KR20150021621A - 시분할 방식 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 서로 다른 색을 갖는 광을 상기 광과 대응하는 필드에 순차 주기적으로 출력하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛과 동기되어 스위칭 되며, 영상을 생성하고, 상기 서로 다른 색의 광을 순차적으로 표시하는 공통화소를 적어도 하나 갖는 다수의 화소를 구비하는 액정표시패널; 및 상기 공통화소만을 독립적으로 오프 상태(off-state)로 만드는 공통화소 오프신호를 상기 공통화소에 제공하는 공통화소 오프유닛을 포함한다. 따라서, 공통화소 오프유닛이 공통화소에 공통화소 오프신호를 제공하여 후속하는 서브프레임의 광이 출력되기 전에 공통화소내의 액정의 재배열 시킬 수 있다. 따라서, 각 프레임에서 색섞임을 방지하여 액정표시장치의 표시품질을 향상 시킬 수 있다.

Description

시분할 방식 액정 표시장치 {Field sequential liquid crystal display device}

본 발명은 시분할 방식 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시품질이 향상된 시분할 방식 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 두 기판 사이에 개재되어 있는 액정층에 전계를 인가 하고 이 전계의 세기를 조절하여 외부의 광원으로부터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 영상을 얻는 표시 장치이다.

시분할 구동방식의 액정표시장치는 적색, 녹색 및 청색의 독립된 광원을 순차 주기적으로 점등하고, 그 점등 주기에 동기하여 각 화소에 대응하는 제어신호를 가함으로써 풀 컬러(full color)의 화상을 얻는다. 이에 의할 경우 하나의 화소를 적색, 녹색 및 청색 화소로 공간적으로 분할하지 않고, 시분할적으로 순차 표시함으로써 눈의 잔상 효과를 이용하여 화상을 표시할 수 있다.

본 발명의 목적은 표시품질이 향상된 시분할 방식 액정표시장치를 제공하는것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 다른 색을 갖는 광을 상기 광과 대응하는 필드에 순차 주기적으로 출력하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛과 동기되어 스위칭 되며, 영상을 생성하고, 상기 서로 다른 색의 광을 순차적으로 표시하는 공통화소를 적어도 하나 갖는 다수의 화소를 구비하는 액정표시패널; 및상기 공통화소만을 독립적으로 오프 상태(off-state)로 만드는 공통화소 오프신호를 상기 공통화소에 제공하는 공통화소 오프유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 오프신호를 각 상기 공통화소의 시간축 상으로 뒤따르는 후속 필드가 시작되기 전에 상기 각 공통화소에 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 오프신호를 상기 공통화소 중 상기 후속 필드에서 오프 상태가 되는 공통화소에만 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 공통화소 오프유닛은 대응하는 상기 공통화소와 연결되며, 오프제어신호에 응답하여 상기 공통화소에 공통화소 오프신호를 인가하는 공통화소 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동부는 각각 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인을 통해 상기 화소와 연결되어 각 화소를 제어하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 더 포함하며, 상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 트랜지스터로 상기 오프제어신호를 공급하는 공통화소 오프구동부를 더 포함한다.

상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 드라이버로부터 행 방향으로 연장되는 다수의 공통화소 라인 중 대응되는 공통화소 라인과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 데이터 드라이버로부터 열 방향으로 연장되는 다수의 공통화소 라인중 대응되는 공통화소 라인과 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 화소 중 동일한 상기 게이트 라인에 연결된 상기 화소의 상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 연결되어 상기 다른 게이트 라인에 인가된 게이트 신호를 상기 오프제어신호로써 수신하는 것을 특징으로 한다.

상기 서로 다른 색은 황색 및 청색으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 화소는 녹색 컬러필터를 갖는 그린화소, 적색 컬러필터를 갖는 레드화소를 포함하며 상기 공통화소에는 컬러필터가 구비되지 않는 것을 특징으로 한다.

하나의 영상을 표시하는 프레임은 제1 및 제2 필드를 포함하며, 백라이트 유닛은 제1 필드동안 청색광이 출력하고, 제2 필드동안 황색광을 출력하고, 상기 제1 필드에는 상기 그린화소 및 레드화소는 오프 상태인 것을 특징으로 한다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치는 공통화소 오프유닛이 공통화소에 공통화소 오프신호를 제공하여 후속하는 서브프레임의 광이 출력되기 전에 공통화소내의 액정의 재배열 시킬 수 있다. 따라서, 각 프레임에서 색섞임을 방지하여 액정표시장치의 표시품질을 향상 시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 액정 표시 패널부의 확대 평면도이다.
도 3a 제1 필드 동안 화소에서 표시되는 광을 나타낸 블록도이다.
도 3b는 제2 필드 동안 화소에서 표시되는 광을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다.
도 5는 발명의 일 실시예에 따른 공통화소의 등가 회로를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통화소의 타이밍도이다.
도 7은 발명의 다른 실시예에 따른 공통화소의 등가회로도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치(1000)는 백라이트 유닛(100), 액정 표시 패널(200), 공통화소 오프유닛(300), 타이밍 컨트롤러(TC), 게이트 구동부(GD) 및 데이터 구동부(DD)를 포함한다.

