KR20210052857A - 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

Abstract

표시장치 및 표시장치의 구동 방법이 제공된다. 표시장치는 표시영역을 구비하는 기판; 상기 표시영역 내에 구비되는 a개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(a는 3 또는 4, m과 n은 양의 정수); 상기 기판 상에 2(a*m)+2 개의 데이터 라인; 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 n개의 게이트 라인; 상기 n개의 게이트 라인 각각에 의해 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 데이터 라인과 교차하면서 연속한 한쌍의 서브화소 행마다 배치되는 n/2개의 공통 라인; 및 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하고, 상기 2(a*m)+2 개의 데이터 라인 중 한쌍의 2i번째와 2i+1번째 데이터 라인 마다 각각의 서브화소 열이 배치되어 a*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 상기 a*m 열의 서브화소 중 j번째(j는 양의 정수) 서브화소 열에 배치된 서브화소들은 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인(여기서 i=j)과 교대로 접속된 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THEREOF}

본 발명은 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형 표시패널 또는 해상도가 높은 표시패널의 화질 불량을 개선한 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표시하는 다양한 형태와 기능을 갖는 표시장치에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구에 맞추어 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: 이하 “OLED 표시장치”라 함) 등과 같은 표시장치가 활용되고 있다.

또한, 표시장치는 성능 개선을 위하여 대형화, 박형화, 경량화, 고해상도화 및 저소비전력화 등에 대한 다양한 연구가 계속되고 있다.

이 중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 휴대용 단말기, 노트북, 모니터, TV 등에 가장 활발하게 사용되고 있다. 액정표시장치는 각 서브화소 마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하 "TFT"라함), 액정의 광투과율을 조절하기 위해 화소 전극과 공통 전극이 배치된다.

이와 같은 구조를 갖는 액정표시장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 동일한 극성의 전압 차가 지속되면서 액정이 열화되어 영상이 깜박거리는 플리커 현상이 빈번하게 발생한다. 이러한 플리커 현상이나 화면이 갑자기 어두워지는 문제를 개선하기 위해 데이터 신호의 위상을 반전시켜 서브화소들에 공급하는 인버전(inversion) 구동 방식이 제안되었다.

하지만, 액정표시장치가 대형화되고 고해상도화 되면서 표시패널에 배치되는 서브화소들의 개수가 증가함에 따라 게이트 신호의 수평주기(H)가 짧아져 각 서브화소에 데이터 신호가 충분히 충전되지 못하는 문제가 발생하였다.

이와 같이, 액정표시장치의 각 서브화소에 데이터 신호가 충분히 충전되지 못하면 인버전 구동 방식에 의한 극성 데이터 전압 상쇄가 원활히 이루어지지 않아 플리커 불량이나 잔상 불량이 다시 발생한다. 즉, 액정표시장치의 플리커 불량이나 잔상 불량을 개선하기 위해 제안된 인버전 구동 방식에서도 플리커 불량과 잔상 불량이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되는 경우에도 인버전 구동에 의한 각 서브화소의 극성 전압 상쇄가 충분히 이루어질 수 있도록 한 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 표시패널에 배치되는 각 서브화소들의 연결 구조를 변경하고 게이트 라인들에 공급되는 게이트 신호의 수평주기(펄스 폭)를 증가시킴으로써 각 서브화소의 잔류 극성 전압을 원활히 상쇄시키도록 한 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 표시패널에 배치되는 각 서브화소들의 연결 구조를 변경하고 복수의 서브화소로 구성된 랜더링 화소를 정의 한 후, 랜더링 화소를 구성하는 서브화소들의 행보다 적은 수의 게이트 라인으로 랜더링 화소를 분할 구동하여 플리커 불량 및 잔상 불량을 개선한 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 표시패널의 서브화소들의 각 열 마다 한 쌍의 데이터 라인과 단일한 데이터 라인을 교대로 배치하여 각 서브화소의 투과율을 개선한 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시영역을 구비하는 기판; 상기 표시영역 내에 구비되는 a개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(a는 3 또는 4, m과 n은 양의 정수); 상기 기판 상에 2(a*m)+2 개의 데이터 라인; 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 n개의 게이트 라인; 상기 n개의 게이트 라인 각각에 의해 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 데이터 라인과 교차하면서 연속한 한쌍의 서브화소 행마다 배치되는 n/2개의 공통 라인; 및 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하고, 상기 2(a*m)+2 개의 데이터 라인 중 한쌍의 2i번째와 2i+1번째 데이터 라인 마다 각각의 서브화소 열이 배치되어 a*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 상기 a*m 열의 서브화소 중 j번째(j는 양의 정수) 서브화소 열에 배치된 서브화소들은 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인(여기서 i=j)과 교대로 접속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 표시영역을 구비하는 기판; 상기 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수); 상기 기판 상에 6m+2 개의 데이터 라인; 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값); 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 k개의 공통 라인; 상기 2k개의 게이트 라인과 k개의 공통 라인 사이에 3행의 서브화소가 배치되어 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하고, 상기 6m+2 개의 데이터 라인 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 각각 서브화소 열이 배치되어 4*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 상기 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 3*k 행의 서브화소에 의해 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소가 정의되고, 각각의 랜더링 화소에는 적어도 하나 이상의 서브화소가 인접한 서브화소 열을 정의하는 데이터 라인과 접속되는 크로스 서브화소를 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은, 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수), 상기 서브화소들은 6m+2 개의 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값), 상기 데이터 라인과 교차하는 k개의 공통 라인에 의해 정의되고, 상기 정의된 서브화소들 중 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 3*k 행 단위로 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소가 정의된 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 2k개의 게이트 라인들 중 인접한 한쌍의 게이트 라인들에 순차적으로 한쌍의 게이트 신호를 공급하는 단계; 및 상기 한쌍의 게이트 신호는 상기 랜더링 화소 내에 배치된 서브화소들을 각각 분할 구동하는 단계를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명은 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되는 경우에도 각 서브화소의 극성 전압 상쇄가 충분히 이루어질 수 있도록 한 효과가 있다.

본 발명은 표시패널에 배치되는 게이트 라인과 데이터 라인 수를 줄임으로써 각 서브화소의 투과율을 개선한 효과가 있다.

본 발명은 표시패널의 서브화소들을 랜더링 화소 단위로 정의하고 각 랜더링 화소 내의 서브화소들을 분할 구동함으로써 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거한 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치가 인버전 구동 방식에 따라 구동되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소 행들 중 연속한 2행에 배치되는 2개의 서브화소를 나타내는 도면이다.
도 5는 상기 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 절단한 단면도이다.
도 6은 상기 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다.
도 7은 상기 도 4의 Ⅲ-Ⅲ'선을 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명과 비교하기 위한 종래 표시패널의 서브화소배열에 대한 비교예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예와 비교예의 표시패널들에 각각 공급되는 게이트 신호를 비교한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예와 비교예의 서브화소에 충전되는 충전량을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소 행들 중 3행에 배치되는 3개의 서브화소 구조를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들 중 크로스 서브화소들의 연결 구조를 나타내는 실시예들에 대한 도면이다.
도 15는 도 13의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 절단한 단면도이다.
도 16은 도 13의 Ⅴ-Ⅴ' 선을 절단한 단면도이다.
도 17은 도 13의 Ⅵ-Ⅵ' 선을 절단한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예와 비교예에서 공급되는 게이트 신호를 비교한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예와 비교예의 서브화소에 충전되는 충전량을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들의 구동 모습을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들의 구동 모습을 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타내는 플로챠트이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~측면에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 또한, 예를 들어, '~상에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '~상부에', '~하부에', '~측면에' 등의 위치로 설명될 수 있다.

소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위 (on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.

또한 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 블록도이다. 도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치가 인버전 구동 방식에 따라 구동되는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 표시장치(100)는 화소 어레이가 형성된 표시패널(110)과, 표시패널(110)에 입력 영상의 데이터를 기입하기 위한 표시패널 구동회로를 구비한다. 표시패널 구동회로는 서브화소들로 구성된 화소들에 입력 영상의 데이터를 기입한다. 표시패널 구동회로는 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 및 컨트롤러(150)를 포함한다.

여기서, 데이터 구동부(120)는 데이터 드라이버 또는 소스 드라이버라고도 하며, 게이트 구동부(120)는 게이트 드라이버 또는 스캔 드라이버라고도 한다. 또한, 컨트롤러(150)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있다.

표시패널(110)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 기판과 하부 기판을 포함한다. 표시패널(110)의 액티브 영역에는 입력 영상이 표시되는 화소(Pixel) 어레이가 형성된다. 화소 어레이는 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배열되는 서브화소들을 포함한다.

여기서, 표시패널(110)의 게이트 라인(GL)과 평행한 방향을 X방향(또는 제1방향), 데이터 라인(DL)과 평행한 방향을 Y방향(또는 제2방향)으로 정의하고 경우에 따라 X방향은 수평방향, Y방향은 수직방향으로 지칭될 수 있다.

