KR20080056944A - 박막 트랜지스터 기판 및 이를 구비하는 표시 장치 - Google Patents

박막 트랜지스터 기판 및 이를 구비하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일측 방향으로 굴곡지게 형성된 복수의 게이트 라인과, 타측 방향으로 평행하게 형성된 복수의 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 마련되는 복수의 단위 화소를 포함하고, 상기 단위 화소는 굴곡지게 형성된 게이트 라인에 의해 서로 인접한 단위 화소 화소가 엇갈리게 형성된 표시 장치를 제공한다.
이와 같은, 본 발명은 인접하는 단위 화소들이 엇갈리게 배치되어 배치 구조상의 주기성이 최대한 억제되므로 모아레 현상이 개선된다. 따라서, 화상의 표시 품질이 우수한 고품위 표시 장치를 제조할 수 있다.
모아레, moire, 양면 표시, 양측 표시, 액정 표시 장치.

Description

박막 트랜지스터 기판 및 이를 구비하는 표시 장치{THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 표시 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 액정 표시 패널의 단위 화소를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 박막 트랜지스터 기판 111: 게이트 전극
115: 소오스 전극 116: 드레인 전극
118: 화소 전극 119: 반사 패턴
120: 컬러 필터 기판 121: 블랙 매트릭스
122: 컬러 필터 123: 컬럼 스페이서
124: 공통 전극 210,220: 편광판
310: 램프 320: 램프 홀더
330: 도광판
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 이를 구비하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단위 화소의 배치 구조를 변경하여 모아레 현상을 개선할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
양면 표시 장치는 양측면에서 화상을 볼 수 있는 장치이다. 이러한 양면 표시 장치의 제작을 위해 종래에는 두 장의 표시 패널 사이에 광원을 배치시켜 양면 표시 장치를 제작하였다. 즉, 제 1 표시 패널을 전면에 배치시키고, 제 2 표시 패널을 후면에 배치시켜 사용자가 전면과 후면의 양측면에서 화상을 볼 수 있도록 하였다.
최근에는 하나의 표시 패널을 사용하여 양측면에서 모두 화상을 볼 수 있는 양면 표시 장치를 제작 수 있는 기술들이 제시되고 있다. 그 일예로, 표시 패널의 전면과 후면에 각기 투명한 백라이트를 배치시켜 양면 표시 장치를 제작한다. 이는 전면을 보기위해서는 후면의 백라이트를 구동시키고, 후면을 보기위해서는 전면의 백라이트를 구동시켜 사용자가 양면을 모두 볼 수 있도록 하였다. 이뿐만 아니라 표시 패널의 화소 영역을 투과 영역과 반사 영역으로 분할하여 양면 표시 장치를 제작한다. 이때, 투과 영역에서는 광원의 광이 해당 영역을 투과하여 광원이 위치한 반대 영역의 면에 화상을 표시하고, 반사 영역에서는 광원의 광이 해당 영역에서 반사되어 광원이 위치한 영역의 면에 화상을 표시한다.
