KR20110078723A - 액정 표시장치 - Google Patents

액정 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110078723A
KR20110078723A KR1020090135601A KR20090135601A KR20110078723A KR 20110078723 A KR20110078723 A KR 20110078723A KR 1020090135601 A KR1020090135601 A KR 1020090135601A KR 20090135601 A KR20090135601 A KR 20090135601A KR 20110078723 A KR20110078723 A KR 20110078723A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
liquid crystal
electrode
layer
crystal display
Prior art date
Application number
KR1020090135601A
Other languages
English (en)
Inventor
한상훈
윤중민
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020090135601A priority Critical patent/KR20110078723A/ko
Publication of KR20110078723A publication Critical patent/KR20110078723A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light

Abstract

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 광 투과도를 높여 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 액정패널의 상부기판 또는 하부기판 상에 형성되어, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 대응되도록 형성되어 공통 전압을 공급하는 제 2 전극; 상기 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어, 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되어 일정 굴절율을 가지는 액정층; 광을 발생시키는 광원과 상기 광원으로부터의 광을 상기 상부기판 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 액정층을 투과한 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키는 복수의 포토루미네센스들로 구성된 광 여기층을 포함한다.
포토루미네센스, 컬러필터, 액정, 전반사, 광 여기, 광투과

Description

액정 표시장치{liquid crystal display device}
본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로, 특히 광 투과도를 높여 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정 표시장치는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 통해 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하고 있다. 이러한, 액정 표시장치는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 장점으로 인해 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 및 IT 제품에 적용되어 그 응용범위가 넓어지고 있다.
액정 표시장치의 액정 표시장치는 두 장의 유리기판의 사이에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과, 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)으로 구성 된다. 여기서, 백라이트 유닛은 광원의 배치에 따라, 광원이 액정패널의 배면에 배치되는 직하형과, 광원이 액정패널의 측면에 배치되는 엣지형으로 구분될 수 있다.
액정 표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정패널의 하부에 마련된 백라이트 유닛을 통해 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하게 된다. 액정패널의 액정층에 투과하는 광의 투과율이 최대로 증가하면, 상기 액정패널은 휘도가 높은 화이트 영상을 구현하게 되고, 액정층의 광의 투과율이 최소로 감소하면 상기 액정패널은 휘도가 낮은 블랙 영상을 구현하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는 엣지형의 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시장치를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액정 표시장치는 입력되는 영상 데이터에 따라 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널(40)과 액정패널(40)에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(10)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 광을 발생시키는 광원(20)과, 상기 광원(20)을 감싸도록 형성되어 상기 광원(20)에서 발생된 광을 도광판(30)으로 입사시키는 하우징(25)과, 측면에 배치된 입사면을 통해 입사된 광을 액정패널(40)의 정면 방향으로 출사시키는 도광판(30)과, 상기 도광판(30) 상에 배치되어 액정패널(40)에 조사되는 광을 효율을 향상시키는 복수의 광학 시트(35)를 포함한다. 상기 복수의 광학 시트(35)는 편광 시트, 확산 시트들로 구성될 수 있다.
상기 액정패널(40)은 하부기판(62), 상부기판(64) 및 상기 하부기판(62)과 상부기판(64) 사이에 형성된 액정층(70)을 포함한다.
상기 하부기판(62)에는 제어용 스위치인 박막 트랜지스터(72, TFT) 및 화소영역의 화소전극(76)이 형성되어 있고, 상기 상부기판(64)에는 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 컬러필터들로 구성되는 컬러필터층(80) 및 상기 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 컬러필터들 사이에 형성되어 광을 차폐시키는 블랙 매트릭스(82)가 형성되 어 있다.
또한, 상기 액정패널(40)은 상기 하부기판(62)과 상부기판(64) 사이의 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서를 포함하며, 하부기판(62)의 배면에 형성되는 하부 편광판(52) 및 상부기판(64)의 상부에 형성되는 상부 편광판(54)을 포함한다.