백라이트 유닛(100)는 서로 다른 색을 갖는 광들을 순차 주기적으로 액정 표시 패널(200)에 제공한다. 구체적으로, 백라이트 유닛(100)은 다수의 광원들(110, 120), 및 광학부재(130)을 포함한다.

다수의 광원들(110, 120)은 서로 다른 색을 갖는 광들을 순차 주기적으로 광학부재(130)에 제공한다. 하나의 영상을 표시하는 프레임(frame)은 시간상으로 순차 주기적으로 나열되는 다수의 필드(field)를 포함한다. 예를 들면, 프레임은 제1 필드 및 제1 필드로부터 시간축 상으로 뒤따르는 후속 필드인 제2 필드를 포함할 수 있다. 각 광원들(110, 120)은 대응되는 필드동안 광을 출사한다. 다수의 광원들(110, 120)은 예를 들어, 각각 황색광 및 청색광을 출사하는 제1 및 제2 광원들(110, 120)을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 필드동안에는 제1 광원(110)에 전원이 공급되어 제1 광원(110)이 황색광을 출사하며, 제2 필드 동안에는 제2 광원(120)에 전원이 공급되어 제2 광원(120)이 청색광을 출사한다.

다수의 광원들(110, 120)은 회로 기판(미도시) 및 회로 기판 상에 실장된 발광 다이오드(미도시)를 포함한다. 발광 다이오드는 예를 들어, 엣지(edge)형으로 구비될 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드에서 출사되는 광을 가이드 하여 평면광으로 변환시키는 도광판(미도시)이 더 구비될 수 있다. 이에 한정되지 않고 발광 다이오드는 직하형으로 구비될 수 있다. 이 경우 발광 다이오드는 광학 부재(130)와 대향하며, 인쇄회로기판 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 또한, 발광 다이오드는 행 방향을 따라 연장되고 열방향을 따라 배열되는 스트라이프(TRsipe) 형태로 배열될 수 있으며, 각 행 방향을 따라 연장되는 발광 다이오드의 군은 게이트 구동부(GD)에서 생성되는 게이트 신호와 동기되어 구동 될 수 있다.

광학 부재(130)는 광원들(110, 120)로부터 광을 수신하여 평면광으로 변환시키며, 확산판(미도시), 광학 시트(미도시)를 포함한다. 확산판은 판 상으로 이루어지며, 광원들(110, 120)의 상부에 배치되고, 광원부들(110, 120)로부터 출사된 광을 확산시켜 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 확산판은 얇은 두께의 광학 시트가 하부로 처지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있다.

광학 시트는 확산판 상에 배치되고, 확산판으로부터 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위하여 적어도 한 장 이상의 시트로 이루어질 수 있다. 일 예로, 광학 시는 광을 확산하기 위한 한 장의 확산 시트 및 광을 집광하기 위한 두 장의 집광 시트를 포함할 수 있다.

확산 시트는 확산판 상에 배치되어 확산판으로부터 출사된 광을 확산시킨다. 확산 시트는 투명한 물질, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : PET) 재질로 형성될 수 있다.

집광 시트들은 확산 시트의 상부에 배치되고, 확산 시트를 통해 확산된 광을 집광하여 정면 휘도를 향상시킨다. 집광 시트들 각각은 프리즘 형상을 갖는 미세한 프리즘 패턴(미도시)을 구비할 수 있다. 특히, 집광 시트들 중 하나에는 제1 방향으로 연장된 프리즘 패턴이 형성되고, 나머지 하나에는 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장된 프리즘 패턴이 형성될 수 있다.

구동부는 액정 표시 패널(200)에서 표시되는 영상을 제어하며, 타이밍 컨트롤러(TC), 게이트 드라이버(GD) 및 데이터 드라이버(DD)를 포함한다.

타이밍 컨트롤러(TC)는 외부로부터 영상 정보를 포함하는 입력 영상신호(RGB) 및 제어 신호(CS)를 수신하고, 상기 액정 액정 표시 패널(100)의 동작모드에 부합하게 변환된 영상데이터들(R'G'B') 및 각종 제어신호들(DCS, GCS)을 출력한다. 본 발명의 일 예로, 각종 제어신호들(DCS, GCS)은 데이터 구동제어신호(DCS) 및 게이트 구동제어신호(GCS)를 포함한다.

데이터 구동부(DD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 데이터 구동제어신호(DCS) 및 영상데이터들(R'G'B')을 수신한다. 데이터 구동부(DD)는 데이터 구동제어신호(DCS)와 영상데이터들(R'G'B')에 근거하여 계조 정보와 같은 영상정보를 포함하는 다수개의 데이터 신호들을 생성한다. 데이터 신호는 예를 들면, 영상정보에 대응되는 데이터 전압을 갖도록 생성된다. 상기 다수 개의 데이터 신호들은 상기 다수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 공급된다.

상기 게이트 구동부(GD)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 게이트 구동제어신호(GCS)를 수신한다. 상기 게이트 구동제어신호(GCS)를 공급받은 상기 게이트 구동부(GD)는 다수 개의 게이트 신호들을 생성한다. 상기 다수 개의 게이트 신호들은 상기 다수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차 주기적으로 공급된다.