한편, 표시 패널은 삼원색 중의 어느 하나를 표시하는 복수의 단위 화소들로 구성되며, 이들은 스트라이프(stripe) 형태로 배치되는 것이 일반적이다. 따라서, 종래의 표시 패널은 단위 화소들이 주기적으로 배열된 격자 구조를 갖게 되는데, 각각의 화소들이 슬릿(slit)으로 작용함으로써, 그 사이에서 광의 회절이 발생되어 주기적으로 암부와 명부가 반복되는 모아레 현상이 나타나게 된다. 특히, 양면 표시 패널의 경우 그 전면에 투광성 면광원이 필요하므로 선광원인 램프에서 방출된 광을 면광원으로 변환하기 위해 도광판을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 도광판은 측면으로 입사된 광을 표시 패널이 위치한 하부 방향으로 출사하도록 그 상부면에 프리즘 패턴과 같은 반사 수단을 구비하게 되는데, 상기 반사 수단의 주기성으로 인해 상부 방향으로 표시된 화상의 모아레(moire) 현상은 더욱 심화된다. 이처럼, 종래 기술에 따른 양면 표시 장치는 표시 패널의 단위 화소 및 도광판의 반사 패턴의 주기성으로 인하여 모아레 현상이 발생되므로, 상부 방향으로 표시된 화상의 표시 품질이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 인접하는 단위 화소들을 엇갈리게 배치함으로써, 단위 화소의 배열상의 주기성으로 인한 모아레 현상을 해결할 수 있는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은, 일측 방향으로 굴곡지게 형성된 복수의 게이트 라인과, 타측 방향으로 평행하게 형성된 복수의 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 마련되는 복수의 화소 전극을 포함하고, 상기 화소 전극은 굴곡지게 형성된 게이트 라인에 의해 서로 인접한 화소 전극이 엇갈리게 형성된다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 일측 방향으로 굴곡지게 형성된 복수의 게이트 라인과, 타측 방향으로 평행하게 형성된 복수의 데이터 라인 및 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 마련되는 복수의 단위 화소를 포함하고, 상기 단위 화소는 굴곡지게 형성된 게이트 라인에 의해 서로 인접한 단위 화소 화소가 엇갈리게 형성된다.
상기 단위 화소는 삼원색 중의 어느 하나를 발하도록 구성된 컬러 필터를 더 포함한다. 상기 컬러 필터는 동일 게이트 라인에 연결되어 서로 인접한 단위 화소가 각기 다른 색을 발하도록 구성될 수 있고, 동일 데이터 라인에 연결되어 서로 인접한 단위 화소가 각기 다른 색을 발하도록 구성될 수 있다.
상기 단위 화소는 일측 방향으로 화상을 표시하는 반사 영역 및 타측 방향으로 화상을 표시하는 투과 영역을 포함할 수 있다. 이때, 상기 반사 영역에는 요철 형상의 반사 패턴이 추가로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제 공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 표시 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 액정 표시 패널의 단위 화소를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 양면 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 표시 패널(100) 및 상기 액정 표시 패널(100)의 전면에 배치되는 광원 유닛(300)을 포함한다. 또한, 상기 양면 표시 장치는 액정 표시 패널(100)과 광원 유닛(300)의 사이 또는 액정 표시 패널(100)의 배면에 배치되어 광학 특성을 향상시키는 적어도 하나의 광학 시트(400)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 액정 표시 패널(100)은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판(110)과 컬러 필터 기판(120) 및 두 기판(110,120) 사이에 위치하는 액정층(130)을 포함한다. 또한, 상기 액정 표시 패널(100)은 상부 표면 및 하부 표면에 각각 부착된 편광판(210,220)을 더 포함할 수 있다. 이러한 액정 표시 패널(100)에는 일측 방향으로 복수의 게이트 라인(미도시)이 형성되고, 타측 방향으로 복수의 데이터 라인(미도시)이 형성되어, 그 교차 영역에 단위 화소가 마련된다.
상기 박막 트랜지스터 기판(110)은 박막 트랜지스터 및 화소 전극(118)이 격자 구조로 형성되고, 이들에 연결된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)이 형성된 투명 기판이다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(111), 활성층(113), 오믹 콘택층(114), 소오스 전극(115) 및 드레인 전극(116)을 포함한다. 여기서, 게이트 전극(111)은 게이트 라인에 접속되고, 소오스 전극(115)은 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극(116)은 화소 전극(118)에 접속된다. 상기 화소 전극(118)은 대향 기판(120)에 형성된 공통 전극(124)과 함께 액정 커패시터(liquid crystal capacitor;Clc)를 형성한다. 이러한 액정 커패시터(Clc)는 화소 전압을 충전하여 액정층(130)의 배열을 제어하는 역할을 수행한다. 한편, 본 실시예에서는 도시되지 않았으나, 화소 전극(118)의 하부에는 유지 전극이 형성될 수 있다. 상기 유지 전극은 대략 게이트 라인과 평행하게 연장된 평행하게 연장된 유지 라인(미도시)에 연결되어, 공통 전압과 같은 기준 전압을 인가받으며, 상부에 위치되는 화소 전극(118)과 함께 유지 커패시터(storage capacitor;Cst)를 형성한다. 이러한, 유지 커패시터(Cst)는 화소 전극(118)에 충전된 화소 전압을 다음 화소 전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지하는 역할을 수행한다.
