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KR102560941B1 - 액정표시장치와 액정표시패널 - Google Patents

액정표시장치와 액정표시패널 Download PDF

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KR102560941B1
KR102560941B1 KR1020160125710A KR20160125710A KR102560941B1 KR 102560941 B1 KR102560941 B1 KR 102560941B1 KR 1020160125710 A KR1020160125710 A KR 1020160125710A KR 20160125710 A KR20160125710 A KR 20160125710A KR 102560941 B1 KR102560941 B1 KR 102560941B1
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Abstract

본 실시예들은, 둘 이상의 데이터라인들과 둘 이상의 게이트라인들이 교차하는 영역들에 적색, 흰색, 파란색, 녹색 액정셀들을 포함하는 액정표시패널 및 그 액정표시장치에 관한 것이다. 액정표시패널은 적어도 일부에서 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 액정셀들의 배치가 반복된다.

Description

액정표시장치와 액정표시패널{Liquid Crystal Display Device and Liquid Crystal Display Panel}
본 실시예들은 영상을 표시하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 비디오 신호에 대응하여 액정층에 인가되는 전계를 통해 액정층의 광 투과율을 제어함으로써 영상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저 소비전력의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등으로 이용되고 있다.
이러한 액정표시장치는, 게이트라인(GL)들을 구동하기 위한 게이트 드라이브 집적회로(Intergrated Circuit)와 데이터라인(DL)들을 구동하기 위한 데이터 드라이브 집적회로를 포함하고 있다.
액정표시장치가 대형화 및 고해상도화될수록 요구되는 드라이브 집적회로들의 갯수는 증가하고 있다. 그런데, 데이터 드라이브 집적회로는 타 소자에 비해 상대적으로 매우 고가이므로, 최근 데이터 드라이브 집적회로의 갯수를 줄이기 위한 여러 방안들이 제안되고 있다.
일 실시예는 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있는 액정표시장치와 액정표시패널을 제공한다.
일측면에서, 일 실시예에 따른 액정표시장치는 m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들이 교차하는 m*n개의 영역들에 적색, 흰색, 파란색, 녹색 액정셀들을 포함하는 액정표시패널, 및 데이터라인들과 게이터라인들을 통해 액정셀들을 구동하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
액정표시패널은 적어도 일부에서 수학식 1에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 액정셀들의 배치가 반복될 수 있다.
[수학식 1]
수학식 1에서 가로방향은 데이터라인 방향이고 세로방향은 게이트라인 방향이며 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 서로 다른 적색 액정셀, 흰색 액정셀, 파란색 액정셀, 적색 액정셀 중 하나인 것을 의미한다.
다른 측면에서, 다른 실시예에 따른 액정표시패널은 제1기판 상에 m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들이 교차하는 m*n개의 영역들에 각각 배치되는 적어도 m*n개의 액정셀들 및 제2기판 상에 액정셀들에 각각 대응하여 배치되는 적색, 흰색, 파란색, 녹색 컬러필터들을 포함한다.
컬러필터들의 적어도 일부는 수학식 1A에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 컬러필터들의 배치가 반복될 수 있다.
[수학식 1A]
수학식 1A에서 가로방향은 데이터라인 방향이고 세로방향은 게이트라인 방향이며 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 각각 적색, 흰색, 파란색, 적색 중 하나인 것을 의미한다.
일 실시예에 따른 액정표시장치와 액정표시패널은 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단위 셀 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 2의 액정표시패널의 일부의 액정셀들의 배치의 일예를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 액정표시패널의 일부의 게이트라인들과 액정셀들의 접속 구조의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 액정표시패널의 일부의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 구조의 일예를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2의 액정표시장치의 인버전 방식에 따른 액정셀들의 충전 방법을 개념적으로 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
액정표시장치 구조
도 1은 일반적인 액정표시장치의 단위 셀 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액티브 매트릭스 타입의 액정표시장치는, 디지털 비디오 데이터를 감마기준전압을 기준으로 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인(DL)에 공급함과 동시에 스캔펄스를 게이트라인(GL)에 공급하여, 데이터전압을 액정셀(Clc)에 충전시킨다.
