KR20080032313A

KR20080032313A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20080032313A
Application number: KR1020060097884A
Authority: KR
Inventors: 쯔토모 우에모토
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2008-04-15

Abstract

본 발명은 광 효율이 떨어지지 않으면서 새로운 구조를 가지는 액정 표시 장치를 제공하고자 형광체인 컬러 필터를 하부 기판 상에 형성하며, 그 위에 하부 편광판을 형성한다. 그 결과 컬러 필터를 형광체로 형성하여 액정 표시 장치가 보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 또한, 하부 편광판을 하부 기판의 내측에 형성하여 광손실을 줄일 수 있고, 편광판을 부착하는 공정을 줄일 수 있다.

한편, 반사 전극을 형성하여 반투과형 액정 표시 장치로 사용할 수 있으며, 컬러 필터위에 반사층을 형성하여 액정 표시 장치의 휘도를 증가시킬 수 있고, 하부 기판을 제거하여 액정 표시 장치의 두께를 줄일 수도 있다.

형광체, 컬러 필터, 자외선광, 액정 표시 장치

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 T 영역을 확대 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

<도면 부호의 설명>

3: 액정층 11: 상부 배향막

12: 상부 편광판 21: 하부 배향막

22: 하부 편광판 110: 상부 기판

124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막

150: 반도체층 173: 소스 전극

175: 드레인 전극 180: 보호층

190: 화소 전극 194: 반사 전극

210: 하부 기판 230: 컬러 필터

235: 반사층 270: 공통 전극

300: 도광판 310: 광원

370: 실부재

본 발명은 새로운 구조의 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

이러한 액정 표시 장치는 광원에서 제공된 빛의 일부가 컬러 필터에 흡수되어 광 효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광 효율이 떨어지지 않으면서 새로운 구조를 가지는 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 컬러 필터를 하부 기판 상에 형성하며, 그 위에 하부 편광판을 형성한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 대향하는 하부 기판, 상기 상부 기판 및 하 부 기판의 사이에 주입된 액정층을 포함하며, 상기 하부 기판은 상기 하부 기판의 상부면에 형성된 컬러 필터, 상기 컬러 필터를 덮는 하부 편광판 및 상기 하부 편광판을 덮은 공통 전극을 포함한다.

상기 공통 전극의 상부에는 하부 배향막이 형성되어 있을 수 있다.

상기 상부 기판의 외측면에는 상부 편광판이 부착되어 있을 수 있다.

상기 컬러 필터는 형광체로 형성되어 있을 수 있다.

상기 컬러 필터의 상부면에 자외선 또는 보라색 파장의 단파장 빛을 반사하는 반사층이 형성되어 있을 수 있다.

상기 하부 기판의 하측에는 도광판 및 광원을 포함하는 백라이트 유닛이 형성되어 있을 수 있다.

상기 광원은 자외선 또는 보라색 파장의 빛을 발산하는 발광 다이오드일 수 있다.

상기 박막 트랜지스터는 반도체층의 하측에 게이트 전극이 형성되어 있을 수 있다.

상기 공통 전극의 상부면 중 일부 영역에는 외부에서 입사된 빛을 반사하는 반사 전극이 형성되어 있을 수 있다.

상기 반사 전극은 굴곡이 형성된 표면을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 상부 기판, 상기 상부 기판에 대향하며 광원 및 도광판을 포함하는 백라이트 유닛, 상기 상부 기판 및 상기 백라이트 유닛의 사이에 주입된 액정층을 포함하며, 상기 백라이트 유닛의 상기 도광판의 상부면에는 컬러 필터가 형성되어 있으며, 상기 컬러 필터의 상부 면에는 하부 편광판이 형성되어 상기 컬러 필터를 덮고 있으며, 상기 하부 편광판의 상부 면에는 공통 전극이 형성되어 상기 하부 편광판을 덮는다.

상기 도광판과 상기 컬러 필터의 사이에는 광학 필름이 형성되어 있을 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

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 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 T 영역을 확대 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 도 1과 같은 단면을 가진다.

살펴보면, 상부 기판(110)과 하부 기판(210) 및 이 사이에 주입된 액정층(3)을 포함하는 액정 표시 패널은 광원(310)과 도광판(200)을 포함하는 백라이트 유닛의 상부에 형성되어 있다.

우선 백라이트 유닛에 대하여 살펴본다.

광원(310)은 자외선이나 보라색(violet) 파장의 빛을 발산하는 발광 다이오드(LED)로 형성한다. 이는 액정 표시 패널에서 색을 표시하는 컬러 필터로 형광체를 사용하기 때문이다. 이에 대해서는 후술한다.