액정 표시 패널(200)은 구동부로부터 제공된 신호에 응답하여 백라이트(100)로부터 수신받은 광을 조절하여 영상을 표시한다. 상기 액정 표시 패널(200)은 다수의 신호선과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 다수의 화소(PX)를 포함한다.

상기 다수의 신호선은 서로 절연된 게이트 신호를 수신하는 다수의 게이트 라인(GL1~GLn), 데이터 전압을 수신하는 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)을 포함한다. 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 대략 행 방향으로 연장되며 서로 평행하게 열 방향으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 대략 열 방향으로 연장되며 서로 평행하게 행 방향으로 배열된다.

화소(PX)는 다수의 게이트 라인(GL1~GLn) 중 대응 하는 게이트 라인과 다수의 데이터 라인(DL1~DLm) 중 대응 하는 데이터 라인에 연결되어 영상을 생성한다. 화소(PX)는 게이트 신호에 응답하여 데이터 신호에 대응하는 계조를 표시한다. 예를 들어, 화소(PX)는 데이터 신호에 대응하여 블랙 계조를 표시하는 오프(off) 상태가 될 수 있다. 이 경우, 해당 화소(PX)는 백라이트로 어셈블리(100)부터 제공되는 광을 차단하여 광이 화소(PX)를 통해 투과되지 못하게 함으로써 블랙 계조를 표시한다. 화소(PX)가 온(on) 상태인 경우에는, 화소(PX)는 데이터 신호에 응답하여 백라이트 유닛(100)로부터 제공되는 광의 일부만 투과시킴으로써 계조를 연속적으로 표시할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 액정 표시 패널부의 확대 평면도이다. 각 화소는 서로 동일한 구조 및 기능을 가지므로 예시적으로 6개의 화소(PX)를 도시하였다.

화소(PX)는 서로 다른 색을 표시하는 컬러 화소들(RPX22, RPX32, GPX23, GPX33, CPX24, CPX34)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(PX)는 적색광을 표시하는 레드 화소(RPX22, RPX32), 녹색광을 표시하는 그린 화소(GPX23, GPX33) 및 필드에 따라 황색광과 청색광을 순차적으로 표시하는 공통 화소(CPX24, CPX34)를 포함할 수 있다. 컬러 화소들(RPX22, RPX32, GPX23, GPX33, CPX24, CPX34)은 표시패널 상에서 서로 순차 주기적으로 교번하여 매트릭스 형태로 배치된다. 예를 들어 첫번째 행에는 제1 레드화소, 그린화소 및 공통화소(RPX22, GPX23, CPX24)가 제1 방향(D1)을 따라 순차적으로 배치되며, 두번째 행에는 제2 레드화소, 그린화소 및 공통화소(RPX32, GPX33, CPX34)가 제1 방향(D1)을 따라 순차적으로 배치된다.

공통화소 오프유닛(300)은 공통화소(CPX24, CPX34)만을 독립적으로 오프 상태로 만드는 공통화소 오프신호를 공통화소(CPX24, CPX34)에 제공한다. 구체적으로 공통화소 오프유닛(300)은 공통화소 구동부(310)을 포함한다.

액정 표시 패널(200)은 다수의 공통화소 라인(CL1~CLn)을 포함한다. 다수의 공통화소 라인(CL1~CLn)은 예를 들어, 대략 행 방향으로 연장되며, 대략 열 방향으로 배열된다. 또한, 다른 실시예로 다수의 공통화소 라인(CL1~CLn)은 대략 열 방향으로 연장되며, 대략 행 방향으로 배열 될 수 있다.

공통화소 구동부(310)는 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 공통화소 구동신호(미도시)를 수신하여 오프제어신호를 생성한다. 따라서, 공통화소(CPX24, CPX34)는 대응되는 공통화소 라인(CL3, CL4)로부터 각각 오프제어신호를 수신한다.

도 3a 제1 필드 동안 화소에서 표시되는 광을 나타낸 블럭도이며, 도 3b는 제2 필드 동안 화소에서 표시되는 광을 나타낸 블럭도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 필드동안 레드, 그린 및 공통화소(RPX, GPX, CPX)는 각각 적색광, 녹색광 및 황색광을 표시한다. 제2 필드동안 레드 및 그린화소(RPX, GPX)는 오프상태이며, 공통화소(CPX)는 블루광을 표시한다. 즉, 공통화소(CPX)는 서로 다른 색의 광들을 대응하는 필드동안 순차적으로 표시한다.

구체적으로, 도 3a를 참조하면, 제1 필드 동안 제1 광원(110)이 광학부재(130)에 황색광을 제공하며, 광학부재(130)는 각 화소(RPX, GPX, CPX)에 황색의 평면광(이하 황색 평면광)을 제공한다. 각 화소(RPX, GPX, CPX)는 온상태가 되어 데이터 신호에 따라 수신 받은 황색 평면광을 조절하여 각각 영상을 생성한다. 따라서, 제1 필드동안 레드, 그린 및 공통화소(RPX, GPX, CPX)는 각각 레드, 그린 및 공통 데이터 신호에 대응하여 적색, 녹색 및 황색의 영상을 표시한다. 여기서, 레드, 그린 및 공통 데이터 신호는 데이터 신호중 대응되는 각 화소(RPX, GPX, CPX)에 인가되는 데이터 신호를 의미한다.