이를 위해, 스위칭소자인 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트라인(GL)에 접속되고, 소스전극/드레인 전극 중 하나는 데이터라인(DL)에 접속되며, 그리고 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극/드레인 전극 중 다른 하나는 액정셀(Clc)의 화소 전극과 스토리지 캐패시터(Cst1)의 일 측 전극에 접속된다.
액정셀(Clc)의 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 스토리지 캐패시터(Cst1)는 박막트랜지스터(TFT)가 턴-온될 때 데이터라인(DL)으로부터 인가되는 데이터전압을 충전하여 액정셀(Clc)의 전압을 일정하게 유지하는 역할을 한다.
스캔펄스가 게이트라인(GL)에 인가되면 박막트랜지스터(TFT)는 턴-온(Turn-on)되어 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널을 배치하여 데이터라인(DL) 상의 전압을 액정셀(Clc)의 화소 전극에 공급한다.
이때 액정셀(Clc)의 액정분자들은 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의하여 배열이 바뀌면서 입사광을 가변하게 된다.
이러한 액정표시장치는, 액정표시장치가 대형화 및 고해상도화될수록 요구되는 데이터 구동부를 구성하는 드라이브 집적회로들의 갯수는 증가하고 있다. 전술한 바와 같이 데이터 드라이브 집적회로는 타 소자에 비해 상대적으로 매우 고가이므로, 최근 데이터 드라이브 집적회로의 갯수를 줄이기 위한 여러 방안들이 제안되고 있다.
본 실시예들에 따른 액정표시장치는 일반적인 액정표시장치 대비 데이터 드라이브 집적회로의 개수를 줄임에도 불구하고 일반적인 액정표시장치 대비 동일 해상도를 구현하는 액정표시장치 및 액정표시패널을 제공한다.
도 2는 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 액정표시패널(200), 제어부(300), 데이터 구동회로(400), 게이트 구동회로(500)를 구비할 수 있다.
액정표시패널(200)은 두개의 기판들 사이에 배치된 액정층을 갖는다.
이 액정표시패널(200)은 m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들(D1 내지 Dm/3)과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들(G1 내지 G3n)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 m×n 개의 액정셀들(Clc)을 포함한다. 액정표시패널(200)의 제1기판에는 도 1을 참조하여 m×n 개의 액정셀들(Clc)이 배치된다.
각 액정셀(Clc)은 박막트랜지스터(TFT)에 접속되어 화소 전극(220)과 공통전극(210) 사이의 전계에 의해 구동된다.
액정표시패널(200)의 제2기판 상에는 블랙매트릭스 및 컬러필터가 배치된다. 공통전극(210)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서는 제2기판 상에 배치되고, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식 또는 횡전계 구동방식에서는 화소전극(210)과 함께 제1기판 상에 배치된다.
이 액정표시패널(200)은 m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들(D1 내지 Dm/3)과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들(G1 내지 G3n)이 교차하는 m×n 개의 영역들에 적색, 흰색, 파란색, 녹색 액정셀들(이하, 각각 "R 액정셀", "W 액정셀", "B액정셀", "G액정셀"이라 함)을 포함한다. R액정셀은 특정 화소전극(210)과 대응하여 적색 컬러필터가 배치되는 액정셀을 의미한다. 동일하게, B액정셀 및 G액정셀은 각각 특정 화소전극(210)과 대응하여 파란색과 녹색 컬러필터가 배치되는 액정셀들을 의미한다. W액정셀은 특정 화소전극(210)과 대응하여 컬러필터가 배치되지 않는 액정셀을 의미한다.
액정표시패널(200)의 제1기판과 제2기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 배치된다.
제어부(300)는 시스템(미도시)으로부터 공급되는 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync), 데이터 인에이블신호(DE) 및 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍신호들을 이용하여 데이터 구동회로(400)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(Data Control Signal; DCS)와, 게이트 구동회로(500)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(Gate Control Signal; GCS)를 발생한다.
데이터 제어신호는 데이터 구동회로(400) 내에서 디지털 비디오 데이터(RGB)의 샘플링 시작점을 지시하는 소스 스타트 펄스(SSP), 라이징 에지(Rising Edge) 또는 폴링 에지(Falling Edge)에 기준하여 데이터 구동회로(400) 내에서 디지털 비디오 데이터(RGB)의 래치동작을 지시하는 소스 샘플링 클럭(SSC), 데이터 구동회로(400)의 출력을 지시하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 액정표시패널(200)의 액정셀들(Clc)에 공급될 데이터전압의 극성을 지시하는 극성제어신호(POL)등을 포함한다.
