KR102473529B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

픽셀 비대칭 설계를 통하여 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 대응 가능하도록 설계된 표시장치에 대하여 개시한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 표시장치는 W 서브 픽셀이 R, G 및 B 서브 픽셀과 상이한 면적을 갖도록 설계되는 픽셀 비대칭 구조를 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀의 면적은 감소시키고 R 서브 픽셀의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점으로 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 픽셀 비대칭 설계를 통하여 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 대응 가능하도록 설계된 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel), OLED 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이 중, 액정표시장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 대중화되고 있으며, 적용 분야가 지속적으로 확대되고 있다.
종래의 액정표시장치는 3개의 서브 픽셀, 즉 R, G, B 서브 픽셀이 1개의 단위 픽셀을 구성하고, 백라이트 유닛으로부터 R, G, B 서브 픽셀에 조사되는 광의 투과율을 조절하여 컬러 영상을 표시하게 된다.
이를 위해, 액정표시장치는 백라이트 유닛의 광원에서 생성된 광이 컬러 영상을 표시하기 위해 컬러필터 기판에 배치된 R, G, B 서브 컬러필터를 투과하면서 휘도가 저하되는 문제가 있으며, 이로 인해 영상의 표시 품질을 저하시키는 문제가 있었다.
본 발명은 픽셀 비대칭 설계를 통하여 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 대응 가능하도록 설계된 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 표시장치는 W 서브 픽셀이 R, G 및 B 서브 픽셀과 상이한 면적을 갖도록 설계되는 픽셀 비대칭 구조를 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 표시장치는 W 서브 픽셀이 제1 면적을 갖고, R, G 및 B 서브 픽셀이 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는다.
이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀의 면적은 감소시키고 R 서브 픽셀의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 비대칭 설계를 통한 W 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 W 색좌표 밸런스(balance)를 조절할 수 있음과 더불어 R, G, B 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 순색 투과율에 대한 증가분을 선택적으로 제어할 수 있으므로, 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차에 의해 정의되는 영역에 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀이 배치된 박막트랜지스터 기판과, 박막트랜지스터 기판과 마주보며, W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 대응하여 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터가 배치된 컬러필터 기판을 포함한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 W 서브 픽셀이 R, G 및 B 서브 픽셀과 상이한 면적을 갖되, R, G 및 B 서브 픽셀이 W 서브 픽셀보다 큰 면적을 갖는다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 W 서브 픽셀이 제1 면적을 갖고, R, G 및 B 서브 픽셀 중 하나가 제1 면적보다 큰 제2 면적을 가지며, R, G 및 B 서브 픽셀 중 나머지 둘은 제1 면적보다는 크고, 제2 면적보다는 작은 제3 면적을 가질 수 있다. 이때, 제2 면적은 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 큰 면적을 갖는 것이 보다 바람직하다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 R 및 B 서브 픽셀의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀과 상하로 인접하게 배치되는 G 서브 픽셀의 면적을 증가시키고, G 서브 픽셀의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖는다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀의 면적은 감소시키고 R 서브 픽셀의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 비대칭 설계를 통한 W 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 W 색좌표 밸런스(balance)를 조절할 수 있음과 더불어 R, G, B 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 순색 투과율에 대한 증가분을 선택적으로 제어할 수 있으므로, 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
본 발명에 따른 표시장치는 픽셀 비대칭 설계를 통하여 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 다양하게 대응 가능한 구조적인 이점을 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 표시장치는 R 및 B 서브 픽셀의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀과 상하로 인접하게 배치되는 G 서브 픽셀의 면적을 증가시키고, G 서브 픽셀의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖는다.
이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀의 면적은 감소시키고 R 서브 픽셀의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 비대칭 설계를 통한 W 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 W 색좌표 밸런스(balance)를 조절할 수 있음과 더불어 R, G, B 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 순색 투과율에 대한 증가분을 선택적으로 제어할 수 있으므로, 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치에 대한 그레이 스케일별 색온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 평면도.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 표시장치를 나타낸 확대 평면도.
