KR101697837B1 - 인버팅된 액정을 갖는 전자 디바이스 - Google Patents

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디네쉬 씨. 메튜
브라이언 더블유. 포스너
키스 제이. 헨드런
페트리스 케이. 어겐벅스
아담 티. 그렐리
빅터 에이치. 인
토마스 더블유. 주니어. 윌슨
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애플 인크.
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Abstract

전자 장치는 백라이트 구조물들을 갖는 액정 디스플레이를 구비할 수 있다. 백라이트 구조물은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 통과하는 백라이트를 생성할 수 있다. 디스플레이 픽셀들은 액정 재료 층 내의 전계를 제어하기 위한 박막 트랜지스터 구조물들 및 전극 구조물들을 포함할 수 있다. 액정 재료는 외부 디스플레이 층과 내부 디스플레이 층 사이에 형성될 수 있다. 내부 디스플레이 층은 백라이트 구조물들과 액정 재료 사이에 개재될 수 있다. 박막 트랜지스터 구조물들, 전극들, 및 도전성 상호접속 라인들이 외부 디스플레이 층의 내부 표면 상에 층에 침착될 수 있다. 디스플레이에 컬러 픽셀들을 구비하기 위해 컬러 필터 요소들의 층이 사용될 수 있다. 컬러 필터 요소들은 박막 트랜지스터 층의 상부 또는 내부 디스플레이 층과 같은 개별적인 컬러 필터 어레이 기판 상에 형성될 수 있다.

Description

인버팅된 액정을 갖는 전자 디바이스{ELECTRONIC DEVICE WITH INVERTED LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
관련 출원의 상호 참조
본 특허 협력 조약 출원은 2012년 3월 20일 출원되고, 발명의 명칭이 "인버팅된 액정 디스플레이를 갖는 전자 디바이스(Electronic Device with Inverted Liquid Crystal Display)"인, 미국 특허 출원 제13/424,950호에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원의 내용이 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함된다.
본 명세서는 대체로 전자 디바이스에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전자 디바이스용 디스플레이에 관한 것이다.
컴퓨터 및 셀룰러 전화기와 같은 전자 디바이스에는 일반적으로 디스플레이가 구비된다. 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이는 박층의 액정 재료를 포함한다. 컬러 액정 디스플레이는 컬러 필터 층을 포함한다. 이러한 유형의 디스플레이에서 액정 재료의 층은 컬러 필터 층과 박막 트랜지스터 사이에 개재된다. 편광기 층이 컬러 필터 층, 액정 재료, 및 박막 트랜지스터 층 위와 아래에 배치될 수 있다.
사용자를 위해 이미지를 표시하는 것이 요구되는 경우, 디스플레이 드라이버 회로가 박막 트랜지스터 층 내에 있는 격자 형상의 데이터 라인들 및 게이트 라인들에 신호를 인가한다. 이들 신호는 박막 트랜지스터 층 상의 픽셀들의 어레이와 연관된 전계를 조정한다. 생성되는 전계 패턴은 액정 재료를 제어하고 디스플레이 상에 가시적인 이미지를 생성한다.
종래 디스플레이의 이미지 품질은 축외 관찰(off-axis viewing) 동안 저하될 수 있는데, 그 이유는 축외 시야각은 한 컬러의 디스플레이 픽셀들로부터의 광이 인접한 다른 컬러의 디스플레이 픽셀들 내로 번질 수 있게 하기 때문이다. 넓은 블랙 매트릭스(black matrix) 구조물을 디스플레이 내로 포함시킴으로서 축외 품질이 다소 개선될 수 있지만, 지나치게 큰 블랙 매트릭스 마스킹 라인의 사용은 디스플레이 휘도에 악영향을 줄 수 있다.
따라서, 개선된 전자 디바이스 디스플레이를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
전자 디바이스에는 액정 디스플레이와 같은 디스플레이가 구비될 수 있다. 디스플레이는 디스플레이 픽셀들의 어레이를 가질 수 있다. 디스플레이 픽셀은 격자 형상의 데이터 라인 및 게이트 라인을 사용하여 제어될 수 있다. 각 픽셀은 데이터 라인 상의 디스플레이 데이터를 수신할 수 있고 게이트 라인 상의 게이트 라인 신호에 의해 제어되는 박막 트랜지스터를 가질 수 있다. 박막 트랜지스터는 액정 재료의 층에 전계를 인가하도록 제어될 수 있다.
액정 디스플레이에는 백라이트 구조물이 구비될 수 있다. 백라이트 구조물은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 통과하는 백라이트를 생성할 수 있다. 디스플레이 픽셀들은 액정 재료 층 내의 전계를 제어하기 위한 박막 트랜지스터 구조물들 및 전극 구조물들을 포함할 수 있다. 액정 재료는 외부 디스플레이 층과 내부 디스플레이 층 사이에 형성될 수 있다.
내부 디스플레이 층은 백라이트 구조물과 액정 재료 사이에 개재될 수 있다. 박막 트랜지스터 구조물들, 전극들, 및 도전성 상호접속 라인들이 외부 디스플레이 층의 내부 표면 상에 층에 침착될 수 있다.
디스플레이에 컬러 픽셀들을 구비하는 데 컬러 필터 요소들의 층이 사용될 수 있다. 하나의 적절한 구성을 사용하여, 컬러 필터 요소는 박막 트랜지스터 층 상에 형성될 수 있다. 이 유형의 구성에서, 내부 디스플레이 층은 투명한 유리 또는 플라스틱의 층으로 형성될 수 있다. 다른 적절한 구성에서, 컬러 필터 요소는 내부 디스플레이 층 상에 형성될 수 있다.
패턴화된 불투명한 마스킹 재료의 층이 외부 디스플레이 층의 주연 경계 영역 내에 형성될 수 있다. 불투명한 마스킹 층을 커버하는 데 평탄화 층이 사용될 수 있다. 박막 트랜지스터 및 기타 디스플레이 픽셀 구조물은 평탄화 층 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 추가의 특징들, 그 특성 및 다양한 이점들이 첨부 도면 및 바람직한 실시예들의 하기의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 휴대용 컴퓨터와 같은, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 다이어그램.
<도 2>
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 셀룰러 전화기 또는 다른 핸드헬드 디바이스와 같은, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 다이어그램.
<도 3>
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 태블릿 컴퓨터와 같은, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 다이어그램.
<도 4>
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 빌트-인 컴퓨터를 가진 컴퓨터 모니터와 같은, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 다이어그램.
<도 5>
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이를 갖는 전자 디바이스를 작동시키는 데 사용될 수 있는 회로망을 나타내는 회로도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 디스플레이 픽셀의 회로도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 백라이트 구조물을 가진 예시적인 액정 디스플레이의 일부분의 측단면도.
<도 8>
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 하우징 측벽 구조물과 중첩하는 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 단면도.
<도 9>
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 하우징 측벽 구조물들과 중첩하는 디스플레이를 갖고 디스플레이 커버 층을 갖는 예시적인 전자 디바이스의 단면도.
<도 10>
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 대향하는 하우징 측벽들 사이에 장착된 에지들을 가진 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 단면도.
<도 11>
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, 대향하는 하우징 측벽들 사이에 장착된 에지들을 가진 디스플레이를 갖고 디스플레이 커버 층을 갖는 예시적인 전자 디바이스의 단면도.
<도 12>
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 디스플레이에 백라이트를 제공하는 데 백라이트 구조물이 사용될 수 있는 방법을 나타내는 디스플레이의 측단면도.
<도 13>
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 박막 트랜지스터 구조물 및 컬러 필터 구조물이 위에 형성된 기판 층을 갖는 예시적인 디스플레이의 단면도.
<도 14>
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 박막 트랜지스터 구조물이 형성된 상부 층을 갖고, 컬러 필터를 제공하는 하부 층을 갖는 예시적인 디스플레이의 측단면도.