게이트 제어신호는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 구동회로(500) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 타이밍 제어신호로써 박막트랜지스터(TFT)의 온(ON) 기간에 대응하는 펄스폭으로 발생되는 게이트 쉬프트 클럭신호(GSC), 게이트 구동회로(500)의 출력을 지시하는 게이트 출력 인에이블신호(GOE)등을 포함한다.
또한, 제어부(300)는 시스템으로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 액정표시패널(200)의 해상도에 맞게 재정렬하여 데이터 구동회로(400)에 공급한다.
데이터 구동회로(400)는 제어부(300)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 데이터 구동회로(400)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 극성제어신호(POL)에 따라 아날로그 정극성/부극성 감마전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압을 발생하고 그 데이터전압을 데이터라인들(D1 내지 Dm/3)에 공급한다.
이를 위해, 데이터 구동회로(400)는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들을 포함할 수 있다.
게이트 구동회로(500)는 제어부(300)의 제어 하에 아날로그 데이터전압이 공급될 액정표시패널(200)의 수평라인을 선택하는 스캔펄스를 발생하고, 이 스캔펄스를 게이트라인들(G1 내지 G3n)에 순차적으로 공급한다.
이를 위해, 게이트 구동회로(500)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀(Clc)의 박막트랜지스터(TFT) 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터 및 레벨 쉬프터와 게이트라인 사이에 접속되는 출력 회로를 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 포함할 수 있다.
또한, 게이트 구동회로(500)를 액정표시패널(200)에 집적화시키는 방식, 즉, 액정표시패널(200)에 게이트 구동회로(500)를 내장시키는 GIP(Gate In Panel) 방식을 적용할 수 있다. 이때, 게이트 구동회로(500)는 제1기판의 패드 영역 좌우측에 GIP 방식으로 배치될 수 있다.
액정셀들의 배치
도 2의 액정표시패널(200)은 각각 둘 이상의 R 액정셀들, G 액정셀들, B 액정셀들 및 W 액정셀들을 포함한다. 도 2의 액정표시패널(200)의 적어도 일부는 다음 수학식 1과 같이 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 액정셀들의 배치가 반복된다.
[수학식 1]
수학식 1에서 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 서로 다른 R 액정셀, W 액정셀, B 액정셀, G 액정셀 중 하나이다.
전술한 바와 같이, R액정셀 및 B액정셀, G액정셀은 각각 특정 화소전극(210)과 대응하여 적색, 파란색과 녹색 컬러필터가 배치되는 액정셀들을 의미한다. W액정셀은 특정 화소전극(210)과 대응하여 컬러필터가 배치되지 않는 액정셀을 의미한다.
액정표시패널(200)는 m/3 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm/3)과 3n개의 게이트라인들(G1 내지 G3n)이 교차하는 m×n 개의 영역들에 각각 배치되는 적어도 4개의 액정셀들 및 제2기판 상에 각각의 액정셀들에 각각 대응하여 배치되는 적색, 흰색, 파란색, 녹색 컬러필터들을 포함하는 것을 의미한다.
이때 컬러필터들의 적어도 일부는 수학식 1A에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 컬러필터들의 배치가 반복될 수 있다.
[수학식 1A]
수학식 1A에서 가로방향은 데이터라인 방향이고 세로방향은 게이트라인 방향이며 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 각각 적색, 흰색, 파란색, 적색 중 하나인 것을 의미한다.
W액정셀을 포함하여 4개의 액정셀들로 하나의 화소를 구성하므로 화질을 개선하고 구동 전압을 낮출 수 있다. 아울러, 수학식 1 및 1A에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 컬러필터들의 배치가 반복하므로, 액정표시장치(100)와 액정표시패널(200)은 m/3 개의 데이터라인들(D1 내지 Dm/3)로 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있다.
이하, X1, X2, X3, X4가 각각 W액정셀, G액정셀, B액정셀, R액정셀인 경우를 예시적으로 설명한다.