도 6은 도 5의 박막트랜지스터 기판을 확대하여 나타낸 평면도.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 8은 도 5의 컬러필터 기판을 확대하여 나타낸 평면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 표시장치에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 박막트랜지스터 기판(110) 및 박막트랜지스터 기판(110)과 대향 합착된 컬러필터 기판(140)을 포함한다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 박막트랜지스터 기판(110)과 컬러필터 기판(140) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.
박막트랜지스터 기판(110)은 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차에 의해 정의되는 영역에 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀(131, 132, 133, 134)이 배치된다.
또한, 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 컬러필터 기판(140)은 W, R, G, B 서브 픽셀(131, 132, 133, 134)에 각각 대응하여 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터가 배치된다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 W 및 R 서브 픽셀(131, 132)이 1개의 단위 픽셀을 이루고, G 및 B 서브 픽셀(133, 134)이 1개의 단위 픽셀을 이루며, W, R, G, B 서브 픽셀(131, 132, 133, 134)의 면적이 모두 동일한 1 : 1 : 1 : 1의 개구율을 갖도록 설계된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 W 서브 픽셀(131)을 추가 설계하는 것을 통해 백라이트 유닛(미도시)으로부터 출사되는 광의 투과율 증가로 휘도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.
이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 종래의 R, G, B 스트라이프 배열의 픽셀 구조에 비하여 대략 2배 이상의 투과율이 상승하는 효과가 있다.
그러나, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 투명한 안료 재질의 W 서브 픽셀(131)의 설계로 인하여 색좌표를 타겟 값으로 맞추기 위해 백라이트 유닛의 광원인 LED로 조정해야 하나, LED가 고정될 시 R, G, B 서브 픽셀(132, 133, 134)의 W 색좌표를 타겟 값으로 맞추기 어려운 문제가 있었다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치에 대한 그레이 스케일별 색온도를 측정한 결과를 나타낸 그래프로, 도 1과 연계하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 W 서브 픽셀(131)의 W 색좌표를 타겟 값에 맞추기 위해 백라이트 유닛의 광원인 LED로 타겟 값을 고정하게 된다. 이때, R, G, B 서브 픽셀(132, 133, 134)과 백라이트 유닛의 LED가 W 서브 픽셀(131)의 색좌표의 타겟 값과 맞지 않을 경우에는 그레이 스케일별 색온도가 R, G, B 스트라이프 배열의 픽셀 구조와 불일치하게 된다.
즉, R, G, B 서브 픽셀(132, 133, 134)의 레퍼런스 값(1)이 컬러 매칭 전(2)과 후(3)의 값과 불일치하게 되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 R, G, B 스트라이프 배열의 픽셀 구조 대비 W 서브 픽셀(131)의 추가 설계로 인하여 R, G, B 서브 픽셀(132, 133, 134)의 순색 투과율이 대략 85 ~ 90% 정도로 감소하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(100)는 순색 이미지 구동시, W 서브 픽셀(131)의 추가 설계로 인하여 R, G, B 스트라이프 배열의 픽셀 구조에 비하여 투과율이 저하되는데 기인하여 화질이 저하되는 것으로 인식될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 픽셀 비대칭 설계를 통하여 RGB 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 다양하게 대응 가능하도록 설계하였다.
이에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 박막트랜지스터 기판(210) 및 박막트랜지스터 기판(210)과 대향 합착된 컬러필터 기판(240)을 포함한다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 박막트랜지스터 기판(210)과 컬러필터 기판(240) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.
박막트랜지스터 기판(210)은 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차에 의해 정의되는 영역에 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)이 배치된다.
또한, 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 컬러필터 기판(240)은 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)에 각각 대응하여 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터가 배치된다. 이때, W 서브 픽셀(231)은 W 서브 컬러필터와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있고, R 서브 픽셀(232)은 R 서브 컬러필터와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있고, G 서브 픽셀(233)은 G 서브 컬러필터와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있으며, B 서브 픽셀(234)은 B 서브 컬러필터와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있다.
여기서, 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)은 2개의 서브 픽셀이 1개의 단위 픽셀을 구성한다. 이때, 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)은 복수의 게이트 배선과 평행한 제1 가로열이 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234) 순으로 배열되고, 상기 제1 가로열과 평행한 제2 가로열이 G, B, W, R 서브 픽셀(233, 234, 231, 232) 순으로 배열되어 4개의 단위 픽셀이 반복 배열되는 구조를 갖는다.
