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KR100893488B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR100893488B1
KR100893488B1 KR1020080018315A KR20080018315A KR100893488B1 KR 100893488 B1 KR100893488 B1 KR 100893488B1 KR 1020080018315 A KR1020080018315 A KR 1020080018315A KR 20080018315 A KR20080018315 A KR 20080018315A KR 100893488 B1 KR100893488 B1 KR 100893488B1
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liquid crystal
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pixels
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김민우
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Abstract

본 발명은 듀얼 게이트(dual gate) 방식의 액정표시장치에서 발생되는 개구율 저하 문제를 극복하기 위하여, 게이트 라인에 대응되어 상부기판 상에 형성되는 블랙매트릭스 영역 중 일부를 개구하여 노출된 상기 게이트 라인을 통해 외부광을 미(micro) 반사시킴으로써, 야외 시인성을 향상시키는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 듀얼 게이트(dual gate) 방식의 액정표시장치에서 개구율 저하 문제를 극복하기 위한 미(micro) 반사 타입의 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급 발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두 되었다. 특히 평판표시장치 중 액정표시장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등이 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다. 즉, 상기 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(6)와, 액정패널(2)의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(4)와, 게이트 드라이버(6)와 데이터 드라이버(4)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(8)를 구비한다.
액정패널(2)은 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 데이터라인들(DL1 내지 DLm)의 교차부마다 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 액정셀(7)을 구비한다.
박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터의 스캔신호, 즉 일 예로 게이트 하이전압(VGH)이 공급되는 경우 턴-온되어 데이터라인(DL)으로부터의 화소신호를 액정셀(7)에 공급한다. 그리고, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 상기 스캔 신호가 인가되지 않을 경우 턴-오프되어 액정셀(7)에 충전된 화소신호가 유지되게 한다.
액정셀(7)은 등가적으로 액정용량 커패시터(Clc)로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극과 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고, 액정셀(7)은 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 커패시터를 더 구비한다. 이 스토리지 커패시터는 화소전극과 이전단 게이트 라인 사이에 형성된다.
이러한 액정셀(7)은 박막트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 유전 이방성을 가지는 액정의 배열 상태가 가변하여 광투과율을 조절함으로써 계조 를 구현하게 된다.
이 때, 상기 데이터 드라이버(4)는 수평기간마다 1라인분씩의 화소신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급한다. 이를 위해, 데이터 드라이버(4)는 다수의 데이터 IC 칩(미도시)들을 구비하며, 상기 데이터 IC 칩들은 타이밍 제어부(8)로부터 공급되는 데이터 제어 신호들에 응답하여 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 화소신호를 공급한다.
최근 들어 상기 액정표시장치의 고화질화 및/또는 대면적됨에 따라 상기 데이터 IC 칩의 수가 증가되는 추세에 있다.
그러나, 상기 데이터 IC 칩 수의 증가는 비용 절감 차원에서 큰 단점이 된다. 또한, 액정패널(2)의 해상도에 따라 상기 데이터 IC 칩별로 출력채널 수가 달라지게 되는데, 이는 액정패널(2)의 해상도별로 데이터라인(DL)에 접속될 수 있는 일정 채널을 갖는 데이터 IC 칩들이 달라지기 때문이다. 이에 따라, 액정패널(2)의 해상도 별로 서로 다른 출력채널을 갖는 서로 다른 수의 데이터 IC들을 사용함으로써 작업성의 저하 및 제조비용이 낭비되는 단점이 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해 상기 데이터 IC 칩의 수를 일정하게 적은 수로 고정하고, 상기 데이터 IC 칩에 비해 저비용으로 구현할 수 있는 게이트 IC 칩 수를 늘리는 듀얼 게이트(dual gate) 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 듀얼 게이트(dual gate) 방식의 액정표시장치에서 발생되는 개구율 저하 문제를 극복하기 위하여, 게이트 라인에 대응되어 상부기판 상에 형성되는 블랙매트릭스 영역 중 일부를 개구하여 노출된 상기 게이트 라인을 통해 외부광을 미(micro) 반사시킴으로써, 야외 시인성을 향상시키는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치는, 