이러한, 액정패널(40)은 자체적으로 광을 발산하지 못하므로, 입력된 영상 데이터에 따라 상기 광원(20)으로부터 입사되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다.
액정패널(40)에서 표시되는 화상을 표시품질을 높이기 위해서 고려하여야 할 점이 많이 있으나, 대표적인 것이 액정패널(40)에 표시되는 화상의 휘도이다. 액정패널(40)에서 표시되는 화상의 휘도는 백라이트 유닛(10)으로부터 공급되는 휘도에 따라서 달라질 수 있지만, 액정패널(40)의 광 투과율에 따라서 달라질 수 있다. 백라이트 유닛(10)에 높은 휘도로 균일한 광이 공급되어도, 액정패널(40)의 광 투과율이 낮으면 결과적으로 표시되는 화상의 휘도는 떨어지게 된다.
상술한 구성을 포함하는 액정 표시장치는 광원(20)으로부터 발생된 광이 하부 편광판(52), 도광판(30), 액정패널(40) 및 상부 편광판(54)을 경유하여 출사되는데, 이로 인해 액정패널(40)에 최종적으로 출사되는 광의 휘도는 줄어들게 된다.
일반적으로, 상기 하부 편광판(52) 및 상부 편광판(54)의 광 투과도는 45%, 액정패널(40)의 하부기판(62) 및 상부 유리기판(40)의 광 투과도는 94%, 액정패널(40)의 하부 유기기판(41) 상에 형성되는 박막 트랜지스터(72) 어레이 및 화소영 역의 광 투과도는 65%, 액정패널(40)의 컬러필터층(80)의 광 투과도는 27%인 것으로 알려져 있다.
결과적으로, 액정패널(40), 하부 편광판(52), 상부 편광판(54)을 경유하면서 손실되어 액정패널(40)에서 출사되는 광은 광원(20)에서 발생된 광의 4~7%만이 출사되어 광 효율이 낮은 단점이 있다.
이러한 액정 표시장치의 단점을 해결하기 위해, 백라이트 유닛에 다수의 광원(20)을 추가로 배치하여 액정 표시장치의 휘도를 높일 수 있으나, 이로 인해 액정 표시장치의 제조비용이 증가되는 다른 문제점이 발생된다. 또한, 다수의 광원(20)을 추가로 구동시키는 경우, 이에 따른 전력소비가 증가되는 문제점이 발생된다. 또한, 종래 기술의 액정 표시장치는 상술한 구성을 포함하여 구성됨으로 인해, 두께를 줄이는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광 투과도를 향상시킬 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정패널에서 출사되는 광의 휘도를 높여, 표시품질을 향상시킬 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시장치의 구동에 따른 전력소비를 줄일 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두께를 줄일 수 있는 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 액정패널의 상부기판 또는 하부기판 상에 형성되어, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 대응되도록 형성되어 공통 전압을 공급하는 제 2 전극; 상기 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어, 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되어 일정 굴절율을 가지는 액정층; 광을 발생시키는 광원과 상기 광원으로부터의 광 을 상기 상부기판 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 액정층을 투과한 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키는 복수의 포토루미네센스들로 구성된 광 여기층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되는 상기 액정층의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율의 이상인 경우, 상기 광원으로부터의 광이 상기 광 여기층에 조사되어 풀컬러의 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되는 상기 액정층의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율의 미만인 경우, 상기 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내에서 전반사되어 블랙의 화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 상기 하부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 제 1 전극이 하부기판 상에 형성되고, 상기 제 2 전극이 상기 상부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 상기 상부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 상기 광원은 백색광 또는 청색광 또는 자외선을 발생시키고, 상기 광 여기층은 레드(R), 그린(G) 형광물질 또는 인광물질로 형성되는 레드(R), 그린(G) 포토루미네센스 레이어와, 실리카(SiO2) 볼을 통해 청색광을 발생시키는 블루(B) 포토루미네센스 레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치는 광 투과도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치는 액정패널에서 출사되는 광의 휘도를 높여, 표시품질을 향상시킬 수 있다.