특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 픽셀 비대칭 설계를 위해, W 서브 픽셀(231)이 R, G 및 B 서브 픽셀(232, 233, 234)과 상이한 면적을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234) 중 적어도 하나 이상의 면적은 상이하게 설계되므로 1 : 1 : 1 : 1의 개구율을 갖지 않는 비대칭 구조를 갖게 된다.
즉, W 서브 픽셀(231)은 제1 면적을 갖고, R, G 및 B 서브 픽셀(232, 233, 234)은 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는다.
보다 구체적으로 설명하면, W 서브 픽셀(231)은 제1 면적을 갖고, R, G 및 B 서브 픽셀(232, 233, 234) 중 하나는 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는다. 또한, R, G 및 B 서브 픽셀(232, 233, 234) 중 나머지 둘은 제1 면적보다는 크고, 제2 면적보다는 작은 제3 면적을 갖는다.
도 4에서와 같이, W 서브 픽셀(231)은 가장 작은 면적의 제1 면적을 갖고, G 서브 픽셀(233)은 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖도록 설계된다. 그리고, R 및 B 서브 픽셀(232, 234)은 제1 면적보다는 크고, 제2 면적보다는 작은 제3 면적을 갖도록 설계된다.
즉, R 및 B 서브 픽셀(232, 234)의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀(231)과 상하로 인접하게 배치되는 G 서브 픽셀(233)의 면적을 증가시키고, G 서브 픽셀(233)의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀(231)의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖는다.
도 4에서는 R 및 B 서브 픽셀(232, 234)의 면적은 그대로 유지시킨 구조에 대하여 도시하고 설명하였으나, R 및 B 서브 픽셀(232, 234)의 면적인 제3 면적은 W 서브 픽셀(231)의 면적인 제1 면적보다는 크고, G 서브 픽셀(233)의 면적인 제2 면적보다는 작은 범위 내에서 면적 크기를 자유롭게 설계 변경할 수도 있다.
특히, 제2 면적은 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 큰 면적을 갖는 것이 바람직하고, 제1 면적은 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 작은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 제2 면적은 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 큰 면적으로 설계하고, 제1 면적은 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 작은 면적으로 설계함으로써, G 서브 픽셀(233)의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀(231)의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 가질 수 있게 된다.
일 예로, 제3 면적은 가로 20㎛ × 세로 40㎛ = 800㎛2의 면적을 가질 경우, 제2 면적은 880㎛2(가로 20㎛ × 세로 44㎛) ~ 920㎛2(가로 20㎛ × 세로 46㎛)의 면적으로 설계될 수 있고, 제1 면적은 680㎛2(가로 20㎛ × 세로 34㎛) ~ 720㎛2(가로 20㎛ × 세로 36㎛)의 면적으로 설계될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀(231)의 면적은 감소시키고 G 서브 픽셀(233)의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀(232, 233, 234)의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀(231)의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(200)는 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)의 비대칭 설계를 통한 W 서브 픽셀(231)의 면적 제어에 의해 W 색좌표 밸런스(balance)를 조절할 수 있음과 더불어 R, G, B 서브 픽셀(232, 233, 234)의 면적 제어에 의해 순색 투과율에 대한 증가분을 선택적으로 제어할 수 있으므로, 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 표시장치를 나타낸 확대 평면도이다. 이때, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 표시장치는 픽셀 배열 구조를 제외하고는 제2 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 표시장치(200)의 경우, 복수의 W, G, B, R 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)은 복수의 게이트 배선과 평행한 제1 가로열이 W, G, B, R 서브 픽셀(231, 232, 233, 234) 순으로 배열되고, 제1 가로열과 평행한 제2 가로열이 B, R, W, G 서브 픽셀(233, 234, 231, 232) 순으로 배열되어 4개의 단위 픽셀이 반복 배열되는 구조를 갖는다.