<도 15>
도 15는 본 발명의 실시예에 따른, 블랙 매트릭스가 컬러 필터 요소들을 시각적으로 분리하는 데 사용될 수 있는 방법을 나타내는 디스플레이의 일부분의 평면도.
<도 16>
도 16은 본 발명의 실시예에 따른, 블랙 매트릭스 구조물이 박막 트랜지스터 기판 상의 도전성 라인과 같은 하부 구조물을 커버하는 데 사용될 수 있는 방법을 나타내는 디스플레이의 일부의 측단면도.
<도 17>
도 17은 본 발명의 실시예에 따른, 박막 트랜지스터 기판과 같은 하부 박막 구조물의 상부 상에 있는 컬러 필터 요소들의 형성물이 축외 디스플레이 성능을 개선하도록 도울 수 있는 방법을 나타내는 예시적인 디스플레이의 측단면도.
디스플레이가 구비될 수 있는 유형의 예시적인 전자 디바이스가 도 1에 도시된다. 전자 디바이스(10)는 예컨대 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이에 통합된 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터와 같은 컴퓨터, 손목 시계형 디바이스, 펜던트 디바이스 또는 다른 착용가능한(wearable) 또는 소형 디바이스와 같은 다소 작은 휴대용 디바이스, 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 게임 디바이스, 내비게이션 디바이스, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 또는 기타 전자 장비일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 용량성 터치 전극들 또는 다른 터치 센서 컴포넌트들을 포함하는 터치 스크린일 수 있거나, 터치 감지형이 아닌 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(14)는 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트들 또는 다른 적합한 디스플레이 픽셀 구조물들로 형성된 이미지 픽셀들을 포함할 수 있다. 디스플레이(18)가 액정 디스플레이 픽셀들을 사용하여 형성된 장치들이 때때로 본 명세서에서 일 예로서 설명된다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것이다. 원한다면, 디스플레이(14)를 형성함에 있어서 임의의 적합한 유형의 디스플레이 기술이 사용될 수 있다.
디바이스(10)는 하우징(12)과 같은 하우징을 가질 수 있다. 때때로 케이스로 불릴 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재, 금속(예를 들어, 스테인레스 강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료 중 임의의 둘 이상의 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
하우징(12)은 하우징(12)의 일부 또는 전부가 단일 구조물로서 기계가공되거나 성형된 일체형 구성을 사용하여 형성될 수 있거나, 다수의 구조물들(예를 들어, 내부 프레임 구조물, 외부 하우징 표면들을 형성하는 하나 이상의 구조물 등)을 사용하여 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(12)은 다수의 부품들을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 상부 부분(12A) 및 하부 부분(12B)을 가질 수 있다. 상부 부분(12A)은 부분(12A)이 부분(12B)에 대해 회전축(16)을 중심으로 회전될 수 있게 하는 힌지를 사용하여 하부 부분(12B)에 결합될 수 있다. 키보드(18)와 같은 키보드 및 터치 패드(20)와 같은 터치 패드가 하우징 부분(12B)에 장착될 수 있다.
도 2의 예에서, 디바이스(10)는 사용자의 손에 들어가기에 충분히 작은 하우징을 사용하여 구현하였다(즉, 도 2의 디바이스(10)는 셀룰러 전화기와 같은 핸드헬드 전자 디바이스일 수 있음). 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 하우징(12)의 전방 면 상에 장착된 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 활성 디스플레이 픽셀들로 실질적으로 채워질 수 있거나, 비활성 부분 및 비활성 부분을 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 버튼(22)을 수용하기 위한 개구 및 스피커 포트(24)를 수용하기 위한 개구와 같은 개구들(예를 들어, 디스플레이(14)의 비활성 또는 활성 부분 내의 개구들)을 가질 수 있다.
도 3은 전자 디바이스(10)가 태블릿 컴퓨터의 형태로 구현되어 있는 구성의 전자 디바이스(10)의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 하우징(12)의 상부(전방) 표면 상에 장착될 수 있다. 버튼(22)을 수용하도록 개구가 디스플레이(14)에 형성될 수 있다.
도 4는 전자 디바이스(10)가 컴퓨터 모니터에 통합된 컴퓨터의 형태로 구현되어 있는 구성의 전자 디바이스(10)의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 하우징(12)의 전방 표면 상에 장착될 수 있다. 스탠드(26)가 하우징(12)을 지지하는 데 사용될 수 있다.
원한다면, 다른 구성이 전자 디바이스(10)에 사용될 수 있다. 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4의 예들은 단지 예시적인 것이다.
디바이스(10)에 사용될 수 있는 유형의 회로를 나타내는 도면이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 입출력 회로(30) 및 제어 회로(32)와 같은 디바이스 컴포넌트들(28)에 결합될 수 있다. 입출력 회로(30)는 디바이스 입력을 수신하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 회로(30)는 오디오 입력을 수신하기 위한 마이크로폰, 키보드, 키패드, 또는 입력(예를 들어, 사용자로부터의 키 누름 입력 또는 버튼 누름 입력)을 수신하기 위한 다른 버튼 또는 스위치, 입력을 수집하기 위한 센서, 예컨대 가속도계, 나침반, 광 센서, 근접 센서, 터치 센서(예를 들어, 디스플레이(14)와 연관된 터치 센서 또는 별도의 터치 센서), 또는 다른 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 입출력 회로(30)는 또한 출력을 공급하기 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 출력 회로는 스피커, 발광 다이오드 또는 광 출력을 생성하기 위한 다른 발광 디바이스, 진동기, 및 출력을 공급하기 위한 다른 컴포넌트들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 회로(30) 내의 입출력 포트들은 아날로그 및/또는 디지털 입력 신호를 수신하는 데 사용될 수 있으며, 아날로그 및/또는 디지털 출력 신호를 출력하는 데 사용될 수 있다. 회로(30)에 사용될 수 있는 입출력 포트의 예에는 오디오 포트, 디지털 데이터 포트, 30-핀 커넥터와 연관된 포트, 및 범용 직렬 버스 커넥터 및 다른 디지털 데이터 커넥터와 연관된 포트가 포함된다.
제어 회로(32)는 디바이스(10)의 작동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로(32)는 저장 회로, 예컨대 휘발성 및 비휘발성 메모리 회로, 솔리드 스테이트 드라이브, 하드 드라이브, 및 다른 메모리 및 저장 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로(32)는 또한 마이크로프로세서 또는 다른 프로세서 내의 처리 회로와 같은 처리 회로를 포함할 수 있다. 하나 이상의 집적 회로가 제어 회로(32)를 구현하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로(32) 내에 포함될 수 있는 집적 회로의 예에는 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 전력 관리 유닛, 베이스밴드 프로세서, 마이크로컨트롤러, 주문형 집적회로(application-specific integrated circuits, ASIC), 청각 및/또는 시각 정보를 취급하기 위한 회로, 및 기타 제어 회로가 포함된다.
제어 회로(32)는 디바이스(10)를 위한 소프트웨어를 실행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(32)는 디스플레이(14) 상에 이미지(예를 들어, 텍스트, 그림, 영상 등)를 디스플레이하는 것과 연관된 코드를 실행하도록 구성될 수 있다.
디스플레이(14)는 픽셀 어레이(34)와 같은 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(34)는 디스플레이 드라이버 회로(36)와 같은 디스플레이 드라이버 회로에 의해 생성되는 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 디스플레이 드라이버 회로(36)는 하나 이상의 집적 회로(IC)를 사용하여 구현될 수 있으며, 때때로 드라이버 IC, 디스플레이 드라이버 집적 회로, 또는 디스플레이 드라이버로 지칭될 수 있다. 디스플레이 드라이버 집적 회로(36)는 (일 예로서) 디스플레이(14)의 박막 트랜지스터 기판 층의 에지 상에 장착될 수 있다. 박막 트랜지스터 기판 층은 때때로 박막 트랜지스터(TFT) 층으로 지칭될 수 있다.