공통 데이터 신호는 레드 및 그린 데이터 신호에 근거하여 생성될 수 있다. 구체적으로, 공통 데이터 신호는 레드 및 그린 데이터 신호의 공통되는 계조 정보를 갖는다. 이 경우 레드 및 그린 데이터 신호의 계조 정보는, 원래의 레드 및 그린 데이터 신호에서 각각 공통되는 계조정보를 뺀 값을 갖는다. 예를 들어, 레드 및 그린 데이터 신호의 계조 정보가 각각 120, 100인 경우, 공통되는 계조 정보는 100이므로, 공통 데이터 신호는 100이며, 레드 데이터 신호는 20이고, 그린 데이터 신호는 0이다.

도 3b를 참조하면, 제2 필드 동안 제2 광원(120)이 광학부재(130)에 청색광을 제공하며, 광학부재(130)는 각 화소(RPX, GPX, CPX)에 청색의 평면광(이하 청색 평면광)을 제공한다. 레드 및 그린화소 (RPX, GPX)는 오프 상태가 되어 레드 및 그린화소(RPX, GPX)는 영상을 표시하지 않는다. 반면, 공통화소(CPX)는 온상태가 되어 데이터 신호에 따라 수신 받은 청색 평면광을 조절하여 각각 영상을 생성한다. 따라서, 제2 필드 동안 공통화소(CPX)는 공통 데이터 신호에 대응하여 청색의 영상을 표시하며, 레드 및 그린화소(RPX, GPX)는 블랙계조를 표시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다. 각 화소(PX)의 구조 및 기능은 동일하므로 3개의 화소(RPX, GPX, CPX)에 대해서만 예시적으로 설명한다.

도 4를 참조하면, 각 화소(RPX, GPX, CPX)는 데이터 신호에 의해서 제어되는 액정 분자의 배열에 의해 원하는 영상을 표시한다. 구체적으로, 액정 표시 패널(200)은 화소전극(213)을 구비하는 제1 기판(210), 액정층(220) 및 제2 기판(230)을 포하며, 각 화소(RPX, GPX, CPX)는 제1 방향(D1)을 따라 순차 주기적으로 배열된다.

제2 기판(230)은 공통전극(233), 컬러필터(232R, 232G, 232B), 제2 베이스 기판(231) 및 블랙 매트릭스(234)를 포함한다. 제2 기판(230)은 제1 기판(210)과 대향하여 결합한다. 제2 베이스 기판(231)은 제1 베이스 기판(211)과 대향한다. 공통 전극(233)은 화소전극(213)과 대향하며, 공통 전압을 수신하여 화소전극(500) 과 함께 액정층(220)에 전계를 형성한다.

컬러필터(232R, 232G)는 제2 베이스 기판(231) 및 공통전극(233)사이에 개재된다. 컬러필터(232R, 232G)는 예를 들어 각각 적색, 녹색광을 투과시키는 적색 및 녹색 컬러필터(232R, 232G)를 포함한다. 각 컬러필터(232R, 232G)는 상기 제1 방향(D1)으로 소정 간격 이격되어 대응되는 화소(RPX, GPX)에 배치되며, 각 컬러 필터(232R, 232G)는 서로 오버랩되지 않는다. 공통화소(CPX)는 컬러필터를 포함하지 않는다. 공통화소(CPX)에는 컬러필터 대신 OCR(optically clear resin) 또는 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명한 폴리머(TP)가 구비될 수 있다.

액정층(220)은 제1 기판(210)을 통하여 입사된 평면광을 제어한다. 액정층(210)은 유전율 이방성을 가지는 다수의 액정분자를 포함한다. 액정분자는 예를 들어, 양의 유전율을 갖고 있어, 액정분자의 장축이 인가된 전계와 평행한 방향으로 배열된다. 또한, 이에 한정되지 않고 액정분자는 음의 유전율 이방성을 갖고 있어, 인가된 전계와 액정분자의 장축이 수직한 방향으로 배열될 수도 있다. 액정분자는 상기 제1 기판(210)과 상기 제2 기판(230) 사이에서 두 기판(210, 230)에 수직한 방향으로 수직 배향(homeotropic)된다. 또한, 액정분자는, 다른 실시예로, 두 기판(210, 230)에 수평한 방향으로 수평 배향(homogeneous)될 수 있다.

제1 기판(210)과 상기 제2 기판(230) 사이에 전계가 인가되면 상기 액정분자들이 상기 제1 기판(210)과 상기 제2 기판(230) 사이에서 특정 방향으로 재배열되어 광을 제어한다. 구체적으로, 액정층(220)에 입사된 광의 편광은 액정분자에 제어된다. 따라서, 광은 제1 및 제2 기판(210, 230)에 구비된 편광판(미도시)에 의해 투과되거나 차단된다.