이때, W 서브 픽셀(231)은 가장 작은 면적의 제1 면적을 갖고, B 서브 픽셀(233)은 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖도록 설계된다. 그리고, G 및 R 서브 픽셀(232, 234)은 제1 면적보다는 크고, 제2 면적보다는 작은 제3 면적을 갖도록 설계된다.
즉, G 및 R 서브 픽셀(232, 234)의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀(231)과 상하로 인접하게 배치되는 B 서브 픽셀(233)의 면적을 증가시키고, B 서브 픽셀(233)의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀(231)의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖도록 설계될 수 있다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 복수의 W, B, R, G 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)은 복수의 게이트 배선과 평행한 제1 가로열이 W, B, R, G 서브 픽셀(231, 232, 233, 234) 순으로 배열되고, 제1 가로열과 평행한 제2 가로열이 B, R, W, G 서브 픽셀(233, 234, 231, 232) 순으로 배열되어 4개의 단위 픽셀이 반복 배열되는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 도 6은 도 5의 박막트랜지스터 기판을 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터 기판(210)은 제1 기판(211) 상의 제1 방향을 따라 배열된 복수의 게이트 배선(212)과, 복수의 게이트 배선(212)과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 데이터 배선(220)을 갖는다.
이때, 제1 기판(211)의 재질로는 유리, 플라스틱 등이 이용될 수 있다. 이러한 제1 기판(211) 상에는 버퍼층(215)이 더 배치되어 있을 수 있다. 버퍼층(215)은 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(214)의 결정화시 제1 기판(211)의 내부로부터 용출되는 알칼리 이온의 방출에 의한 반도체층(214)의 특성 저하를 방지하는 역할을 한다.
이러한 복수의 게이트 배선(212) 및 복수의 데이터 배선(220)의 교차에 의해 정의되는 영역에 W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)이 각각 배치된다.
또한, 박막트랜지스터 기판(210)은 복수의 게이트 배선(212) 및 복수의 데이터 배선(220)의 교차 부분에 각각 배치된 복수의 박막트랜지스터(Tr)를 더 포함한다.
복수의 박막트랜지스터(Tr) 각각은 게이트 전극(213), 게이트 절연막(217), 소스 전극(216), 드레인 전극(218), 층간 절연막(219) 및 반도체층(214)을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(217)은 제1 기판(211) 상의 버퍼층(215) 상에 배치된 반도체층(214)을 덮는다.
게이트 전극(213)은 게이트 절연막(217) 상에 배치되며, 게이트 배선(212)의 일부를 활용할 수 있고, 소스 전극(216)은 층간 절연막(219) 상에 배치되며, 데이터 배선(220)의 일부를 활용할 수 있다.
드레인 전극(218)은 게이트 배선(212)과 이격된 상부에서, 소스 전극(216)과 이격 배치된다.
반도체층(214)은 제1 기판(211) 상의 버퍼층(215) 상에 배치된다. 이러한 반도체층(214)은 일단이 소스 전극(216)에 연결되고, 타단이 드레인 전극(218)에 연결되며, 게이트 전극(213)과 일부가 중첩되도록 배치된다.
이때, 반도체층(214)은 비정질 실리콘, LTPS, HTPS 등과 같은 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 또한, 반도체층(214)은 징크 옥사이드(Zinc Oxide, ZO), 인듐-갈륨-징크-옥사이드(Indium Galiumzinc Oxide, IGZO), 징크-인듐 옥사이드(Zinc Indium Oxide, ZIO), 갈륨이 도핑된 징크 옥사이드(Ga doped ZnO, ZGO)와 같은 산화물 반도체 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
이러한 반도체층(214)은 중앙에 배치되어 채널을 이루는 액티브 영역과, 액티브 영역을 사이에 두고 양측에 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 가질 수 있다.
소스 및 드레인 전극(216, 218)은 소스 및 드레인 영역의 일부를 각각 노출시키는 소스 및 드레인 컨택홀(CH1, CH2)을 통하여 반도체층(214)의 소스 및 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속된다.
이때, 소스 및 드레인 전극(216, 218)과 층간 절연막(219) 상에는 평탄화막(221)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이러한 평탄화막(221)은 포토아크릴(Photo Acryl)과 같은 유기절연물질이 이용될 수 있다.