디바이스(10)의 작동 동안, 제어 회로(32)는 디스플레이 드라이버(36)에 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(32)는 텍스트, 그래픽, 영상, 또는 디스플레이(14) 상에 표시되는 기타 이미지에 대응하는 디지털 데이터를 디스플레이 드라이버(36)에 공급하기 위하여 경로(38)와 같은 경로를 사용할 수 있다. 디스플레이 드라이버(36)는 경로(20) 상에서 수신된 데이터를 픽셀 어레이(34)의 픽셀들을 제어하기 위한 신호로 변환시킬 수 있다.
픽셀 어레이(34)는 디스플레이 픽셀들(40)의 행들 및 열들을 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(34)의 회로는 데이터 라인들(42) 상의 데이터 라인 신호 및 게이트 라인들(44) 상의 게이트 라인 신호와 같은 신호를 사용하여 제어될 수 있다.
픽셀 어레이(34) 내의 픽셀들(40)은 박막 트랜지스터 회로(예를 들어, 폴리실리콘(polysilicon) 트랜지스터 회로 또는 비정질 규소(amorphous silicon) 트랜지스터 회로) 및 디스플레이(14) 내의 액정 재료에 걸쳐 전계를 생성하기 위한 연관된 구조물들을 포함할 수 있다. 픽셀들(40)을 형성하는 데 사용되는 박막 트랜지스터 구조물들은 (때때로 박막 트랜지스터 층 또는 박막 트랜지스터 기판으로 지칭되는) 기판 상에 위치될 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT) 층은 평면 유리 기판, 플라스틱 기판, 또는 다른 적합한 기판 재료의 시트로부터 형성될 수 있다.
게이트 드라이버 회로(46)는 게이트 라인들(44) 상에 게이트 신호를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 게이트 드라이버 회로(46)와 같은 회로는 박막 트랜지스터 층 상의 박막 트랜지스터로부터 형성될 수 있다. 게이트 드라이버 회로(46)는 (도 5에 도시된 바와 같이) 픽셀 어레이(34)의 좌측 및 우측 둘 모두에 위치될 수 있거나 픽셀 어레이(34)의 단지 일 측에만 위치될 수 있다.
픽셀 어레이(34) 내의 데이터 라인 신호는 아날로그 이미지 데이터(예를 들어, 픽셀 휘도 수준을 나타내는 크기를 갖는 전압)를 전송한다. 디스플레이(14) 상에 이미지를 표시하는 과정 동안, 디스플레이 드라이버 집적 회로(36)는 제어 회로(18)로부터 경로(38)를 통해 디지털 데이터를 수신할 수 있으며, 경로(48) 상에 대응하는 아날로그 데이터를 생성할 수 있다. 경로(48) 상의 아날로그 데이터 신호는 드라이버 회로(36)에 의해 제공된 제어 신호에 따라 디멀티플렉서 회로(demultiplexer circuitry)(50)에 의해 디멀티플렉싱될 수 있다. 이러한 디멀티플렉싱 과정은 데이터 라인들(42) 상에 대응하는 컬러-코딩된(color-coded) 아날로그 데이터 라인 신호(예를 들어, 적색 채널을 위한 데이터 신호, 녹색 채널을 위한 데이터 신호, 및 청색 채널을 위한 데이터 신호)를 생성한다.
데이터 라인들(42) 상의 데이터 라인 신호는 픽셀 어레이(34) 내의 디스플레이 픽셀들(40)의 열들에 제공될 수 있다. 게이트 라인 신호는 게이트 드라이버 회로(46)에 의해 픽셀 어레이(34) 내의 픽셀들(40)의 행들에 제공될 수 있다.
디스플레이(14)의 회로, 예컨대 디멀티플렉서 회로(50) 및 게이트 드라이버 회로(46) 및 픽셀들(40)의 회로는 도전성 구조물들(예를 들어, 투명 도전성 재료, 예컨대 인듐 주석 산화물로부터 형성된 금속 라인들 및/또는 구조물들)로부터 형성될 수 있으며, 디스플레이(14)의 박막 트랜지스터 기판 층 상에 제작된 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 이들 박막 트랜지스터는, 예를 들어 폴리실리콘 박막 트랜지스터 또는 비정질 규소 트랜지스터일 수 있다.
도 6은 픽셀 어레이(34) 내의 예시적인 디스플레이 픽셀의 회로도이다. 도 6의 픽셀(40)과 같은 픽셀들은 어레이(34) 내의 각각의 게이트 라인(44)과 데이터 라인(42)의 교차점에 위치될 수 있다.
데이터 신호(D)가 데이터 라인들(42)(도 5) 중 하나로부터 터미널(50)에 공급될 수 있다. 박막 트랜지스터(52)(예를 들어, 박막 폴리실리콘 트랜지스터 또는 비정질 규소 트랜지스터)는 게이트 드라이버 회로(46)(도 5)로부터 게이트 라인 신호(G)를 수신하는 게이트(54)와 같은 게이트 터미널을 가질 수 있다. 신호(G)가 인가(assert)될 때, 트랜지스터(52)가 켜질 것이며, 신호(D)가 전압(Vp)으로서 노드(56)에 전달될 것이다. 디스플레이(14)를 위한 데이터가 프레임 단위로 표시될 수 있다. 한 프레임 내에서의 신호(G)의 인가(assertion) 후, 신호(G)는 인가해제(deassert)될 수 있다. 이어서, 신호(G)는 인가되어 트랜지스터(52)를 켜고 후속 디스플레이 프레임 내에서 Vp의 새로운 값을 포착할 수 있다.
픽셀(40)은 커패시터(Cst) 또는 다른 전하 저장 요소와 같은 신호 저장 요소를 가질 수 있다. 저장 커패시터(Cst)는 프레임들 사이에(즉, 연속된 신호들(G)의 인가 사이의 기간 내에) 신호 Vp를 저장하는 데 사용될 수 있다.
디스플레이(14)는 노드(58)에 결합된 공통 전극을 가질 수 있다. 공통 전극(이는 때때로 Vcom 전극으로 지칭됨)은 공통 전극 전압(Vcom)과 같은 공통 전극 전압을 어레이(24)의 각각의 픽셀(40) 내의 노드(58)와 같은 노드들에 분포시키는 데 사용될 수 있다. 커패시터(Cst)는 노드(56)와 노드(58) 사이에 결합될 수 있다. 픽셀의 액정 재료(액정 재료(60))를 통하는 전계를 제어하는 데 사용되는 픽셀(40) 내의 전극 구조물들로 인해 병렬 커패시턴스(Clc)가 노드(56) 및 노드(58)에 걸쳐 발생된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 구조물들(62)은 노드(56)에 결합될 수 있다. 커패시턴스(Clc)는 전극 구조물(62)과 노드(58)에서의 공통 전극(Vcom) 사이의 커패시턴스와 연관된다. 작동 동안, 전극 구조물(62)은 픽셀(40) 내의 액정 재료(60)의 픽셀-크기 부분에 걸쳐, 제어된 전계(즉, Vp-Vcom에 비례하는 크기를 갖는 계)를 인가하는 데 사용될 수 있다. 저장 커패시터(Cst)의 존재로 인해, Vp의 값(및 이에 따라 액정 재료(60)를 가로지르는 연관 전계)은 프레임의 지속시간 동안 노드(56) 및 노드(58)에 걸쳐 유지될 수 있다.
액정 재료(60)에 걸쳐 생성되는 전계는 액정 재료(60) 내에서 액정들의 배향의 변화를 야기한다. 이는 액정 재료(60)를 통과하는 광의 편광을 변화시킨다. 편광의 변화는 어레이(34) 내의 각각의 픽셀(40)을 통해 전달되는 광의 양을 제어하는 데 사용될 수 있다.