도 3은 도 2의 액정표시패널의 일부의 액정셀들의 배치의 일예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제8N 수평라인에서 W액정셀과 G액정셀이 순차적으로 배치되고, 제8N+1 수평라인에서 B액정셀과 R액정셀이 순차적으로 배치된다. 즉, 제8N 수평라인과 제8N+1수평라인에서 위쪽에 W액정셀과 G액정셀이 배치되고 그 아래쪽에 각각 B액정셀과 R액정셀이 배치된다. 결과적으로 제8N 수평라인과 제8N+1수평라인에서 WGBR 액정셀들이 2*2의 배열 구조가 배치된다.
제8N+2 수평라인에서 G액정셀과 W액정셀이 순차적으로 배치되고, 제8N+3 수평라인에서 R액정셀과 B액정셀이 순차적으로 배치된다. 즉, 제8N+2 수평라인과 제8N+3수평라인에서 위쪽에 G액정셀과 W액정셀이 배치되고 그 아래쪽에 각각 R액정셀과 W액정셀이 배치된다. 결과적으로 제8N+2 수평라인과 제8N+3수평라인에서 GWRB 액정셀들이 2*2의 배열 구조가 배치된다.
제8N+4 내지 제8N+7 수평라인들에서 액정셀들의 4*2의 배열 구조는 전술한 제8N 내지 제8N+1 수평라인들에서 액정셀들의 4*2의 배열 구조와 동일할 수 있다. 다른 수직라인들의 수평라인들에도 전술한 제8N 내지 제8N+1 수평라인들에서 액정셀들의 4*2의 배열 구조가 단위 기준이 되어 반복될 수 있다.
액정셀들의 게이트라인들과 접속 구조
도 2의 액정표시패널(200)의 적어도 일부에는 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 8*4의 액정셀들이 후술하는 바와 같이 게이트라인들과 접속 구조가 반복될 수 있다. 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 8*4의 액정셀들은 전술한 수학식 1과 같이 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 액정셀들의 배치구조가 서로 인접하여 4번 반복한 구조일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 액정표시패널의 게이트라인들과 액정셀들의 접속 구조 의 일예를 나타낸 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 홀수번째 수직라인들(8N, 8N+2, 8N+4, 8N+6)의 상하에 두개의 액정셀들이 홀수번째 게이트라인(G1, G3, G5, G7)에 공통으로 접속되어 있다. 홀수번째 게이트라인(G1, G3, G5, G7)에 공통으로 접속된 홀수번째 수직라인들(8N, 8N+2, 8N+4, 8N+6)의 상하의 두개의 액정셀들은 좌우에 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되어 있다. 첫번째 게이트라인(G1)의 상부의 액정셀들의 연결 구조는 일곱번째 게이트라인(G7)의 하부의 다른 4*2의 액정셀들의 연결 구조와 동일하다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 짝수번째 수직라인들(8N+1, 8N+3, 8N+5, 8N+7)의 상하에 두개의 액정셀들이 짝수번째 게이트라인(G2, G4, G6, G8)에 공통으로 접속되어 있다. 짝수번째 게이트라인(G2, G4, G6, G8)에 공통으로 접속된 짝수번째 수직라인들(8N+1, 8N+3, 8N+5, 8N+7)의 상하의 두개의 액정셀들은 좌우에 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되어 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 홀수번째 게이트라인(G1, G3, G5, G7)에 공통으로 접속된 홀수번째 수직라인들(8N, 8N+2, 8N+4, 8N+6)의 상하의 두개의 액정셀들 중 하나와 연결된 우측 데이터 라인은 짝수번째 게이트라인(G2, G4, G6, G8)에 공통으로 접속된 짝수번째 수직라인들(8N+1, 8N+3, 8N+5, 8N+7)의 상하의 두개의 액정셀들 중 하나와 연결된 좌측 데이터 라인과 동일한 라인일 수 있다.
예를 들어, 세번째 게이트라인(G3)에 공통으로 접속된 세번째 수직라인(8N+2)의 하부의 B액정셀과 연결된 우측 데이터 라인은 네번째 게이트라인(G4)에 공통으로 접속된 두번째 수직라인(8N+1)의 상부의 W액정셀과 연결된 좌측 데이터 라인과 동일한 세번째 데이터 라인(D3)일 수 있다.