이러한 평탄화막(221) 상에는 제1 보호막(222)이 배치되고, 제1 보호막(222) 상에는 제2 보호막(223)이 배치되며, 제2 보호막(223) 상에는 제3 보호막(224)이 더 배치되어 있을 수 있다. 이때, 제1, 제2 및 제3 보호막(222, 223, 224) 각각은 SiO2, SiNx 등을 포함하는 무기물이나, 포토 아크릴을 포함하는 무기물이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 박막트랜지스터 기판(210)은 복수의 박막트랜지스터(Tr)에 각각 연결되어, W, R, G, B 서브 픽셀(231, 232, 233, 234)에 각각 배치된 복수의 화소 전극(226)과, 복수의 박막트랜지스터(Tr)와 복수의 화소 전극(226) 사이에서, 복수의 화소 전극(226)과 중첩되도록 배치된 공통 전극(227)을 더 포함할 수 있다.
이때, 공통 전극(227)은 제2 보호막(223) 상에 배치될 수 있고, 화소 전극(226)은 제3 보호막(224) 상에 배치되며, 제1, 제2 및 제3 보호막(222, 223, 224)의 일부를 노출시키는 픽셀 콘택홀(CH3)을 통하여 드레인 전극(218)과 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 전극(227)과 화소 전극(226)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 화소 전극(226)은 W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 배치되며, 공통 전극(227)과의 횡전계를 발생시키기 위해 핑거 형태로 설계될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판(210)은 R 및 B 서브 픽셀(232, 234)의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀(231)과 상하로 인접하게 배치되는 G 서브 픽셀(233)의 면적을 증가시키고, G 서브 픽셀(233)의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀(231)의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖는다.
이를 위해, W 서브 픽셀(231)에 배치된 이웃한 2개의 게이트 배선(212) 상호 간이 W 서브 픽셀(231)의 내측으로 돌출된 대칭 구조를 갖고, R, G, B 서브 픽셀(232, 233, 234) 중 어느 하나에 배치된 이웃한 2개의 게이트 배선(212)은 상호 간이 R, G, B 서브 픽셀(232, 233, 234) 중 어느 하나의 외측으로 돌출된 대칭 구조를 가질 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, W 서브 픽셀(231)에 배치된 이웃한 2개의 게이트 배선(212) 상호 간이 W 서브 픽셀의 내측으로 돌출되고, G 서브 픽셀(233)에 배치된 이웃한 게이트 배선(212) 상호 간이 G 서브 픽셀(233)의 외측으로 돌출되어, 인접한 W 서브 픽셀(231)의 내측에 배치되는 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, W 서브 픽셀(231)의 면적은 감소시키고, G 서브 픽셀(233)의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가질 수 있게 된다.
이때, W 서브 픽셀(231)에 배치된 화소 전극(226)은 제1 길이를 갖고, G 서브 픽셀(233)에 배치된 화소 전극(216)은 제1 길이에 비하여 긴 제2 길이를 갖는다. 또한, R 및 B 서브 픽셀(232, 234)에 배치된 화소 전극(226)은 제1 길이보다는 길고 제2 길이보다는 짧은 제3 길이를 갖는다.
또한, 박막트랜지스터 기판(210)은 데이터 배선(220)과 중첩된 상부에 배치되며, 공통 전극(227)과 전기적으로 연결된 터치 신호 배선(225)을 더 포함할 수 있다.
이러한 터치 신호 배선(225)은 제2 보호막(223)의 일부를 노출시키는 터치 콘택홀(CH4)을 통하여 공통 전극(227)과 전기적으로 연결된다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 터치 신호 배선(225)은 디스플레이 모드에서는 공통전압 공급부에서 생성된 공통 전압을 복수의 터치 전극으로 전달하는 역할을 하고, 터치 모드에서는 터치 구동 신호를 복수의 터치 전극으로 전달하는 역할을 한다.
한편, 도 8은 도 5의 컬러필터 기판을 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ’선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판(240)은 제2 기판(241), W, R, G, B 서브 컬러필터(251, 252, 253, 254), 블랙 매트릭스(242), 오버 코트층(243) 및 컬럼 스페이서(245)를 포함할 수 있다.