액정 재료(60)에 의해 생성된 광 편광의 변화가 디스플레이(14)를 통해 전달되는 광의 양에 영향을 주는 데 사용될 수 있는 방법을 예시하는 디스플레이(14)의 일부분이 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 백라이트 구조물(64)은 디스플레이(14)의 디스플레이 층들(81)을 통해 Z 차원으로 상향(외향) 이동하는 백라이트(66)를 생성하는 데 사용될 수 있다. 디스플레이 층들(81)은 층(68)과 같은 상부 편광기 층 및 하부 편광기 층(74)을 포함할 수 있다. 상부 편광기 층(68)은 층(70)과 같은 하나 이상의 기판 층에 부착될 수 있다. 하부 편광기 층(74)은 층(72)과 같은 하나 이상의 기판 층에 부착될 수 있다. 층들(70 및/또는 72)은 유리, 플라스틱의 층, 또는 다른 재료 시트와 같은 투명 층으로부터 형성될 수 있다. 층들(70 및/또는 72) 및 디스플레이(81)의 다른 층들은 박막 트랜지스터 층, 컬러 필터 층, 박막 트랜지스터 구조물들 및 컬러 필터 요소들을 포함하는 층, 평탄화 층, 불투명 마스킹 패턴, 투명 층, 또는 다른 적합한 디스플레이 층들을 포함할 수 있다.
광(66)이 하부 편광기(74)를 통과함에 따라, 하부 편광기(74)는 광(66)을 편광시킨다. 편광된 광(66)이 액정 재료(60)를 통과함에 따라, 액정 재료(60)는 액정 재료(60)를 통하는 전계에 비례하는 양만큼 광(66)의 편광을 회전시킬 수 있다. 광(66)의 편광이 편광기(68)의 편광과 평행하게 정렬된다면, 층(68)을 통하는 광(66)의 전달은 최대화될 것이다. 광(66)의 편광이 편광기(68)의 편광과 수직하게 진행되도록 정렬된다면, 층(68)을 통하는 광(66)의 전달은 최소화될 것이다(즉, 광(66)은 차단될 것임). 도 5의 디스플레이 회로는, 디스플레이 픽셀 어레이(34) 내의 디스플레이 픽셀들(40)의 전극들(62)에 걸치는 전압(Vp)을 조정하는 데 사용되고, 그럼으로써 픽셀 어레이(34) 내의 픽셀들(40)을 선택적으로 명화(lightening) 및 암화(darkening)하고 방향(78)에서 디스플레이(14)를 보는 관찰자(76)와 같은 디바이스(10)의 사용자에게 이미지를 제시할 수 있다.
디스플레이(14)와 같은 디스플레이가 디바이스(10)의 하나 이상의 표면 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)와 같은 디스플레이는 하우징(12)의 전방 표면 상에, 하우징(12)의 후방 표면 상에, 또는 디바이스(10)의 다른 부분 상에 장착될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 디스플레이(14)의 에지들 중 일부 또는 전부가 하우징 측벽들(14')과 중첩하도록 하우징(12) 내에 장착될 수 있다. 내부 전기 컴포넌트(82)(예를 들어, 입출력 컴포넌트(30), 제어 회로(32) 등)가 하우징(12) 내 기판(80)과 같은 하나 이상의 기판 상에 장착될 수 있다. 기판(80)은 하나 이상의 인쇄 회로로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(80)은 강성 인쇄 회로 보드(예를 들어, 유리섬유가 충전된 에폭시와 같은 재료로부터 형성된 인쇄 회로 기판) 및/또는 폴리이미드 또는 다른 가요성 중합체의 시트 상에 패턴화된 도전성 트레이스들로부터 형성된 인쇄 회로와 같은 가요성 인쇄 회로("플렉스 회로")를 포함할 수 있다.
원한다면, 디스플레이(14)의 최외 표면의 일부 또는 전부는 도 9의 디스플레이 커버 층(84)과 같은 디스플레이 커버 층으로 커버될 수 있다. 디스플레이 커버 층(84)은 유리 층, 플라스틱 층, 세라믹 층, 또는 다른 적합한 투명 재료로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 하나 이상의 추가 디스플레이 층이 또한 디스플레이(14) 내에 포함될 수 있다(예를 들어, 반사방지 필름, 내스크래치성 코팅 층, 지문-감소 층, 반사 감소 기능, 스크래치 감소 기능, 및 지문 감소 기능과 같은 다수의 기능들을 수행하는 층 등).
도 10은 디스플레이(14)가 각각의 하우징 측벽들(12') 사이에 장착되어 있는(즉, 측벽들(12')의 상부 에지들(12")과 중첩하지 않은) 구성의 디바이스(10)의 단면도이다. 도 11은 디스플레이 커버 층(84)이, 디스플레이(14)가 하우징 측벽들(12') 사이에 장착된 구성의 디스플레이(14)를 커버하는 데 사용될 수 있는 방법을 도시한다.
도 8, 도 9, 도 10 및 도 11의 예시적인 장착 배열들은 디스플레이(14)가 디바이스(10)의 하우징(12) 내에 장착될 수 있는 방법의 단지 예시적인 예이다. 원한다면, 다른 장착 구성들이 사용될 수 있다.
도 12는 백라이트 구조물들(86)이 디스플레이(14)를 위한 백라이트(66)를 생성하는 데 사용될 수 있는 방법을 나타내는 디스플레이(14)의 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 광원(92)과 같은 광원이 광(94)을 생성할 수 있다. 광원(92)은, 예를 들어 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 백라이트 구조물들(86)은 도광판 및 다른 층들(88)(예를 들어, 확산기 및 다른 광학 필름)을 포함할 수 있다. 반사기(90)와 같은 반사 층이 도광판의 후방 표면 상에 배치될 수 있다. 광(94)이 도광판을 통해 이동함에 따라, 광(94)의 일부는 관찰자(76)를 향해 Z 방향으로 상향으로 산란되고 디스플레이(14)를 위한 백라이트(66)로서의 역할을 한다. 하향으로 산란되는 광은 반사기(90)에 의해 상향으로 반사되어 추가 백라이트(66)로서의 역할을 할 수 있다.
디스플레이 층들(81)은 도 6의 트랜지스터(52)와 같은 박막 트랜지스터들 및 도전성 구조물들(예를 들어, 전극(62)과 같은 전극들, 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 금속 및/또는 인듐 주석 산화물 또는 다른 투명 도전성 재료로부터 형성된 다른 라인들 및 도전성 구조물들)을 포함할 수 있다. 디스플레이 층들(81)은 또한 적색, 청색, 및 녹색과 같은 컬러를 픽셀 어레이(34) 내의 픽셀들(40)에 부여하기 위한 컬러 필터 구조물들을 포함할 수 있다. 컬러 필터 구조물은 어레이(예를 들어, 교번하는 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터 요소들의 어레이)로 형성될 수 있으며, 이에 따라 때때로 컬러 필터 어레이 또는 컬러 필터 어레이 구조물로 지칭된다.
컬러 필터 어레이 구조물들은 염료 또는 안료와 같은 착색된 물질(예를 들어, 착색된 적색, 청색, 및 녹색 잉크 또는 다른 적합한 컬러의 재료)를 사용하여 형성될 수 있다. 컬러 필터 구조물들은 잉크-젯 인쇄, 스크린 인쇄, 패드 인쇄, 포토리소그래피 패턴화, 또는 다른 적합한 침착 및 패턴화 기술에 의해 형성될 수 있다. 컬러 필터 구조물들은 디스플레이 픽셀들(40)의 박막 트랜지스터들 및 도전성 구조물들과 동일한 기판 상에 형성될 수 있거나, (예를 들어, 박막 트랜지스터 기판 층과 분리된 컬러 필터 층 상에) 별개로 형성될 수 있다.
도 13은 디스플레이 내의 컬러 필터 어레이를 위한 컬러 필터 요소들이 디스플레이 픽셀(40)의 박막 트랜지스터 및 도전성 구조물과 동일한 기판 상에 형성된 디스플레이(14)에 사용될 수 있는 예시적인 구성의 단면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)에 백라이트 구조물(86)을 사용하여 백라이트(66)가 제공될 수 있다. 작동 동안, 백라이트(66)는 디스플레이(14)의의 디스플레이 층(81)을 통해 수직하게 상향으로 (Z 차원의 외향으로) 이동하여 방향(78)에서 디스플레이(14)를 보는 관찰자(76)와 같은 사용자에게 보여질 수 있다.