화소들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 서브화소들 또는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브화소들로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에서와 같이 서브화소의 4 열과 3 행 내에 배치되어 있는 12개의 서브화소들을 하나의 단위 랜더링 화소로 정의하고, 각 랜더링 화소 내의 서브화소들을 분할 구동하여 컬러 영상을 구현할 수 있다.표시패널(120)의 하부 기판에는 복수의 데이터 라인(DL), 복수의 게이트라인(GL), 각 서브화소와 대응되는 영역에 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT), TFT와 접속된 화소 전극, 화소 전극에 접속된 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst), 화소 전극과 함께 액정의 투과율을 조절하도록 전계를 형성하는 공통 전극 등을 포함한다(미도시).

표시패널(110)의 하부 기판에 형성된 TFT들은 비정질 실리콘(amorphose Si, a-Si) TFT, LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT, 산화물 TFT(Oxide TFT) 등으로 구현될 수 있다. TFT들은 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)의 교차부에 형성된다(도 3 참조). TFT들은 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터(data) 전압을 화소 전극에 공급한다.

표시패널(110)의 상부 기판 상에는 블랙 매트릭스(Black matrix, BM)와 컬러 필터(Color filter)를 포함한 컬러 필터 어레이가 형성될 수 있다. 하지만, 이것은 고정된 것이 아니기 때문에 컬러 필터 어레이가 TFT들이 형성된 하부 기판에 형성될 수 있다.

본 발명에서는 서브화소(SP)에 화소 전극과 공통 전극이 함께 배치되는 수평 전계 구동 방식인 IPS 모드(In-Plane Switching Mode) 또는 FFS 모드(Fringe Field Mode)를 중심으로 설명하지만 공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계 구동방식일 경우에는 상부 기판 상에 형성될 수 있다.

또한, 표시 패널(110)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.

또한, 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시패널(110)에 배치될 수 있다. 이러한 터치 센서를 구동하기 위하여 도시하지 않은 터치 센서 구동부가 표시장치(100)의 구동회로에 추가될 수 있다.

터치 센서 구동부는 터치 센서의 출력 신호를 입력 받아 터치 입력들 각각의 좌표를 생성하여 호스트 시스템(Host system)(미도시)으로 전송할 수 있다.

본 발명의 표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛(Back light unit)이 필요하다.

백라이트 유닛은 표시패널(110)의 아래에 배치되어 표시패널(110)에 빛을 균일하게 조사한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

또한, 표시패널(110)의 구동회로로 데이터 구동부(120)에 감마기준전압(GMA)을 공급하는 감마 보상 전압 발생부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 감마기준전압(GMA)은 데이터 구동부(120) 내에서 정극성 감마 보상 전압과 부극성 감마 보상 전압으로 분압되어 표시패널(110)에 공급될 수 있다. 보다 구체적으로 정극성 감마 보상 전압과 부극성 감마 보상 전압으로 분압된 전압은 데이터 구동부(120) 내 또는 데이터 구동부(120)와 표시패널(110) 사이에 배치된 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(미도시)에 의해 복수의 데이터 라인(DL)에 공급될 수 있다.

일반적으로 정극성 데이터 전압은 멀티플렉서를 통해 복수의 데이터 라인(DL)에 공급된다. 복수의 데이터 라인(DL)에 공급되는 정극성 데이터 전압은 공통 전극에 인가되는 공통 전압(Vcom) 보다 높은 전압이고 부극성 데이터 전압은 공통 전압(Vcom) 보다 낮은 전압이다.

데이터 구동부(120)는 하나 이상의 소스 드라이브 IC(SICs)를 포함할 수 있다. 각각의 소스 드라이브 IC는 복수의 채널들을 포함할 수 있고, 표시패널(110)의 해상도에 따라 데이터 구동부(120)에 배치되는 소스 드라이버 IC의 개수가 정해질 수 있다.

예를 들어, 고해상도 TV 모델 중 8k 120Hz 모델의 경우(서브화소의 개수가 7680*3*4320 개)에는 소스 드라이브 IC의 채널 수는 1920 채널을 갖고 데이터 구동부(120)에는 24개의 소스 드라이브 IC가 배치될 수 있다.

게이트 구동부(130)는 컨트롤러(150)의 제어 하에 복수의 게이트 라인(GL)에 게이트 신호를 공급한다.

컨트롤러(150)는 표시장치(100)의 내부 또는 외부에 배치되어 있는 호스트 시스템(미도시)으로부터 수신된 입력 영상 데이터를 데이터 구동부(120)로 전송한다. 컨트롤러(150)는 입력 영상 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 호스트 시스템으로부터 수신한다.

타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(DCLK) 등을 포함한다. 컨트롤러(150)는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 바탕으로 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어한다.

게이트 컨트롤 신호는 게이트 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위하여 컨트롤러(150)에 의해 발생된다. 게이트 컨트롤 신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(130)의 스타트 동작 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 시프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(130) 의 출력 타이밍을 제어한다.

소스 컨트롤 신호는 데이터 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위하여 컨트롤러(150)에 의해 발생된다. 소스 컨트롤 신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성 제어 신호(Polarity control signal: POL), 소스 출력 인에이블신호(SOE) 등을 포함한다.

소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(120)의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭 (SSC)은 데이터 구동부(120)의 데이터 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성 제어 신호(POL)는 데이터 구동부(120)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 차지 쉐어링 타이밍(Charge sharing timing)과 데이터 출력 타이밍(Data output timing)을 제어한다. 컨트롤러(150)는 게이트 컨트롤 신호와 소스 컨트롤 신호를 별도의 배선을 통해 전송하거나 그 신호들 각각의 온/오프(On/Off, 또는 high/low) 레벨에 관한 정보를 콘트롤 데이터 패킷 내에 코딩하여 입력 영상 데이터와 함께 소스 드라이브 IC들로 직렬 전송할 수 있다.

컨트롤러(150)는 입력 영상의 프레임 레이트(Frame rate 또는 프레임 주파수)×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 표시패널(110)의 구동 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어할 수 있다. 프레임 레이트는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다. 최근에는 UHD와 같은 고해상도 영상을 구현하기 위해 120Hz 이상으로 프레임 레이트를 높이는 방식을 채택하는 추세에 있다.

또한, 컨트롤러(150)는 입력 영상의 데이터가 거의 변화되지 않거나 정지 영상이면, 소비 전력을 줄이기 위하여 표시패널 구동회로를 저속 구동하여 화소들에 기입되는 데이터의 업데이트 주파수를 낮춘다. 예를 들어, 타이밍 콘트롤러(105)는 저속 구동 모드에서 프레임 레이트를 30 Hz 이하로 낮출 수 있다. 저속 구동 모드의 프레임 레이트를 LRR(Low Refresh Rate)로 칭할 수 있다.

컨트롤러(150)는 텔레비젼 시스템, 홈 시어터 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루 레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 폰 시스템(Phone system), 모바일 기기, 웨어러블 기기 등을 전체적으로 제어하는 호스트 시스템(미도시)으로부터 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)을 전송 받는다. 이러한 호스트 시스템은 표시장치(100) 내에 배치되는 터치 센서 구동부로부터 입력되는 터치 입력의 좌표 정보와 연계하여 응용 프로그램을 실행할 수 있다.

또한, 컨트롤러(150)는 극성 제어 신호(POL)를 이용하여 서브화소들(SP) 각각에 인가되는 데이터 전압의 극성을 제어하여 도 2a 내지 도 2f에 도시한 방식으로 표시장치(100)의 구동 방식을 다양한 인버전 방식으로 제어할 수 있다.

도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 극성(+, -)이 표기되어 있는 사각형은 하나의 서브 화소를 의미한다.

도 2a는 프레임 인버전(Frame Inversion) 구동 방식을 도시한 것으로서, 제1 프레임에서는 모든 서브화소에 (+)극성의 전계가 인가되고 제2 프레임에서는 극성이 반전되어 모든 서브화소에 (-)극성의 전계가 인가된다.

도 2b는 라인 인버전(Line Inversion) 구동 방식을 도시한 것으로서, 제1 프레임에서는 기수 번째 라인의 서브화소에 (+)극성의 전계가 인가되고 우수 번째 라인의 서브화소에 (-)극성의 전계가 인가되고, 제2 프레임에서는 극성이 반전되어 기수 번째 라인의 서브 화소에 (-)극성의 전계가 인가되고 우수 번째 라인의 서브화소에 (+)극성의 전계가 인가된다.

도 2c는 컬럼 인버전(Column Inversion) 구동 방식을 도시한 것으로서, 제1 프레임에서는 기수 번째 열의 서브화소에 (+)극성의 전계가 인가되고 우수 번째 열의 서브화소에 (-)극성의 전계가 인가되고, 제2 프레임에서는 극성이 반전되어 기수 번째 열의 서브화소에 (-)극성의 전계가 인가되고 우수 번째 열의 서브화소에 (+)극성의 전계가 인가된다.

도 2d는 도트 인버전(Dot Inversion) 구동 방식을 도시한 것으로서, 인접한 서브화소끼리 극성이 서로 반대이며, 각각의 서브화소 별로 제1 프레임에서의 극성과 제2 프레임에서의 극성이 서로 반전된다.

도 2e 및 도 2f는 도트 인버전 구동 방식을 변형한 구동 방식으로 도 2e는 서브화소들의 열 방향으로 2개의 서브화소 단위로 극성이 서로 반대이며, 각각의 서브화소 별로 제1 프레임에서의 극성과 제2 프레임에서의 극성이 서로 반전된다. 이러한 구동 방식을 수직 2 도트 인버전 구동 방식이라고도 한다. 도 2f는 수평 2 도트 인버전 구동 방식이라고 하는데, 도 2e와 달리 서브화소들의 행 방향으로 2개의 서브화소 단위로 극성이 서로 반대이며, 각각의 서브화소 별로 제1 프레임에서의 극성과 제2 프레임에서의 극성이 서로 반전된다.