제2 기판(241)의 재질로는 유리, 플라스틱 등이 이용될 수 있다.
W, R, G, B 서브 컬러필터(251, 252, 253, 254)는 복수개가 박막트랜지스터 기판(도 7의 Tr)의 W, R, G, B 서브 픽셀(도 7의 231, 232, 233, 234)에 각각 대응하는 위치에 배치된다. 이때, W 서브 픽셀은 W 서브 컬러필터(251)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있고, R 서브 픽셀은 R 서브 컬러필터(252)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있고, G 서브 픽셀은 G 서브 컬러필터(253)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있으며, B 서브 픽셀은 B 서브 컬러필터(254)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있다.
블랙 매트릭스(242)는 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터(251, 252, 253, 254)의 경계 영역에 배치된다. 이러한 블랙 매트릭스(242)에 의해 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 정의될 수 있으며, 각 서브 픽셀의 면적은 실질적으로 개구율과 동일할 수 있다.
오버 코트층(243)은 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터(251, 252, 253, 254) 및 블랙 매트릭스(242)를 덮는다.
컬럼 스페이서(245)는 오버 코트층(243) 상에서 블랙 매트릭스(242)와 대응되는 위치에 배치된다. 이에 따라, 컬럼 스페이서(245)는 제1 기판(241)의 복수의 게이트 배선(도 6의 212) 및 복수의 데이터 배선(도 6의 220) 간의 교차 부분과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이러한 컬럼 스페이서(245)는 박막 트랜지스터 기판 상에 배치시킬 수도 있으나, 컬러필터 기판(240)이 상대적으로 공정수가 적기 때문에 공정적인 측면을 고려할 때 컬러필터 기판(240)에 배치시키는 것이 보다 바람직하다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 픽셀 비대칭 설계를 통하여 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율을 낮추어 제품 사양에 따라 다양하게 대응 가능한 구조적인 이점을 갖는다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 R 및 B 서브 픽셀의 면적은 그대로 유지시키면서, W 서브 픽셀과 상하로 인접하게 배치되는 G 서브 픽셀의 면적을 증가시키고, G 서브 픽셀의 면적 증가분만큼 W 서브 픽셀의 면적을 감소시킨 비대칭 구조를 갖는다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 면적이 서로 상이한 비대칭 구조, 특히 W 서브 픽셀의 면적은 감소시키고 R 서브 픽셀의 면적을 증가시킨 비대칭 구조를 가짐에 따라 R, G, B 서브 픽셀의 투과율은 높이고, W 서브 픽셀의 투과율은 낮출 수 있는 구조적인 이점을 갖는다.
이 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 W, R, G, B 서브 픽셀의 비대칭 설계를 통한 W 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 W 색좌표 밸런스(balance)를 조절할 수 있음과 더불어 R, G, B 서브 픽셀의 면적 제어에 의해 순색 투과율에 대한 증가분을 선택적으로 제어할 수 있으므로, 제품 사양에 맞추어 다양하게 대응하는 것이 가능해질 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
200 : 표시장치 210 : 박막트랜지스터 기판
211 : 제1 기판 212 : 게이트 배선
213 : 게이트 전극 214 : 반도체층
215 : 버퍼층 216 : 소스 전극
217 : 게이트 절연막 218 : 드레인 전극
219 : 층간 절연막 220 : 데이터 배선
221 : 평탄화막 222 : 제1 보호막
223 : 제2 보호막 224 : 제3 보호막
225 : 터치 센싱 배선 226 : 화소 전극
227 : 공통 전극 240 : 컬러필터 기판
241 : 제2 기판 242 : 블랙 매트릭스
243 : 오버 코트층 245 : 컬럼 스페이서
231, 232, 234, 234 : W, R, G, B 서브 픽셀
251, 252, 253, 254 : W, R, G, B 서브 컬러필터

Claims (16)

  1. 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차에 의해 정의되는 영역에 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀이 배치된 박막트랜지스터 기판; 및
    상기 박막트랜지스터 기판과 마주보며, 상기 W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 대응하여 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터가 배치된 컬러필터 기판;을 포함하며,