디스플레이 층(81)은 기판(96)과 같은 기판을 포함할 수 있다. 기판(96)은 유리, 플라스틱, 세라믹, 또는 기타 적합한 투명 재료로부터 형성될 수 있다. 기판(96)은 직사각형의 윤곽 또는 기타 적합한 형상을 가질 수 있다. 외부(상부)표면(106) 및 내부(하부) 표면(104)과 같은 기판(96)의 표면들은 편평하거나(도 13에 도시된 바와 같음) 구부러질 수 있다.
불투명(예를 들어, 블랙) 마스킹 재료, 예컨대 무기 불투명 재료(예를 들어, 크롬) 또는 유기 불투명 재료(예를 들어, 블랙 잉크 또는 블랙 플라스틱)는 주연 경계 영역(100) 내에 주연 경계 마스크(98)(예를 들어 디스플레이(14)의 중앙 직사각형 활성 영역을 둘러싸는 직사각형 링)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 불투명 마스킹 재료는 또한 각각의 픽셀(40)을 구분하는 불투명 매트릭스(예를 들어, 블랙 매트릭스)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료)98)는 주연 경계 영역(100) 내의 기판(96)의 내부 표면(104) 상에 형성될 수 있다.
층(102)과 같은 선택적인 평탄화 층은 불투명 마스킹 재료(98)의 형성 이후에 기판(96)의 내부 표면 위에 형성될 수 있다(예를 들어, 층(102)은 마스킹 재료(98)를 커버하도록 침착될 수 있다). 평탄화 층(102)은 규소 산화물, 규소 질화물, 아크릴과 같은 유기 재료, 기타 투명한 평탄화 재료, 또는 이들 재료 중 둘 이상의 조합물로부터 형성될 수 있다. 층(102)은 스크린 인쇄, 스핀-온 코팅, 스프레이 코팅, 물리적 증착, 화학적 증착, 또는 다른 적합한 침착 기술에 의해 침착될 수 있다. 원한다면, 층(102)은 층(102)의 평탄화를 돕기 위해 폴리싱될 수 있다.
층(108)은 평탄화 층(102) 상에 형성될 수 있다. 때때로 박막 트랜지스터 층으로 지칭되는 층(108)은 구조물(110)과 같은 디스플레이 픽셀 구조물 및 트레이스(112)와 같은 도전성 구조물을 포함할 수 있다. 구조물(110)은 도 6의 박막 트랜지스터(52)와 같은 박막 트랜지스터 및 도 6의 전극 구조물과 같은 전극을 포함할 수 있다. 트레이스(112)는 게이트 라인(44), 데이터 라인(42), 및 기타 도전성 라인들을 포함할 수 있다. 구조물(110, 112)은 박막 트랜지스터 재료(예를 들어, 폴리실리콘 또는 비정질 실리콘), 금속과 같은 도전성 재료 및 인듐 주석 산화물과 같은 투명 도전체, 또는 기타 적합한 재료로부터 형성될 수 있다.
솔더 범프(114)와 같은 솔더 연결부는 디스플레이 드라이버 집적 회로(36) 또는 기타 외부 회로를 박막 트랜지스터 층(108)의 트레이스(112)에 연결하는 데 사용될 수 있다. 집적 회로(36)는 기판(96) 상에 장착되어 마스킹 재료(98)의 부분들과 중첩함으로써 집적 회로(36)가 완전히 또는 부분적으로 커버되도록 할 수 있다(즉, 마스킹 층(98)과 중첩함으로써 집적 회로(36)가 관찰자에 의한 관찰로부터 차단되도록 한다).
컬러 필터 층(116)은 층(108) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터 층(116)은 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 잉크젯 프린팅, 스프레이, 패트 프린팅, 스크린 프린팅, 스핀-온 코팅, 또는 기타 침착 기술들을 사용하여 층(108) 상에 침착될 수 있다. 컬리 필터 층(116)은 컬러 필터 요소(116')의 어레이를 포함할 수 있고, 컬러 필터 요소의 각각은 픽셀 어레이(34)에서 상이한 개별적인 디스플레이 픽셀(40)과 연관될 수 있다. 세 개의 요소(116')(적색 R, 녹색 G, 청색 B로 라벨링됨)가 도 13에 도시된다. 일반적으로, 컬러 필터 어레이 층(116)은 임의의 적합한 수의 픽셀(예를 들어, 수백개 이상, 수천개 이상, 수만개 이상 등)을 포함할 수 있다. 층(116, 118)은 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 층(116, 118)의 두께는 각각 (예를 들어) 20 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 4 마이크로 미터 미만일 수 있다.
액정 층(60)은 기판(96)(및 박막 트랜지스터 층(108)과 컬러 필터 층(116)과 같은 기판(96)의 하부 표면(104)에 형성되는 구조물)과 내부 디스플레이 층(118)과 같은 내부 디스플레이 층 사이에 샌드위치될 수 있다. 층(118)은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 백라이트(66)가 디스플레이 층(81)의 디스플레이 픽셀을 통과하도록 허용하기에 충분히 투명한 기타 물질로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 층(118)은 (예를 들어) 직사각형의 투명한 유리 또는 플라스틱의 시트로부터 형성될 수 있다. 도 7에 관련되어 기재된 바와 같이, 기판(96)의 표면(106)과 같은 디스플레이(14)의 상부 표면은 상부 편광기(68)와 같은 상부 편광기로 커버될 수 있고, (도 9 및 도 11과 관련되어 기재된 바와 같이) 디스플레이 커버 층(84)과 같은 선택적인 디스플레이 커버 층 및/또는 얼룩 방지 코팅, 스크래치 방지 코팅, 및 반사방지 코팅과 같은 코팅으로 커버될 수 있다. 도 13의 디스플레이(14)의 하부 표면(예를 들어, 층(118)의 하부 표면(120))은 층(74)과 같은 하부 편광기 층으로 커버될 수 있다.
도 14는 박막 트랜지스터 기판 층(96)과 구분되는 기판 층을 사용하여 컬러 필터 층(116)이 구현된 구성의 디스플레이(14)의 단면도이다. 이런 구성에서, 액정 재료(60)는 박막 트랜지스터 층(108)과 컬러 필터 어레이 층(116) 사이에 개재될 수 있다. 도 13의 디스플레이(14)와 같이, 도 14의 디스플레이(14)에 백라이트 구조물(86)을 사용하여 백라이트(66)가 제공될 수 있다. 백라이트(66)는 디스플레이(14)의의 디스플레이 층(81)을 통해 수직하게 상향으로 (외향으로) Z 차원에서 이동하여 방향(78)에서 디스플레이(14)를 보는 관찰자(76)와 같은 사용자에게 보여질 수 있다.
디스플레이 층(81)은 기판(96)과 같은 기판을 포함할 수 있다. 도 13의 기판(96)과 같이, 도 14의 기판(96)은 유리, 플라스틱, 세라믹, 또는 기타 적합한 투명 재료들로부터 형성될 수 있다. 기판(96)은 직사각형의 윤곽 또는 기타 적합한 형상을 가질 수 있다. 외부(상부)표면(106) 및 내부(하부) 표면(104)과 같은 기판(96)의 표면들은 편평하거나(도 14에 도시된 바와 같음) 구부러질 수 있다.
불투명 마스킹 재료, 예컨대 무기 불투명 재료(예를 들어, 크롬) 또는 유기 불투명 재료(예를 들어, 블랙 잉크 또는 블랙 플라스틱)는 주연 경계 영역(100) 내에 주연 경계 마스크(98)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 불투명 마스킹 재료는 또한 각각의 픽셀(40)을 구분하는 불투명 매트릭스를 형성하는 데 사용될 수 있다. 블랙 마스킹 재료(98)는 (예를 들어) 기판(96)의 내부 표면(104) 상에 형성될 수 있다.
