KR100973810B1

KR100973810B1 - 4색 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR100973810B1
Application number: KR1020030055418A
Authority: KR
Inventors: 신경주; 채종철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2010-08-03
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: US8009250B2; US7388630B2; TW201213945A; JP4917254B2; US20050068281A1; CN100395622C; TWI541561B; TWI366700B; KR20050017899A; JP2005062869A; US20080272997A1; TW200528815A; JP2011107709A; CN1836188A; JP5452454B2; WO2005015296A1

Abstract

본 발명은 휘도를 향상시키면서도 색농도의 저하를 방지하는 4색 액정 표시 장치에 관한 것이다. 이러한 4색 액정 표시 장치는 서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있으며 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소를 각각 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 이때, 상기 백색 부화소의 크기가 다른 부화소보다 작고, 상기 각 데이터선은 상기 부화소의 사이를 지나가고 적어도 하나의 굴곡부를 구비하고 있으며, 상기 데이터선의 길이는 동일하다. 따라서 4색 액정 표시 장치에서 백색 부화소의 크기를 다른 부화소의 크기보다 작게 설계하므로, 4색 액정 표시 장치는 휘도를 향상시키면서 색농도의 저하를 방지하여 생동감 있는 영상을 표시한다. 또한, 부화소 사이를 통과하는 데이터선의 길이가 동일하므로, 데이터선의 길이 차이로 인한 부하 차이가 발생하지 않아 부하 차이로 인한 화질 악화가 일어나지 않는다.

화소배열, LCD, 휘도증가, RGBW, 4색화소

Description

4색 액정 표시 장치 {FOUR COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 부화소 배열 구조이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 부화소의 공간적인 배열 및 기본 화소 구조를 도시하고 있다.

도 5는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이다

도 6a 및 도 6b는 도 4b에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이다.

도 7a 및 도 7b는 도 4c에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이다.

도 8a는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이다.

도 8b는 도 4b에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이다.

도 8c는 도 4c에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.

도 10a 내지 도 10c는 도 9의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에서 박막 트랜지스터 부근을 도시한 배치도이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에 1×1 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에 1×1 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에 2×2 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 델타 구조를 갖는 4색 액정 표시 장치에 2×4 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이다.

본 발명은 4색 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 일반적으로 화소 전극과 공통 전극 등 전기장을 생성하는 두 종류의 전계 생성 전극을 가지고 있는 두 표시판과 그 사이에 들어있는 유전율 이방성 액정층을 포함한다. 두 전극 사이의 전압차가 변화하면 두 전극이 생성하는 전기장의 세기가 변화하고 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 투과율이 변화한다. 따라서 두 전극 사이의 전압차를 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있다.

이러한 액정 표시 장치는 화소 전극과 적색(R: red), 녹색(G: green), 청색(B: blue)의 색필터를 포함하는 복수의 화소를 가진다(이하 각 적색, 녹색, 청색의 색필터를 포함하는 화소를 각각 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소라 한다). 각 화소는 표시 신호선을 통하여 인가되는 신호에 의하여 구동되어 표시 동작을 행한다. 신호선에는 주사 신호를 전달하는 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선이 있으며, 각 화소에는 하나의 게이트선 및 하나의 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터가 구비되어 있으며 이를 통하여 화소 전극에 전달되는 화상 신호가 제어된다.

한편, 적색, 녹색, 청색 화소의 배열 방법은 여러 가지가 있다. 이 중에는 동일 색의 화소를 동일 열에 배열하는 스트라이프(stripe)형, 열 방향 및 행 방향으로 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 차례로 배열하는 바둑판(mosaic)형, 열 방향으로 화소들을 엇갈리도록 지그재그 형태로 배치하고 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 차례로 배열하는 델타(delta)형 등이 있다. 델타형의 경우에는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 하나의 도트(dot)로 화상을 표시할 때 원형이나 대각선을 표현할 때 유리하다.

그러나 적색, 녹색, 청색의 삼색 화소를 토대로 하나의 도트를 표시하는 일반적인 액정 표시 장치에서 각 화소에 배치된 색 필터는 입사되는 빛의 1/3 정도만 투과시키기 때문에 광효율이 낮은 단점이 있다. 최근에는 휘도를 높이기 위하여 색필터가 없는 백색 화소를 두거나 적색, 녹색, 청색 이외의 다른 한 색의 부화소를 하나 더 추가한 4색 액정 표시 장치가 개발되고 있다.

적색, 녹색 및 청색 화소와 더불어 백색 화소를 하나의 도트로 하여 영상을 표시하면 전체적으로 광효율이 높아진다.