한편, 광원(310)에서 방출된 빛은 도광판(300)으로 입사되어 도광판 하부에 형성된 반사판(도시하지 않음)에서 반사되면서 액정 표시 패널측으로 전달된다. 도광판(300)과 액정 표시 패널의 사이에는 2 이상의 광학 필름(도시하지 않음)이 형성되어 도광판(300)에서 입사되는 빛의 휘도를 증가시키거나 확산하는 역할을 수행한다.

한편, 액정 표시 패널에 대해서 살펴보면 아래와 같다.

액정 표시 패널은 상부 기판(110)과 하부 기판(210) 및 그 사이에 주입되어 있는 액정층(3)으로 이루어져 있다.

우선 상부 기판(110)에 대해서 살펴보면 아래와 같다.

상부 기판(110)은 각각의 화소를 제어하기 위하여 각 화소 영역에 적어도 하나의 박막 트랜지스터(T)를 포함하고 있다. 박막 트랜지스터(T)는 도 2에서 상세하게 도시되어 있으며, 도 2를 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.

상부 기판(110)의 하부면에는 반도체층(150)이 형성되어 있다. 반도체 층(150)은 다결정 실리콘으로 형성되어 있으며, 소스 영역, 드레인 영역 및 채널 영역을 포함하고 있다. 반도체층(150)은 소스 영역 및 드레인 영역에 형성된 개구부를 가지는 게이트 절연막(140)으로 덮여 있다. 게이트 절연막(140)의 소스 영역 개구부에는 소스 전극(173)이 형성되어 있고, 드레인 영역 개구부에는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)의 하부이며, 반도체층(150)의 채널 영역의 하부에는 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)는 박막 트랜지스터(T)의 3 단자를 이룬다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 보호막(180)으로 덮여 있으며, 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 개구부가 형성되어 있다. 보호막(180)의 하부에는 화소 전극(190)이 형성되어 있으며, 개구부를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.

화소 전극(190)의 상부에는 상부 배향막(11)이 형성되어 있어 액정층(3)의 배향을 돕는다.

한편, 하부 기판(210)에 대하여 살펴보면 아래와 같다. 하부 기판(210)의 상부면에는 형광체로 형성된 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230)가 형성되어 있다. 형광체는 자외선 또는 보라색 계열의 빛을 흡수한 후 입사되는 빛과 다른 파장의 빛을 복사하여 방출한다. 일반적으로 형광체에서 방출되는 빛의 파장은 입사되는 빛의 파장보다 길어지며, 본 컬러 필터(230)는 각각 적색, 녹색 및 청색의 빛을 나타낸다. 컬러 필터(230)의 사이에는 빛이 새는 것을 방지하기 위해 블랙 매트릭스(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다.

상기 컬러 필터(230)의 상부에는 하부 편광판(22)이 형성되어 있다. 하부 편광판(22)을 형성하는 방법은 다양한 방법이 존재할 수 있다. 그 중 본 발명의 실시예에서는 차단막(도시하지 않음)을 형성하고 그 위에 할로겐화은(AgI, AgBr등)이나 할로겐화구리와 같이 이방성의 큰 결정성을 가지며 광을 흡수 또는 반사시키는 물질을 스핀 코팅 방식으로 도포한 후 레이져 빔을 조사하여 일방향으로 배열되도록 하여 편광판을 형성하는 방법을 사용한다.

하부 편광판(22)의 상부면에는 공통 전극(270)을 형성하고 그 위에 하부 배향막(21)을 형성한다. 공통 전극(270)은 일정 수준의 전압이 계속 인가되며, 상부 기판(110)의 화소 전극(190)과 전계를 형성하여 액정층(3)의 액정이 배열하도록 한다. 또한, 하부 배향막(21)은 상부 배향막(11)과 같이 액정층(3)의 배향을 돕는다.

상부 기판(110)과 하부 기판(210)의 사이에는 액정층(3)이 주입되어 있으며, 액정층(3)이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 실부재(370)가 기판(110, 210)의 테두리를 따라서 형성되어 있다.

이상과 같이 하부 기판에 컬러 필터를 형광체로 형성하고, 컬러 필터 상부에 편광판을 형성하고 그 위에 공통 전극을 형성함으로서, 다음과 같은 장점을 가진다.

컬러 필터를 형광체로 형성하여 액정 표시 장치가 보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 또한, 하부 편광판을 하부 기판의 내측에 형성하여 광손실을 줄일 수 있고, 편광판을 부착하는 공정을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있다. 제2 실시예는 컬러 필터(230)층의 상부이며, 하부 편광판(22)의 아래에 반사층(235)를 형성한다. 반사층(235)은 광원(310)에서 제공되는 자외선 또는 보라색 파장의 빛 중 단파장의 빛을 반사하는 층으로 컬러 필터(230) 형광체를 투과하지 못하거나 투과했는데도 파장이 변하지 않는 빛을 다시 도광판(300)으로 보내어 빛의 효율을 증가시키는 역할을 한다. 그로 인하여 액정 표시 장치의 휘도가 증가한다.