듀얼 게이트 방식의 액정표시장치에 있어서, 다수의 데이터 라인 및 게이트 라인이 교차되어 배열되며, 상기 각 교차부에 박막트랜지스터 및 화소전극이 포함된 화소가 형성되는 제 1기판과; 상기 제 1기판과 액정을 사이에 두고 배치되며, 상기 화소전극에 대응되는 영역에 컬러필터가 형성되고, 상기 컬러필터 이외의 영역에 블랙매트릭스가 형성되는 제 2기판이 포함되며, 화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인 중 상기 화소열을 구성하는 화소의 박막트랜지스터와 연결되지 않는 게이트 라인에 대응되는 상기 블랙매트릭스 영역 일부가 개구됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 화소열을 구성하는 화소들은 상기 화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인에 서로 엇갈려서 연결되고, 상기 각 화소들이 연결되는 게이트 라인은 상기 블랙 매트릭스의 개구 영역에 의해 노출되는 게이트 라인과 상기 각 화소별로 서로 상이함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2기판 상에 형성된 블랙 매트릭스의 개구 영역은 상기 화소열을 구성하는 화소들 별로 서로 엇갈리는 위치에 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 화소열을 구성하는 화소들은 하나의 데이터 라인에 좌, 우로 인접한 한 쌍의 화소가 서로 공통으로 연결되고, 상기 한 쌍의 화소는 상기 화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인 중 서로 다른 게이트 라인에 각각 연결되며, 상기 한 쌍의 화소에 각각 연결되는 게이트 라인은 블랙 매트릭스의 개구 영역에 의해 노출되는 게이트 라인과 서로 상이함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 듀얼 게이트 방식의 액정표시장치를 구현함으로써, 데이터 IC 칩 수를 줄여 비용을 절감하며, 듀얼 게이트(dual gate) 방식의 액정표시장치에서 발생되는 개구율 저하 문제를 극복하고, 야외 시인성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 블록도이고, 도 3은 도 2의 액정패널의 제 1기판의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치(100)는 화소(112)들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 게이트라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(130)와, 액정패널(110)의 데이터라인들(DL)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(120)와, 게이트 드라이버(130)와 데이터 드라이버(120)를 제어하기 위한 타이밍 제어부(140)를 구비한다.
상기 액정패널(110)은 게이트라인들(GL)과 데이터라인들(DL)의 교차부마다 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 박막트랜지스터(TFT)와 접속된 액정용량 커패시터(Clc)를 구비한다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터의 스캔신호, 즉 일 예로 게이트 하이전압(VGH)이 공급되는 경우 턴-온되어 데이터라인(DL)으로부터의 화소신호를 각각의 화소(112)에 공급한다. 그리고, 박막트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL)으로부터 상기 스캔신호가 공급되지 않는 경우 턴-오프되어 화소(112)에 충전된 화소신호가 유지되게 한다.
상기 화소(112)는 등가적으로 액정용량 커패시터(Clc)로 표현되며, 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극(미도시)과 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극(미도시)을 포함한다.
즉, 상기 액정패널(110)은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과, 그 교차부에 위치하는 박막트랜지스터(TFT) 및 상기 박막트랜지스터에 접속된 화소전극(미도시)이 형성된 제 1기판(미도시)과, 상기 제 1기판과 액정을 사이에 두고 배치되며, 상기 공통전극이 전면에 형성되고, 상기 화소전극에 대응되는 영역에 위치하는 적, 녹, 청의 컬러필터 및 상기 컬러필터 사이에 위치하는 블랙 매트릭스가 형성된 제 2기판(미도시)으로 구성된다.
그리고, 화소(112)는 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 하기 위하여 스토리지 커패시터(미도시)를 더 구비한다.
이 때, 본 발명의 실시예는 도시된 바와 같이 하나의 데이터 라인에 좌, 우로 인접한 한 쌍의 화소가 연결됨을 특징으로 하며, 이를 통해 종래의 액정패널과 비교할 때 데이터 라인 수를 1/2로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 즉, 도 2에 점선으로 표시된 부분이 종래 구조에서 데이터 라인이 있던 영역이다.
이는 도 3을 통해 보다 명확히 파악된다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예는 j-1번째 데이터 라인(DLj-1)에 적색(R) 화소(112a) 및 녹색(G) 화소(112b)가 연결되고, j번째 데이터 라인(DLj)에 청색(B) 화소(112c) 및 적색(R) 화소(112d)가 연결된다.
이 때, 상기 각각의 화소(112a,b,c,d)는 박막트랜지스터(TFT) 영역과 화소전극(R,G,B,R) 영역으로 나뉜다.
즉, 종래의 경우에는 상기 녹색 화소(112b)와 청색 화소(112c) 사이에 데이터 라인이 하나 더 형성되고, 각각의 데이터 라인에 하나의 화소만이 연결되는 구조였으나, 본 발명의 실시예에 의할 경우 하나의 데이터 라인에 열 방향으로 좌, 우 인접한 한 쌍의 화소가 연결됨으로써, 종래에 비해 데이터 라인을 1/2로 줄일 수 있게 되는 것이다.