예를 들어, 액정 표시 장치에서 입사되는 빛의 양을 "1"이라고 하자. 적색, 녹색 및 청색 부화소만으로 하나의 도트를 표시하는 경우에는, 각 화소가 전체 도트 면적의 1/3을 차지하고, 색 필터에 의한 투과율이 1/3이므로, 한 도트의 전체 투과율은 1/3 ×1/3 + 1/3×1/3 + 1/3×1/3 = 1/3

33.3%가 된다. 그러나 적색, 녹색, 청색 및 백색 화소를 하나의 도트로 하는 경우, 각 화소의 면적이 전체 도트 면적의 1/4을 차지하고, 백색 화소의 투과율이 1이므로, 한 도트의 전체 투과율은 1/4 ×1/3 + 1/4×1/3 + 1/4×1/3 + 1/4×1 = 1/2 = 50%가 된다. 따라서 4색 액정 표시 장치는 3색 액정 표시 장치에 비하여 휘도가 약 1.5배 더 높아짐을 알 수 있다.

하지만, 4색 액정 표시 장치의 경우 백색 화소로 인하여 고휘도에서 색농도가 낮아지는 문제가 발생한다.

본 발명의 기술적 과제는 액정 표시 장치의 휘도를 향상시키면서도 색농도의 저하를 방지하는 것이다.

본원 발명의 다른 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화질을 향상시키는 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는,

서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고

상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있으며 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소를 각각 포함하는 복수의 화소

를 포함하고,

상기 백색 부화소의 크기가 다른 부화소보다 작고,

상기 각 데이터선은 상기 부화소의 사이를 지나가고 적어도 하나의 굴곡부를 구비하며,

상기 데이터선의 길이는 동일하다.

상기 액정 표시 장치에서, 상기 부화소의 높이가 동일하고 상기 백색 부화소의 가로 폭이 상기 적색, 녹색 및 청색 부화소의 가로 폭보다 작고, 상기 부화소는 행 방향으로 차례로 반복하여 배열되어 있으며, 인접한 두 행의 부화소 배열은 소정 부화소 수만큼 어긋나 있다.

상기 부화소의 행 방향 배열 순서는 적색 부화소, 녹색 부화소, 백색 부화소 및 청색 부화소인 것이 바람직하고, 상기 적색 부화소와 상기 백색 부화소가 열 방향으로 인접해 있으며, 상기 적색 부화소와 백색 부화소의 세로 방향 중심선이 일치하는 것이 좋다.

상기 각 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소, 그리고 상기 백색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어질 수 있다. 또한 상기 각 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소, 그리고 상기 적색 부화소 및 상기 녹색 부화소에 각각 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어질 수 있다.

상기 액정 표시 장치에서, 상기 부화소는 1×1 라인 반전이 이루어질 수 있고, 1×1 도트 반전이 이루어질 수 있다.

상기 인접한 두 행의 부화소 배열은 2개의 부화소만큼 어긋나 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 액정 표시 장치는 부화소 렌더링(subpixel rendering)되는 것이 바람직하며, 상기 부화소 렌더링 시의 제1 논리 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소, 그리고 상기 적색 부화소 및 상기 녹색 부화소에 각각 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어질 수 있고, 상기 부화소 렌더링 시의 제2 논리 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소, 그리고 상기 백색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는

절연 기판 위에 형성되어 있으며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선,

상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,

상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층,

적어도 일부가 상기 반도체층 위에 위치하며 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선,

상기 데이터선과 분리되어 있고, 적어도 일부가 상기 반도체층 상에 위치하는 복수의 드레인 전극, 그리고

상기 드레인 전극과 각각 연결되어 있으며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 제1 및 제2 화소 전극

를 포함하고,

상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극보다 폭이 작고,

열 방향으로 인접한 상기 제1 및 제2 화소 전극의 열 방향 경계선은 서로 어긋나고,

상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극과 열 방향으로 인접하고,

열 방향으로 인접한 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극의 중심선이 일치하며,

상기 데이터선은 상기 화소 전극의 경계를 따라 뻗어 있다.

상기 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 백색 및 청색 부화소를 구비하며, 상기 백색 화소는 상기 제2 화소 전극을 포함하는 것이 좋다.

상기 데이터선은 상기 게이트선과 만나며, 상기 게이트선과 만나는 지점 부근에서 행 방향으로 꺾이는 굴곡부를 가지고 있는 것이 바람직하다.

상기 굴곡부는 상기 게이트선과 떨어져 있으며, 상기 데이터선의 길이는 동일하다.

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.

본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 부화소에 대한 등가 회로도이 다.