전술한 바와 같이 액정셀들의 게이트라인들의 접속 구조로 액정셀들을 m/3 개의 데이터라인들과 3n개의 게이트라인들에 연결하므로, 액정표시장치(100)와 액정표시패널(200)은 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있다.
액정셀들의 데이터라인들과 연결 구조
Ga번째(a는 도 5a 및 도 5b에서 1 내지 8의 자연수) 게이트라인에 공통으로 접속된 Nb번째(b는 도 5a 및 도 5b에서 1 내지 8의 자연수) 수직라인의 상하의 두개의 액정셀들은 각각 좌측과 우측의 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되고, 반대로, Ga+2번째 게이트라인에 공통으로 접속된 동일한 Nb번째 수직라인의 상하의 두개의 액정셀들은 각각 우측과 좌측의 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되어 있다.
정리하면, Ga번째 게이트라인과 Ga+2번째 게이트라인에 공통으로 접속된 Nb번째 수직라인의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들은 각각 좌측, 우측, 우측, 좌측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결되어 있다. 이하 좌측, 우측, 우측, 좌측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계를 "A 연결관계"라 지칭한다.
Gc번째(c는 도 5a 및 도 5b에서 1 내지 8의 자연수) 게이트라인에 공통으로 접속된 Nd번째(d는 도 5a 및 도 5b에서 1 내지 8의 자연수) 수직라인의 상하의 두개의 액정셀들은 각각 우측과 좌측의 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되어 있다. 반대로, Gc+2번째 번째 게이트라인에 공통으로 접속된 Nd번째 수직라인의 상하의 두개의 액정셀들은 각각 좌측과 우측의 두개의 데이터 라인들과 각각 연결되어 있다.
정리하면, Gc번째 게이트라인과 Gc+2번째 게이트라인에 공통으로 접속된 Nd번째 수직라인의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들은 각각 우측, 좌측, 좌측, 우측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결되어 있다. 이하 우측, 좌측, 좌측, 우측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계를 "B 연결관계"라 지칭한다.
도 5a 및 도 5b는 도 2의 액정표시패널의 일부의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 구조의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 세번째와 다섯번째 게이트라인들(G3, G5)의 첫번째 수직라인(4M)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "A 연결관계"이다. 세번째와 다섯번째 게이트라인들(G3, G5)의 세번째 수직라인(4M+2)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "B 연결관계"이다.
예를 들어, 세번째 게이트라인(G3)에 공통으로 접속된 첫번째 수직라인(4M)의 상하의 B, G액정셀들은 각각 좌측의 첫번째 데이터 라인(D1) 및 우측의 두번째 데이터 라인(D2)과 각각 연결되어 있다. 반면에, 다섯번째 게이트라인(G5)에 공통으로 접속된 동일한 첫번째 수직라인(4M)의 상하의 R, W액정셀들은 각각 우측의 두번째 데이터 라인(D2)과 좌측의 첫번째 데이터 라인(D1)과 각각 연결되어 있다.
세번째 게이트라인(G3)에 공통으로 접속된 세번째 수직라인(4M+2)의 상하의 B, G액정셀들은 각각 우측의 네번째 데이터 라인(D4) 및 좌측의 세번째 데이터 라인(D3)과 각각 연결되어 있다. 반면에, 다섯번째 게이트라인(G5)에 공통으로 접속된 동일한 세번째 수직라인(4M+2)의 상하의 R, W액정셀들은 각각 좌측의 세번째 데이터 라인(D3)과 우측의 네번째 데이터 라인(D4)과 각각 연결되어 있다.
일곱번째와 첫번째 게이트라인들(G7, G1)의 첫번째 수직라인(4M)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "B 연결관계"이다. 일곱번째와 첫번째 게이트라인들(G7, G1)의 세번째 수직라인(4M+2)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "A 연결관계"이다.
종합하면, 도 2의 액정표시패널(200)의 적어도 일부에서 두개의 인접하는 홀수번째 수직라인들에서 홀수번째 게이트라인들과 연결된 8*4의 액정셀들은 아래 수학식 2와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는다.