이와 같이, 각 서브화소들에 인가되는 데이터 전압의 극성은 1 프레임 기간 내에서 도트 인버전, 라인 인버전, 컬럼 인버전 등으로 반전될 수 있다. 따라서, 1 프레임 기간 내에서 서브화소들은 서브화소들의 열 단위, 행 단위, 이웃한 서브화소 단위 또는 2개의 서브화소를 기준으로 열 방향 또는 행 방향으로 극성이 반전될 수 있다. 또한, 시간축 상에서 볼 때, 서브화소들 각각은 도 2a 내지 도 2f에서 나타낸 바와 같이, 극성이 반전되는 데이터 전압에 의해 그 극성이 프레임 기간 단위로 반전된다.

본 명세서에서는 도 2d 내지 도 2f와 대응되는 인버전 구동 방식을 중심으로 설명하지만, 이는 본 발명의 표시장치에 대한 구동 방식을 제한하는 의미는 아니다. 본 발명의 표시패널에 배치되는 서브화소들과 데이터 라인 및 게이트 라인의 연결 구조를 변형하거나 데이터 구동부에서 공급되는 데이터 전압을 조절하여 위에서 설명한 다양한 인버전 구동 방식으로 표시장치는 구동될 수 있다.

특히, 표시패널이 대형화되고 고해상도화되어 감에 따라 입력 영상의 프레임 레이트 주파수(Hz)가 높아지는데, 이와 같이 프레임 레이트 주파수가 높아질 경우 각 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호의 수평주기(H: 펄스 폭)가 짧아져 각 서브화소에 극성 데이터 전압이 충분히 충전되지 못하는 문제가 발생한다. 이와 같이, 각 서브화소에 데이터 전압이 충분히 충전되지 못하면 인버전 구동 방식이 의도했던 각 서브화소의 잔류 전하를 완전히 상쇄하지 못해 플리커 불량 및 잔상 불량이 다시 발생한다.

하지만, 본 발명은 입력 영상의 프레임 레이트 주파수(Hz)가 높아지더라도 각 서브화소에서 극성 데이터 전압이 충분히 충전될 수 있도록 하여 인버전 구동 방식에 의한 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명은 표시패널에 배치되는 게이트 라인과 데이터 라인 수를 줄여 각 서브화소의 투과율을 개선한 효과가 있다(서브화소의 투과 영역의 면적을 크게하는 효과).

또한, 본 발명은 표시패널의 서브화소들을 랜더링 화소 단위로 정의하고 각 랜더링 화소 내의 서브화소들을 분할 구동하여 각 서브화소에서 데이터 전압이 충분히 충전될 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.

도 1과 함께 도 3을 참조하면, 본 발명의 표시 패널(110)은 매트릭스 형태로 배열된 화소를 통해 영상을 표시한다. 화소는 도 3에 나타낸 바와 같이, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 구성된 3개의 서브화소(SP)로 정의된 제1 화소(P1) 또는 2개의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)으로 구성된 4개의 서브화소(SP)로 정의된 제2 화소(P2)로 규정할 수 있다. 여기서, 제2 화소(P2)는 도면에 도시된 바와 같이, 2개의 적색(R) 서브화소와 녹색(G) 및 청색(B) 서브화소로 구성하거나 2개의 녹색(G), 적색(R), 청색(B) 서브화소들 또는 적색(R), 녹색(G) 및 2개의 청색(B) 서브화소들로 규정할 수 있다. 또한, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브화소들로 제2 화소(P2)를 규정할 수 있다.

따라서, 여기서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 적색(R) 서브화소로 구성된 제2 화소(P2)를 중심으로 설명하지만 제1 화소(P1) 또는 제2 화소(P2)는 앞에서 설명한 서브화소의 구성과 다른 다양한 컬러의 서브화소들이 선택적으로 포함된 화소로 규정하여 동일 방식으로 적용할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 서브화소(SP)에는 도 2d에서 설명한 도트 인버전 구동 방식에 따라 하나의 프레임 내의 서브화소들에 각각 인가되는 데이터 전압의 극성(+, -)을 표시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 표시패널(110)은 영상을 디스플레이 하는 표시영역과 표시영역의 둘레의 비표시영역으로 구분되고, 표시영역의 하부 기판 상에는 매트릭스 형태로 복수개의 화소들이 m개의 열과 n개의 행으로 배치된다(여기서, m과 n은 양의 정수).

따라서, 위에서 설명한 바와 같이, 화소를 구성하는 서브화소의 개수를 a라고 하면 서브화소들의 열은 a*m개로 이루어진다. 예를 들어, 화소가 제1 화소(P1)와 같이 3개의 서브화소(SP)로 구성될 경우에는 서브화소들의 열은 3*m개로 이루어지고, 제2 화소(P2)와 같이 4개의 서브화소(SP)로 구성될 경우에는 서브화소들의 열은 4*m개로 이루어진다.

또한, 본 발명의 표시패널(110)에서는 서브화소(SP)가 두 개의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는데, 도면을 참조하면 각 서브화소들의 열은 일측에 두 개의 데이터 라인이 배치된 형태로 정의할 수 있다. 따라서, 첫번째 서브화소의 열의 일측 또는 마지막 번째 서브화소의 열의 타측에 각각 데이터 라인이 한 개씩 추가되도록 한다. 하지만, 위에서 설명하였듯이 이러한 정의는 고정된 것이 아니다.

예를 들어, 서브화소들의 각 열은 서브화소 열을 중심으로 좌측과 우측에 한쌍의 데이터 라인을 배치되고, 첫번째 서브화소의 열 또는 마지막 번째 서브화소의 열의 좌측과 우측에 각각 추가로 데이터 라인을 배치한 것으로 정의할 수 있다. 또한, 서브화소들의 각 열을 중심으로 좌측과 우측에 각각 우수번째 데이터 라인과 기수번째 데이터 라인을 배치하고, 첫번째 서브화소의 열 또는 마지막 번째 서브화소의 열의 좌측과 우측에 각각 기수번째 데이터 라인(첫번째 데이터 라인)과 우수번째 데이터 라인(마지막 번째 데이터 라인)을 배치한 것으로 정의할 수 있다. 또한, 서브화소의 인접한 열들 사이에는 연속한 기수번째 데이터 라인과 우수번째 데이터 라인으로 구성된 한쌍의 데이터 라인이 배치되는 것을 정의에 추가할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 데이터 라인(DL)은 2(a*m)+2 개로 구성될 수 있고, a가 3일 경우에는 6*m+2개의 데이터 라인(DL)이 배치되며, a가 4일 경우에는 8*m+2개의 데이터 라인(DL)이 배치된다.

따라서, 본 발명의 표시패널(110) 상에 배치되는 데이터 라인(DL)은 표시영역의 좌측에서 우측(X축 방향)을 따라 2(a*m)+2 개의 데이터 라인이 배치되고, 그 중 각각의 서브화소들의 열에는 한쌍의 2i번째와 2i+1번째 데이터 라인이 배치된다(i는 양의 정수).

또한, 본 발명의 표시패널(110)의 서브화소들의 열은 a*m 개가 배치되는데, 이 중 X축 방향을 따라 배치되는 j번째(j는 양의 정수) 서브화소 열의 좌측과 우측에는 각각 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인(여기서 i=j)이 배치된다. 여기서, 화소 열이 아닌 서브화소의 열의 총 개수는 위의 제1 화소(P1) 또는 제2 화소(P2)의 구조에 따라 3*m 또는 4*m개 이므로 j열의 최대 개수는 3*m 또는 4*m 개이다.

본 발명의 서브화소들이 행은 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는 n개의 게이트 라인(GL) 각각에 대응하도록 서브화소들의 행들이 정의되기 때문에 서브화소들의 행의 개수와 게이트 라인(GL)의 개수는 같다. 따라서, 위에서 수평 방향의 서브화소들의 개수로 화소가 정의 되었기 때문에 서브화소의 행과 화소(제1 또는 제2 화소)들의 행은 최대 개수는 n 개이다.

또한, 데이터 라인(DL)과 교차하며 게이트 라인(GL)과 평행하게 공통 라인(VCOM)이 배치되고, 공통 라인(VCOM)은 연속한 한쌍의 서브화소 행(또는 연속한 게이트 라인)마다 배치되어 게이트 라인(GL)의 개수의 절반인 n/2개가 배치된다. 각 서브화소(SP) 영역에는 도 4에서 도시한 화소전극과 공통전극이 배치된다.

따라서, 공통 라인(VCOM)들 각각은 2개의 서브화소 행들에 대응되는 서브화소들(SP)에 공통 전압을 공급할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는 연속한 서브화소들의 2행 단위로 한쌍의 게이트 라인에 공급된 게이트 신호에 의해 구동된다.

본 발명의 표시패널(110)에 배치되는 서브화소들 중 j번째 열에 배치되는 서브화소들은 양측에 배치된 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인에 교대로 접속된다. 예를 들어, 첫번째 서브화소 열에 배치된 적색(R) 서브화소들은 수직한 방향(Y 방향과 평행한 방향 또는 데이터 라인 방향)을 따라 2번째 데이터 라인(DL2)과 3번째 데이터 라인(DL3)에 각각 교대로 접속된다(지그 재그 형태로 접속).