층(102)과 같은 선택적인 평탄화 층은 불투명 마스킹 재료(98)의 형성 이후에 기판(96)의 내부 표면 위에 형성될 수 있다. 평탄화 층(102)은 규소 산화물, 규소 질화물, 아크릴과 같은 유기 재료, 기타 투명한 평탄화 재료, 또는 이들 재료 중 둘 이상의 조합물로부터 형성될 수 있다. 스크린 프린팅, 스핀-온 코팅, 스프레이 코팅, 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 또는 기타 적합한 침착 기술들을 사용하여 마스킹 재료(98) 위에 층(102)이 침착되고 기판(96) 상에 다른 특징부들이 침착될 수 있다. 원한다면, 층(102)은 층(102)의 평탄화를 돕기 위해 폴리싱될 수 있다.
층(108)은 평탄화 층(102) 상에 형성될 수 있다. 때때로 박막 트랜지스터 층으로 지칭되는 층(108)은 구조물(110)과 같은 디스플레이 픽셀 구조물 및 트레이스(112)와 같은 도전성 구조물을 포함할 수 있다. 구조물(110)은 도 6의 박막 트랜지스터(52)와 같은 박막 트랜지스터 및 도 6의 전극 구조물과 같은 전극을 포함할 수 있다. 트레이스(112)는 게이트 라인(44), 데이터 라인(42), 및 기타 도전성 라인들을 포함할 수 있다. 구조물(110, 112)은 박막 트랜지스터 재료(예를 들어, 폴리실리콘 또는 비정질 실리콘), 금속과 같은 도전성 재료 및 인듐 주석 산화물과 같은 투명 도전체, 또는 기타 적합한 재료로부터 형성될 수 있다.
솔더 범프(114)와 같은 솔더 연결부는 디스플레이 드라이버 집적 회로(36) 또는 기타 외부 회로를 박막 트랜지스터 층(108)의 트레이스(112)에 연결하는 데 사용될 수 있다. 디스플레이 드라이버 집적 회로(36)는 마스킹 층(98) 아래에 장착되어 마스킹 층(98)이 관찰자(76)에 의한 관찰로부터 집적 회로(36)를 차단하도록 할 수 있다.
컬러 필터 어레이(116)는 액정 층(60)과 같은 액정 재료의 개재 층에 의해 층(108)으로부터 구분되는 기판으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터 어레이(116)는 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 잉크젯 프린팅, 스프레이, 패드 프린팅, 스크린 프린팅, 스핀-온 코팅, 또는 기타 침착 기술들을 사용하여 유리, 플라스틱, 세라믹의 층, 또는 기타 투명 재료의 시트와 같은 기판 상에 침착되는 컬러 필터 요소의 어레이로부터 형성될 수 있다.
도 14의 컬리 필터 층(116)은 컬러 필터 요소(116')의 어레이를 포함할 수 있고, 컬러 필터 요소의 각각은 픽셀 어레이(34)에서 상이한 개별적인 디스플레이 픽셀(40)과 연관될 수 있다. 예시적인 요소(116')(적색 R, 녹색 G, 청색 B로 라벨링됨)가 도 14에 도시된다. 일반적으로, 컬러 필터 어레이 층(116)은 임의의 적합한 수의 개별적인 디스플레이 픽셀(40)(예를 들어, 수백 이상, 수천 이상, 수만 이상 등)에 대응하여 임의의 적합한 수의 컬러 필터 요소(116')를 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 액정 층(60)은 기판(96)과 같은 상부 디스플레이 층(및 박막 트랜지스터 층(108)과 같은 기판(96)의 하부 표면(104) 상에 형성되는 구조물)과 컬러 필터 어레이(116)와 같은 하부 디스플레이 층 사이에 샌드위치될 수 있다. 컬러 필터 어레이(116) 내의 기판 층은 유리, 세라믹, 플라스틱, 또는 백라이트(66)가 디스플레이 층(81)의 디스플레이 픽셀을 통과하도록 허용하기에 충분히 투명한 기타 물질로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 층(116)은 (예를 들어) 직사각형의 투명한 유리 또는 플라스틱의 시트로부터 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터 기판(96)의 표면(106)과 같은 디스플레이(14)의 상부 표면은 상부 편광기(68)와 같은 상부 편광기로 커버될 수 있고, 디스플레이 커버 층(84)과 같은 선택적인 디스플레이 커버 층 및/또는 얼룩 방지 코팅 스크래치 방지 코팅, 및 반사방지 코팅과 같은 코팅으로 커버될 수 있다. 도 14의 디스플레이(14)의 하부 표면(예를 들어, 컬러 필터 어레이(116)의 하부 표면(122))은 층(74)과 같은 하부 편광기 층으로 커버될 수 있다.
컬러 필터 어레이(116) 내의 컬러 필터 요소들(116')은 (때때로 블랙 매트릭스 재료 또는 불투명한 마스킹 재료로 지칭되는) 불투명한 재료의 라인들에 의해 분리될 수 있다. 블랙 매트릭스는 디바이스(10)의 사용자에 의한 시야 방향으로부터 금속 라인들 및 다른 구조물들을 차단하는 데 사용될 수 있으며, 인접한 픽셀들 사이의 광 누설을 감소시키도록 도울 수 있다. 블랙 매트릭스는 (예로서) 크롬 및 블랙 잉크와 같은 불투명한 유기 또는 무기 재료로부터 형성될 수 있다. 도 15에서의 컬러 필터 어레이(116)의 평면도는 측방향으로 각각의 컬러 필터 요소(116') 사이에 개재되는 격자 형상의 불투명 마스킹 라인들을 형성할 수 있는 방법을 도시한다. (도 15에서 폭(W)으로 나타낸) 마스킹 라인들의 폭은 50 마이크로미터 미만, 30 마이크로미터 미만, 20 마이크로미터 미만, 15 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 7 마이크로미터 미만, 3 마이크로미터 미만, 또는 임의의 다른 적합한 폭일 수 있다. 컬러 필터 요소들(116')의 측방향 치수는 (예를 들어) 500 마이크로미터 이하, 100 마이크로미터 이하, 50 마이크로미터 이하, 또는 25 마이크로미터 이하일 수 있다. 예를 들어, 어레이(116) 내의 직사각형 컬러 필터 요소들(116')에는 (일 예로서) 25 마이크로미터 x 75 마이크로미터의 픽셀 치수가 제공될 수 있다.