실시 예들에 따른 본 발명은 상부 편광판 및 하부 편광을 삭제하여 액정 표시장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치는 구동에 따른 전력소비를 줄일 수 있다.
실시 예들에 따른 본 발명은 액정패널의 두께를 줄여 박형의 액정 표시장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시장치는 입력되는 영상 데이터에 따라 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널과, 액정패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 액정패널에 공급되는 광을 발생시키는 광원(120) 과, 상기 광원을 감싸도록 형성되어 상기 광원(120)에서 발생된 광을 일측방향으로 출사시키는 하우징(125)과, 상기 광원(120)의 측면에 배치되어 입사면을 통해 입사된 광을 상기 액정패널의 전면으로 출사시키는 도광판(130)과, 상기 도광판(130)의 배면에 배치되어 상기 도광판(130)의 하부로 향하는 광을 상기 액정패널 방향으로 반사시키는 반사판(135)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 도광판(130)은 1.5 이상의 굴절율을 가지도록 형성되고, 상기 광원(120)은 발광 다이오드(LED)가 이용될 수 있으며, 백색광 또는 단일 파장의 청색광 또는 자외선을 발생시킬 수 있다. 또한 청색광을 발생키는 칩(Chip)에 레드(R), 그린(G)의 형광 물질을 패키징 하여 백색광을 발생시킬 수 있다.
상술한 설명에서는 광원(120)이 액정패널의 측면 방향에 배치되는 엣지형의 백라이트 유닛을 도시하고 설명하였으나, 이는 일 예를 나타낸 것이고, 본 발명의 다른 실시 예에서는 광원이 액정패널의 배면에 배치되는 직하형 방식의 백라이트 유닛이 적용될 수도 있다.
상기 액정패널은 하부기판과 상부기판(160) 및 상기 하부기판과 상부기판 사이에 형성된 액정층(170)으로 구성된다.
상기 하부기판에 상에는 제어용 스위치인 박막 트랜지스터(TFT)들이 형성된 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터 어리에층(150) 상에 제 1 전극(190)과 상기 제 1 전극과 대응되는 제 2 전극(195)이 형성된다. 여기서, 상기 제 1 전극(190) 및 제 2 전극(195)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극(190)은 데이터 라인과 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극(190)은 복수의 화소영역 각각에 대응되도록 형성되어 상기 화소영역에 영상 데이터에 따른 화소전압을 공급한다. 그리고, 상기 제 2 전극은 공통전극과 접속되어 상기 화소영역에 공통전압을 공급한다.
상기 상부기판(160) 상에는 상기 화소영역을 경유하여 상기 액정층(170)을 투과한 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키는 복수의 포토루미네센스(photoluminescence) 레이어로 구성된 광 여기층(180)과, 상기 광 여기층(180)을 구성하는 상기 복수의 포토루미네센스 레이어 사이에 형성되어 광을 차폐하는 블랙 매트릭스(182)가 형성된다.
여기서, 상기 상부기판(160)은 상기 광 여기층(180)의 손상을 방지하고 액정층(170)의 셀갭이 균일하게 형성되도록 상기 광 여기층(180) 상에 형성되는 오버 코팅층(174)을 포함한다.
상술한 설명에서는 상기 복수의 포토루미네센스 레이어 사이에 블랙 매트릭스(182)가 형성되어 광을 차폐시키는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예를 나타낸 것이고 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 복수의 포토루미네센스 레이어 사이에 격벽이 형성되어 상기 복수의 포토루미네센스 레이어 각각을 구분시키고 광을 차폐시킬 수 있다.
또한, 상기 액정패널은 수직으로 교차 배열된 게이트 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)을 포함하며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 상기 화소영역이 정의된다.
상기 데이터 라인과 게이트 라인이 수직으로 교차 배열된 화소영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터들이 형성되고, 상기 박막 트랜지스터는 상기 제 1 전극(190)과 전기적으로 접속된다.