또한, 본 발명의 제1 실시예에서는 첫번째 데이터 라인(DL1)과 마지막 번째 데이터 라인(DL_2(a*m)+2)은 서브화소(SP)와 접속되지 않기 때문에 2개의 데이터 라인(DL)은 제거할 수 있다. 하지만, 서브화소(SP)들의 각 열들을 기준으로 좌측과 우측 영역에 두 개의 데이터 라인이 배치되기 때문에 밸런스를 맞추기 위해 데이터 라인들(DL1, DL_2(a*m)+2)이 추가로 배치되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 서브화소들의 열 단위로 인접한 영역에 배치된 구성부들이 다르면 각 서브화소 열에 영향을 주는 전계 차이 또는 기생 커패시턴스 등의 차이가 발생하여 휘도 불균일 현상이 발생하기 때문이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소 행들 중 연속한 2행에 배치되는 2개의 서브화소를 나타내는 도면이다. 도 5는 상기 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 절단한 단면도이다. 도 6은 상기 도 4의 Ⅱ-Ⅱ'선을 절단한 단면도이다. 도 7은 상기 도 4의 Ⅲ-Ⅲ'선을 절단한 단면도이다.

먼저, 도 1과 함께 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 표시패널(110)에 배치되는 서브화소들(SP)은 수직 방향(Y축)을 따라 두 개의 서브화소 행들에 배치되는 서브화소들 단위로 구동한다. 예를 들어, 제1 공통라인(VCOM1)을 중심으로 수직 방향으로 2행에 각각 배치된 서브화소(SP)들은 제1 게이트 라인(GL1)과 제2 게이트 라인(GL2)에 공급되는 게이트 신호에 의해 함께 구동한다.

따라서, 표시패널(110)에 배치된 서브화소들의 열 중 j번째 열의 서브화소 열은 연속한 한쌍의 게이트 라인(GL1, GL2)과 대응되는 서브화소들 단위로 구동한다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, j번째 서브화소 열의 양측에는 각각 2i-1번째 데이터 라인과 2i번째 데이터 라인, 2i+1번째 데이터 라인과 2i+2번째 데이터 라인이 배치된다.

각 서브화소(SP)에는 박막 트랜지스터(TFT)가 배치되어 있고, 각 서브화소(SP)에 배치된 박막 트랜지스터는 2i번째 데이터 라인((2i)th DL)과 2i+1번째 데이터 라인((2i+1)th DL)에 교대로 접속된다.

또한, 각 서브화소(SP) 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 배치되는데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소 전극은 제1 게이트 라인(GL1) 또는 제1 공통라인(VCOM1)과 평행한 제1 화소전극(400a)과 서브화소의 열 방향으로 일부 영역이 특정 방향으로 절곡된 제2 화소전극(400b)으로 구성된다.

이와 대응되게 서브화소(SP) 영역에는 공통 전극이 배치되는데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공통 전극은 제1 공통라인(VCOM1) 또는 제1 게이트 라인(GL1)과 평행한 제1 공통 전극(410a), 서브화소(SP) 영역에서 제2 화소전극(400b)과 서로 교대로 배치되는 제2 공통전극(410b) 및 서브화소 열(j번째 열)의 양측에 배치된 2i번째 데이터 라인과 2i-1번째 데이터 라인, 2i+1번째 데이터 라인과 2i+2번째 데이터 라인과 중첩되는 제3 공통전극(410c)이 배치된다. 여기서, 제1 화소전극(400a)과 제2 화소전극(400b)은 서로 일체로 형성되고, 제1 내지 제3 공통전극들(410a, 410b, 410c)은 서로 일체로 형성된다.

또한, 서브화소(SP) 영역에는 제1 및 제2 화소전극(400a)과 함께 스토리지 커패시터를 구성하는 제1 및 제2 스토리지 전극(420a, 420b)이 배치된다. 제1 스토리지 전극(420a)은 제1 화소전극(400a) 및 제2 화소전극(400b)과 중첩되도록 제1 게이트 라인(GL1)과 인접한 영역에 형성되고, 제2 스토리지 전극(420b)은 서브화소(SP) 영역의 양측 가장자리를 따라 제1 공통라인(VCOM1)과 일체로 형성된다. 도면에서는 제2 스토리지 전극(420b)이 제1 스토리지 전극(420a)의 양측 가장자리에서 인출되도록 2개가 형성되어 있으나, 경우에 따라서는 어느 일측 가장자리를 따라 1개로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에서는 각 서브화소 열을 기준으로 양측 영역에 보조패턴(430a, 430b)을 형성할 수 있다. 보조패턴(430a, 430b)은 고해상도화 되어 감에 따라 서브화소(SP)의 면적이 줄어들어 스토리지 커패시턴스를 확보하기 위해 사용하거나 인접한 서브화소 열에 공급되는 데이터 전압이나 인접한 서브화소 열에 의해 형성되는 전계를 차폐하기 위해 사용할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참고하여, 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 선, Ⅱ-Ⅱ'선 및 Ⅲ-Ⅲ'선에 대한 절단 단면도를 보면 다음과 같다.

Ⅰ-Ⅰ' 선은 서브화소(SP) 영역에서 박막 트랜지스터(TFT)와 일부 화소전극과 공통전극에 대한 단면도이다. 박막 트랜지스터(TFT)는 기판(500) 상에 배치된 게이트 전극(501), 게이트 전극(501) 상에 배치된 게이트 절연층(502), 게이트 전극(501)과 대응되는 게이트 절연층(502) 상에 배치된 반도체층(514), 소스 전극(517a) 및 드레인 전극(517b)을 포함한다.

게이트 전극(501)은 도전성 물질, 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 게이트 전극(501)은 도전성 물질로된 단일층 또는 도전성 물질을 포함하는 복수의 층들로 이루어질 수 있다.

게이트 절연층(502)은 게이트 전극(501)과 반도체층(514)을 절연시키기 위한 층으로, 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층(502)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

게이트 절연층(502) 상에는 반도체층(514)이 배치된다. 예를 들어, 반도체층(514)은 산화물 반도체, 비정질 실리콘 또는 폴리 실리콘 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

반도체층(514) 상에 소스 전극(517a) 및 드레인 전극(517b)이 서로 이격되어 배치된다. 소스 전극(517a) 및 드레인 전극(517b)은 반도체층(514)과 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(517a) 및 드레인 전극(517b)은 도전성 물질, 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 소스 전극(517a) 및 드레인 전극(517b)은 도전성 물질로된 단일층 또는 도전성 물질을 포함하는 복수의 층들로 이루어질 수 있다.

박막 트랜지스터(TFT) 상에는 보호층(520)이 배치된다. 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 단일층 또는 복층으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 보호층(520)은 아크릴계를 포함하는 유기물질 또는 유기물질과 무기물질을 교대로 형성한 복층 구조로 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 보호층(520) 상에 제4 콘택홀(C4)을 형성하여, 보호층(520) 상에 배치된 제1 화소전극(400a)과 보호층(520) 하부에 배치된 드레인 전극(517b)을 전기적으로 연결한다.

서브화소(SP) 영역에는 화소전극과 공통전극이 교대로 배치된다. 예를 들어, 화소전극을 구성하는 제2 화소전극(400b)과 공통전극을 구성하는 제2 공통전극(410b)이 서브화소(SP) 영역에서 교대로 배치된다.

Ⅱ-Ⅱ'선은 데이터 라인들(2i+1번째 데이터 라인과 2i+2번째 데이터 라인)이 배치된 영역에서 제2 보조패턴(430b)과 제3 공통전극(410c)이 연결되는 영역이고, Ⅲ-Ⅲ'선은 제1 공통라인(VCOM1) 영역에서 제1 공통전극(410a)과 제1 공통라인(VCOM1)이 연결되는 영역이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 2i+1번째 데이터 라인과 2i+2번째 데이터 라인 사이에는 제2 보조패턴(430b)이 배치되어 있다. 제2 보조패턴(430b)은 게이트 절연층(502)과 보호층(520)에 형성된 제3 콘택홀(C3)을 통해 제3 공통전극(410c)과 전기적으로 연결된다.

이와 같이, 제2 보조패턴(430b)이 제3 공통전극(410c)과 연결될 경우에는 서브화소(SP) 영역의 스토리지 커패시턴스를 보완하는 역할을 한다. 만약, 제2 보조패턴(430b)이 공통라인이나 공통전극과 연결되지 않은 상태로 배치하면 인접한 서브화소 열에서 인가되는 전계를 차폐하는 기능을 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 공통라인(VCOM1) 영역에서는 제1 공통전극(410a)과 제1 공통라인(VCOM1)은 제1 콘택홀(C1)을 통해 전기적으로 접속된다.

도 8은 본 발명과 비교하기 위한 종래 표시패널의 서브화소배열에 대한 비교예를 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명의 제1 실시예와 비교예의 표시패널들에 각각 공급되는 게이트 신호를 비교한 도면이다. 도 10은 본 발명의 제1 실시예와 비교예의 서브화소에 충전되는 충전량을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 비교예와 같이 종래 기술에서는 하나의 데이터 라인(DL1)과 하나의 게이트 라인(GL1)에 의해 하나의 서브화소(SP)가 정의되고, 각각의 서브화소(SP) 열들 각각에 대응되는 하나의 데이터 라인으로부터 각 서브화소(SP) 열을 따라 배치된 서브화소들은 극성 데이터 전압을 공급받는다.