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-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 부화소를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 부화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_LC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_ST)를 포함한다. 유지 축전기(C_ST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 있는 제어 단자, 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있는 입력 단자, 그리고 액정 축전기(C_LC) 및 유지 축전기(C_ST)에 연결되어 있는 출력 단자를 가지고 있다.

액정 축전기(C_LC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 포함하며 두 전극(190, 270) 사이에 위치하며 유전체로서 기능하는 액정층(3)을 더 포함한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가 받는다. 이와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_ST)는 액정 축전기(C_LC)를 보조하기 위한 것으로서, 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_ST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 부화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 본 발명의 실시예에 따르면 화소 전극(190)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 적색, 녹색, 청색 또는 투명의 색필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 단, 백색 부화소의 경우에는 색필터가 없을 수도 있다.

상부 표시판(200)에는 빛샘을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(220)(도 2에서 빗금친 부분)가 형성되어 있으며, 블랙 매트릭스(220)는 화소 전극(190) 또는 색필터(230)에 대응하는 영역에 개구부를 가지고 있다.

도 2에서 색필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 부화소의 공간적인 배열을 도시하고 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 화소는 2×2 행렬로 배열되어 있는 적색 부화소(RP), 녹색 부화소(GP), 청색 부화소(BP) 및 백색 부화소(WP)를 포함한다. 여기에서, 행 방향으로 적색 및 녹색 부화소(RP, GP)와 청색 및 백색 화소(BP, WP)가 인접하게 배치되어 있고, 열 방향으로 적색 및 청색 부화소(RP, BP)와 녹색 및 백색 부화소(GP, WP)가 인접하게 배치되어 있다. 이때, 백색 부화소(WP)의 면적이 다른 부화소(RP, GP, BP)의 면적에 비해 작으며 그 크기는 다른 부화소에 비하여 대략 50% 이하이다.

도 3a의 경우는 적색, 녹색, 청색 부화소(RP, GP, BP)는 그대로 둔 채 백색 부화소(WP)의 크기만을 줄인 것이다. 이때 데이터선(D₁-D_m)과 게이트선(G₁-G_n)의 선 폭을 백색 부화소(WP)의 주변에서 크게 하거나 백색 부화소(WP)에 대응하는 블랙 매트릭스(220)의 개구부 크기를 작게 함으로써 백색 부화소(WP) 주위의 빛샘을 방지할 수 있다. 이 경우에 색필터의 크기를 변경하지 않아도 되므로 색필터를 만드는 데는 한 장의 마스크만 필요하다.

도 3b의 경우는 백색 부화소(WP)의 크기를 줄임과 동시에 나머지 부화소(RP, GP, BP)의 크기를 크게 한 것이다. 위 줄에 있는 적색 및 녹색 부화소(RP, GP)는 아래 쪽으로 늘리고 아래 줄의 청색 부화소(BP)는 오른 쪽으로 늘린다. 이와 같이 하면 적색 부화소(RP)와 청색 부화소(BP)의 오른쪽 경계가 일치하지 않으므로 화소의 중앙을 지나는 데이터선(D_j+1)이 굴곡진다. 반면 화소의 경계를 지나는 데이터선(D_j)은 굽어지지 않고 그대로 직선 형태를 지닌다. 이 경우, 적색 및 녹색 부화소(RP, GP)의 크기는 같지만, 이들과 청색 부화소(BP) 및 백색 부화소(WP)의 크기가 상이하므로, 색필터를 만들기 위해서는 석 장의 마스크가 필요하다.

이와 같이 백색 부화소(WP)의 면적을 감소시키고 다른 부화소의 면적을 증가시키면, 유리한 색농도를 유지하면서도 백색용 부화소(WP)에 의한 휘도 증가 효과도 동시에 얻을 수 있다.

도 4a에 도시한 것과 같이, 행 방향으로는 적색, 녹색, 백색 및 청색 부화소(RP, GP, WP, BP)가 차례로 반복하여 배열되어 있다. 적색, 녹색 및 청색 부화소(RP, GP, BP)의 크기는 동일하며, 백색 부화소(WP)의 크기는 이들보다 작은데, 세로 길이는 이들과 동일하지만 가로 길이는 이들보다 작다. 이웃한 두 행에서의 부화소 배열을 보면, 한 행의 적색 부화소(RP)와 다른 행의 백색 부화소(WP)가 중심이 실질적으로 일치하도록 배치되어 있어 한 행의 부화소 배열은 다른 행의 부화소 배열에서 대략 두 개의 부화소만큼 왼쪽 또는 오른쪽 방향으로 이동한 꼴이 된다.