상기 게이트 라인에 인가되는 스캔 신호에 의해 박막 트랜지스터가 턴-온되면, 상기 데이터 라인에 인가된 영상 데이터에 따른 화소전압이 상기 박막 트랜지스터를 통해 상기 제 1 전극(190)에 인가된다.
상기 제 1 전극(190)에 인가된 화소전압과 상기 제 2 전극(195)에 인가된 공통전압에 의해 즉, 횡전계 방식에 의해 액정층(170)의 액정(IPS 모드)이 배열되어 백라이트 유닛으로부터의 공급되는 광의 투과율이 조절된다.
상기 광 여기층(180)은 입사된 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키는 복수의 포토루미네센스 레이어로 구성된다.
여기서, 상기 포토루미네센스 레이어는 입사된 광을 흡수하여 여기(勵起)상태가 되고, 여기 상태에서 원래의 상태로 돌아갈 때 흡수한 광의 에너지를 정해진 파장의 광으로 발출하게 된다. 포토루미네센스 레이어는 광에 의해 자극을 받아 여기된 후, 고유의 색광 예를 들면, 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광을 발산하게 된다.
이때, 레드(R), 그린(G) 형광물질 또는 인광물질을 통해 레드(R) 또는 그린(G)의 포토루미네센스 레이어를 형성하고, 실리카(SiO2) 볼을 이용하여 블루(B)의 포토루미네센스 레이어를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 광 여기층(180)의 포토루미네센스 레이어는 산화물 계열, 황화 물 계열, 질화물 계열의 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 아래의 표 1과 같이, 물질에 따라서 입사된 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키게 된다.
일 예로서, Silicate 계열의 Ba, Sr + SiO2로 상기 포토루미네센스 레이어를 형성하는 경우, 입사된 광을 그린(G)의 색광으로 여기시킨다. 그리고, 황화물(Sulfide) 계열의 물질, 질화물(Nitride) 계열의 물질을 이용하여 상기 포토루미네센스 레이어를 형성하는 경우, 입사된 광을 레드(R)의 색광으로 여기시킨다.
Figure 112009082100712-PAT00001
종래 기술에서는 상부 편광판 및 하부 편광판을 통한 광의 위상차를 이용하여 광의 투과의 온(On)-오프(Off)를 제어하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 도광판(130)과 액정층(170)의 굴절율을 이용한 광의 전반사 현상을 이용하여 광 투과의 온(On)-오프(Off)를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 종래 기술의 상부 편광판, 하부 편광판을 적용하지 않는다. 종래 기술의 액정 표시장치에서는 광이 상부 편광판, 하부 편광판 및 컬러필터층을 경유함으로 인해 각 층의 광 투과도에 따른 광 손실이 발생되었지만, 본 발명에서는 상부 편광판 및 하부 편광판의 구성을 삭제하여 광 투과도를 높여 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 풀 컬러의 표현을 위해 종래 기술에서 적용되었던 컬러필터층을 상기 광 여기층(180)으로 대체함으로써 광 투과도에 따른 광 손실을 줄여 광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시장치는 광 효율의 향상을 통해 광원에서 발생되는 광의 휘도를 줄이더라도 광 투과도가 높아 액정패널에서 표시되는 화상의 휘도를 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 종래 기술 대비 광원의 구동에 따른 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 3 및 도 4는 IPS 모드로 구동되는 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 2 전극(195)에 공통전압이 인가되고, 상기 제 1 전극(190)에 화소전압이 인가되면, 상기 제 1 전극(190)과 상기 제 2 전극(195)의 전압차에 의해 액정층(170)의 액정이 배열되는데, 여기서, 다음의 수학식 1과 같이,
nLC ≥ nLGP
액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 보다 같거나 커지게 되면, 백라이트 유닛으로부터의 광이 액정층(170)을 경유하여 광 여기층(180)에 조사되게 된다. 따라서, 백라이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어를 통해 출사되어 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색상을 가지는 풀컬러의 화상이 표시되게 된다.