    상기 W 서브 픽셀은 상기 R, G 및 B 서브 픽셀과 상이한 면적을 갖고,
    상기 W 서브 픽셀에 배치된 2개의 게이트 배선 상호 간이 상기 W 서브 픽셀의 내측으로 돌출된 대칭 구조를 갖고,
    상기 R, G, B 서브 픽셀 중 어느 하나에 배치된 2개의 게이트 배선은 상호 간이 상기 R, G, B 서브 픽셀 중 어느 하나의 외측으로 돌출된 대칭 구조를 갖는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 W 서브 픽셀은 제1 면적을 갖고,
    상기 R, G 및 B 서브 픽셀은 상기 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 W 서브 픽셀은 제1 면적을 갖고,
    상기 R, G 및 B 서브 픽셀 중 하나는 상기 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖고,
    상기 R, G 및 B 서브 픽셀 중 나머지 둘은 상기 제1 면적보다는 크고, 상기 제2 면적보다는 작은 제3 면적을 갖는 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 면적은
    상기 제3 면적 대비 10 ~ 15%의 큰 면적을 갖는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀은 2개의 서브 픽셀이 1개의 단위 픽셀을 구성하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀은
    상기 복수의 게이트 배선과 평행한 제1 가로열이 W, R, G, B 서브 픽셀 순으로 배열되고, 상기 제1 가로열과 평행한 제2 가로열이 G, B, W, R 서브 픽셀 순으로 배열되어 4개의 단위 픽셀이 반복 배열되는 구조를 갖는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 기판은
    제1 기판 상의 제1 방향을 따라 배열된 상기 복수의 게이트 배선;
    상기 복수의 게이트 배선과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 상기 복수의 데이터 배선;
    상기 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선의 교차 부분에 각각 배치된 복수의 박막트랜지스터;
    상기 복수의 박막트랜지스터에 각각 연결되어, 상기 W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 배치된 복수의 화소 전극; 및
    상기 복수의 박막트랜지스터와 상기 복수의 화소 전극 사이에서, 상기 복수의 화소 전극과 중첩되도록 배치된 공통 전극;
    을 포함하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 박막트랜지스터 각각은
    상기 게이트 배선의 일부인 게이트 전극;
    상기 데이터 배선의 일부인 소스 전극;
    상기 게이트 배선과 이격된 상부에서, 상기 소스 전극과 이격 배치된 드레인 전극; 및
    일단은 상기 소스 전극에 연결되고, 타단은 상기 드레인 전극에 연결되며, 상기 게이트 전극과 일부가 중첩되도록 배치된 반도체층;
    을 포함하는 표시장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 기판은
    상기 데이터 배선과 중첩된 상부에 배치되며, 상기 공통 전극과 전기적으로 연결된 터치 신호 배선;
    을 더 포함하는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 컬러필터 기판은
    상기 W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 대응하는 위치에 배치된 상기 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터;
    상기 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터의 경계 영역에 배치된 블랙 매트릭스;
    상기 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터 및 블랙 매트릭스를 덮는 오버 코트층; 및
    상기 오버 코트층 상에서 블랙 매트릭스와 대응되는 위치에 배치되어, 상기 박막트랜지스터 기판의 복수의 게이트 배선 및 복수의 데이터 배선 간의 교차 부분과 대응되는 위치에 배치된 컬럼 스페이서;
    를 포함하는 표시장치.
  12. 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차에 의해 정의되는 영역에 복수의 W, R, G, B 서브 픽셀이 배치된 박막트랜지스터 기판; 및
    상기 박막트랜지스터 기판과 마주보며, 상기 W, R, G, B 서브 픽셀에 각각 대응하여 복수의 W, R, G, B 서브 컬러필터가 배치된 컬러필터 기판;을 포함하며,
    상기 W 서브 픽셀에 배치된 2개의 게이트 배선 상호 간이 상기 W 서브 픽셀의 내측으로 돌출된 대칭 구조를 갖고,
    상기 R, G, B 서브 픽셀 중 어느 하나에 배치된 2개의 게이트 배선은 상호 간이 상기 R, G, B 서브 픽셀 중 어느 하나의 외측으로 돌출된 대칭 구조를 갖는 표시장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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