여기서, '재배열 된다'라는 용어는 주로 상기 액정분자들이 상기 제1 기판(210) 또는 상기 제2 기판(230)과 수평한 방향으로 회전하거나, 수직 방향으로 기울거나 눕는 것을 의미한다. 그 외에, 상기 액정분자들이 '기울어진다' 라는 용어는 상기 액정분자들이 실제로 기울어지는 것뿐만 아니라, 상기 전계에 의해 액정분자들의 배향이 바뀐다는 의미를 포함할 수 있다.

화소전극(213)은 액정층(220)에 전계를 인가하여 화소(PX)에서 생성되는 영상을 제어한다. 화소전극(213)은 예를 들면, ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 전도체로 이루어 질 수 있다.

스위칭 트랜지스터(TRs)는 화소전극(213)에 데이터 전압을 제공하여 액정층(220)에 형성되는 전계를 조절함으로써, 화소(PX)에서 생성되는 영상을 제어한다. 스위칭 트랜지스터(TRs)은 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)를 포함한다.

구체적으로, 트랜지스터(TR)는 다수의 게이트 라인(GL1~GLn, 도 1에 도시)중 대응되는 게이트 라인, 다수의 데이터 라인(DL1~DLm, 도 1에 도시)중 대응되는 데이터 라인 및 화소전극(213) 과 전기적으로 연결되어 화소(PX)에 데이터 전압을 제공한다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인으로부터 분기되어 제1 베이스 기판(210) 상에 형성된다. 게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막(GI)이 구비되어 게이트 전극(GE)를 커버한다. 게이트 절연막(GI)은 유기막 및/또는 무기막을 포함한다.

반도체층(AL)은 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 배치된다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인으로부터 분기되어 반도체층(AL)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 배치된다. 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)과 이격되어 절연되게 배치되며, 반도체층(AL)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 배치된다.

패시베이션층(212)은 트랜지스터(TR)를 커버하며, 컨택홀(CNT)은 드레인 전극(DE) 상의 패시베이션층(PV)을 관통한다.

화소전극(213)은 컨택홀(CNT)을 따라 구비되어 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다. 화소전극(213)은 스위칭 트랜지스터(TRs)로부터 데이터 전압을 수신받아 화소(PX)에 생성되는 영상을 제어 할 수 있다.

도 5는 발명의 일 실시예에 따른 공통화소의 등가 회로를 나타낸 회로도이다. 공통화소(CPX)의 등가회로의 구성 및 기능은 동일하므로 1개의 공통화소(CPX)의 등가회로에 대해서만 예시적으로 설명한다. 도 5에 도시된 등가회로는 하나의 예시에 불과하고 공통화소(CPX)의 구성은 변형되어 실시 될 수 있다.

도 5를 참조하면, 공통화소 오프유닛(300, 도 1에 도시됨)은 화소(PX)에 구비되는 공통화소 트랜지스터(TRc)를 구비한다. 공통화소 트랜지스터(TRc)는 공통화소(CPX)를 오프상태로 만든다.

화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(TRs), 공통화소 트랜지스터(TRc), 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정 커패시터(Clc)를 포함한다.

스위칭 트랜지스터(TRs)는 n번째 게이트 라인(Gn)에 연결된 게이트 전극, m번째 데이터 라인(Dm)에 연결된 소스전극, 및 화소전극(213)에 연결된 데이터 전극(DE)을 포함한다. 스위칭 트랜지스터(TRs)는 상기 n번째 게이트 라인(Gn)에 인가된 게이트 신호에 응답하여 상기 m번째 데이터 라인(Dm)에 인가된 데이터 신호를 출력한다.

스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(TRs)의 드레인 전극에 연결된 제1 전극 및 n 번째 스토리지 라인(SLn)에 연결되는 제2 전극을 포함한다. 따라서 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(TRs)로부터 수신한 데이터 전압과 스토리지 라인으로부터 수신된 스트리지 전압(Vst)의 차이에 대응하는 전하량을 충전한다.

액정 커패시터(Clc)는 액정 커패시터(Clc)의 제1 전극을 형성하는 화소전극(213)에 의해 구비되며 제2 전극은 공통전극(233)에 의해 구비된다. 액정층(220)은 액정 커패시터(Clc) 의 유전체로서의 기능을 한다.

공통화소 트랜지스터(TRc)는 예를 들어, n번째 공통화소 라인(CLn)에 연결된 게이트 전극, 오프신호를 인가받는 소스전극, 및 화소전극(213)에 연결된 데이터 전극을 포함한다. 따라서, 공통화소 트랜지스터(TRc)는 상기 n번째 공통화소 라인(CLn)에 인가된 오프제어신호에 응답하여 소스전극에 인가된 오프신호를 출력한다.