이와 같이, 도 4a에 도시한 예에서는 열 방향으로 인접한 적색 부화소(RP)와 백색 부화소(WP)의 중심선이 일치하기 때문에 이들 부화소(RP, WP)의 왼쪽 경계 사이의 거리와 오른 쪽 경계 사이의 거리가 동일하다. 이에 따라 이들의 좌우 경계를 지나는 두 데이터선의 길이 또한 동일하고 이들의 신호 지연 또한 동일하다. 따라서 도 3b에 도시한, 길이가 다른 두 인접 데이터선(D_j, D_j+1)에 비하여 균일한 데이터 신호를 전달할 수 있는 장점이 있다.

한편, 이러한 부화소 배열에서 하나의 화소는 하나의 적색 부화소(RP)와 이 적색 부화소(RP)에 열 방향으로 인접한 백색 부화소(WP) 및 이에 행 방향으로 인접한 녹색 및 청색 부화소(GP, BP)로 이루어지며 이를 도 4b에 나타내었다. 따라서 하나의 화소는 대략 삼각형 또는 역삼각형 형태를 가지며 이런 이유로 도 4a에 도시한 부화소 배열을 이를 델타(△) 구조라 한다. 행 방향을 따라서 보면 삼각형 화소와 역삼각형 화소가 교대로 배치되는 형태가 된다.

이와는 달리 도 4c에 도시한 것처럼 하나의 화소를 행 방향으로 인접한 적색 부화소(RP)와 녹색 부화소(GP), 그리고 이에 열 방향으로 인접한 백색 부화소(WP)와 청색 부화소(BP)로 할 수도 있다. 이때에는 하나의 화소가 직사각형에 가까운 사다리꼴 또는 역사다리꼴 형태를 가진다.

도 5 내지 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자("성")를 확대하여 도시한 도면으로서, 도 5는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이다 도 6a는 도 4b에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이고, 도 7a는 도 4c에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 표시한 글자 "성"자를 확대하여 도시한 것이다. 또한 도 6b 및 도 7b는 각각 도 6a 및 도 7a에 나타낸 글자를 한 화소만큼 오른쪽으로 이동한 것이다.

도 5에 도시한 바둑판형의 경우는 모든 화소가 동일한 정방형이므로 직선 표시에 유리하다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 델타형의 경우는 화소의 가로 폭과 세로 폭이 다르기 때문에 가로 방향의 선과 세로 방향의 선의 폭이 달라져 바둑판형의 경우보다 직선 표시가 좋지 않다. 하지만 화소의 가로폭을 세로폭과 같게 할 수도 있으며 이 경우, 바둑판형보다 행 방향의 화소 수가 많아지므로 해상도가 높아진다. 한편, 사선 방향으로 인접한 화소가 일부 중첩되어 있기 때문에 사선 방향의 연속성이 어느 정도 유지되므로 바둑판형의 경우보다 사선, 나아가 곡선 표시에 유리하다. 그러나 한 화소의 윗변의 길이와 아랫변의 길이가 매우 다르고 행 방향으로 인접한 두 화소의 모양이 뒤집힌 모양이기 때문에, 도면에서 보는 바와 같이, 임의 의 글자를 한 화소만큼 이동하여 표시하면 이동 후의 글꼴이 이동 전의 글꼴과 달라 보일 수 있다.

도 7a 및 도 7b에 도시한 델타형의 경우는 화소의 윗변과 아랫변의 길이차가 있긴 하지만 그 크기가 작아 정방형에 가깝기 때문에 직선 표시에도 별 무리가 없으며 사선 방향의 인접 화소가 여전히 일부 중첩되므로 사선 및 곡선 표시에도 좋다. 또한 행 방향으로 인접한 두 화소의 모양이 뒤집힌 모양이긴 하지만 화소의 윗변과 아랫변의 길이차가 작기 때문에 임의의 글자를 한 화소만큼 이동하여 표시하더라도 글꼴이 거의 동일하게 보인다.

이와 같은 화소 배열에서 해상도를 높이기 위하여 부화소 렌더링(subpixel rendering)을 사용하는데 이에 대하여 도 8a 내지 도 8c를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 8a 내지 8c는 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치에서의 부화소 렌더링을 보여주는 도면으로서, 도 8a는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이고, 도 8b는 도 4b에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시 장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이며, 도 8c는 도 4c에 도시한 델타 구조의 4색 액정 표시장치에서 기본 화소와 렌더링시의 논리 화소를 나타낸 것이다.