따라서, 서브화소들의 행의 관점에서 보면 표시패널에 배치되는 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, ….)에는 각각 게이트 신호들이 순차적으로 공급되어 서브화소들의 행 단위로 서브화소들이 순차적으로 구동한다.

이때, 인버전 구동 방식에 따라 표시장치를 구동하는 경우에는 각각의 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3, …)에 극성 데이터 전압(+, -)을 교대로 공급하여 도 8에 도시된 바와 같이, 서브화소 행을 따라 인접한 서브화소들의 극성이 서로 달라지도록 한다. 하지만, 표시장치가 고해상도화되고 입력 영상의 프레임 레이트의 주파수를 60Hz에서 120Hz 또는 180Hz로 증가시킬 경우, 게이트 신호의 수평 주기(1H: 펄스 폭)가 짧아지는 문제가 발생한다.

예를 들어, 입력 영상의 프레임 레이트의 주파수가 60Hz인 경우에 게이트 신호의 수평 주기(1H)가 1㎲라고 가정한다면 120Hz에서는 0.5㎲로 게이트 신호의 수평 주기(1H)가 짧아진다(왜냐하면 1초당 60장의 영상 프레임을 디스플레이하다가 120장의 영상 프레임을 디스플레이 해야 하기 때문이다). 또한, 고해상도 표시장치의 경우에는 단위 면적당 서브화소들의 개수가 증가하기 때문에 짧아진 게이트 신호는 더 많은 서브화소들을 구동시켜야 한다.

이와 같이, 표시장치가 고해상도화되고 프레임 레이트의 주파수가 증가할 수록 종래 기술과 같이 일관적으로 게이트 신호를 각 서브화소 행들에 순차적으로 공급할 경우, 데이터 라인들을 통해 공급되는 극성 데이터 전압(+, -)이 충분히 서브화소 영역에서 충전되지 못하는 문제가 발생된다.

각각의 서브화소 영역에 극성 데이터 전압(+, -)이 충분히 충전되지 못한다는 것은 인버전 구동에 의해서도 서브화소 영역의 잔류 극성 전압을 상쇄하지 못해 표시장치에 플리커 불량 및 잔상 불량이 재 발생한다. 즉, 표시장치에서 발생하는 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거하기 위해 개발된 인버전 구동 방식에서도 여전히 플리커 불량 및 잔상 불량이 상존하는 문제가 생긴다.

하지만, 본 발명이 제1 실시예에서는 도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 연속한(인접한) 한쌍의 게이트 라인에 2배의 수평주기(2H)를 갖는 게이트 신호를 중첩하여 공급함으로써 프레임 레이트 주파수 증가로 인하여 게이트 신호의 수평주기가 짧아진 부분을 보완하도록 하였다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 제1 실시예의 화소가 4개의 서브화소(SP)로 구성된 제2 화소(P2) 구조일 경우 제1 게이트 라인(GL1)과 제2 게이트 라인(GL2)에 동일한 게이트 신호폭을 갖는 게이트 신호를 중첩하여 공급한다. 이때, 한쌍의 게이트 라인(GL1, GL2)에 공급되는 게이트 신호의 수평주기(게이트 펄스 폭)는 각 게이트 신호의 수평주기(H)의 2배에 해당하는 2H이다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에서는 인접한 한쌍의 게이트 라인에 2배의 수평주기(H)를 서로 중첩하여 공급한다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는 서브화소들의 행들 중 한쌍의 행들에 배치된 서브화소들을 2배의 수평주기(H)로 동시에 구동하여 각 서브화소들에 배치된 박막 트랜지스터의 턴온 기간을 증가시켜 극성 데이터 전압들(+, -)이 서브화소들에 충분히 충전될 수 있도록 하였다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서는 표시패널에 배치된 게이트 라인들 중에 인접한 한 쌍의 게이트 라인 단위로 순차적으로 게이트 신호를 동시에 공급한다. 이때, 한쌍의 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호들의 게이트 신호 폭은 1H가 아니라 2H, 즉 두 개의 게이트 신호의 수평주기(1H)를 합한 주기(2H)의 게이트 신호를 공급한다.

따라서, 표시패널에 배치된 서브화소들은 2행 단위로 구동되고 구동 게이트 신호의 폭은 2배가 된다. 게이트 신호의 수평주기가 2배가 되기 때문에 각 서브화소들이 데이터 라인들을 통해 공급되는 극성 데이터 전압들(+, -)은 충분히 충전될 수 있다.

도 10을 참조하면, 종래 기술(비교예)에서는 게이트 신호 폭이 1H이기 때문에 고해상도 표시장치와 프레임 레이트 주파수가 증가할 경우 각 서브화소에 배치된 박막 트랜지스터(TFT)의 턴온 기간이 짧아 극성 데이터 전압들(+, -)이 정상 충전량에 미치지 못한다(X1).

하지만, 본 발명의 제1 실시예에서는 게이트 신호의 수평주기가 2배로 증가되었기 때문에 각 서브화소에 충전되는 극성 데이터 전압(+, -)이 정상 충전량 이상까지 충전된다(X2).

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예는 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되더라도 각 서브화소에 극성 데이터 전압이 충분히 충전되어 인버전 구동 방식에 의한 극성 전압 상쇄가 원활히 이루어 질 수 있다. 이로 인하여, 본 발명은 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되더라도 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.

본 발명의 제2 실시예와 관련하여 도 3에서 본 발명의 제1 실시예를 설명하였기 때문에 이하에서는 구별되는 부분을 중심으로 설명한다.

도 1과 함께 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널(110)은 매트릭스 형태로 배열된 화소를 통해 영상을 표시한다. 화소(P)는 도 3의 제2 화소(P2) 처럼 4개의 서브화소(SP)로 구성된다. 예를 들어, 화소(P)는 2개의 적색(R) 서브화소에 녹색(G) 및 청색(B) 서브화소로 구성되거나 2개의 녹색(G), 적색(R), 청색(B) 서브화소들 또는 적색(R), 녹색(G) 및 2개의 청색(B) 서브화소들로 규정될 수 있다. 또한, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 서브화소들로 규정될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 복수개의 화소들(P)이 m개의 열과 n개의 행으로 배치된다(여기서, m과 n은 양의 정수). 따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 화소(P)가 4개의 서브화소(SP)들로 구성되기 때문에 서브화소들의 열의 개수는 4*m개이다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에서 각 서브화소 열과 대응되게 배치되는 데이터 라인을 좌측 데이터 라인 기준으로 본다면 4개의 서브화소 열 단위로 6개의 데이터 라인이 배치된다. 그리고 마지막번째 서브화소 열의 우측에 2개의 데이터 라인이 추가로 배치되는 것으로 하여 데이터 라인(DL)의 개수는 6*m+2개이다.

또한, 게이트 라인(GL)은 서브화소들의 3행 단위로 한쌍의 게이트 라인(GL)이 배치되기 때문에 게이트 라인의 개수는 2k이다. 이때, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값이다. 데이터 라인(DL)과 교차하는 공통라인(VCOM)은 서브화소들의 3행 단위로 하나의 공통라인이 배치되기 때문에 표시패널(110)에 배치되는 공통라인(VCOM)의 개수를 l개라고 할 때(l은 양의 정수), n이 3*l일 때 l값이다. 따라서, n행 서브화소에 대해 공통 라인(VCOM)의 개서는 l개(n/3)로 감소한다.

본 발명의 제2 실시예는 2k개의 게이트 라인(GL)과 l개의 공통라인(VCOM) 사이에 3개의 서브화소 행들이 각각 배치되는 형태로 서브화소의 n행이 정의된다. 각 서브화소(SP) 영역에는 화소전극과 공통전극이 배치된다.

또한, 6*m+2 개의 데이터 라인(DL) 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 각각 서브화소 열이 배치된다(i는 양의 정수).

특히, 본 발명의 제2 실시예에서는 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 3*k 행의 서브화소에 의해 12개의 서브화소들을 랜더링 화소(RP)로 정의한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 한쌍의 게이트 라인(GL)과 하나의 공통라인(VCOM)에 배치되는 서브화소의 행들 중 12개의 서브화소들 단위로 구동을 제어한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 각 서브화소 열에 배치된 서브화소들은 해당 서브화소 열의 양측에 배치된 데이터 라인(DL)들과 교대로 접속한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에서는 3i번째 데이터 라인을 중심으로 양측에 한쌍의 서브화소 열이 배치되고, 한쌍의 서브화소 열 양측에는 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인이 배치된다. 3i-1번째, 3i번째 및 3i-1번째 데이터 라인은 한쌍의 서브화소 열에 배치된 서브화소들과 접속된다. 하지만, 랜더링 화소(RP) 영역은 4열 및 3행의 서브화소들로 구성된 12개의 서브화소이므로 적어도 두쌍의 서브화소 열을 포함한다. 따라서, 랜더링 화소(RP) 기준에서는 한쌍의 서브화소 열과 인접한 한쌍의 서브화소 열 사이에는 한쌍의 데이터 라인이 배치되는데, 이들은 각각 한쌍의 서브화소 열과 인접한 한쌍의 서브화소 열과 접속되기 위해 배치된 데이터 라인이다. 본 발명의 제2 실시예에서는 랜더링 화소(RP) 영역에 배치된 서브화소들을 분할하여 구동하기 때문에 한쌍의 서브화소 열에는 다른 한쌍의 서브화소 열과 접속을 위해 배치한 데이터 라인과 접속되는 서브화소가 적어도 하나 이상 배치되는데, 이러한 서브화소를 크로스 서브화소로 정의한다.