오프신호는 공통화소(CPX)를 오프상태로 만드는 전압, 즉 블랙 계조에 대응하는 전압이며, 오프신호가 갖는 전압의 크기는 한정되지 않는다. 예를 들어, 공통화소 트랜지스터(TRc)의 소스전극이 n번째 스토리지 라인(SLn)에 연결되어 일률적으로 인가되는 스토리지 전압(Vst)일 수 있다. 이 경우, 공통화소(CPX)의 소스전극은 스토리지 라인(SLn)에 연결되며, 공통화소 트랜지스터(TRc)은 오프제어신호에 응답하여 스토리지 전압(Vst)을 화소전극에 제공하여 공통화소(CPX)를 오프상태로 만든다. 이 경우, 오프제어신호는 공통화소 라인(CLn)을 통해 수신되므로, 동일한 게이트 라인에 연결되는 공통화소(CPX)는 함께 오프상태가 된다. 따라서, 공통화소(CPX)는 공통화소 라인(Clk)이 연장되는 행별로 오프상태가 된다. 또한, 다른 실시예로, 공통화소 트랜지스터(TRc)의 소스전극은 공통화소 트랜지스터(TRc)마다 개별적으로 데이터 드라이버(DD)에 연결될 수도 있다. 이 경우 각 공통화소(CPX)의 소스전극에는 오프신호가 독립적으로 인가 된다.

이와 같이, 공통화소(CPX)는 공통화소 트랜지스터(TRc)로부터 오프신호를 수신 받아 오프상태가 될 수 있다. 공통화소 트랜지스터(TRc)는 게이트 라인(Gn)에 별도로 구비되는 공통화소 라인(CLn)에 의해 제어되므로, 공통화소(CPX)는 레드 및 그린화소(RPX, GPX)와는 독립적으로 오프상태가 될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통화소의 타이밍도이다. 여러 프레임중 어느 하나의 프레임에 대해서만 예시적으로 도시하였다.

도 6을 참조하면, 타이밍도는 제1 광원(110)에 인가되는 제1 광원 신호(BLU_Y), 제2 광원(120)에 인가되는 제2 광원 신호(BLU_B), 게이트 라인(GLn)에 인가되는 게이트 신호(SG), 공통화소(CPX)의 화소전극(213)의 전압(Vlc), 공통화소 트랜지스터(TRc)에 인가되는 오프제어신호(Vcp) 및 공통화소(CPX)의 액정층(220)의 투과도(T_LC)를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 프레임(Fr1) 동안 공통화소(CPX)는 황색광만을 표시하도록 제어된다. 따라서, 공통화소(CPX)는 제1 필드(Fi1) 동안에는 황색광을 표시하며, 제2 필드(Fi2) 동안에는 오프 상태가 되어 블랙 계조를 표시한다.

구체적으로, 제1 필드(Fi1)가 시작되는 시점에 스위칭 트랜지스터(TRs)를 턴-온(turn-on) 시키는 하이(high) 게이트 신호가 스위칭 트랜지스터(TRs)에 인가된다. 스위칭 트랜지스터(TRs)는 소스전극으로부터 수신한 데이터 전압을 드레인 전극으로 출력한다. 데이터 전압은 일정한 황색 계조 정보에 대응하는 전압을 갖는다. 화소전극(213)의 전압(Vlc)은 데이터 전압으로 충전된다. 이 경우, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 화소전극(213)에 연결되어 있으므로, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극도 데이터 전압으로 충전된다. 액정층(220)의 액정분자들은 데이터 전압에 응답하여 재배열된다. 그러나, 액정분자들간에는 탄성력이 작용하므로 액정층(220)의 액정분자들은 데이터 전압에 응답하여 바로 재배열되지 않고 일정한 시간을 가지며 점차적으로 재배열된다. 따라서, 액정층의 투과율은 점차적으로 증가한다.

이후, 스위칭 트랜지스터(TRs)은 턴-오프(trun-off) 시키는 로우(low) 게이트 신호가 스위칭 트랜지스터(TRs)에 인가 된다. 화소전극(213)은 데이터 전압으로 충전되어 있는 스토리지 커패시터(Vcst)와 연결되어 있으므로, 스위칭 트랜지스터(TRs)가 턴-오프 되더라도 화소전극(213)은 대략 데이터 전압에 대응되는 전압을 유지한다. 액정분자들은 재배열이 완료되지 않았으므로, 액정분자들은 액정층(220)에 형성된 전계에 대응하여 점차적으로 재배열된다. 따라서, 액정층의 투과도도 점차적으로 증가한다.

오프제어신호가 공통화소 트랜지스터(TRc)에 인가되면 공통화소 트랜지스터(TRc)는 턴-온 된다. 공통화소 트랜지스터(TRc)는 소스전극으로부터 오프신호인 스토리지 전압(Vst)을 수신받고, 드레인 전극으로 스토리지 전압(Vst)를 출력한다. 따라서, 화소전극(213)의 전압(Vlc)은 스토리지 전압(Vst)으로 충전된다. 따라서, 액정층(220)의 액정분자들은 스토리지 전압(Vst)에 응답하여 재배열된다. 그러나, 액정분자들간에는 탄성력이 작용하므로 액정층의 액정분자들은 스토리지 전압(Vst)에 응답하여 바로 재배열되지 않고 일정한 시간을 가지며 점차적으로 재배열된다. 따라서, 액정층의 투과율은 점차적으로 감소한다.