도 8a에 도시한 렌더링에서는 2×2 행렬로 배열된 부화소로 이루어진 논리 화소(logical pixel)를 단위로 한다. 렌더링을 할 때 행 방향과 열 방향으로 각각 하나의 부화소만큼씩 이동시켜 논리 화소를 만들면 하나의 부화소는 네 개의 논리 화소에 속하게 되며, 도 8a에 도시한 바와 같이 4 개의 기본 화소에 대하여 부가적인 논리 화소가 5개 더 생기므로 모두 9개의 논리 화소가 만들어진다.

도 8b에 도시한 예에서 논리 화소는 도 4b에 도시한 것과 같은 형태와 도 4c에 도시한 것과 같은 형태의 두 가지가 있다. 도 8b에서는 하나의 부화소가 다섯 개의 논리 화소에 속하게 되며, 4 개의 기본 화소에 대하여 6개의 부가적인 논리 화소가 생기므로 모두 10개의 논리 화소가 만들어진다.

도 8c에 도시한 예에서는 논리 화소를 도 4c에 도시한 것과 같은 화소로 한다. 즉, 하나의 논리 화소는 행 방향으로 인접한 적색 부화소(RP)와 녹색 부화소(GP), 그리고 이에 열 방향으로 각각 인접한 백색 부화소(WP)와 청색 부화소(BP)로 이루어진다. 여기에서는 하나의 부화소가 네 개의 논리 화소에 속하며, 4 개의 기본 화소에 대하여 5개의 부가적인 논리 화소가 더 생기므로 모두 9개의 논리 화소가 만들어진다.

도 8a 내지 8c에서 기본 화소의 중심을 A로, 부가적인 논리 화소의 중심을 B로 나타내었다.

이와 같이, 도 8a에 도시한 예는 기본 화소 및 논리 화소의 중심이 일정한 간격을 유지하면서 일직선 상에 위치하므로 글자 등과 같은 텍스트(text) 표현에 유리하다. 반면에, 도 8b에 도시한 예는 많은 수효의 부가적인 논리 화소가 생기므로, 고화질을 필요로 하는 대화면이나 동영상 등의 표시에 효율적이다. 그러나 도 8b에 도시한 예에서, 삼각형 형태의 기본 화소의 중심(A)은 화소 행의 경계에 위치하지 않지만 논리 화소의 중심(B)은 화소 행의 경계에 위치하므로 이들 중심(A, B)이 일치하지 않는다. 또한 기본 화소 및 논리 화소의 중심(A, B) 사이의 간격도 일정하지 않으며, 심지어 기본 화소의 중심(A)들도 행간 경계에 대하여 아래 위쪽으로 서로 어긋나 있다. 한편, 도 8c의 경우에는, 델타 구조로 네 개의 부화소가 배열되어 있어도, 기본 화소의 구조와 논리 화소의 구조가 동일하며, 이들 화소의 중심(A, B)이 모두 행간 경계와 일치하여 일직선 상에 존재하고 일정한 간격으로 배치되어 있다. 따라서 텍스트 표현 등에 유리하게 되며 화질의 분포가 균일하게 된다.

이러한 점을 감안할 때, 델타형 구조를 갖는 4색 액정 표시 장치에서는 표현하고자 하는 영상의 종류에 따라 기본 화소 구조를 삼각형(역삼각형) 또는 사다리꼴(역사다리꼴)로 선택할 수 있다.

4색 화소의 배치는 도 3a 및 도 3b와 도 4a에 도시한 예에 한정되지 않으며 여러 가지 변형이 가능하다.

도 4a에 도시한 부화소 배열을 갖는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 도 9 및 도 10a 내지 도 10c와 도 4a를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 또한 도 10a 내지 도 10c는 도 9의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극(storage electrode)(133)이 형성되어 있다.

게이트 신호를 전달하는 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 위쪽으로 돌출되어 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다.

유지 전극(133)은 게이트선(131)과 분리되어 있고, 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)에 인가되는 공통 전압(common voltage) 따위의 미리 정해진 전압을 인가 받는다. 유지 전극(133)은 직사각형 고리 모양을 하고 있으며 가로 방향으로 인접한 두 유지 전극(133)을 연결하는 연결부(135)를 포함한다.

게이트선(121) 및 유지 전극(133)은 비저항(resistivity)이 낮은 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속 따위로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 2층막 구조일 경우, 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극(133)의 측면은 경사져 있으며, 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80° 범위이다.

게이트선(121) 및 유지 전극(133) 위에는 질화규소(SiN_x) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 게이트 전극(124)과 폭넓게 겹쳐지는 복수의 돌출부(154)를 포함한다.

반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 선형 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.

반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.

저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.