[수학식 2]
수학식 2에서 A, B는 4개의 액절셀들의 데이터라인들과 연결관계가 전술한 A, B연결관계인 것을 의미한다.
도 5b를 참조하면, 네번째와 여섯번째 게이트라인들(G4, G6)의 두번째 수직라인(4M+1)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "B 연결관계"이다. 네번째와 여섯번째 게이트라인들(G4, G6)의 네번째 수직라인(4M+3)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "A 연결관계"이다.
여덟번째와 두번째 게이트라인들(G8, G2)의 두번째 수직라인(4M+1)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "A 연결관계"이다. 여덟번째와 두번째 게이트라인들(G8, G2)의 네번째 수직라인(4M+3)의 순차적으로 배치된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계는 "B 연결관계"이다.
종합하면, 도 2의 액정표시패널(200)의 적어도 일부는 두개의 인접하는 짝수번째 수직라인들에서 짝수번째 게이트라인들과 연결된 8*4의 액정셀들은 아래 수학식 3와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는다.
[수학식 3]
수학식 3에서 A, B는 4개의 액절셀들의 데이터라인들과 연결관계가 전술한 A, B연결관계인 것을 의미한다.
전술한 바와 같이 액정셀들의 게이트라인들의 연결구조 및 데이터라인들과 연결관계로 액정셀들을 m/3 개의 데이터라인들과 3n개의 게이트라인들에 연결하므로, 액정표시장치(100)와 액정표시패널(200)은 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 동일한 이유로, 액정표시장치(100)와 액정표시패널(200)은 대형화 및 고해상도됨에 따라 짧아진 충전시간에도 불구하고 충분한 충전률을 확보하고 발열량을 낮출 수 있다.
인버전 방식에 따른 액정셀들의 충전 방법
도 6은 도 2의 액정표시장치의 인버전 방식에 따른 액정셀들의 충전 방법을 개념적으로 도시하고 있다.
도 6에서 R(-) 및 W(-), B(-), G(-)는 각각의 액정셀이 로우(Low) 충전된 것을 의미한다. R(-) 및 W(-), B(-), G(-)는 각각의 액정셀이 로우(Low) 충전된 것을 의미한다. 전술한 로우 충전과 하이 충전은 공통전극에 대한 화소전극의 상대적인 충전량이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정표시패널(200)에 배치된 m*n개의 액정셀들을 m/3개의 데이터라인들과 3n개의 게이트라인들을 이용하여 구동시킨다.
일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 컬럼 인버전 방식으로 액정표시패널(200)을 구동할 수 있다.
각 액정셀(Clc)에서 액정의 양단(공통 전극과 화소 전극)에 직류 전압이 인가되면 액정은 분극이 된다. 분극 상태를 주기적으로 반전시킴으로써, 이온성 불순물이 고착되는 것을 막을 수 있다. 이와 같이 분극 상태를 반전시키는 것을 인버전이라고 한다. 즉 액정의 분극은 양단 간의 전위차에 의해 상대적으로 양(+)인 값과, 음(-)인 값이 존재하고 이에 따라 분극되므로 시스템에서 공급되는 직류 전원을 이용하여 주기적으로 상대치를 반전시킴으로써 액정에는 교류 전원이 공급된 것과 같은 분극 반전 효과를 볼 수가 있다.
컬럼 인버전 구동은 이웃하는 데이터 라인 1라인씩 데이터 라인과 연결된 엑정셀들(Clc)의 극성을 반전시키며 그 상태를 프레임 별로 반전 구동하는 것이다.
액정표시패널(200)을 컬럼 인버전 방식으로 구동함에 따라, 하나의 데이터라인와 연결된 액정셀들은 각 게이트라인에 각각 접속되어 데이터라인을 통해 공급되는 동일 극성의 데이터전압을 충전된다.
예컨대, 특정 프레임에서, 홀수 번째 데이터라인(D1, D3, D5, D7) 상에는 정극성 데이터 전압이 공급되고, 짝수 번째 데이터라인(D2, D4, D6, D8) 상에는 부극성 데이터 전압이 공급될 수 있다. 다음 번 프레임에서 이와 반대로 홀수 번째 데이터라인(D1, D3, D5, D7) 상에는 부극성 데이터 전압이 공급되고, 짝수 번째 데이터라인(D2, D4, D6, D8) 상에는 정극성 데이터 전압이 공급될 수 있다.