반사층(235)은 컬러 필터(230) 형광층 위에 자외선 반사 처리를 통하여 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예를 도시하고 있다. 제3 실시예는 반투과형 액정 표시 장치를 도시하고 있다. 반투과형 액정 표시 장치는 반사 영역과 투과 영역을 가지며, 반사된 빛 및 투과된 빛을 이용하여 화상을 표시한다.

반투과형 액정 표시 장치는 반사 전극(194)을 더 포함하며, 반사 전극(194)은 공통 전극(270)의 상부이며, 배향막(21)의 하부에 형성된다. 반사 전극(194)이 형성된 영역은 반사 영역이며, 반사 전극(194)이 형성되지 않은 영역은 투과 영역이다. 반사 전극(194)은 반사율을 향상시키기 위하여 상부 표면에 굴곡이 형성되어 있다. 반사 영역은 외부에서 입사된 빛이 반사 전극(194)에서 반사되어 화상을 표시하게되며, 반사 전극(194)과 화소 전극(190)간의 전압 차이로 인하여 배열된 액정에 따라서 화상을 표시하게 된다. 반사 모드로 화상을 표시함에 있어서 화질의 향상을 위하여 보상 필름 또는 위상차 필름이 더 형성될 수 있다.

반사 전극(194)은 빛을 반사하는 물질로 형성되어 있으며, 반사 전극(194)의 상부에는 하부 배향막(21)이 형성되어 있다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예가 도시되어 있다. 제4 실시예는 액정 표시 장치의 두께를 줄이기 위하여 하부 기판(210)을 제거한 것을 특징으로 한다.

하부 기판(210)이 없으므로 도광판(300)의 상부면에 컬러 필터(230)가 형성된다. 도광판(300)과 컬러 필터(230)의 사이에 2 이상의 광학 필름(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수도 있다.

컬러 필터(230)의 상부에는 하부 편광판(22)이 위치하고, 그 위에는 공통 전극(270)이, 그리고 그 위에는 하부 배향막(21)이 위치한다.

하부 기판(210)의 두께가 없으므로 슬림한 두께를 가지는 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.

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.

이상에서 살펴본 바와 같이, 하부 기판에 컬러 필터를 형광체로 형성하고, 컬러 필터 상부에 편광판을 형성하고 그 위에 공통 전극을 형성함으로서, 컬러 필터를 형광체로 형성하여 액정 표시 장치가 보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 또한, 하부 편광판을 하부 기판의 내측에 형성하여 광손실을 줄일 수 있고, 편광판을 부착하는 공정을 줄일 수 있다.

Claims

박막 트랜지스터를 포함하는 상부 기판,

상기 상부 기판에 대향하는 하부 기판,

상기 상부 기판 및 하부 기판의 사이에 주입된 액정층을 포함하며,

상기 하부 기판은

상기 하부 기판의 상부면에 형성된 컬러 필터,

상기 컬러 필터를 덮는 하부 편광판 및

상기 하부 편광판을 덮은 공통 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전극의 상부에는 하부 배향막이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 상부 기판의 외측면에는 상부 편광판이 부착되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 컬러 필터는 형광체로 형성되어 있는 액정 표시 장치
제4항에서,

상기 컬러 필터의 상부면에 자외선 또는 보라색 파장의 단파장 빛을 반사하는 반사층이 형성되어 있는 액정 표시 장치
제1항에서,

상기 하부 기판의 하측에는 도광판 및 광원을 포함하는 백라이트 유닛이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제6항에서,

상기 광원은 자외선 또는 보라색 파장의 빛을 발산하는 발광 다이오드인 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 박막 트랜지스터는 반도체층의 하측에 게이트 전극이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 공통 전극의 상부면 중 일부 영역에는 외부에서 입사된 빛을 반사하는 반사 전극이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
제9항에서,

상기 반사 전극은 굴곡이 형성된 표면을 가지는 액정 표시 장치.
박막 트랜지스터를 포함하는 상부 기판,

상기 상부 기판에 대향하며 광원 및 도광판을 포함하는 백라이트 유닛,

상기 상부 기판 및 상기 백라이트 유닛의 사이에 주입된 액정층을 포함하며,

상기 백라이트 유닛의 상기 도광판의 상부면에는 컬러 필터가 형성되어 있으며,

상기 컬러 필터의 상부 면에는 하부 편광판이 형성되어 상기 컬러 필터를 덮고 있으며,

상기 하부 편광판의 상부 면에는 공통 전극이 형성되어 상기 하부 편광판을 덮는 액정 표시 장치.
제11항에서,

상기 도광판과 상기 컬러 필터의 사이에는 광학 필름이 형성되어 있는 액정 표시 장치.