한편, 상하 배선 간의 상호 절연을 위하여, 게이트 전극(111) 상부에는 제 1 절연막(112)이 형성되고, 소오스 전극(115) 및 드레인 전극(116) 상부에는 제 2 절연막(117)이 형성된다. 또한, 상하 배선 간의 신호 전달을 위하여, 상기 제 1 절연막(112) 및/또는 상기 제 2 절연막(112)에는 그 일부 영역이 제거되어 하부 배선을 노출시키는 복수의 콘택홀이 형성된다. 예를 들어, 드레인 전극(116)과 화소 전극(118)을 연결하기 위한 콘택홀이 형성된다.
특히, 본 실시예의 박막 트랜지스터 기판(110)은 화소 전극(118)의 일부 영역 상부에 반사 패턴(119)이 형성된다. 이러한 반사 패턴(119)은 요철 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 광 반사율이 우수한 Ag, Al, Au, Nd 및 Cu 등과 같은 금속 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 상기 반사 패턴(119)의 요철 구조 는 상부 방향에서 입사된 광의 난반사를 유도하면서 이를 상부 방향으로 집광시켜 광의 이용 효율을 높여준다.
상기 컬러 필터 기판(120)은 각 화소 영역 간의 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(121)와, 화소 영역으로 입사된 광을 채색하는 삼원색 즉, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터(122)가 격자 구조로 형성되고, 소정 영역에 셀갭(cell gap) 유지를 위해 소정 높이를 갖는 컬럼 스페이서(123)가 형성되며, 그 전면에 공통 전극(124)이 형성된 투명 기판이다. 물론, 상기 컬러 필터(122)와 공통 전극(124) 사이에는 계면의 부착성 및 평탄성을 개선하기 위한 오버 코트막(over coat layer)이 더 형성될 수도 있다.
상기의 액정 표시 패널(100)의 전면에는 광원 유닛(300)이 배치된다. 상기 광원 유닛(300)은 광원인 램프(310)와, 상기 램프(310)가 장착되는 램프 홀더(320) 및 상기 램프(310)의 측면에 배치되는 도광판(330)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 램프(310)는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 상기 광원으로는 선 광원인 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)를 사용하는 것이 효과적이다. 물론, 상기 냉음극 형광 램프 대신에 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL), 전계발광 램프(Electroluminescent Lamp, EL), 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등이 사용될 수도 있다.
상기 램프 홀더(320)는 램프(310)를 고정하기 위한 고정 수단 및 광을 집광하기 위한 집광 수단을 포함한다. 이러한 램프 홀더(320)는 유동되지 않게 램프(310)를 고정함과 동시에 램프(310)에서 방사상으로 발생된 광을 일방향 즉, 도 광판(330)의 입광면으로 집광시킨다.