예를 들어, 3i번째 데이터 라인의 양측에 배치된 한쌍의 서브화소 열들을 j번째 열과 j+1번째 열이라고 할 때, j번째 서브화소 열은 양측에 3i-1번째 데이터 라인과 3i번째 데이터 라인이 배치되고, j+1번째 서브화소 열은 3i번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인이 배치된다(i와 j는 양의 정수). j번째 서브화소 열에 배치된 서브화소(SP)들은 각각 3i-1번째 데이터 라인((3i-1)th DL)과 3i번째 데이터 라인((3i)th DL)에 교대로 접속된다. 하지만, 크로스 서브화소의 경우에는 j번째 서브화소 열의 서브화소들 중 적어도 하나 이상은 3i-2번째 데이터 라인((3i-2)th DL)과 접속되고, j+1번째 서브화소 열의 서브화소들 중 적어도 하나 이상은3i+2번째 데이터 라인((3i+2)th DL)과 접속된다.

이를 달리 표현하면 한쌍의 서브화소 열(j번째 열과 j+1번째 열)과 인접한 한쌍의 서브화소 열(j+2번째 열과 j+3번째열) 사이에는 3i+1번째와 3i+2번째 데이터 라인((3i+1)th DL, (3i+2)th DL)이 배치되고, 3i+1번째 데이터 라인((3i+1)th DL)은 j+2번째 서브화소 열에 배치된 서브화소들 중 적어도 하나와 접속된다(j+2번째 서브화소 열에서의 크로스 서브화소). 또한, 3i+2번째 데이터 라인((3i+2)th DL)은 j+1번째 서브화소 열에 배치된 서브화소들 중 적어도 하나와 접속된다(j+1번째 서브화소 열에서의 크로스 서브화소).

본 발명의 제2 실시예에서는 랜더링 화소를 구성하는 서브화소들을 6개의 서브화소들 단위로 다시 분할 구동하는데, 이러한 분할 구동을 하기 위해서는 크로스 서브화소가 랜더링 화소(RP) 내에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는 n행 서브화소들에 대응하여 n이 3*k일 때의 k값의 2배만큼 게이트 라인이 배치되기 때문에 서브화소들의 n행의 개수보다 적은 수가 배치된다. 또한, 공통라인(VCOM)은 서브화소들의 3행 단위로 하나이 공통라인이 배치되기 때문에 n/3개의 공통라인이 배치된다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소 행들 중 3행에 배치되는 3개의 서브화소 구조를 나타내는 도면이다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들 중 크로스 서브화소들의 연결 구조를 나타내는 실시예들에 대한 도면이다. 도 15는 도 13의 Ⅳ-Ⅳ' 선을 절단한 단면도이다. 도 16은 도 13의 Ⅴ-Ⅴ' 선을 절단한 단면도이다. 도 17은 도 13의 Ⅵ-Ⅵ' 선을 절단한 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예를 설명하는 도 4의 도면 부호와 동일한 도면 부호는 동일한 구성부를 지칭하는 것이다. 이하에서는 본 발명의 제1 실시예와 구별되는 부분을 중심으로 설명한다.

먼저, 도 1과 함께 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 표시패널(110)에 배치되는 서브화소들(SP)은 수직 방향(Y축)을 따라 3 개의 서브화소 행들에 배치되는 서브화소들 단위로 구동한다. 예를 들어, 제1 공통라인(VCOM1)을 중심으로 수직 방향으로 서브화소의 3행은 두 개의 게이트 라인(GL1, GL2)에 의해 정의되고, 두 개의 게이트 라인(GL1, GL2) 각각을 중심으로 상측과 하측에 각각 서브화소의 행들이 배치된다.

본 발명의 제2 실시예에서는 3i번째 데이터 라인을 중심으로(i는 양의 정수) 양측에 각각 서브화소 열이 배치된다. 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 달리 인접한 게이트 라인에 각각 중첩하지 않은 두 개의 게이트 신호를 순차적으로 공급하는 방식으로 서브화소들을 구동한다. 이때, 한쌍의 게이트 라인은 서브화소들의 3행을 구동시키기 때문에 게이트 신호의 수평주기는 3H/2을 갖는다. 즉, 서브화소 3행에 각각 공급되는 게이트 신호의 수평주기는 1H라고 할 때, 총 3H의 게이트 신호가 순차적으로 공급되어야 하나 서브화소 3행에 대응되는 게이트 라인(GL)은 두 개이므로 각 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호의 수평주기는 3H/2가 된다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호의 수평주기가 1.5H로 증가된 상태로 공급된다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 한쌍의 게이트 라인이 서브화소의 3행에 배치된 서브화소들과 접속되기 때문에 하나의 게이트 라인을 중심으로 상측 영역의 서브화소와 하측 영역의 서브화소와 접속된 영역이 존재한다.

또한, 도면에 도시된 공통 전극 중 제3 공통전극(410c)은 수직방향의 서브화소들의 3행 영역까지 일체로 형성되거나 접속된 구조로 형성될 수 있다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에서는 크로스 서브화소가 존재하는데 도 13과 도 14는 크로스 서브화소를 구성하는 실시예들을 나타낸 것이다. 도 13을 참고하면, 제2 서브화소(SP2)의 박막 트랜지스터 영역에는 제2 콘택부(CP2)가 배치되어 있고, 이와 대응되게 인접한 데이터 라인(3i+2번째 데이터 라인:(3i+2)th DL)의 전단 데이터 라인(3i+1번째 데이터 라인: (3i+1)th DL)에 제1 콘택부(CP1)가 배치되어 있다. 제1 서브화소(SP1)과 제2 서브화소(SP2)는 각각 도 11에서 설명한 j+1번째 서브화소 열에 배치된 서브화소와 j+2번째 서브화소 열에 배치된 서브화소이다.

제1 콘택부(CP1)와 제2 콘택부(CP2)는 제1 콘택연결부(1300)에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 제2 서브화소(SP2)에는 인접한 서브화소 열에 극성 데이터 전압(+, -)을 공급하는 데이터 라인(3i+1번째 데이터 라인: (3i+1)th DL)으로부터 데이터 전압을 공급받는다.

또한, 제1 서브화소(SP1) 영역에는 제4 콘택부(CP4)가 배치되어 있고, 이와 대응되도록 인접한 서브화소 열에 극성 데이터 전압을 공급하는 3i+2번째 데이터 라인((3i+2)th DL)에 제3 콘택부(CP3)가 배치된다. 제3 콘택부(CP3)와 제4 콘택부(CP4)는 제2 콘택연결부(1330)에 의해 전기적으로 접속된다. 따라서, 제1 서브화소(SP`)는 인접한 서브화소 열에 극성 데이터 전압(+, -)을 공급하는 데이터 라인(3i+2번째 데이터 라인: (3i+2)th DL)으로부터 데이터 전압을 공급받는다.

도 14는 도 13과 달리 제1 서브화소(SP1)는 화소전극의 일부를 연장하여 인접한 서브화소 열에 배치된 제2 서브화소(SP2)의 박막 트랜지스터와 연결하는 방식으로 크로스 서브화소를 구현한다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 서브화소(SP1)의 화소전극에서 연장된 제1 연결패턴(1440)이 제2 서브화소(SP2)의 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 것을 볼 수 있다.

마찬가지 방법으로 제2 서브화소(SP2)에 배치된 화소전극을 연장한 제2 연결패턴(1400)은 인접한 제1 서브화소(SP1) 영역의 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 접속되는 것을 볼 수 있다.

도 15 내지 도 17을 참고하여 Ⅳ-Ⅳ' 선, Ⅴ-Ⅴ' 선 및 Ⅵ-Ⅵ' 선의 절단면은 다음과 같다.

여기서, 도 5 내지 도 7의 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 구성부를 나타내는 것이기 때문에 아래에서는 구별되는 특징을 중심으로 설명한다.

도 15를 참조하면, 도 13의 제2 서브화소(SP2) 영역의 드레인 전극(517b)은 게이트 절연층(502)를 사이에 두고 제1 스토리지 전극(420a) 상에 배치되고, 보호층(520)에 형성된 제5 콘택홀(C5)을 통하여 제1 화소전극(400a)과 드레인 전극(517b)이 전기적으로 접속된다.

또한, 도 16을 참조하면, 제6 콘택홀(C6) 영역에서는 게이트 절연층(502) 상에 제1 콘택부(CP1)와 3i+1번째 데이터 라인((3i+1)th DL)이 배치된다. 제1 콘택부(CP2)는 3i+1번째 데이터 라인((3i+1)th DL)으로부터 연장되어 형성되고, 콘보호층(520)에 형성된 제6 콘택홀(C6)을 통해 제1 연결콘택부(1300)가 제1 콘택부(CP1)와 연결된다.