그러나, 이 경우 게이트 라인이 한 화소열 단위로 2개 즉, 종래에 비해 하나 더 추가로 배치된다.
도 3을 참조하면, j-1번째 데이터 라인(DLj-1)에 공통으로 연결되는 적색(R) 화소(112a) 및 녹색(G) 화소(112b)에 있어서, 상기 적색 화소(112a)는 k-1번째 게 이트 라인(GLk-1)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결되고, 상기 녹색 화소(112b)는 k번째 게이트 라인(GLk)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결됨을 확인할 수 있다.
마찬가지로 j번째 데이터 라인(DLj)에 공통으로 연결되는 청색(B) 화소(112c) 및 적색(R) 화소(112d)의 경우, 상기 청색 화소(112c)는 k-1번째 게이트 라인(GLk-1)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결되고, 상기 적색 화소(112d)는 k번째 게이트 라인(GLk)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결됨을 확인할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 실시예의 경우, 하나의 데이터 라인에 공통으로 연결되는 좌, 우로 인접한 한 쌍의 화소는 상, 하로 인접한 게이트 라인에 각각 연결됨을 특징으로 한다.
이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 한 화소열에 배열되는 각각의 화소들은 상, 하로 인접한 게이트 라인에 서로 엇갈려서 연결된다.
이와 같은 구조를 통해 데이터 라인 수가 절반으로 줄어들게 됨으로써, 데이터 드라이버에 실장된 데이터 IC 칩 수도 기존의 절반으로 줄일 수 있는 것이며, 이를 통해 종래의 단점을 극복할 수 있게 된다.
단, 이와 같이 데이터 라인 수를 1/2로 줄이게 됨에 따라 게이트 라인 수는 2배로 증가하게 되며, 이러한 액정 패널의 구조를 듀얼 게이트(dual gate) 방식이라 한다.
이와 같은 듀얼 게이트 방식의 액정 패널은 종래 구조에 비해 데이터 IC 칩의 수를 1/2로 절감할 수 있다는 장점이 있으나, 게이트 라인이 한 화소열 단위로 2개가 배치되어 패널의 개구율이 저하된다는 단점이 있다. 이와 같은 개구율의 저 하에 의한 액정패널 투과율의 감소율은 약 10% 정도가 된다. 이러한 투과율을 감소는 액정 패널의 휘도 감소를 의미하는 것으로, 야외 시인성이 특히 요구되는 휴대용 기기에 적용함에 제약이 있게 된다.
본 발명은 이러한 듀얼 게이트 방식의 단점을 극복하기 위하여 듀얼 게이트(dual gate) 방식 적용에 의해 게이트 라인에 대응되어 상부기판 상에 형성되는 블랙매트릭스 영역 중 일부를 개구하여 노출된 상기 게이트 라인을 통해 외부광을 미(micro) 반사시킴으로써, 야외 시인성을 향상시킴을 그 특징으로 한다.
상기 본원발명의 특징은 이하 도 4 내지 도 5를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 도 3에 도시된 액정패널의 제 1기판에 대응되는 제 2기판의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도이고, 도 5는 도 4의 특정 영역(I-I')에 대한 단면도로서, 이는 본 발명의 게이트 라인 노출 영역에 대한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정패널의 제 2기판(400)은 제 1기판(300)과 액정(500)을 사이에 두고 배치되는 것으로, 상기 제 1기판(300)과 대면하는 전면에 공통전극(406)이 형성되고, 도 3에 도시된 화소전극(R,G,B,R) 영역에 대응되도록 위치하는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터(405) 및 상기 컬러필터 사이에 위치하는 블랙 매트릭스(404)가 형성된다.
이 때, 본 발명의 실시예는, 앞서 설명한 듀얼 게이트 방식의 단점을 극복하기 위하여 듀얼 게이트(dual gate) 방식 적용에 의해 게이트 라인에 대응되어 상부 기판 상에 형성되는 블랙매트릭스(404) 영역 중 일부를 개구(A)하여 제 1기판(300) 상에 형성된 게이트 라인(303)을 일부 노출시킴을 특징으로 한다.
이 때, 상기 게이트 라인(303) 상에 형성된 게이트 절연막(304), 보호막(306)은 투명 재질로 형성된다. 또한, 도 5의 미 설명된 도면부호 302, 402는 각각 투명 기판이다.
즉, 본 발명은 상기와 같이 노출된 상기 게이트 라인(303)을 통해 외부 광원이 조사되는 경우 이를 미(micro) 반사되도록 함으로써, 듀얼 게이트 방식의 액정표시장치의 장점 즉, 데이터 IC 칩 수를 줄여 비용을 절감함을 유지하면서, 듀얼 게이트(dual gate) 방식의 액정표시장치에서 발생되는 개구율 저하 문제를 극복하고, 야외 시인성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이 때, 상기 블랙매트릭스(404) 중 일부 개구되는 영역(A)은 소정의 화소열에 배열된 화소 영역 중 박막트랜지스터(TFT)와 연결되지 않는 게이트 라인(303)에 대응되는 영역이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 일 예로 j-1번째 데이터 라인(DLj-1)에 공통으로 연결되는 적색(R) 화소(112a) 및 녹색(G) 화소(112b)의 경우, 상기 적색 화소(112a)는 k-1번째 게이트 라인(GLk-1)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결되고, 상기 녹색 화소(112b)는 k번째 게이트 라인(GLk)에 박막트랜지스터(TFT)가 연결된다.
따라서, 상기 적색 화소(112a) 영역 중 k번째 게이트 라인(GLk)은 상기 화소(112a)의 박막트랜지스터(TFT)에 연결되지 않으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 이에 대응되는 제 2기판의 블랙 매트릭스(404) 영역이 개구(A1)되어 상기 적색 화 소 영역(112a) 중 k번째 게이트 라인(GLk)이 노출된다.
마찬가지로 상기 녹색 화소(112b)의 k-1번째 게이트 라인(GLk-1)은 상기 화소(112b)의 박막트랜지스터(TFT)에 연결되지 않으므로, 도 4에 도시된 바와 같이 이에 대응되는 제 2기판의 블랙 매트릭스(404) 영역이 개구(A2)되어 상기 녹색 화소(112b) 영역 중 k-1번째 게이트 라인(GLk-1)이 노출된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 한 화소열에 배열되는 각각의 화소들은 상, 하로 인접한 게이트 라인에 서로 엇갈려서 연결되며, 이에 따라 제 2기판 상에 형성된 블랙 매트릭스의 개구 영역(A1, A2, A3, A4) 또한 도 4에 도시된 바와 같이 각각 서로 엇갈려서 위치하게 된다.
이 때, 상기 각 화소(112a, 112b, 112c, 112d)들이 연결되는 게이트 라인은 상기 블랙 매트릭스의 개구 영역(A1, A2, A3, A4)에 의해 노출되는 게이트 라인과는 각 화소별로 서로 상이하게 된다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시 예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 블록도.
도 3은 도 2의 액정패널의 제 1기판의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 액정패널의 제 1기판에 대응되는 제 2기판의 일부 영역에 대한 개략적인 평면도.
도 5는 도 4의 특정 영역(I-I')에 대한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 액정 패널 112 : 화소
303 : 게이트 라인 404 : 블랙매트릭스

Claims (7)

  1. 듀얼 게이트 방식의 액정표시장치에 있어서,
    다수의 데이터 라인 및 게이트 라인이 교차되어 배열되며, 상기 각 교차부에 박막트랜지스터 및 화소전극이 포함된 화소가 형성되는 제 1기판과;
    상기 제 1기판과 액정을 사이에 두고 배치되며, 상기 화소전극에 대응되는 영역에 컬러필터가 형성되고, 상기 컬러필터 이외의 영역에 블랙매트릭스가 형성되는 제 2기판이 포함되며,
    화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인 중 상기 화소열을 구성하는 화소의 박막트랜지스터와 연결되지 않는 게이트 라인에 대응되는 상기 블랙매트릭스 영역 일부가 개구됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화소열을 구성하는 화소들은 상기 화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인에 서로 엇갈려서 연결됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각 화소들이 연결되는 게이트 라인은 상기 블랙 매트릭스의 개구 영역에 의해 노출되는 게이트 라인과 상기 각 화소별로 서로 상이함을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2기판 상에 형성된 블랙 매트릭스의 개구 영역은 상기 화소열을 구성하는 화소들 별로 서로 엇갈리는 위치에 대응되도록 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화소열을 구성하는 화소들은 하나의 데이터 라인에 좌, 우로 인접한 한 쌍의 화소가 서로 공통으로 연결됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 화소는 상기 화소열에 배열되는 한 쌍의 게이트 라인 중 서로 다른 게이트 라인에 각각 연결됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 화소에 각각 연결되는 게이트 라인은 블랙 매트릭스의 개구 영역에 의해 노출되는 게이트 라인과 서로 상이함을 특징으로 하는 액정표시장치.
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