상기 도광판(330)은 램프(310)로부터의 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변환한다. 상기 도광판(330)은 일측 방향으로 갈수록 두께가 줄어들어 전체적으로 경사진 구조를 갖는 사각판 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 도광판(330)의 일측 단부면은 광이 들어오는 입사면을 형성하고, 상부 표면은 광이 방출되는 방출면을 형성하며, 하부 표면은 상기 입사면을 통해 들어오는 광이 상기 방출면을 통해 출사되도록 전반사시키는 반사면을 형성한다. 상기 도광판(330)의 반사면은 삼각형, 반구형, 렌즈형 등의 단면 구조를 가지며, 일측 방향으로 평행하게 배열된 프리즘 패턴에 의해 구성된다. 이러한 도광판으로는 아크릴 수지인 PMMA(Poly Methy Methacrylate), 폴리올레핀 또는 폴리카보네이트와 같은 일정한 굴절율을 갖는 투광성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 갖는 양면 표시 장치에서 단위 화소는 반투과 모드로 동작하여, 양면으로 화상을 표시하게 된다. 즉, 화소 전극(118)의 형성 영역에 정의되는 화소 영역은 반사 패턴(119)의 형성 유무에 따라 투과 영역(A1) 및 반사 영역(A2)으로 구분되는데, 투과 영역(A1)으로 입사된 광은 투과되어 하부 방향으로 화상을 표시하고, 반사 영역(A2)으로 입사된 광은 반사되어 상부 방향으로 화상을 표시한다. 이러한 화상의 양면 표시 과정을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 게이트 라인에 게이트 턴온 신호가 인가되면 박막 트랜지스터가 턴온되어 데이터 라인을 통해 전달된 화상 신호가 화소 전극(119) 및 유지 전극(미도 시)에 충전된다. 이때, 공통 전극(124)과 화소 전극(118) 사이의 전계가 변화되어 액정층(130)의 배열이 변화되고, 이로 인해 광 투과율이 조절된다. 또한, 면광원 유닛(310)으로부터 출사된 백색광은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 등의 컬러 필터(122)가 배치된 컬러 필터 기판(120)을 거치면서 채색되고, 액정층(130)을 경유하면서 광 투과율이 조절되어 하부 방향으로 진행한다. 이때, 투과 영역(A1)으로 진행하는 광은 박막 트랜지스터 기판(110)을 투과하여 하부 방향으로 출사되고, 반사 영역(A2)으로 진행하는 광은 반사 패턴(119)의 의하여 반사되어 상부 방향으로 출사된다. 한편, 액정 표시 패널(100)의 양면에서 출사된 광들은 이웃하는 화소 영역에서 출사된 광들과 혼색되어 목표로 하는 컬러를 구현함으로써, 양면으로 원하는 화상이 표시된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 양면 표시 장치는 양면으로 화상을 표시 할 수 있다. 본 실시예는 각 단위 화소당 하나의 박막 트랜지스터가 할당되어 투과 영역(A1) 및 반사 영역(A2)이 함께 제어되므로, 양면으로 같은 화상을 표시하게 되지만, 이와 달리 복수의 박막 트랜지스터를 할당하면 투과 영역(A1) 및 반사 영역(A2)을 개별적으로 제어할 수 있으므로, 양면으로 다른 화상을 표시할 수 있다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이 광원 유닛(300)은 액정 표시 패널(100)의 상부에 위치하는 것이 바람직하고, 광원 유닛(300)이 위치하는 면을 통해 화상을 표시하기 위해서는 상기 광원 유닛(300)으로 투광성의 면광원을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 패널에는 서로 인접한 단위 화소(P)가 엇갈리게 형성된다. 즉, 박막 트랜지스터 기판에는 일측 방향을 따라 직각으로 굴곡지게 복수의 게이트 라인(G)이 형성되고, 타측 방향을 따라 평행하게 복수의 데이터 라인(D)이 형성되어, 그 교차 영역에 마련되는 복수의 화소 전극은 서로 엇갈리게 형성된다. 이에 대응하여 컬러 필터 기판에는 컬러 필터(R,G,B)가 서로 엇갈리게 형성된다. 이때, 상기 컬러 필터(R,G,B)는 동일 게이트 라인(D)에 연결되어 서로 인접한 단위 화소(P)가 각기 다른 색을 발하도록 구성된다. 예를 들어, 컬러 필터 기판의 좌측을 기준으로 제 1 열에는 적색 컬러 필터(R)가 배치되고, 제 2 열에는 녹색 컬러 필터(G)가 배치되며, 제 3 열에는 청색 컬러 필터(B)가 배치되어, 상기의 배치 구조가 전체 영역에 걸쳐 반복된다. 그 결과, 단위 화소(P)가 비주기적으로 배치됨으로써 모아레 현상이 개선된다. 즉, 앞선 종래의 기술에서 설명한 바와 같이, 단위 화소가 주기적으로 배열되어 격자 구조를 갖게 될 경우 단위 화소들이 슬릿(slit)으로 작용하여 그 사이에서 광이 회절되고, 이로 인해 암부와 명부가 반복되는 모아레 현상이 나타나게 된다. 그러나, 본 실시예의 액정 표시 패널에는 서로 인접한 단위 화소(P)가 엇갈리게 배치되므로, 배치 구조상의 주기성이 최대한 억제되어 모아레 현상이 개선된다.