디스플레이 휘도(즉, 휘도 효율)를 개선시키기 위해 컬러 필터 요소들(116')의 측방향 치수(D)에 대한 블랙 매트릭스 라인 폭(W)의 크기를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 컬러 필터 요소들(116')의 층이 박막 트랜지스터 층(108) 상에 침착된 도 13에 도시된 유형의 정렬을 사용하여, 컬러 필터 어레이 층(116)은 박막 트랜지스터, 전극, 및 기타 박막 트란지스터 층(108)의 구조물들에 가까이 근접하게 형성될 수 있다. 이것은 컬러 필터 어레이 내의 블랙 매트릭스와 층(108) 내의 하부 구조물 사이에 정확한 정렬을 용이하게 함으로써, 블랙 매트릭스 라인 폭(W)의 크기가 최소화되도록 할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 박막 트랜지스터 층(108)이 기판(96) 상에 형성될 수 있다. 각 전극(62)(즉, 도 16의 예에서 세 개의 공통 전극 핑거 구조물의 각각의 세트)은 대응하는 컬러 필터 요소(116')와 중첩하도록 구성될 수 있다. 컬러 필터 요소(116')는 백라이트(66)가 박막 트랜지스터 층(108)의 픽셀을 통과하여 관찰자(76)에 의해 방향(78)에서 관찰되기 전에 백라이트(66)에 컬러를 부여하는 데 사용될 수 있다. 블랙 매트릭스 재료(124)의 라인들은 구조물들(126)(예를 들어, 게이트 라인(44), 데이터 라인(42) 등)과 같은 박막 트랜지스터 층(108) 내의 구조물들과 중첩하고 그럼으로써 관찰로부터 구조물들(126)을 차단하도록 구성될 수 있다. 박막 트랜지스터 층(108)의 두께(T) 및 그에 따른 기판(96)의 표면(104) 상에서 컬러 필터 층(116)과 박막 구조물 사이에 Z 차원의 수직적 분리는 상대적으로 작을 수 있다(예를 들어, 25 마이크로미터 미만, 5 마이크로미터 미만, 2 마이크로미터 미만 등). 작은 두께(T) 및 층(108) 상에 컬러 필터 층(116)을 형성하는 능력은 블랙 매트릭스 라인(124)가 구조물(126)에 대하여 정확하게 정렬되도록 한다. 이러한 정확한 정렬은 블랙 매트릭스 라인(124)의 크기(W)가 최소화되도록 한다(예를 들어, 50 마이크로미터 미만, 30 마이크로미터 미만, 20 마이크로미터 미나, 15 마이크로미터 미만, 10 마이크로미터 미만, 7 마이크로미터 미만, 3 마이크로미터 미만, 또는 기타 적합한 폭). 컬러 필터 요소들(116')의 측방향 치수(예를 들어, 치수(D))에 비하여 W를 최소화함으로써, 디스플레이 휘도(예를 들어, 디스플레이(14)가 주어진 양의 백라이트(66)를 전달하는 효율)는 향상될 수 있다.
관찰자(76)가 컬러 필터(116) 대신에 박막 트랜지스터 기판(96) 및 전극(62)을 통해 디스플레이 픽셀(40)을 보도록 디스플레이(14)를 구성하는 것은 인접 픽셀들 간의 광 누설 효과를 줄일 수 있다. 일 예로서, 도 17의 디스플레이(14)를 고려한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 관찰자(76)는 방향(78A, 78B)과 같은 방향에서 관찰함으로써 기판(96) 및 박막 트랜지스터 층(108)을 통해 디스플레이(14)를 관찰할 수 있다. (명확함을 위하여, 편광기 층들, 커버 유리, 백라이트 구조물들 및 다른 층들은 도 17에서 생략되어 있다). 백라이트(66)는 액정 재료(60)를 통과한다. 전극들(62)은 기판(96) 상의 박막 트랜지스터 층(108) 내에 위치되며, 따라서 액정 재료(60) 내에서 생성된 전계는 층(108) 부근에서 가장 강하고, 층(118) 부근에서 가장 약하다. 컬러 필터 어레이(116) 및 컬러 필터 요소들(116')은 박막 트랜지스터 층(108) 상에 침착될 수 있다. 층(118)은 투명 유리, 투명 플라스틱, 또는 다른 투명 재료로부터 형성될 수 있다.
층(108)로부터의 거리가 증가함에 따라 층(60)에서 전계 강도의 점진적으로 약화되는 것이 도 17에서 녹색 "G" 픽셀에 대하여 도시된다. 도 17의 예에서, 적색 픽셀 "R" 및 청색 픽셀 "B"는 그들의 각각의 전극들(62) 상에 신호를 수신하고 있지 않으며, 따라서 R 및 B 픽셀과 관련된 액정 층(60)의 부분들 내의 액정들(60')은 회전되지 않았고, 이는 도 17에 도시된 바와 같다. 그러나, 녹색 ("G") 픽셀과 관련된 전극(62)은 (본 예에서) 신호를 수신하고 있으며, 이에 따라 층(60)의 인접 부분에서 전계를 생성하고 있다. 결과적으로, 녹색 픽셀 ("G")에서는 전극(62) 위의 액정들(60')이 회전된다. 박막 층(108) 및 전극(62)로부터 층(60)으로 거리가 증가함에 따라 녹색 픽셀의 전계 강도가 감소하기 때문에, 녹색 픽셀 내의 액정(60')의 회전량은 층(108)으로부터 층(60)으로 증가하는 거리에 대응하는 양에 따라 감소되고, 이는 도 17에 도시된 바와 같다.
"축상에서"(즉, 기판(96)에 대한 표면 법선(n)과 평행한 방향을 따라) 디스플레이(40)의 픽셀들을 볼 때, 백라이트(66)는 일반적으로 인접한 픽셀들 내로 인지할 만큼 누설되지는 않을 것이어서 픽셀 컬러들은 서로 번지는 경향이 없을 것이다. 그러나, 관찰자(76)가 도 17의 방향(78A, 78B)과 관련된 각과 같은 축외각을 따라 디스플레이(14)를 볼 때, 관찰자는 하나의 픽셀과 관련된 액정 재료의 부분을 다른 픽셀의 컬러 필터를 통해 보게 될 위험이 있다. 잘 제어되지 않는다면, 이러한 결과는 컬러 정확도를 감소시킴으로써 디스플레이 성능을 감소시킬 수 있다.
도 17에 도시된 유형의 디스플레이를 이용하여, 축외 성능이 향상될 수 있는데, 그 이유는 간섭을 일으키는 잠재력을 갖는 축외 광선이 상대적으로 낮은 강도를 갖기 때문이다. 관찰자(76)과 시야축(78B)를 따라 이동하는 광(66)을 볼 때, 관찰자(76)는 강하게 회전된(즉, 강하게 "켜진")액정(60') 및 컬러 필터 층(116)에서 녹색("G") 컬러 필터 요소(116')의 대응하는 부분을 통해 이동한 광(66)을 관찰할 것이다. 따라서, 축(78B)을 따라 녹색 픽셀의 중심을 관찰하는 관찰자는 녹색 픽셀이 녹색 백라이트(66)를 발광하고 있고 녹색을 갖는 것을 올바르게 관찰할 것이다. 그러나, 관찰자(76)가 축(78A)를 따라 이동하는 광(66)을 볼 때, 관찰자(76)는 약하게 회전된(즉, 약하게 "켜진") 액정(60') 및 컬러 필터 층(116)에서 녹색 ("R") 컬러 필터 요소(116')의 대응하는 부분을 통해 이동한 광(66)을 관찰할 것이다. 도 17 예에서 적색 픽셀은 "꺼진(off)" 것이고(즉, 적색 픽셀의 액정(60')은 회전되지 않았음), 따라서 관찰자는 적색 컬러 필터 요소(116')를 통해 어떠한 적색 광도 관찰할 수 없다. 따라서 관찰자가 축(78A)를 따라 관찰한 적색 광(66)은 컬러 오류 및 디스플레이 성능을 저하하는 경향의 원천을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 축(78A)을 따라 이동하는 적색 광이 통과한 액정(60')이 약하게 회전되기 때문에, 관찰자(76)에 의해 관찰된 잘못된 적색 광의 크기(강도)는 작아지는 경향이 있을 것이다. 디스플레이(14)가 인접한 픽셀들 사이에서 컬러 번짐을 나타내는 감소된 경향은 컬러 정확도를 향싱시키고/향상시키거나 블랙 매트릭스(124)의 폭을 줄임으로써 디스플레이 휘도 효율을 개선하도록 활용될 수 있다.
종래의 디스플레이에는, 인접한 픽셀들 간에 컬러 간섭에 대한 잠재성이 더 많다. 예를 들어, 도 17의 층(118)이 종래의 컬러 필터 어레이를 구현하는 데 사용되고 컬러 필터 층(116)이 누락된 상황을 고려한다. 이런 시나리오에서 종래의 백라이트(66')는 축(78')을 따라 층(118)의 적색 컬러 필터 요소 부분(150)을 통해 지나가기 전에 녹색 픽셀 내의 강하게 회전된 액정(60')을 통해 지나갈 것이다. 따라서 종래의 디스플레이의 축외 관찰자(76')는 녹색 픽셀이 켜질 때 심각한 잘못된 적색 광 성분을 관찰하게 될 것이다.