한편, 다음의 수학식 2와 같이,
nLC < nLGP
액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 작게 되면, 광원(120)에서 발생된 광이 도광판(130) 내에서만 전반사되어 액정패널에 광이 조사되지 않게 된다. 따라서, 백라이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어로 입사되지 않게 되어 액정패널은 블랙의 화상을 표시하게 된다.
종래 기술에 따른 액정 표시장치는 광원에서 발생된 광의 4~7%만이 액정패널에서 출사되어 광 효율이 매우 낮았다. 그러나, 상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 개구율 60%, 액정층(170)의 광 효율이 90%, 광 여 기층(180)의 광 효율이 90%인 경우, 광원(120)에서 발생된 광의 48.6%가 액정패널에서 출사되게 되어 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 액정 표시장치의 액정패널에서 고 휘도의 광이 출사되어 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제 2 내지 도 6 실시 예에 따른 액정 표시장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 내지 도 6 실시 예에 따른 액정 표시장치는 제 1 전극(190) 및 제 2 전극(190)이 액정패널 내에서 형성되는 위치와, 상기 광 여기층(180)을 구성하는 복수의 포토루미네센스 레이어들 사이에 형성되어 상기 포토루미네센스 레이어들 각각을 구분시키고 광을 차폐시키는 격벽(184)을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일하므로, 다른 구성에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 상부기판(160) 상에 형성된 오버코팅층(174) 위에 형성된다. 또한, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극(190)과 공통전압을 공급하는 제 2 전극(190)이 상기 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 형성된 상부기판(160) 상에 형성된다. 즉, 상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(190)이 상부기판에서 수평라인 상에 함께 배치되어 횡전계 방식(IPS: In-Plane Switch)으로 액정층(170)의 액정을 배열시키게 된다.
여기서, 상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(195)의 전압차에 의해 배열된 액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 보다 같거나 커지게 되면, 백라 이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어를 통해 출사되어 풀컬러의 화상을 표시한다.
반면, 상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(195)의 전압차에 의해 배열된 액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 작게 되면, 백라이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어로 입사되지 않게 되어 액정패널은 블랙의 화상을 표시하게 된다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 액정 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 상부기판(160)과 오버코팅층(174) 사이에 형성된다. 또한, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극(190)과 공통전압을 공급하는 제 2 전극(190)이 오버 코팅층(174) 상에서 액정층(170)과 인접하도록 형성된다. 즉, 상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(190)이 상부기판(160)에서 수평라인 상에 함께 배치되어 횡전계 방식(IPS: In-Plane Switch)으로 액정층(170)의 액정을 배열시키게 된다. 이에 따른 액정패널의 구동은 상술한 제 1 및 제 2 실시 예와 동일하다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 액정 표시장치는 하부기에 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 형성되고, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극(190) 및 공통전압을 공급하는 제 2 전극(190)이 상기 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 형성된 하부기판 상에 형성된다.
또한, 광 여기층(180)을 구성하는 복수의 포토루미네센스 레이어들 사이에 형성되어 상기 포토루미네센스 레이어들 각각을 구분시키고 광을 차폐시키는 격벽(184)을 포함한다. 여기서, 격벽(184)은 화소영역을 정의하도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(190)이 상부기판(160)에서 수평라인 상에 함께 배치되어 횡전계 방식(IPS: In-Plane Switch)으로 액정층(170)의 액정을 배열시키게 된다. 이에 따른 액정패널의 구동은 상술한 제 1 및 제 2 실시 예와 동일하다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일하게 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극(190)과 공통전압을 공급하는 제 2 전극(195)이 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 형성된 하부기판 상에 형성된다.
따라서, 상기 제 1 전극(190)과 제 2 전극(190)이 하부기판에서 수평라인 상에 함께 배치되어 횡전계 방식(IPS: In-Plane Switch)으로 액정층(170)의 액정을 배열시키게 된다. 이에 따른 액정패널의 구동은 상술한 제 1 실시 예와 동일하다.