또한, 도 17을 참조하면, 제2 연결콘택부(1330)와 3i+1번째 데이터 라인((3i+1)th DL)의 교차 영역에서는 제1 연결콘택부(1300)와 제2 연결콘택부(1330)가 화소 전극과 공통 전극이 형성될 때 동시에 형성되기 때문에 보호층(520) 상에 배치되는 것을 볼 수 있다.

도 18은 본 발명의 제2 실시예와 비교예에서 공급되는 게이트 신호를 비교한 도면이다. 도 19는 본 발명의 제2 실시예와 비교예의 서브화소에 충전되는 충전량을 나타낸 도면이다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에서는 표시패널에 배치된 게이트 라인들 중에 인접한 한 쌍의 게이트 라인 단위로 순차적으로 게이트 신호를 동시에 공급한다. 이때, 한쌍의 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호들은 서브화소들의 3행을 구동시키기 때문에 각각의 게이트 신호 폭은 1H보다 증가된 1.5H이다.

따라서, 표시패널에 배치된 서브화소들은 3행 단위로 구동되고 본 발명의 제2 실시예에서 정의한 랜더링 화소(RP)를 기준으로 6개의 서브화소들(SP)이 각각 두 개의 게이트 신호에 의해 동작한다. 본 발명의 제1 실시예와 비슷하게 게이트 신호의 수평주기가 증가하기 때문에 각 서브화소들에 공급되는 극성 데이터 전압(+, -)은 서브화소 영역에서 충분히 충전될 수 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 종래 기술(비교예)에서는 게이트 신호 폭이 1H이기 때문에 고해상도 표시장치와 프레임 레이트 주파수가 증가할 경우 각 서브화소에 배치된 박막 트랜지스터(TFT)의 턴온 기간이 짧아 극성 데이터 전압(+, -)이 정상 충전량 아래까지만 충전되고 더 이상 충전되지 않는다(X1).

하지만, 본 발명의 제2 실시예에서는 게이트 신호의 수평주기가 1.5배 증가하기 때문에 각 서브화소에 충전되는 극성 데이터 전압(+, -)이 정상 충전량 이상까지 충전된다(X3)

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되더라도 각 서브화소에 극성 데이터 전압이 충분히 충전되어 인버전 구동 방식에 의한 극성 전압 상쇄가 원활히 이루어진다. 이로 인하여, 본 발명은 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되더라도 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예 보다 데이터 라인의 개수가 줄어들어 각 서브화소 영역의 개구율이 증가되는 효과가 있다.

도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다. 도 21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시패널의 서브화소배열을 나타내는 도면이다.

도 20은 도 2e에서 설명한 수직 2 도트 인버전 방식을 적용하기 위해 도 11의 서브화소 배열과 동일한 구조를 갖되 데이터 라인들과 각 서브화소의 연결 관계 및 크로스 서브화소의 위치를 변경하였다.

도면에 도시된 바와 같이, 표시패널(110)에 배치된 서브화소들은 서브화소들의 열 방향으로 2개의 서브화소 단위로 극성이 서로 반대이며, 각각의 서브화소 별로 제1 프레임에서의 극성과 제2 프레임에서의 극성이 서로 반전된다.

도 21은 도 2f에서 설명한 수평 2 도트 인버전 방식을 적용하기 위해 도 11의 서브화소 배열과 동일한 구조를 갖되 데이터 라인들과 각 서브화소의 연결 관계 및 크로스 서브화소의 위치를 변경하였다.

도면에 도시된 바와 같이, 표시패널(110)에 배치된 서브화소들은 서브화소들의 행 방향으로 2개의 서브화소 단위로 극성이 서로 반대이며, 각각의 서브화소 별로 제1 프레임에서의 극성과 제2 프레임에서의 극성이 서로 반전된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 게이트 신호의 수평주기가 1.5H로 증가하기 때문에 다양한 인버전 구동 방식에 적용하더라도 각 서브화소 영역에서의 잔류 극성 전압을 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예는 플리커 불량 및 잔상 불량을 줄인 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예는 본 발명의 제1 실시예에 비하여 데이터 라인의 개수가 줄어들기 때문에 각 서브화소 영역의 투과율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 22는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들의 구동 모습을 나타내는 도면이다. 도 23은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타내는 플로챠트이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 방법은 표시패널에 배치된 게이트 라인들 중 인접한 한 쌍의 게이트 라인 단위로 순차적으로 게이트 신호를 공급하는 단계(S2300), 한 쌍의 게이트 신호들은 서로 게이트 신호폭이 동일하고 중첩하여 공급하는 단계(S2301) 및 표시패널의 서브화소들 중 한 쌍의 서브화소 행 단위로 서브화소들을 구동하는 단계(S2302)를 포함한다.

특히, 본 발명의 제1 실시예에서는 서브화소들의 행들 중 2행 단위로 게이트 신호들의 수평주기(H)의 2배를 중첩하여 공급하기 때문에 한 쌍의 게이트 라인과 대응되는 서브화소들의 2행에 배치된 서브화소들의 극성 데이터 전압(+, -)을 충분히 충전시킬 수 있다.

도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 서브화소들의 2행 단위로 구동한다. 표시패널에 배치된 화소가 3개의 서브화소들로 구성된 제1 화소(P1)로 구성되거나 4개의 서브화소들로 구성된 제2 화소(P2)로 구성되더라도 서브화소들의 2행에 배치되는 모든 서브화소들이 2H의 수평주기를 갖는 한쌍의 게이트 신호에 의해 동작한다.

도 24 및 도 25는 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 표시패널의 서브화소들의 구동 모습을 나타내는 도면이다. 도 26은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 표시장치의 구동방법을 나타내는 플로챠트이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 구동 방법은 도 11, 도 20 및 도 21의 구조를 갖는 서브화소들에서 표시패널에 배치된 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 신호를 공급하는 단계(S2600), 인접한 한쌍의 게이트 라인과 대응되는 랜더링 화소의 서브화소들을 분할 구동하는 단계를 포함한다(S2601).

보다 구체적으로 인접한 한 쌍의 게이트 라인 단위로 서브화소들의 3행을 구동시키기 위해 한 쌍의 게이트 신호의 수평주기는 각각 1.5H이다. 본 발명의 제1 실시예와 달리 본 발명의 제2 실시예에서는 한쌍의 게이트 신호가 서로 중첩하지 않는다. 대신, 한 쌍의 게이트 신호는 랜더링 화소(RP)를 기준으로 6개의 서브화소들을 분할하여 구동한다. 즉, 한쌍의 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호들은 서브화소들의 3행의 서브화소들 중 반반 분할하여 구동한다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에서는 서브화소들의 행들 중 3행 단위로 게이트 신호들의 수평주기(H)가 1.5배로 증가되었기 때문에 한 쌍의 게이트 라인과 대응되는 서브화소들의 3행에 배치된 서브화소들은 극성 데이터 전압(+, -)을 충분히 충전할 수 있다.