따라서 홀수 번째 데이터라인(D1, D3, D5, D7)을 공유하는 액정셀들에는 해당 게이트라인들의 스캔 펄스 공급시점에 동기되어 동일 극성으로 충전된다. 짝수 번째 데이터라인(D2, D4, D6, D8)을 공유하는 액정셀들에는 해당 게이트라인들의 스캔 펄스 공급시점에 동기되어 동일 극성으로 충전될 수 있다.
두개의 데이터라인들만을 예를 들어, 특정 프레임에서, 인접한 수직라인(4M-1, 도면 미도시)과 제1수직라인(4M)에 배치된 액정셀들 중 제1 데이터라인(D1)에 공유된 R, B, B, W, G, G, W, R액정셀들은 게이트라인들(G3, G5, G7, G9)로부터의 스캔펄스 공급시점에 동기되어 정극성으로 순차 충전된다.
제1수직라인(4M) 및 제2수직라인(4M+1)에 배치된 액정셀들 중 제2 데이터라인(D2)에 공유된 W, R, G, B, R, G, B, W 액정셀들 게이트라인들(G1 내지 G8)로부터의 스캔펄스 공급시점에 동기되어 부극성으로 순차 충전된다.
또한, 액정표시패널(200)을 컬럼 인버전 방식으로 구동하므로, 액정표시장치(100)와 액정표시패널(200)은 대형화 및 고해상도됨에 따라 짧아진 충전시간에도 불구하고 화질적 불량을 개선하고 충분한 충전률을 확보하고 발열량을 낮출 수 있다.
종합하면, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 RGB액정셀과 함께 W액정셀을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 이 RWGB액정셀들이 전술한 수학식 1과 같이 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 액정셀들의 배치가 반복될 수 있다.
도 4 a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)에서 적어도 일부가 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 8*4의 액정셀들이 전술한 게이트라인들과 접속 구조를 포함할 수 있다.
이 8*4의 액정셀들에서, 홀수번째 수직라인들(8N, 8N+2, 8N+4, 8N+6)의 상하에 두개의 액정셀들이 홀수번째 게이트라인(G1, G3, G5, G7)에 공통으로 접속되고, 짝수번째 수직라인들(8N+1, 8N+3, 8N+5, 8N+7)의 상하에 두개의 액정셀들이 짝수번째 게이트라인(G2, G4, G6, G8)에 공통으로 접속될 수 있다.
일 실시예에 따른 액정표시장치(100)에서 두개의 인접하는 홀수번째 수직라인들에서 홀수번째 게이트라인들과 연결된 8*4의 액정셀들은 전술한 전술한 수학식 2와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖고, 두개의 인접하는 짝수번째 수직라인들에서 짝수번째 게이트라인들과 연결된 8*4의 액정셀들은 아래 수학식 3와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 가질 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 액정표시패널(200)에 배치된 m*n개의 액정셀들을 m/3개의 데이터라인들과 3n개의 게이트라인들을 이용하여 컬럼 인버전으로 구동시킬 수 있다.
전술한 일 실시예에 따른 액정표시장치(100) 및 그 액정표시패널(200)은 데이터라인들의 개수를 줄여 데이터 드라이버에 사용되는 데이터 드라이브 집적회로들의 개수를 줄일 수 있다.
또한, 전술한 일 실시예에 따른 액정표시장치(100) 및 그 액정표시패널(200)은 대형화 및 고해상도됨에 따라 짧아진 충전시간에도 불구하고 화질적 불량을 개선하고 충분한 충전률을 확보하고 발열량을 낮출 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 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.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 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. 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: 액정표시장치
200: 액정표시패널
300: 제어부
Clc: 액정셀

Claims (12)

  1. m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들이 교차하는 m*n개의 영역들에 적색, 흰색, 파란색, 녹색 액정셀들을 포함하며, 적어도 일부에서 수학식 1에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 액정셀들의 배치가 반복되는 액정표시패널; 및
    상기 데이터라인들과 상기 게이터라인들을 통해 액정셀들을 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    홀수번째 수직라인들의 상하에 나란히 위치한 두개의 액정셀들이 홀수번째 게이트라인에 공통으로 접속되고, 짝수번째 수직라인들의 상하에 나란히 위치한 두개의 액정셀들이 짝수번째 게이트라인에 공통으로 접속된 액정표시장치.