다만, 본 발명의 제 1 실시 예에서는 반사판(135)이 백라이트 유닛의 배면에 배치되어 상부기판(160)의 상부 방향으로 광이 출사되었으나, 본 발명의 제 6 실시 예에서는 광을 반사시키는 반사판(135)이 상부기판(160)과 광 여기층(180) 사이에 배치된다. 따라서, 광 여기층(180)에 입사된 광이 포토루미네센스 레이어들에 의해 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기된 후, 레드(R), 그린(G), 블루(B) 색광이 상기 반사판(135)에 의해 반사되어 하부기판(165)의 배면 방향으로 출사되게 된다. 이에 따른 액정패널의 구동은 상술한 제 1 실시 예와 동일하다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 액정 표시장치는 박막 트랜지스터 어레이층(150)이 하부기판 상에 형성되고, 상기 박막 트랜지스터 어레이층(150) 상에 박막 트랜지스터와 접속되어 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극(190)이 형성된다. 그리고, 상기 화소영역에 공통전압을 공급하는 제 2 전극(190)이 상부기판(160) 상에 형성되고, 광 여기층(180)이 상기 제 2 전극(195) 상에 형성된다. 상기 하부기판에 형성된 제 1 전극(190)과 상부기판(160) 상에 형성된 제 2 전극(190)이 수직라인 상에 함께 배치되어 VA(Vertical Alignment) 모드로 동작되어 액정층(170)의 액정을 배열시키게 된다.
도 10 및 도 11은 VA 모드로 구동되는 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상부기판(160) 상에 형성된 제 2 전극(195)에 공통전압이 인가되고, 하부기판 상에 형성된 제 1 전극(190)에 화소전압이 인가되면, 상기 제 1 전극(190)과 상기 제 2 전극(195)의 전압차에 의해 액정층(170)의 액정이 배열된다.
이때, 액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 보다 같거나 커지게 되면, 백라이트 유닛으로부터의 광이 액정층(170)을 경유하여 광 여기층(180)에 조사되게 된다. 따라서, 백라이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어를 통해 출사되어 레드(R), 그린(G), 블 루(B)의 색상을 가지는 풀컬러의 화상이 표시되게 된다.
한편, 액정층(170)의 굴절율이 상기 도광판(130)의 굴절율 작게 되면, 광원(120)에서 발생된 광이 도광판(130) 내에서만 전반사되어 액정패널에 광이 조사되지 않게 된다. 따라서, 백라이트 유닛으로부터의 광이 광 여기층(180)의 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 포토루미네센스 레이어로 입사되지 않게 되어 액정패널은 블랙의 화상을 표시하게 된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치는 광 투과도를 높여 액정패널에서 출사되게 되어 광 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 액정 표시장치의 액정패널에서 고 휘도의 광이 출사되어 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 종래 기술에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 IPS 모드로 구동되는 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 액정 표시장치를 나타내는 도면.