제1 광원 신호(BLU_Y)가 제1 광원(110)에 인가되면 백라이트 유닛(100)는 황색 평면광을 액정 표시 패널(200)에 출력한다. 공통화소(CPX)에 제공된 황색 평면광은 액정층(220)의 투과율에 대응하여 투과된다. 결과적으로, 공통화소(CPX)는 액정층(220)의 투과율에 대응되는 계조를 갖는 황색 평면광을 표시한다.

제2 필드(Fi2)가 시작되는 시점에 하이(high) 게이트 신호가 인가되어 스위칭 트랜지스터(TRs)은 턴-온 된다. 스위칭 트랜지스터(TRS)는 소스전극으로부터 수신한 데이터 전압을 드레인 전극으로 출력한다. 데이터 전압은 오프신호와 동일한 전압 즉, 공통화소(CPX)로 하여금 블랙계조를 표시하게 하는 전압에 대응하는 전압을 갖는다. 화소전극(213)의 전압(Vlc)는 데이터 전압으로 충전된다. 이 경우, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 화소전극(213)에 연결되어 있으므로, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극도 데이터 전압으로 충전된다. 따라서, 액정층(220)의 투과율은 점차적으로 감소한다.

제2 광원 신호(BLU_B)가 제2 광원(120)에 인가되면 백라이트 유닛(100)는 청색 평면광을 액정 표시 패널(200)에 출력한다. 그러나, 이때의 액정층(220)의 투과율은 0%이므로 공통화소(CPX)에 제공된 청색 평면광은 공통화소(CPX)를 통과하지 못한다. 결과적으로, 제2 필드(Fi2)동안 공통화소(CPX)는 블랙계조를 표시한다.

이와 같이, 공통화소(CPX)에는 별도의 공통화소 오프신호가 인가되어 제2 필드(Fi2)가 시작되기 전에 독립적으로 공통화소(CPX)를 오프 상태로 만들어 색섞임 현상을 방지 할 수 있다. 구체적으로, 기존의 경우, 각 필드동안 액정층(220)의 폴링 타임(액정층의 투과율이 90%에서 10%까지 변했을 때까지 걸린 시간)을 충분히 확보하지 못해 색섞임 현상이 발생했다. 즉, 제1 필드(Fi1)에서 공통화소(CPX)가 온상태이고, 후속하는 제2 필드(Fi2)에서 공통화소(CPX)가 오프상태로 바뀌는 경우, 제2 필드(Fi2)의 평면광이 수신될 때, 아직 액정의 투과율이 0%가 되지 않아 제2 필드(Fi2)의 평면광이 공통화소(CPX)를 통해 표시되어 필드간의 색섞임 현상이 발생하고, 이는 액정 표시 패널의 표시 품질 저하를 야기 시켰다.

그러나, 본 발명과 같이 공통화소(CPX)들 만을 독립적으로 오프상태로 만드는 공통화소 오프신호를 제공하는 경우, 미리 공통화소(CPX)에 공통화소 오프신호를 제공하여, 액정층(220)의 폴링 타임을 확보 할 수 있다. 따라서, 후속하는 제2 필드(Fi2)의 제1 필드(Fi1)와 다른 색을 갖는 평면광이 수신되기 전에 액정층(220)의 투과율을 0%로 만들어 색섞임 현상을 방지하고, 표시품질을 향상 시킬 수 있다.

공통화소 오프신호가 제공되는 시점은 액정층의 폴링타임을 확보하여 색섞임 현상을 방지할 수 있도록 정해지면 충분하다. 예를 들어, 액정 표시 패널(200)이 60Hz로 구동하는 액정 표시 패널(220)의 경우 하나의 프레임은 16.6ms이고, 하나의 필드는 8.3ms이며, 액정층의 폴링 타임은 대략 6.5ms정도이고 각 필드에서 평면광이 대략 3ms 정도 출력 된다고 하면, 공통화소 오프신호는 후속하는 필드가 시작하는 시점보다 대략 1.2ms이상 먼저 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 현재 필드(제1 필드, Fi1)에서 공통화소가(CPX)가 온상태였다가 후속하는 필드(제2 필드, Fi2)에서 오프상태로 바뀌는 경우, 액정층(220)의 폴링타임을 충분히 확보하여 후속하는 필드의 평면광이 제공되기 전에 액정층(220)의 투과율을 충분히 낮출 수 있다.

또한, 모든 공통화소(CPX)에 공통화소 오프신호를 인가하지 않고, 공통화소(CPX) 중 온상태에서 오프상태로 상태가 바뀌는 공통화소(CPX)에만 공통화소 오프신호를 인가할 수 있다. 따라서, 온상태에서 오프상태로 상태가 바뀌지 않는 공통화소(CPX)의 표시되는 영상의 휘도 감소를 방지 할 수 있다.

도 7은 발명의 다른 실시예에 따른 공통화소의 등가회로도이다. 공통화소(CPX)의 등가회로의 구성 및 연결은 동일하므로 공통화소(CPX1)의 등가회로에 대해서만 예시적으로 설명한다. 도 7에 도시된 등가회로는 하나의 예시에 불과하고 공통화소(CPX)의 구성은 변형되어 실시 될 수 있다.

도 7을 참조하면, 공통화소 트랜지스터는 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극이 연결된 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가된 게이트 신호를 오프제어 신호로써 수신한다.

구체적으로, 제1 공통화소(CPX1)는 첫번째 게이트 라인(GL1)과 연결되며, 제2 공통화소(CPX2)는 i번째 게이트 라인(GLi)와 연결된다. 제1 공통화소(CPX1)는 제1 스위칭 트랜지스터(TRs1), 제1 공통화소 트랜지스터(TRc1), 제1 스토리지 커패시터(Cst1) 및 제1 액정 커패시터(Clc1)를 포함한다. 제2 공통화소(CPX2)는 제2 스위칭 트랜지스터(TRs2), 제2 공통화소 트랜지스터(TRc2), 제2 스토리지 커패시터(Cst2) 및 제2 액정 커패시터(Clc2)를 포함한다.

제1 공통화소 트랜지스터(TRc1)의 게이트 전극은 예를 들어, 제1 게이트 라인(GL1)보다 i-1번째 이후 게이트 신호를 수신받는 제i 게이트 라인(GLi)과 연결된다. 제1 공통화소 트랜지스터(TRc1)은 제i 게이트 라인(GLi)에 제공되는 게이트 신호를 오프제어신호로써 수신한다. 따라서, 제i 게이트 라인(GLi)에 게이트 신호가 제공되면, 제1 공통화소 트랜지스터(TRc1)는 턴-온되며, 제1 공통화소(CPX1)에 오프신호를 제공하여 제1 공통화소(CPX1)를 오프상태로 만든다.

제2 공통화소 트랜지스터(TRc2)의 게이트 전극도, i번째 게이트 라인(GLi)보다 i-1번째 이후 게이트 신호를 수신받는 게이트 라인과 연결된다.

이와 같이 다른 게이트 라인에 인가되는 게이트 신호를 오프제어신호로 사용하면, 오프제어신호를 생성하기 위한 공통화소 오프구동부(310)를 요구하지 않으므로 공통화소 오프유닛(300)의 구조가 간단해지며, 공통화소 오프유닛(300)의 구현 비용을 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실험예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100: 백라이트 유닛 110: 제1 광원
120: 제2 광원 200: 액정 표시 패널
RPX, GPX, CPX: 적색화소, 녹색화소, 공통화소
300: 공통화소 오프유닛 310: 공통화소 오프구동부
CL1~CLn: 공통화소 라인 GL1~GLn: 게이트 라인
TRs: 스위칭 트랜지스터 TRc: 공통화소 트랜지스터

Claims (11)

1. 서로 다른 색을 갖는 광을 상기 광과 대응하는 필드에 순차 주기적으로 출력하는 백라이트 유닛;
   상기 백라이트 유닛과 동기되어 스위칭 되며, 영상을 생성하고, 상기 서로 다른 색의 광을 순차적으로 표시하는 공통화소를 적어도 하나 갖는 다수의 화소를 구비하는 액정표시패널; 및
   상기 공통화소만을 독립적으로 오프 상태(off-state)로 만드는 공통화소 오프신호를 상기 공통화소에 제공하는 공통화소 오프유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 오프신호를 각 상기 공통화소의 시간축 상으로 뒤따르는 후속 필드가 시작되기 전에 상기 각 공통화소에 제공하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 오프신호를 상기 공통화소 중 상기 후속 필드에서 오프 상태가 되는 공통화소에만 제공하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 공통화소 오프유닛은 대응하는 상기 공통화소와 연결되며, 오프제어신호에 응답하여 상기 공통화소에 공통화소 오프신호를 인가하는 공통화소 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 구동부는 각각 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인을 통해 상기 화소와 연결되어 각 화소를 제어하는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버를 더 포함하며,
   상기 공통화소 오프유닛은 상기 공통화소 트랜지스터로 상기 오프제어신호를 공급하는 공통화소 오프구동부를 더 포함하는 시분할 방식 액정 표시장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 드라이버로부터 행 방향으로 연장되는 다수의 공통화소 라인 중 대응되는 공통화소 라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 데이터 드라이버로부터 열 방향으로 연장되는 다수의 공통화소 라인중 대응되는 공통화소 라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
8. 제5 항에 있어서,
   상기 화소 중 동일한 상기 게이트 라인에 연결된 상기 화소의 상기 공통화소 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 연결되어 상기 다른 게이트 라인에 인가된 게이트 신호를 상기 오프제어신호로써 수신하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 서로 다른 색은 황색 및 청색으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 화소는 녹색 컬러필터를 갖는 그린화소, 적색 컬러필터를 갖는 레드화소를 포함하며
    상기 공통화소에는 컬러필터가 구비되지 않는 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.
11. 제10 항에 있어서,
    하나의 영상을 표시하는 프레임은 제1 및 제2 필드를 포함하며,
    백라이트 유닛은 제1 필드동안 청색광이 출력하고, 제2 필드동안 황색광을 출력하고,
    상기 제1 필드에는 상기 그린화소 및 레드화소는 오프 상태인 것을 특징으로 하는 시분할 방식 액정 표시장치.

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