도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 서브화소들의 3행에 배치된 랜더링 화소(RP)는 첫번째 서브화소 행에 배치된 4개의 서브화소와 두번째 서브화소 행에 배치된 2개의 서브화소가 제1 게이트 라인(GL1)에 공급된 게이트 신호에 의해 구동한다. 또한, 두번째 서브화소 행에 배치된 2개의 서브화소와 세번째 서브화소 행에 배치된 4개의 서브화소가 제2 게이트 라인(GL2)에 공급된 게이트 신호에 의해 구동한다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 표시패널이 대형화되거나 고해상도화되는 경우에도 각 서브화소의 극성 전압 상쇄가 충분히 이루어질 수 있도록 한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 표시패널에 배치되는 게이트 라인과 데이터 라인 수를 줄임으로써 각 서브화소의 투과율을 개선한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 표시패널의 서브화소들을 랜더링 화소 단위로 정의하고 각 랜더링 화소 내의 서브화소들을 분할 구동 시킴으로써 플리커 불량 및 잔상 불량을 제거한 효과가 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시영역을 구비하는 기판; 상기 표시영역 내에 구비되는 a개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(a는 3 또는 4, m과 n은 양의 정수); 상기 기판 상에 2(a*m)+2 개의 데이터 라인; 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 n개의 게이트 라인; 상기 n개의 게이트 라인 각각에 의해 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 데이터 라인과 교차하면서 연속한 한쌍의 서브화소 행마다 배치되는 n/2개의 공통 라인; 및 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 2(a*m)+2 개의 데이터 라인 중 한쌍의 2i번째와 2i+1번째 데이터 라인 마다 각각의 서브화소 열이 배치되어 a*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 상기 a*m 열의 서브화소 중 j번째(j는 양의 정수) 서브화소 열에 배치된 서브화소들은 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인(여기서 i=j)과 교대로 접속될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 공통 라인은 서브화소의 2행에 배치된 공통전극들과 공통으로 접속될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 중 어느 하나의 서브화소가 2개인 4개의 서브화소들로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 서브화소들의 각 열 사이에는 한쌍의 데이터 라인이 배치되고, 한쌍의 데이터 라인 사이에는 각 서브화소 마다 보조패턴이 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 보조패턴은 각각의 서브화소 행들 중 2행 단위로 공통 라인과 접속될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 표시영역을 구비하는 기판; 상기 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수); 상기 기판 상에 6m+2 개의 데이터 라인; 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값); 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 k개의 공통 라인; 상기 2k개의 게이트 라인과 k개의 공통 라인 사이에 3행의 서브화소가 배치되어 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 6m+2 개의 데이터 라인 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 각각 서브화소 열이 배치되어 4*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 3*k 행의 서브화소에 의해 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소가 정의되고, 각각의 랜더링 화소에는 적어도 하나 이상의 서브화소가 인접한 서브화소 열을 정의하는 데이터 라인과 접속되는 크로스 서브화소를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 공통 라인은 서브화소의 3행에 배치된 공통전극들과 공통으로 접속될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 및 백색(W) 서브화소로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 중 어느 하나의 서브화소가 2개인 4개의 서브화소들로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 각각의 서브화소 열들 사이에서 각 서브화소의 양측에 보조패턴이 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 보조패턴은 각각의 서브화소 행들 중 3행 단위로 공통 라인과 접속될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 크로스 서브화소는 각 랜터링 화소 당 2개가 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 크로스 서브화소는 화소전극으로부터 연장된 연결패턴에 인접한 서브화소에 배치된 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는 크로스 서브화소는 박막 트랜지스터의 소스 전극과 인접한 서브화소에 데이터 전압을 공급하는 데이터 라인에 각각 콘택부를 배치하고, 이들을 콘택연결부에 의해 연결하여 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치 구동 방법은 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수), 상기 기판 상에 6m+2 개의 데이터 라인, 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값), 상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 k개의 공통 라인, 상기 2k개의 게이트 라인과 k개의 공통 라인 사이에 3행의 서브화소가 배치되어 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하고, 상기 6m+2 개의 데이터 라인 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 각각 서브화소 열이 배치되어 4*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수), 상기 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 3*k 행의 서브화소에 의해 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소가 정의되고, 각각의 랜더링 화소에는 적어도 하나 이상의 서브화소가 인접한 서브화소 열을 정의하는 데이터 라인과 접속되는 크로스 서브화소를 포함하는 표시장치의 구동방법일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은 2k개의 게이트 라인들 중 인접한 한쌍의 게이트 라인들에 순차적으로 한쌍의 게이트 신호를 공급하는 단계; 및 한쌍의 게이트 신호는 상기 랜더링 화소 내에 배치된 서브화소들을 각각 분할 구동하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은 랜더링 화소에 배치된 12개의 서브화소들은 6개의 서브화소들 단위로 각각 분할 구동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치의 구동방법은 표시장치에 입력되는 영상은 120Hz 이상의 프레임 레이트 주파수를 가질 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시장치
110: 표시패널
120: 게이트 구동부
130: 데이터 구동부
150: 컨트롤러
400a: 제1 화소전극
400b: 제2 화소전극
410a: 제1 공통전극
410b: 제2 공통전극
410c: 제3 공통전극
420a: 제1 스토리지 전극
420b: 제2 스토리지 전극
430a, 430b: 보조 패턴

Claims (18)

1. 표시영역을 구비하는 기판;
   상기 표시영역 내에 구비되는 a개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(a는 3 또는 4, m과 n은 양의 정수);
   상기 기판 상에 2(a*m)+2 개의 데이터 라인;
   상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하는 n개의 게이트 라인;
   상기 n개의 게이트 라인 각각에 의해 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 데이터 라인과 교차하면서 연속한 한쌍의 서브화소 행마다 배치되는 n/2개의 공통 라인; 및
   상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하고,
   상기 2(a*m)+2 개의 데이터 라인 중 한쌍의 2i번째와 2i+1번째 데이터 라인 사이마다 각각의 서브화소 열이 배치되어 a*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수),
   상기 a*m 열의 서브화소 중 j번째(j는 양의 정수) 서브화소 열에 배치된 서브화소들은 2i번째 데이터 라인과 2i+1번째 데이터 라인(여기서 i=j)에 교대로 접속되는 표시장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 공통 라인은 대응되는 한쌍의 서브화소 행에 배치된 서브화소들의 공통전극들과 공통으로 접속되는 표시장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소로 구성되는 표시장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 중 어느 하나의 서브화소가 2개인 4개의 서브화소들로 구성된 표시장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 서브화소 열들 사이에 각 서브화소 행 단위로 상기 공통 라인과 각 서브화소에 배치된 공통 전극을 연결하기 위한 복수의 보조패턴이 배치된 표시장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 보조패턴들은 상기 연속한 한쌍의 서브화소 행에 대응하는 공통 라인 및 상기 연속한 한쌍의 서브화소 행에 배치된 서브화소들의 공통 전극들과 접속된 표시장치.
7. 표시영역을 구비하는 기판;
   상기 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수);
   상기 기판 상에 6m+2 개의 데이터 라인;
   상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하고 3행의 서브화소마다 2개가 배치되는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값);
   상기 기판 상에 상기 데이터 라인과 교차하고 3행의 서브화소마다 1개가 배치되는 l개의 공통 라인(단, l은 양의 정수이고 n이 3*l일 때의 l값 ); 및
   상기 2개의 게이트 라인과 1개의 공통 라인 사이에 연속한 서브화소의 3행이 배치되도록 n행의 서브화소가 정의되고, 상기 각 서브화소 영역에 배치된 화소전극과 공통전극을 포함하며,
   상기 6m+2 개의 데이터 라인 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 한쌍의 서브화소 열이 배치되어 4*m 열의 서브화소가 정의되며(i는 양의 정수),
   상기 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 연속한 2쌍의 서브화소 열과 연속한 3개의 서브화소 행에 의해 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소가 정의되고, 각 랜더링 화소에 배치된 한쌍의 서브화소 열에는 인접한 한쌍의 서브화소 열을 정의하기 위해 배치된 데이터 라인과 접속되는 크로스 서브화소를 적어도 하나 이상 포함하는 표시장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 공통 라인은 대응되는 서브화소의 3행에 배치된 서브화소들의 공통전극들과 공통으로 접속되는 표시장치.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 및 백색(W) 서브화소로 구성되는 표시장치.
10. 제7 항에 있어서,
    상기 화소는 적색(R) 서브화소, 녹색(G) 서브화소, 청색(B) 서브화소 중 어느 하나의 서브화소가 2개인 4개의 서브화소들로 구성된 표시장치.
11. 제7 항에 있어서,
    상기 서브화소 열들 사이에 각 서브화소 행 단위로 상기 공통 라인과 각 서브화소에 배치된 공통 전극을 연결하기 위한 복수의 보조패턴이 배치된 표시장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 보조패턴들은 상기 연속한 서브화소 3행에 대응하는 공통 라인 및 상기 연속한 서브화소 3행에 배치된 서브화소들의 공통 전극들과 접속된 표시장치.
13. 제7 항에 있어서,
    상기 크로스 서브화소는 각 랜더링 화소 당 2개가 배치되는 표시장치.
14. 제7 항에 있어서,
    상기 크로스 서브화소는 배치된 화소전극으로부터 연장된 연결패턴에 의해 인접한 한쌍의 서브화소 열에 배치된 서브화소의 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 표시장치.
15. 제7 항에 있어서,
    상기 크로스 서브화소는 배치된 박막 트랜지스터의 소스 전극과 인접한 한쌍의 서브화소 열을 정의하기 위해 배치된 데이터 라인에 각각 콘택부를 배치하고, 이들을 콘택연결부에 의해 연결하여 형성된 표시장치.
16. 표시영역 내에 구비되는 4개의 서브화소를 구비하는 m*n개의 화소들(m과 n은 양의 정수), 상기 서브화소들은 6m+2 개의 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하고 3행의 서브화소마다 2개가 배치되는 2k개의 게이트 라인(단, k는 양의 정수이고 n이 3*k일 때의 k값), 상기 데이터 라인과 교차하고 3행의 서브화소마다 1개가 배치되는 l개의 공통 라인(단, l은 양의 정수이고 n이 3*l일 때의 l값)을 포함하고, 2개의 게이트 라인과 1개의 공통 라인 사이에 연속한 서브화소의 3행이 배치되도록 n행의 서브화소와 상기 6m+2 개의 데이터 라인 중 3i번째 데이터 라인을 중심으로 인접한 3i-1번째 데이터 라인과 3i+1번째 데이터 라인 사이에 한쌍의 서브화소 열이 배치되어 4*m 열의 서브화소(i는 양의 정수)가 각각 정의되며, 각 서브화소 영역에는 화소전극과 공통전극이 배치된 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 4*m 열의 서브화소와 n행의 서브화소 중 연속한 2쌍의 서브화소 열과 연속한 3개의 서브화소 행에 의해 12개의 서브화소들로 이루어진 랜더링 화소를 정의 하고,
    상기 2k개의 게이트 라인들 중 인접한 한쌍의 게이트 라인들에 순차적으로 한쌍의 게이트 신호를 공급하는 단계; 및
    상기 한쌍의 게이트 신호는 상기 랜더링 화소 내에 배치된 서브화소들을 각각 분할 구동하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 랜더링 화소에 배치된 12개의 서브화소들은 6개의 서브화소들 단위로 각각 분할 구동하는 표시장치의 구동방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 표시장치에 입력되는 영상은 120Hz 이상의 프레임 레이트 주파수를 갖는 표시장치의 구동방법.

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