도 10 및 도 11은 VA모드로 구동되는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
120: 광원 130: 하우징
130: 도광판 135: 반사판
150: TFT 160: 상부기판
165: 하부기판 170: 액정층
174: 오버 코팅층 180: 광 여기층
182: 블랙 매트릭스 184: 격벽
190: 제 1 전극 195: 제 2 전극

Claims (10)

  1. 액정패널의 상부기판 또는 하부기판 상에 형성되어, 화소영역에 화소전압을 공급하는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 대응되도록 형성되어 공통 전압을 공급하는 제 2 전극;
    상기 상부기판과 하부기판 사이에 형성되어, 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되어 일정 굴절율을 가지는 액정층;
    광을 발생시키는 광원과 상기 광원으로부터의 광을 상기 상부기판 방향으로 출사시키는 도광판;
    상기 액정층을 투과한 광을 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색광으로 여기시키는 복수의 포토루미네센스들로 구성된 광 여기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되는 상기 액정층의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율의 이상인 경우,
    상기 광원으로부터의 광이 상기 광 여기층에 조사되어 풀컬러의 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극의 전계차에 의해 액정이 배열되는 상기 액정층의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율의 미만인 경우,
    상기 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내에서 전반사되어 블랙의 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 하부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 하부기판 상에 형성되고, 상기 제 2 전극은 상기 상부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 상부기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부기판 상에 상기 제 1 전극과 접속되는 박막 트랜지스터가 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 광을 반사시키는 반사판을 더 포함하고,
    상기 반사판은 상기 도광판의 배면 또는 상기 상부기판과 상기 광 여기층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 포토루미네센스들 사이에 형성되어 광을 차폐 시키는 블랙 매트릭스 또는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 백색광 또는 청색광 또는 자외선을 발생시키고,
    상기 광 여기층은 레드(R), 그린(G) 형광물질 또는 인광물질로 형성되는 레드(R), 그린(G) 포토루미네센스 레이어와, 실리카(SiO2) 볼을 통해 청색광을 발생시키는 블루(B) 포토루미네센스 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
KR1020090135601A 2009-12-31 2009-12-31 액정 표시장치 KR20110078723A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135601A KR20110078723A (ko) 2009-12-31 2009-12-31 액정 표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090135601A KR20110078723A (ko) 2009-12-31 2009-12-31 액정 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110078723A true KR20110078723A (ko) 2011-07-07

Family

ID=44918170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090135601A KR20110078723A (ko) 2009-12-31 2009-12-31 액정 표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110078723A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8836895B2 (en) 2012-01-18 2014-09-16 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and method of manufacturing the same
CN108427225A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板、显示装置及其工作方法
TWI657296B (zh) * 2018-05-03 2019-04-21 友達光電股份有限公司 顯示裝置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8836895B2 (en) 2012-01-18 2014-09-16 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and method of manufacturing the same
CN108427225A (zh) * 2018-03-28 2018-08-21 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板、显示装置及其工作方法
CN108427225B (zh) * 2018-03-28 2020-06-16 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板、显示装置及其工作方法
US10969634B2 (en) 2018-03-28 2021-04-06 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid crystal display panel, liquid crystal display device and method of controlling gray scale of liquid crystal display device
TWI657296B (zh) * 2018-05-03 2019-04-21 友達光電股份有限公司 顯示裝置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018076948A1 (zh) 显示面板和显示装置
KR100527651B1 (ko) 표시 장치
KR102179011B1 (ko) 표시 장치
KR101698544B1 (ko) 액정표시모듈
KR101338114B1 (ko) Ｉｒ 광원을 적용한 액정표시장치 및 이를 이용한 멀티터치시스템
US20130002986A1 (en) Display device
KR20110061899A (ko) 액정표시모듈
US20160282667A1 (en) Color liquid crystal display module structure and backlight module thereof
WO2020238768A1 (zh) 显示面板、显示装置及其控制方法
KR102078026B1 (ko) 액정표시장치
KR20080069010A (ko) 백라이트 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20110078723A (ko) 액정 표시장치
JP2008197519A (ja) 表示装置
KR102295609B1 (ko) 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이
US20150049465A1 (en) Backlight unit, display device including the same, and method of manufacturing the same
KR20120046626A (ko) 액정표시장치
KR101375019B1 (ko) 백색 발광장치, 이를 구비한 백라이트 유닛 및액정표시장치
US20150185550A1 (en) Color filter substrate and liquid crystal display panel
KR102408905B1 (ko) 디스플레이 장치
KR101953833B1 (ko) 콜레스테릭 액정층을 구비한 액정표시장치의 구동방법
KR20170003832A (ko) 표시 장치
JP2017073412A (ja) 表示装置及び光源装置
KR101158904B1 (ko) 표시장치
KR20070034697A (ko) 액정 표시 장치 및 이의 구동방법
KR20080000762A (ko) 양방향 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination