 기판을 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, FPC 기판을 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로를 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로와 같은 기능을 수행하는 회로를 화소의 박막 트랜지스터와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성할 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)의 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다. 여기에서 영상 신호(R, G, B)의 처리는 도 3에 도시한 액정 표시판 조립체의 화소 배열에 따라 영상 데이터(R, G, B)를 재배열하는 동작을 포함한다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH), 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소 중 반에 대한 영상 데이터(DAT) 집합을 차례로 수신하고 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-G2n)에 차례로 인가하여 이 게이트선(G 1-G2n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며 이에 따라 데이터선(D1-Dm )에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.
화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.
1/2 수평 주기(또는 "1/2H")[수평 동기 신호(Hsync) 및 게이트 클록(CPV)의 한 주기]를 단위로 하여 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-G2n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전").
이러한 프레임 반전 외에도 데이터 구동부(500)는 한 프레임 내에서 이웃하는 데이터선(D1-Dm)을 타고 내려가는 데이터 전압의 극성을 반전시키며 이에 따라 데이터 전압을 인가받은 화소 전압의 극성 역시 변화한다. 그런데 도 3에 도시한 바와 같이 화소와 데이터선(D1-Dm)의 연결이 다양하므로 데이터 구동부(500)에서의 극성 반전 패턴과 액정 표시판 조립체(300)의 화면에 나타나는 화소 전압의 극성 반전 패턴이 다르게 나타난다. 아래에서는 데이터 구동부(500)에서의 반전을 구동부 반전(driver inversion)이라고 하고, 화면에 나타나는 반전을 겉보기 반전(apparent inversion)이라 한다.
다시 도 3을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 반전 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3에서 구동부 반전은 열 반전으로서 하나의 데이터선에 흐르는 데이터 전압은 항상 동일 극성이고 이웃한 두 데이터선에 흐르는 데이터 전압은 반대 극성이며, 겉보기 반전은 1×2 도트 반전이다.
이처럼, 겉보기 반전이 도트 반전이 되면 화소 전압이 정극성일 때와 부극성일 때에 킥백 전압으로 인해서 나타나는 휘도의 차가 분산되어 나타나므로 세로줄 불량이 줄어든다.
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.
이상에서 기술한 바와 같이, 이웃한 화소행간에 스위칭 소자가 연결된 데이터선의 위치를 변경하면, 구동부 반전은 열 반전 방식이어도 겉보기 반전은 1×2 도트 반전이 될 수 있다. 따라서 데이터 구동부로부터 열 반전 방식으로 데이터 전압의 극성이 결정되어 인가되므로 데이터선의 재료 선택 폭이 커져, 제조 공정을 단순화하기가 쉽고, 겉보가 반전이 도트 반전이므로 화질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V'선 및 VI-VI'선을 따라 절단한 단면도이다.

Claims (12)

  1. 스위칭 소자를 구비하는 복수의 화소로 이루어진 적어도 하나의 화소행,
    상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 상기 스위칭 소자를 턴온시키는 게이트 온 전압을 전달하는 복수 쌍의 게이트선, 그리고
    상기 스위칭 소자에 연결되어 있으며 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선
    을 포함하고,
    상기 각 쌍의 게이트선은 상기 화소행의 아래 위에 배치되어 있고,
    상기 데이터선 각각은 두 화소열 사이에 배치되어 있으며, 인접 화소와 차인접 화소에 연결되어 있는
    액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 각 데이터선에 연결된 인접 화소 중 하나와 차인접 화소 중 하나는 동일한 화소행에 속하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 각 화소행에서 인접한 두 개의 데이터선 사이에 위치한 두 개의 화소는 동일한 데이터선에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    아래 위로 인접한 두 개의 화소는 서로 다른 데이터선에 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    이웃한 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 반대인 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    각 데이터선을 따라 흐르는 데이터 전압의 극성은 동일한 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 액정 표시 장치의 겉보기 반전은 1×2 도트 반전인 액정 표시 장치.
  8. 제8항에서,
    왼쪽 끝 화소열 또는 오른쪽 끝 화소열에서 적어도 하나의 화소를 반대쪽 끝 데이터선에 연결하기 위한 적어도 하나의 더미선을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 교대로 배치되어 있는 복수의 제1 및 제2 화소를 각각 포함하는 복수의 화소행,
    상기 제1 화소에 연결되어 있는 복수의 제1 신호선,
    상기 제2 화소에 연결되어 있는 복수의 제2 신호선,
    상기 제1 신호선과 교차하며 인접한 한 쌍의 제1 및 제2 화소 사이에 각각 배치되어 이에 연결되어 있는 복수의 제3 신호선, 그리고
    상기 각 화소행 중 왼쪽 끝 또는 오른쪽 끝에 위치한 제1 또는 제2 화소를 반대쪽 끝 제3 신호선에 연결하기 위한 적어도 하나의 제4 신호선
    을 포함하며,
    상기 제3 신호선 각각은 인접 제1 화소와 차인접 제2 화소에 연결되어 있는
    박막 트랜지스터 표시판.
  10. 제9항에서,
    상기 각 제3 신호선에 연결된 상기 인접 제1 화소 중 하나와 상기 차인접 제2 화소 중 하나는 동일한 화소행에 속하는 박막 트랜지스터 표시판.
  11. 제10항에서,
    상기 각 화소행에서 인접한 두 개의 제3 신호선 사이에 위치한 제1 및 제2 화소는 동일한 제3 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  12. 제11항에서,
    아래 위로 인접한 제1 및 제2 화소는 서로 다른 제3 신호선에 연결되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
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