상기는 본 발명의 원리를 단지 예시하는 것이며, 본 발명의 범주와 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 변형들이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (25)

  1. 주연 경계 영역(peripheral border region) 내의 비활성 영역에 의해 둘러싸인 활성 영역 및 상기 비활성 영역을 포함하는 디스플레이로서, 상기 디스플레이는,
    외부 디스플레이 층 - 상기 외부 디스플레이 층은,
    제1 및 제2 대향하는 표면들을 포함하는 기판;
    상기 디스플레이의 상기 주연 경계 영역 내에만 상기 기판 상에 형성된 불투명 마스킹 층 - 상기 기판은 상기 활성 영역 내에 상기 불투명 마스킹 층이 없음 - ;
    상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터 층 - 상기 박막 트랜지스터 층은 하나 이상의 박막 트랜지스터 및 하나 이상의 전극 구조물을 포함하며, 상기 하나 이상의 박막 트랜지스터는 하나 이상의 디스플레이 픽셀 구조물과 연관됨 - ; 및
    상기 기판 상에 형성된 평탄화 층(planarization layer) - 상기 불투명 마스킹 층의 적어도 일부는 상기 평탄화 층과 상기 기판 사이에 개재되어(interposed), 상기 평탄화 층은 상기 박막 트랜지스터 층이 형성되는 평면 표면을 형성함 - 을 포함하고 - ;
    내부 디스플레이 층 - 상기 내부 디스플레이 층은,
    하나 이상의 컬러 필터 요소 및 상기 하나 이상의 컬러 필터 요소 중 첫번째 것을 상기 하나 이상의 컬러 필터 요소 중 두번째 것으로부터 분리하는 불투명 마스킹 재료를 포함하는 컬러 필터 층을 포함함 - ;
    상기 외부 디스플레이 층과 상기 내부 디스플레이 층 사이의 액정 재료 층; 및
    백라이트 구조물들을 포함하며,
    상기 내부 디스플레이 층은 상기 액정 재료 층과 상기 백라이트 구조물들 사이에 개재되는, 디스플레이.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부 디스플레이 층은 투명 유리 및 투명 플라스틱으로 구성되는 군으로부터 선택되는 투명 재료 층을 포함하는, 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터들은 상기 기판의 내부 표면 상에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터들은 상기 컬러 필터 층과 상기 기판 사이에 개재되는, 디스플레이.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판은 유리 층을 포함하는, 디스플레이.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 평탄화 층은 상기 기판과 상기 박막 트랜지스터들 사이에 개재되는, 디스플레이.
  8. 제5항에 있어서, 상기 기판 상에 실장되는(mounted) 디스플레이 드라이버 집적 회로를 추가로 포함하고, 상기 불투명 마스킹 층의 적어도 일부가 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로와 중첩되는, 디스플레이.
  9. 활성 영역과 비활성 영역을 포함하는 디스플레이로서, 상기 디스플레이는,
    제1 기판을 포함하는 외부 디스플레이 층 - 상기 제1 기판은 하나 이상의 전극 구조물 및 그 위에 형성되는 하나 이상의 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 층을 포함함 - ;
    제2 기판을 포함하는 내부 디스플레이 층 - 복수의 컬러 필터 요소를 포함하는 컬러 필터 층 및 상기 복수의 컬러 필터 요소 내의 제1 및 제2 컬러 필터 요소들을 분리하는 불투명 재료가 상기 제2 기판 상에 형성됨 - ;
    상기 외부 디스플레이 층과 상기 내부 디스플레이 층 사이의 액정 재료 층;
    백라이트 구조물들 - 상기 내부 디스플레이 층은 상기 액정 재료 층과 상기 백라이트 구조물들 사이에 개재됨 - ; 및
    상기 디스플레이의 상기 비활성 영역 내의 상기 제1 기판의 외연부 상에 직접 형성되는 불투명 마스킹 재료 - 상기 불투명 마스킹 재료는 상기 디스플레이의 상기 활성 영역으로 확장하지 않음 -
    를 포함하는, 디스플레이.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서, 상기 외부 디스플레이 층은 투명 유리 및 투명 플라스틱으로 구성되는 군으로부터 선택되는 투명 재료 층을 포함하는, 디스플레이.
  13. 제9항에 있어서, 상기 외부 디스플레이 층은 유리 층을 포함하는, 디스플레이.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 불투명 마스킹 재료를 커버하고, 상기 유리 층과 상기 박막 트랜지스터들 사이에 개재되는 평탄화 층을 추가로 포함하는, 디스플레이.
  16. 제13항에 있어서, 상기 유리 층 상에 실장되는 디스플레이 드라이버 집적 회로를 추가로 포함하고, 상기 불투명 마스킹 재료 중 적어도 일부는 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로와 중첩되는, 디스플레이.
  17. 전자 디바이스로서,
    최상부 에지들을 갖는 측벽들을 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징 내에 실장되는 디스플레이 - 상기 디스플레이의 적어도 일부는 상기 측벽들의 상기 최상부 에지들 위로 연장하며, 상기 디스플레이는,
    상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 하부 표면 상에 형성되는 박막 트랜지스터 층 - 상기 박막 트랜지스터 층은 박막 트랜지스터들, 하나 이상의 전극 구조물들, 및 상기 디스플레이의 활성 영역 내의 연관된 디스플레이 픽셀 구조물들을 포함함 - ;
    상기 디스플레이를 위한 백라이트를 생성하도록 구성된 백라이트 구조물들 - 상기 기판의 상기 하부 표면은 상기 기판의 상기 상부 표면과 상기 백라이트 구조물들 사이에 개재됨 - ;
    상기 박막 트랜지스터들과 상기 백라이트 구조물들 사이에 개재되는 컬러 필터 요소들 - 상기 컬러 필터 요소들의 각각은 불투명 재료에 의해 분리됨 - 을 포함하며 - ; 및
    상기 활성 영역을 둘러싸는 상기 디스플레이의 외연 경계 영역 내의 불투명 마스킹 재료를 포함하며,
    상기 불투명 마스킹 재료는 상기 기판이 상기 하부 표면과 상기 박막 트랜지스터 층 사이에 개재되며 상기 디스플레이의 상기 활성 영역과 중첩되지 않는, 전자 디바이스.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서, 상기 기판 상에 실장되는 디스플레이 드라이버 집적 회로를 추가로 포함하고, 상기 불투명 마스킹 재료는 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로와 중첩되고 상기 기판을 통하는 시야로부터 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로를 차단하는, 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 불투명 마스킹 재료를 커버하고 상기 기판과 상기 박막 트랜지스터들 사이에 개재되는 평탄화 층을 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  21. 제8항에 있어서, 상기 불투명 마스킹 층은 시야로부터 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로를 숨기는, 디스플레이.
  22. 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극 구조물들은 하나 이상의 게이트 라인 및 하나 이상의 데이터 라인을 포함하는, 디스플레이.
  23. 제17항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 층은 상부 표면 및 하부 표면을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터 층의 상기 하부 표면은 상기 박막 트랜지스터 층의 상기 상부 표면과 상기 백라이트 구조물들 사이에 개재되며,
    디스플레이 드라이버 집적 회로가 상기 박막 트랜지스터 층의 상기 하부 표면 상에 실장되는, 전자 디바이스.
  24. 제1항에 있어서, 상기 외부 디스플레이 층은 상기 내부 디스플레이 층 및 상기 백라이트 구조물들을 넘어서 측방향으로 확장하는 외연 경계 영역을 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 외연 경계 영역 내의 상기 외부 디스플레이 층에 실장되는 디스플레이 드라이버 집적 회로를 더 포함하는, 디스플레이.
  25. 제16항에 있어서, 상기 디스플레이 드라이버 집적 회로는 상기 백라이트 구조물들과 중첩하지 않는 상기 유리 층의 에지 상에 실장되는, 디스플레이.
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