데이터 전압(data voltage)을 전달하는 데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 만나는데, 이 부분에서만 잠시 가로 방향으로 뻗어 있다.

각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 게이트 전극(123), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌 출부(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)과 드레인 전극(175) 또한 비저항이 낮은 은(Ag)이나 또는 은 합금 등 은 계열 금속, 또는 알루미늄(Al)이나 또는 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속 따위 물질로 이루어진 도전막을 포함하며, 이러한 도전막에 더하여 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 좋은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 이들의 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위로 이루어진 다른 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다. 2층막 구조일 경우, 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬/알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금을 들 수 있다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 측면 역시 경사져 있으며, 경사각은 수평면에 대하여 약 30-80° 범위이다.

저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하고 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.

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) 및 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 이들에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 돌출부(154)의 경우 특히 그러하다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분의 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화규소 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 이와는 달리 보호막(180)은 유기물과 질화규소의 이중층으로 이루어질 수 있다.

보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185, 189)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있으며, 이들은 IZO, ITO 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진다.

화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

도 2를 다시 참고하면, 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자들을 재배열시킨다.

또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(C_LC)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다. 도 9에 도시한 것처럼, 유지 전극(133)은 화소 전극(190)의 둘레를 따라 화소 전극(190)과 중첩되어 있어, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기(C_LC)와 병렬로 연결된 유지 축전기(C_ST)를 이룬다.

접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 189)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 각 끝 부분(129, 179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 화소 전극(190)의 재료로 투명한 도전성 폴리머(polymer) 등을 사용하며, 반사형(reflective) 액정 표시 장치의 경우 불투명한 반사성 금속을 사용하여도 무방하다. 이때, 접촉 보조 부재(92, 97)는 화소 전극(190)과 다른 물질, 특히 ITO 또는 IZO로 만들어질 수 있다.

도 11을 참고로 하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조는 도 9 및 도 10a 내지 10c에 도시한 박막 트랜지스터 표시판의 구조와 거의 동일하다.

도 9에 도시한 본 실시예의 박막 트랜지스터 표시판을 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 비교하면, 도 9에 도시한 게이트 전극(124)은 위로만 돌출되어 있으나 도 11에 도시한 게이트 전극(124)은 위아래로 모두 튀어나와 있는 대신 위로 돌출한 높이가 도 9에 비하여 낮다. 그에 따라 드레인 전극(175), 소스 전극(173) 및 데이터선(171), 반도체(151) 및 저항성 접촉 부재(161, 165) 등 이에 관련된 부분들 역시 아래로 이동해 있다.

특히, 위쪽으로 진행하던 데이터선(171)이 가로 방향으로 꺾이는 굴곡부(X)가 도 9에서는 게이트선(121) 위에 위치하지만, 도 11에서는 굴곡부(Y)가 게이트선(121)과 거리를 두고 있다. 이에 따라 본 실시예의 박막 트랜지스터 표시판에서는 도 9의 경우에 비하여 게이트선(121)과 데이터선(161)의 중첩 면적이 줄어들므로 이들의 중첩으로 인하여 생기는 용량성 부하가 감소한다.

박막 트랜지스터에 인접한 화소 전극(190)의 아래쪽 경계선은 아래로 이동하고 위쪽 경계선은 아래 쪽으로 이동한다. 이에 따라 화소 전극(190)의 아래쪽 면적은 커지는 반면 위쪽 면적은 줄어들므로 전체적인 개구율에는 커다란 변화가 없다.

또한 드레인 전극(175)이 아래쪽으로 이동함에 따라 유지 전극(133)의 아래쪽 가로부가 짧아지는 등의 설계 변화가 있다.

그러면, 바둑판형 부화소 배열을 가지는 4색 액정 표시 장치와 델타형 부화소 배열을 가지는 4색 액정 표시 장치의 기본적인 동작 특성을 비교한다.

바둑판형 부화소 배열 중에서 모든 부화소(RP, GP, BP, WP)의 크기가 동일한 제1 바둑판형, 도 3a에 도시한 예로서 백색 부화소(WP)의 크기가 다른 부화소(RP, GP, BP)의 50%인 제2 바둑판형, 도 9에 도시한 제1 델타형, 도 11에 도시한 제2 델타형의 4 가지 형태를 동일한 설계 규칙에 따라 설계하여 비교하였다.