한편, 도 5는 본 발명의 변형예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 변형예에 따른 컬러 필터 기판을 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 변형예에 따른 액정 표시 패널에는 서로 인접한 단위 화소(P)가 엇갈리게 형성된다. 이때, 각각의 단위 화소(P)에 마련된 컬러 필터(R,G,B)는 동일 데이터 라인(D)에 연결되어 서로 인접한 단위 화소(P)가 각기 다른 색을 발하도록 구성된다. 예를 들어, 컬러 필터 기판의 좌측을 기준으로 제 1 열에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 순으로 컬러 필터가 반복 배치되고, 제 2 열에는 청색(B), 적색(B), 녹색(G) 순으로 컬러 필터가 반복 배치되어, 상기의 배치 구조가 전체 영역에 걸쳐 반복된다. 그 결과, 전술한 바와 같이, 서로 인접한 단위 화소(P)가 엇갈리게 배치되므로, 배치 구조상의 주기성이 최대한 억제되어 모아레 현상이 개선된다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 인접하는 단위 화소들이 엇갈리게 배치되어 배치 구조상의 주기성이 최대한 억제되므로 모아레 현상이 개선된다. 따라서, 화상의 표시 품질이 우수한 고품위 표시 장치를 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 일측 방향으로 굴곡지게 형성된 복수의 게이트 라인과,
    타측 방향으로 평행하게 형성된 복수의 데이터 라인 및
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 마련되는 복수의 화소 전극을 포함하고,
    상기 화소 전극은 굴곡지게 형성된 게이트 라인에 의해 서로 인접한 화소 전극이 엇갈리게 형성된 박막 트랜지스터 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 게이트 라인은 직각으로 굴곡지게 형성된 박막 트랜지스터 기판.
  3. 일측 방향으로 굴곡지게 형성된 복수의 게이트 라인과,
    타측 방향으로 평행하게 형성된 복수의 데이터 라인 및
    상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 마련되는 복수의 단위 화소를 포함하고,
    상기 단위 화소는 굴곡지게 형성된 게이트 라인에 의해 서로 인접한 단위 화소 화소가 엇갈리게 형성된 표시 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 게이트 라인은 직각으로 굴곡지게 형성된 표시 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 단위 화소는 삼원색 중의 어느 하나를 발하도록 구성된 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 컬러 필터는 동일 게이트 라인에 연결되어 서로 인접한 단위 화소가 각기 다른 색을 발하도록 구성된 표시 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컬러 필터는 서로 인접한 단위 화소가 적색, 녹색, 청색 순으로 발하도록 구성된 표시 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 컬러 필터는 동일 데이터 라인에 연결되어 서로 인접한 단위 화소가 각기 다른 색을 발하도록 구성된 표시 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 컬러 필터는 서로 인접한 단위 화소가 적색, 녹색, 청색 순으로 발하도 록 구성된 표시 장치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 단위 화소는,
    일측 방향으로 화상을 표시하는 반사 영역 및
    타측 방향으로 화상을 표시하는 투과 영역을 포함하는 표시 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 반사 영역에는 요철 형상의 반사 패턴이 추가로 형성된 표시 장치.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 단위 화소의 전면에 배치되는 광원 유닛을 더 포함하는 표시 장치.
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KR100926635B1 (ko) * 2008-05-28 2009-11-13 삼성모바일디스플레이주식회사 유기전계발광 표시장치 및 그의 구동방법
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