    [수학식 1]

    수학식 1에서 가로방향은 데이터라인 방향이고 세로방향은 게이트라인 방향이며 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 서로 다른 적색 액정셀, 흰색 액정셀, 파란색 액정셀, 녹색 액정셀 중 하나인 것을 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정표시패널은, 적어도 일부가 상기 데이터라인 방향과 상기 게이트라인 방향의 8*4의 액정셀들이 반복된 액정표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들은 상기 데이터라인 방향과 상기 게이트라인 방향의 상기 4*2의 액정셀들의 배치구조가 서로 인접하여 4번 반복되는 액정표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들에서,
    두개의 인접하는 홀수번째 수직라인들에서 홀수번째 게이트라인들과 연결된 액정셀들은 아래 수학식 2와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는 액정표시장치.
    [수학식 2]

    수학식 2에서 A는 좌측, 우측, 우측, 좌측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계 및 우측, 좌측, 좌측, 우측의 순서로 데이터라인들과 연결관계를 의미하고, B는 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계를 갖는 연결관계를 의미한다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들에서,
    두개의 인접하는 홀수번째 수직라인들에서 짝수번째 게이트라인들과 연결된 액정셀들은 아래 수학식 3와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는 액정표시장치.
    [수학식 3]
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 데이터라인들과 상기 게이터라인들을 통해 액정셀들을 컬럼 인버전으로 구동하도록 제어하는 제어하는 액정표시장치.
  7. 제1기판 상에 m/3 개(m은 2보다 큰 3의 배수의 자연수)의 데이터라인들과 3n(n은 0보다 큰 자연수)개의 게이트라인들이 교차하는 m*n개의 영역들에 각각 배치되는 적어도 m*n개의 액정셀들 및
    제2기판 상에 상기 액정셀들에 각각 대응하여 배치되는 적색, 흰색, 파란색, 녹색 컬러필터들을 포함하며,
    상기 컬러필터들의 적어도 일부는 수학식 1A에 따라 데이터라인 방향과 게이트라인 방향의 4*2의 컬러필터들의 배치가 반복되고,
    홀수번째 수직라인들의 상하에 나란히 위치한 두개의 액정셀들이 홀수번째 게이트라인에 공통으로 접속되고, 짝수번째 수직라인들의 상하에 나란히 위치한 두개의 액정셀들이 짝수번째 게이트라인에 공통으로 접속된 액정표시패널.
    [수학식 1A]

    수학식 1A에서 가로방향은 데이터라인 방향이고 세로방향은 게이트라인 방향이며 X1, X2, X3, X4는 컬러필터의 색깔이 각각 적색, 흰색, 파란색, 녹색 중 하나인 것을 의미한다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 액정셀들은 적어도 일부가 상기 데이터라인 방향과 상기 게이트라인 방향의 8*4의 액정셀들이 반복된 액정표시패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들은 상기 데이터라인 방향과 상기 게이트라인 방향의 상기 4*2의 액정셀들의 배치구조가 서로 인접하여 4번 반복되는 액정표시패널.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들에서,
    두개의 인접하는 홀수번째 수직라인들에서 홀수번째 게이트라인들과 연결된 액정셀들은 아래 수학식 2와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는 액정표시패널.
    [수학식 2]

    수학식 2에서 A는 좌측, 우측, 우측, 좌측의 순서로 데이터라인들과 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계 및 우측, 좌측, 좌측, 우측의 순서로 데이터라인들과 연결관계를 의미하고, B는 각각 연결된 4개의 액정셀들의 데이터라인들과 연결 관계를 갖는 연결관계를 의미한다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 8*4의 액정셀들에서,
    두개의 인접하는 짝수번째 수직라인들에서 짝수번째 게이트라인들과 연결된 액정셀들은 아래 수학식 3와 같은 데이터 라인의 연결 구조를 갖는 액정표시패널.
    [수학식 3]
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액정셀들은 상기 데이터라인들과 상기 게이터라인들을 통해 컬럼 인버전으로 구동되는 액정표시패널.
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