바둑판형 부화소 배열에서 제1 바둑판형의 경우 각 부화소(RP, GP, BP, WP)의 면적은 144.5㎛×144.5㎛이고, 제2 바둑판형의 경우 적색, 녹색 및 청색 부화(RP, GP, BP)의 면적은 144.5㎛×144.5㎛, 백색 부화소(WP)의 면적은 그 절반이다. 델타형 부화소 배열의 두 가지 경우 모두, 적색, 녹색 및 청색 부화소(RP, GP, BP)의 면적은 161㎛×144.5㎛, 백색 부화소(WP)의 면적은 95㎛×144.5㎛이다.

비교한 특성은 개구율, 데이터선(171)의 저항(Rd), 게이트선(121)과 데이터선(171)[드레인 전극(175) 포함] 사이의 기생 용량(Cgd) 및 데이터선(171)의 지연값(RC)이다. 저항(Rd), 기생 용량(Cgd) 및 지연값(RC)은 제1 바둑판형 배열에 대한 상대값으로 나타내었다.

	제1 바둑판형	제2 바둑판형	제1 델타형	제2 델타형
개구율	58.76%	51.42%	58.20%	58.26%
Rd	1	1	1.21	1.21
Cgd	1	1	1.37	0.89
RC	1	1	1.78	1.08

[표 1]에 나타난 것처럼, 델타형 배열의 개구율은 제1 바둑판형 배열과 거의 동일하지만, 데이터선(171)의 저항(Rd)은 바둑판형 배열에 비하여 증가한다. 제1 델타형의 경우에는 기생 용량(Cgd) 역시 증가하여 바둑판형 배열보다 높아지고 이에 따라 데이터선(171)의 지연값(RC)이 바둑판형보다 큰 폭으로 증가한다. 그러나 제2 델타형의 경우에는 게이트선(121)과 데이터선(171)이 겹쳐지는 부분이 현저히 감소하므로 기생 용량(Cgd)이 바둑판형보다 훨씬 떨어진다. 결국 제2 델타형 배열에서 데이터선(171)의 지연값(RC)은 바둑판형 배열과 거의 같은 수준을 나타낸다.

다시 도 1로 돌아가서, 계조 전압 생성부(800)는 부화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(V_com)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하며 외부로부터의 삼색의 영상 데이터(R, G, B)를 받아 4색의 영상 데이터(R', G', B', W)로 처리한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 RGB 삼색 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동 기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 신호 제어부(600)의 데이터 처리부(650)는 삼색 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 4색 영상 신호(R', G', B', W)로 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B', W)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 온 전압 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B', W)의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)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 부화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B', W)를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B', W)에 대 응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B', W)를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G ₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"라고 하며 수평 동기 신호(H_sync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(500)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 부화소에 인가된다.

부화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(V_com)의 차이는 액정 축전기(C_LC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며 이에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G₁-G_n)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(V_on)을 인가하여 모든 부화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 부화소에 인가되는 데이터 전압의 극 성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(라인 반전), 한 부화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(도트 반전).

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치의 반전 구동에 대하여 도 12 내지 도 15를 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 4색 액정 표시 장치에 1×1 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것으로서, 도 12는 도 3a 및 도 3b에 도시한 것과 같은 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에 1×1 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이고, 도 13은 도 4a에 도시한 것과 같은 델타형 구조의 4색 액정 표시 장치에 1×1 도트 반전을 적용할 때 부화소별 극성을 도시한 것이다.

도 12 및 도 13에 도시한 두 가지 구조에 대해서 모두, 이웃한 부화소 간의 극성은 반대이다.

도 12에 도시한 바둑판 구조의 경우 동색 부화소의 극성이 반전되지 않고 동일하지만, 도 13에 도시한 델타 구조의 경우에는 행 방향으로 이웃한 동색 부화소의 극성은 반전되지 않지만 이웃한 두 화소 행에서 인접한 동색 부화소의 극성은 반전되는 라인 반전의 형태를 띄게 된다. 따라서 크로스 토크(crosstalk)와 플리커(flicker) 등과 같은 현상이 발생하지 않아 화질이 향상된다.

도 14에 도시한 것처럼, 행 방향과 열 방향으로 이웃한 동색 부화소의 극성이 반전되는 1×1 도트 반전을 한다. 따라서 일반적으로 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에 2N×2 반전을 적용하면 동색 화소에 대하여 N×1 도트 반전을 구현할 수 있다.

도 15에 도시한 것과 같이, 행 방향과 열 방향 모두를 따라서 이웃한 동색 부화소의 극성이 반전되는 1×1 도트 반전이 이루어진다. 따라서 일반적으로 바둑판 구조의 4색 액정 표시 장치에 2×4N 반전을 적용하면 동색 화소에 대하여 N×1 도트 반전을 구현할 수 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 4색 액정 표시 장치에서 백색 부화소의 크기를 다른 부화소의 크기보다 작게 설계하므로, 4색 액정 표시 장치는 휘도를 향상시키면서 색농도의 저하를 방지하여 생동감 있는 영상을 표시한다. 또한, 델타 배열의 4색 액정 표시 장치에서는 부화소 사이를 통과하는 데이터선의 길이가 동일하므로, 데이터선의 길이 차이로 인한 부하 차이가 발생하지 않아 부하 차이로 인한 화질 악화가 일어나지 않는다. 더욱이, 델타 배열의 4색 액정 표시 장치에서, 데이터선과 게이트선이 겹쳐지는 부분이 줄어들므로 RC 지연의 문제를 줄일 수 있다.

표현하고자하는 영상의 종류에 따라 렌더링시 이용되는 기본 화소 구조를 선택할 수 있으므로, 영상의 표현에 대한 사용자의 만족도가 향상된다.

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.

Claims

서로 교차하는 복수의 게이트선 및 복수의 데이터선, 그리고

상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있으며 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소를 각각 포함하는 복수의 화소

를 포함하고,

상기 백색 부화소의 크기가 다른 부화소보다 작고,

상기 각 데이터선은 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소 중 이웃하는 두 부화소의 사이를 지나가고 적어도 하나의 굴곡부를 구비하며,

상기 데이터선 각각의 전체 길이는 동일한

액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소의 높이가 동일하고 상기 백색 부화소의 가로 폭이 상기 적색, 녹색 및 청색 부화소의 가로 폭보다 작고,

상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소는 행 방향으로 차례로 반복하여 배열되어 있고,

인접한 두 행의 부화소 배열은 소정 부화소 수만큼 어긋나 있는

액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 부화소의 행 방향 배열 순서는 적색 부화소, 녹색 부화소, 백색 부화소 및 청색 부화소이고,

상기 적색 부화소와 상기 백색 부화소가 열 방향으로 인접해 있으며, 상기 적색 부화소와 백색 부화소의 세로 방향 중심선이 일치하는

액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 각 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소, 그리고 상기 백색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 각 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소, 그리고 상기 적색 부화소 및 상기 녹색 부화소에 각각 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소는 행열을 이루고, 상기 행열은 1×1 라인 반전이 이루어지는 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 부화소는 행열을 이루고, 상기 행열은 1×1 도트 반전이 이루어지는 액정 표시 장치.
제2항에서,

상기 인접한 두 행의 부화소 배열은 2개의 부화소만큼 어긋나 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 장치는 부화소 렌더링(subpixel rendering)되는 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 부화소 렌더링 시의 제1 논리 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소, 그리고 상기 적색 부화소 및 상기 녹색 부화소에 각각 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어지는 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 부화소 렌더링 시의 제2 논리 화소는 상기 적색 부화소, 상기 적색 부화소에 열 방향으로 인접한 상기 백색 부화소, 그리고 상기 백색 부화소에 행 방향으로 인접한 상기 녹색 부화소 및 상기 청색 부화소로 이루어지는 액정 표시 장치.
절연 기판 위에 형성되어 있으며 행 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선,

상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,

상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층,

적어도 일부가 상기 반도체층 위에 위치하며 열 방향으로 뻗어 있는 복수의 데이터선,

상기 데이터선과 분리되어 있고, 적어도 일부가 상기 반도체층 상에 위치하는 복수의 드레인 전극, 그리고

상기 드레인 전극과 각각 연결되어 있으며 행렬의 형태로 배열되어 있는 복수의 제1 및 제2 화소 전극

를 포함하고,

상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극보다 폭이 작고,

열 방향으로 인접한 상기 제1 및 제2 화소 전극의 열 방향 경계선은 서로 어긋나고,

상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극과 열 방향으로 인접하고,

열 방향으로 인접한 상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극의 중심선이 일치하며,

상기 데이터선은 굽은 부분을 포함하고, 중심선이 일치하는 상기 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극의 양쪽에 위치하는 두 데이터선은 대칭을 이루는 액정 표시 장치.
제12항에서,

상기 액정 표시 장치는 적색, 녹색, 백색 및 청색 부화소를 구비하며, 상기 백색 부화소는 상기 제2 화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
제12항에서,

상기 데이터선은 상기 게이트선과 만나며, 상기 게이트선과 만나는 지점 부근에서 행 방향으로 꺾이는 굴곡부를 가지고 있는 액정 표시 장치.
제14항에서,

상기 굴곡부는 상기 게이트선과 떨어져 있는 액정 표시 장치.
제15항에서,

상기 데이터선 각각의 전체 길이는 동일한 액정 표시 장치.